Принцип работы силового трансформатора. Силовой трансформатор: принцип работы, конструкция и системы охлаждения

Как устроен силовой трансформатор. Какие основные элементы входят в его конструкцию. Каковы принципы работы силового трансформатора. Какие существуют системы охлаждения трансформаторов. Как происходит трансформация напряжения в силовом трансформаторе.

Принцип работы силового трансформатора

Силовой трансформатор — это статическое электромагнитное устройство, предназначенное для преобразования переменного напряжения и тока одного значения в переменное напряжение и ток другого значения той же частоты. Принцип работы трансформатора основан на явлении электромагнитной индукции.

Основные элементы конструкции силового трансформатора:

• Магнитопровод (сердечник)
• Обмотки (первичная и вторичная)
• Бак
• Система охлаждения
• Вводы
• Переключатель ответвлений обмоток

Как происходит трансформация напряжения:

1. При подключении первичной обмотки к источнику переменного тока в ней возникает переменный магнитный поток.
2. Этот поток пронизывает витки вторичной обмотки и индуцирует в ней ЭДС.
3. Величина индуцированной ЭДС зависит от соотношения числа витков в первичной и вторичной обмотках.
4. При подключении нагрузки к вторичной обмотке в ней возникает ток.

Конструкция магнитопровода силового трансформатора

Магнитопровод (сердечник) силового трансформатора выполняет две основные функции:

• Служит путем для замыкания магнитного потока
• Является конструктивной основой для крепления обмоток

Магнитопровод собирается из тонких листов электротехнической стали толщиной 0,3-0,5 мм. Листы изолируются друг от друга для уменьшения потерь на вихревые токи. Конструкция магнитопровода может быть стержневой или броневой.

Особенности конструкции магнитопровода:

• Шихтованная структура из изолированных листов
• Применение холоднокатаной анизотропной электротехнической стали
• Стыки листов выполняются в нахлест для уменьшения магнитного сопротивления
• Прессовка и стяжка листов для снижения вибрации

Обмотки силового трансформатора

Обмотки силового трансформатора изготавливаются из медного или алюминиевого провода круглого или прямоугольного сечения. Применяются следующие основные типы обмоток:

• Цилиндрические — для трансформаторов малой и средней мощности
• Многослойные цилиндрические — для трансформаторов средней и большой мощности
• Винтовые — для трансформаторов большой мощности
• Непрерывные — для мощных трансформаторов

Обмотки располагаются на стержнях магнитопровода концентрически. Обычно ближе к стержню располагается обмотка низшего напряжения, а снаружи — высшего напряжения. Между обмотками устанавливаются изоляционные цилиндры.

Системы охлаждения силовых трансформаторов

Системы охлаждения силовых трансформаторов предназначены для отвода тепла, выделяемого в обмотках и магнитопроводе при работе. Применяются следующие основные системы охлаждения:

Естественное масляное охлаждение (М)

Используется в трансформаторах мощностью до нескольких МВА. Тепло передается от активной части к маслу путем естественной конвекции, а от масла к окружающему воздуху — через стенки бака.

Масляное охлаждение с дутьем и естественной циркуляцией масла (Д)

Применяется в трансформаторах мощностью 6,3-40 МВА. Радиаторы охлаждаются потоком воздуха от вентиляторов, что повышает теплоотдачу.

Масляное охлаждение с дутьем и принудительной циркуляцией масла через воздушные охладители (ДЦ)

Используется в трансформаторах мощностью более 40 МВА. Масло циркулирует через охладители с помощью насосов.

Масляно-водяное охлаждение с принудительной циркуляцией масла (Ц)

Применяется в мощных трансформаторах при наличии источника охлаждающей воды. Масло охлаждается в специальных теплообменниках.

Конструкция бака силового трансформатора

Бак силового трансформатора выполняет следующие основные функции:

• Является резервуаром для трансформаторного масла
• Защищает активную часть от механических повреждений и воздействия окружающей среды
• Служит несущей конструкцией для установки навесного оборудования

Конструктивные особенности баков силовых трансформаторов:

• Изготавливаются из листовой стали толщиной 4-10 мм
• Имеют прямоугольную или овальную форму
• Оснащаются радиаторами или охладителями для отвода тепла
• На крышке устанавливаются вводы, расширитель, газовое реле и другое оборудование
• Внутренние поверхности покрываются маслостойкой краской

Вводы силового трансформатора

Вводы предназначены для соединения обмоток трансформатора с внешними электрическими цепями. Конструкция вводов зависит от класса напряжения и мощности трансформатора:

• Фарфоровые вводы — для напряжений до 35 кВ
• Конденсаторные вводы — для напряжений 110 кВ и выше
• Маслонаполненные вводы — для сверхвысоких напряжений

Основные элементы конструкции высоковольтных вводов:

• Токоведущий стержень
• Изоляционная покрышка
• Соединительная втулка
• Система выравнивания электрического поля
• Масло или элегаз в качестве изоляции

Переключающие устройства силовых трансформаторов

Переключающие устройства предназначены для регулирования напряжения трансформатора путем изменения числа витков обмотки. Различают следующие типы:

• Переключатели без возбуждения (ПБВ) — для регулирования в отключенном состоянии
• Устройства регулирования под нагрузкой (РПН) — для регулирования без отключения от сети

Основные элементы устройства РПН:

• Избиратель ответвлений обмотки
• Контакторы для переключения под нагрузкой
• Токоограничивающие резисторы
• Привод
• Система управления и защиты

РПН позволяет регулировать напряжение в диапазоне ±10-16% с шагом 1,25-2,5%.

Принцип работы трансформатора напряжения | Статьи ЦентрЭнергоЭкспертизы

Администрация2022-02-01T10:19:50+03:00

Статьи 0 Комментариев

Эксплуатация электрической энергии требует постоянных ее преобразований. Для снижения потерь при транспортировке она требует увеличения напряжения до сотен киловольт (вплоть до 1150 кВ), в местах потребления электроэнергии напряжение переменного тока наоборот снижается для привычных 380 (220) вольт. Да и компоненты самого электрооборудования зачастую нуждаются в более низких напряжениях, нежели привычные 220 вольт.

Трансформация переменного напряжения до требуемых величин производится при помощи силовых трансформаторов напряжения (ТН), специальных устройств, на контакты первичных обмоток которых подается исходное напряжение, а со вторичных обмоток снимается требуемое его значение.

Напряжение для линий электропередач и потребителей преобразуется посредством силовых трехфазных трансформаторов подстанций, масляных трансформаторов, рассчитанных на высокие номинальные мощности. Питание электротехники обеспечивает применение понижающих однофазных трансформаторов.

Сегодня все чаще находят применение импульсные блоки питания, использующие более высокие частоты переменного тока. Их можно встретить в компьютерах, любой бытовой технике, электроприборах, сварочных инверторах и т.д. За счет отказа от силовых трансформаторов номинальной частоты 50 Гц, они в разы компактнее, легче, однако и они не обходятся без импульсных трансформаторов, работающих на частотах в десятки килогерц.

Устройство и принцип действия ТН

В своем принципе действия силовые, как в принципе и трансформаторы любого другого назначения опираются на электромагнитную индукцию – физическое явление, отвечающее за появление электрического поля в проводниках при изменениях внешнего магнитного поля.

Чтобы понять принцип действия трансформатора, рассмотрим его упрощенную схему. Как правило, она представлена двумя обмотками из медного изолированного провода (первичной и вторичной) объединенными единым замкнутым магнитопроводом. Обмотки могут находиться на одной катушке, двумя отдельными катушками быть расположены на разных сердечниках одного магнитопровода, но суть их кроется в одном – магнитный поток проходит через центральные оси обеих катушек. Тело магнитопровода может быть собрано из пластин электротехнической стали (для снижения вихревых токов) или навито из стальной ленты. Для импульсных трансформаторов их изготавливают ферритовыми.

Преобразования переменного напряжения в ТН происходят следующим образом. При подаче на вход трансформатора переменного напряжения вокруг витков первичной катушки образуется электромагнитное поле, формированию переменных магнитных полей способствует сердечник магнитопровода. Проходя через обмотки вторичной катушки, переменное магнитное поле наводит в ней ЭДС индукции, которая в случае подключения нагрузки вызывает появление тока во вторичных цепях.

Соотношение выходного напряжения к входному определяется коэффициентом трансформации, который также зависит от соотношения витков вторичной и первичной обмоток, так:

• для понижающего трансформатора количество витков вторичной обмотки меньше чем первичной;
• у повышающего трансформатора, наоборот количество витков вторичной обмотки превышает первичную;
• в случае, когда количество витков совпадает (коэффициент трансформации равен 1), напряжения также будут равны, такая конструкция характерна для разделительных трансформаторов, их целью считается обеспечение гальванической развязки сетей.

Принцип работы мы рассмотрели на примере однофазного силового трансформатора, однако сказанное справедливо и в отношении трехфазных ТН.

Остались вопросы?

Заполните форму обратно связи ниже, наши специалисты свяжутся с Вами, проконсультируют, расскажут про возможные способы решения Вашей задачи.

заказать консультацию

Ваше имя (обязательно)

Ваш e-mail (обязательно)

Телефон

Сообщение

Прикрепить файл

Даю согласие на обработку данных

---

Устройство силового масляного трансформатора, принцип работы

Силовые трансформаторыСиловые трансформаторы, Устройство трансформаторовНет комментариев для Принцип работы масляного трансформатора

Содержание:

В устройстве трансформатора с масляным охлаждением нет ничего сложного.

Его основным элементом является ферромагнитный сердечник на который намотаны две обмотки. В некоторых моделях их может быть больше. Но есть и такие, где только одна обмотка. Они получили название автотрансформаторов.

Схема устройства масляного трансформатора

Отличия в конструкции от сухого трансформатора не ограничиваются только числом обмоток. Они касаются и типа сердечника.

Также в состав устройства трансформатора с масляным охлаждением включены системы:

• Магнитная;
• Охлаждения.

Трехфазный силовой трансформатор мощностью 1000 кВ•А с масляным охлаждением

Основой конструкции силового двухобмоточного трансформатора (рис. 116) является его активная часть, состоящая из магнитопровода 6 с расположенными на нем обмотками низшего (НН) и высшего 3 (ВН) напряжений, отводов 8 и переключателя напряжения 9. Магнитопровод 6 трансформатора набирается из листов специальной электротехнической стали толщиной 0,35 или 0,5 мм. Отдельные части магнитопровода собирают в жесткую конструкцию из трех вертикальных стержней с верхним 5 и нижним 2 ярмами с помощью стяжных шпилек и прессующих ярмовых балок, образуя замкнутый контур. Между собой листы стали изолированы лаком или теплостойким покрытием на основе жидкого стекла. Ярмовыми балками из швеллеров листы стали магнитопровода плотно опрессовывают при помощи шпилек. Ярмовые балки и шпильки изолируют от активной стали магнитопровода. Активная часть трансформатора помещается в металлический бак, который предохраняет обмотки от повреждений и является резервуаром для трансформаторного масла.

Обмотки трансформаторов изготовляют из электротехнической меди или алюминия прямоугольного или круглого сечения. Чаще всего применяют цилиндрические и винтовые обмотки. Их отделяют от сердечника, друг от друга и от стенок бака цилиндрами из изолирующего материала (бакелита).

Цилиндрические обмотки выполняют из круглых или прямоугольных проводов с изоляцией из хлопчатобумажной пряжи и наматывают в один слой (однослойная), в два слоя (двухслойная) или несколько слоев (многослойная) одним или несколькими проводами по винтовой линии.

Однослойная (а), двухслойная (б) и многослойная (в) конструкции цилиндрических обмоток силовых трансформаторов: 1 — выравнивающие кольца; 2 — коробочка из электрокартона; 3 — конец первого слоя обмотки; 4 — планка из бука; 5 — отводы для регулирования напряжения.

Начала и концы обмоток располагают на их противоположных торцах. Однослойные и двухслойные обмотки применяются в качестве обмоток низкого напряжения, а многослойные — в качестве обмоток ВН в трансформаторах мощностью до 630 кВ•А.

Цилиндрические многослойные обмотки изготовляют из круглого провода, намотанного на бумажно-бакелитовый цилиндр, плотно укладывая витки слоями и прокладывая между ними листы кабельной бумаги (рис. 117, в). При большом числе слоев между ними укладывают планки из древесины твердых пород или из нескольких слоев полосок склеенного электрокартона, образуя вертикальные каналы. Такая конструкция обеспечивает хороший отвод теплоты для охлаждения обмотки. Для увеличения механической прочности обмотку обматывают хлопчатобумажной лентой, пропитывают глифталевым лаком и запекают при температуре около 100 С.

В более мощных трансформаторах применяют непрерывные обмотки из плоских проводов без разрывов и паек при переходе из одной катушки в другую. Эти обмотки наматываются на рейки, уложенные на бумажно-бакелитовом цилиндре и образующие в своих промежутках вертикальные каналы охлаждения, а горизонтальные каналы создаются с помощью пакетов из электротехнического картона, собранных на проваренных в масле деревянных планках. Они применяются в силовых трансформаторах в качестве обмоток низшего и высшего напряжения.

Баки силовых трансформаторов изготовляют из листовой стали. Они могут быть овальной или прямоугольной форм. Баки изготовляют гладкими, а для лучшего охлаждения масла — ребристыми, трубчатыми и с радиаторами. Баки устанавливают на катки для перемещения трансформаторов в пределах помещения подстанции. Сверху бак закрывается съемной крышкой, на которой размещают вводные изоляторы, термометр, пробивной предохранитель, переключатель отводов обмотки для регулирования напряжения, расширитель, газовое реле и предохранительную трубу.

Для присоединения обмоток к токопроводящим шинам применяют фарфоровые изоляторы, через которые проходят медные стержни.

Изоляционное масло в трансформаторе используется в качестве изолирующей и охлаждающей среды. В процессе эксплуатации трансформатора масло стареет и теряет свои первоначальные изоляционные свойства за счет воздействия на него кислорода, влаги, грязи и высокой температуры.

Для измерения температуры верхних слоев масла в трансформаторах мощностью до 1000 кВ•А применяют стеклянный термометр с шкалой от -20 до +100 ºС, а в трансформаторах свыше 1000 кВ•А — термометрический сигнализатор ТС-100, который служит для контроля температуры масла и для сигнализации или отключения трансформатора при превышении температуры свыше допустимого предела.

В тех случаях, когда вторичные сети имеют изолированную от земли нейтраль, для безопасной работы применяется пробивной предохранитель, имеющий воздушные промежутки. В аварийном режиме воздушные промежутки пробиваются и обмотка низкого напряжения заземляется.

На маслоуказателе бака расширителя масляного трансформатора нанесены три контрольные черты, соответствующие уровню масла при температуре -45, +15, +40.

Расположение на крышке трансформатора расширителя, газового реле и предохранительной трубы: 1 — расширитель; 2 — газовое реле; 3 — предохранительная труба.

Газовая защита и газовое реле служит для сигнализации или отключения трансформатора в случаях внутренних повреждений. Разлагающиеся под действием высоких температур масло, дерево или изоляция выделяют газы, которые воздействуют на поплавки с контактами газового реле. В случае отказа работы газового реле в трансформаторе создается повышенное давление, которое разрушает мембрану предохранительной трубы и выбрасывает газы и масло наружу, предотвращая опасность взрыва бака. Мембрана трубы изготовляется из стекла или фольги.

Масляный трансформатор имеет некоторые отличия в устройстве.

И самым главным из них являются компактные размеры.

Обычно он выпускается таких габаритов, которые позволяют легко размещать прибор в любом помещении и даже использовать его в уличных условиях. Корпус прибора имеет защиту от агрессивного воздействия окружающей среды. Внутри него располагается гильза для жидкостного термометра. Он используется для контроля за температурой верхних слоев масла.

Балки, на которых крепятся обмотки защищены особым корпусом. На крышке имеются специальные проходные изоляторы. Они предназначены для проведения цепей, связанных с обмоткой и обеспечивают безопасную работу устройства.

Над крышкой корпуса установлен расширитель. Его соединение с баком выполнено при помощи трубопровода с газовым реле. Для вывода наружу вредных газов используется специальная выхлопная труба. Управление работой трансформатора осуществляется при помощи специальной рукоятки, установленной на крышке бака.

В герметичных масляных трансформаторах и трансформаторах с жидким негорючим диэлектриком поверхность масла защищают сухим азотом, а в заполненных совтолом -10 — сухим воздухом.

Негерметичные масляные трансформаторы мощностью 160 кВ- А и более, в которых масло в расширителе соприкасается с окружающим воздухом, имеют термосифонный или адсорбционный фильтр, а трансформаторы мощностью 1 мВ • А и более с естественным масляным охлаждением и азотной подушкой — термосифонный фильтр (кроме трансформаторов с жидким негорючим диэлектриком).

Защита масляного силового трансформатора

Предохранители трансформатора  служат для защиты от пробоя обмоток ВН на обмотки НН.

Устанавливают их на крышке бака и подсоединяют к нулевому вводу НН, а при напряжении 690 В — к линейному вводу.

При пробое изоляции между обмотками ВН и НН промежуток между контактами, в котором проложены тонкие слюдяные пластины с отверстиями, пробивается и вторичная обмотка оказывается соединенной с землей.

Заземление масляного трансформатора

Заземление масляного трансформатора.

Для заземления трансформаторов служит специальный заземляющий контакт с резьбой не менее Ml2, расположенный в доступном месте нижней части бака со стороны НН и обозначенный четкой несмывающейся надписью «Земля» или знаком заземления.

Поверхность заземляющего контакта должна быть гладкой и зачищенной; заземление осуществляют подсоединением стальной шины сечением не менее 40><4 мм.

Для измерения температуры масла на трансформаторах монтируют ртутные термометры со шкалой от 0 до 150° С или термометрические сигнализаторы ТС со шкалой от 0 до 100° С. Последние снабжены двумя передвижными контактами, которые можно установить на любую температуру в пределах шкалы.

Первый контакт, будучи включенным в сигнальную цепь, при определенной температуре масла дает сигнал; в случае дальнейшего повышения температуры масла второй контакт, соединенный с реле, отключает трансформатор. На трансформаторах мощностью 6300 кВ * А и выше установлены термометры сопротивления.

Для сушки и очистки увлажненного и загрязненного воздуха, поступающего в расширитель при температурных колебаниях масла, все трансформаторы снабжены воздухоочистительным фильтром — воздухоосушителем, который представляет собой цилиндр, заполненный силикагелем и размещенный на дыхательной трубке расширителя.

Причины нагрева масляного трансформатора

Трансформаторы – электрические устройства, которые используются для трансформации энергии в процессе передачи по цепям.

В процессе работы они нагреваются, что в принципе некритично, если избыточная температура не превышает той, на которую рассчитаны обмотки.

Тем не менее, вопрос – почему и как греется трансформатор – является актуальным, ибо перегрев может свидетельствовать о неисправностях техники. Это может привести к риску пожара трансформатора или отключения от электроснабжения потребителей.

Основные причины перегрева масляного трансформатора наблюдается в следующих случаях:

1. Эксплуатация оборудования в нештатном режиме;
2. Плохая вентиляция и/или охлаждение;
3. Неудовлетворительное состояние обмоток;
4. Сбой в работе автоматики;
5. Неправильное подключение;
6. Ненадёжное заземление.

Какой срок службы масляного трансформатора

Срок службы не менее 25 – 50 лет

Признаки неисправности работы силовых трансформаторов при эксплуатации

Перегрузка трансформатора

Необходимо проверить нагрузку трансформатора. У трансформаторов с постоянной нагрузкой перегрузку можно установить по амперметрам, у трансформаторов с неравномерным графиком нагрузки – путем снятия суточного графика по току.

Следует также иметь в виду, что трансформаторы допускают нормальные перегрузки, зависящие от графика нагрузки, температуры окружающей среды и недогрузки в летнее время. Кроме того, допускаются аварийные перегрузки трансформаторов независимо от предшествующей нагрузки и температуры охлаждающей среды.

Допустимые превышения температуры отдельных частей трансформатора и масла над температурой охлаждающей среды, воздуха или воды не должны превышать нормативных значений. Если указанные мероприятия не дают должного эффекта, необходимо разгрузить трансформатор, включив на параллельную работу еще один трансформатор или отключив менее ответственных потребителей.

Высокая температура трансформаторного помещения.

Необходимо измерить температуру воздуха в трансформаторном помещении на расстоянии 1,5–2 м от бака трансформатора на середине его высоты. Если эта температура более чем на 8–10 °С превышает температуру наружного воздуха, необходимо улучшить вентиляцию трансформаторного помещения.

Низкий уровень масла в трансформаторе.

В данном случае обнаженная часть обмотки и активной стали сильно перегревается; убедившись в отсутствии течи масла из бака, необходимо долить масло до нормального уровня.

Внутренние повреждения трансформатора: замыкания между витками, фазами; образование короткозамкнутых контуров из-за повреждения изоляции болтов (шпилек), стягивающих активную сталь трансформатора; замыкания между листами активной стали трансформатора.

Все эти недостатки при незначительных короткозамкнутых контурах, несмотря на высокую местную температуру, обычно не всегда дают заметное повышение общей температуры масла, и развитие этих повреждений ведет к быстрому росту температуры масла.

Внутренние повреждения трансформатора

Замыкания между витками, фазами; образование короткозамкнутых контуров из-за повреждения изоляции болтов (шпилек), стягивающих активную сталь трансформатора; замыкания между листами активной стали трансформатора.

Все эти недостатки при незначительных короткозамкнутых контурах, несмотря на высокую местную температуру, обычно не всегда дают заметное повышение общей температуры масла, и развитие этих повреждений ведет к быстрому росту температуры масла.

Ненормальное гудение в трансформаторе

Ослабла прессовка шихтованного магнитопровода трансформатора. Необходимо подтянуть прессующие болты.

Нарушена прессовка стыков в стыковом магнитопроводе трансформатора. Под влиянием вибрации магнитопровода ослабла затяжка вертикальных болтов, стягивающих стержни с ярмами, это изменило зазоры в стыках, что и вызвало усиленное гудение. Необходимо перепрессовать магнитопровод, заменив прокладки в верхних и нижних стыках листов магнитопровода.

Вибрируют крайние листы магнитопровода трансформатора.

Необходимо расклинить листы электрокартоном.

Ослабли болты, крепящие крышку трансформатора, и прочие детали. Необходимо проверить затяжку всех болтов.

Трансформатор перегружен или нагрузка фаз отличается значительной несимметричностью.

Необходимо устранить пере-грузку трансформатора или уменьшить несимметрию нагрузки потребителей.

Возникают замыкания между фазами и витками.

Необходимо отремонтировать обмотку.

Трансформатор работает при повышенном напряжении. Необходимо установить переключатель напряжения (при его нали-чии) в положение, соответствующее повышенному напряжению.

Потрескивание внутри трансформатора

Перекрытие (но не пробой) между обмоткой или отводами на корпус вследствие перенапряжений. Необходимо осмотреть и отремонтировать обмотку.

Обрыв заземления. Как известно, активная сталь и все прочие детали магнитопровода в трансформаторе заземляются для отвода в землю статических зарядов, появляющихся на этих частях, так как обмотка и металлические части магнитопровода – это, по существу, – обкладки конденсатора.

При обрыве заземления могут происходить разряды обмотки или ее отводов на корпус, что воспринимается как треск внутри трансформатора.

Необходимо восстановить заземление до того уровня, на котором оно было выполнено заводом-изготовителем: присоединить заземление в тех же точках и с той же стороны трансформатора, т. е. со стороны выводов обмотки низшего напряжения. Однако при неправильном восстановлении заземления в трансформаторе могут возникнуть короткозамкнутые контуры, в которых могут появиться циркулирующие токи.

В настоящее время в отечественных масляных трансформаторах применяются системы охлаждения, приведенные в табл. 1.

		Обозначение системы охлаждения
Циркуляция масла	Охлаждение масла	по ГОСТ	по МЭК
Естественная	Естественное воздушное	М	ONAN
Естественная	Принудительное воздушное	Д	ONAF
Принудительная	Естественное воздушное	МЦ	OFAN
Принудительная	Принудительное воздушное	ДЦ	OFAF
Естественная	Принудительное водяное	MB	ONWF
Принудительная	Принудительное водяное	Ц	OFWF
Принудительная направленная	Принудительное воздушное	НДЦ	ODAF
Принудительная направленная	Принудительное водяное	НЦ	ODWF

Система охлаждения М

При этом виде охлаждения теплота, выделяющаяся в активной части и элементах металлоконструкции трансформатора, передается путем естественной конвекции маслу, которое, в свою очередь, отдает его в окружающий воздух также путем естественной конвекции и излучения. В трансформаторах небольшой мощности (до нескольких десятков кВ-А) теплоотдающей поверхности баков достаточно для отвода выделяющейся теплоты при нормированном превышении температуры масла. В трансформаторах большей мощности приходится ее искусственно увеличивать путем применения ребристых и трубчатых баков или баков с навесными или выносными радиаторами.

Система охлаждения Д

В трансформаторах мощностью более 6,3—10 MB-А затруднительно развить теплоотдающую поверхность бака в такой мере, чтобы обеспечить заданный уровень нагрева. Это становится понятным, если учесть, что согласно законам роста в серии подобных трансформаторов (т. е. в таких, в которых соответствующие линейные размеры пропорциональны) при постоянстве электромагнитных нагрузок (индукции в магнитопроводе, и плотности тока в обмотках) потери растут пропорционально кубу линейных размеров, тогда как охлаждающие поверхности растут пропорционально квадрату этих размеров.

Поэтому приходится принимать дополнительные меры для усиления охлаждения путем обдува радиаторов вентиляторами. Тем самым увеличивается в 1,5—2 раза коэффициент теплопередачи и соответственно теплосъем радиаторов. При снижении температуры верхних слоев масла до 50С, если при этом ток нагрузки меньше номинального, вентиляторы отключаются.

Система охлаждения МЦ

Эта система охлаждения в отечественной промышленности применяется редко. При такой системе благодаря принудительной циркуляции масла с помощью насоса достигается более равномерное распределение температуры масла по высоте бака трансформатора и снижение температуры верхних слоев масла.

Система охлаждения ДЦ

В трансформаторах мощностью около 100 MB-А и более выделяющиеся потери настолько значительны, что для их отвода приходится применять специальные масляно-воздушные охладители, обдуваемые вентиляторами и оснащенные насосами для принудительной циркуляции масла. Для увеличения эффективности обдува трубы в таких охладителях имеют сильно развитую ребристую наружную поверхность. Благодаря принудительной циркуляции масла достигается более равномерное распределение температуры масла по высоте бака. Разница температуры масла вверху и внизу бака составляет в данном случае менее 10°С, в то время как при естественной циркуляции она достигает 20—30°С.

Выпускаемые в настоящее время отечественной промышленностью охладители имеют теплосъем 160—180 кВт. В случае отключения системы охлаждения трансформаторы могут оставаться включенными очень непродолжительное время, так как теплоотдающей поверхности бака недостаточно даже для отвода потерь холостого хода. Недостатком такой системы охлаждения является то, что теплоотдача от обмоток к маслу остается практически такой же, как и при естественной конвекции, так как принудительная циркуляция масла происходит только в зоне между наружной обмоткой и стенкой бака трансформатора.

Система охлаждения MB.
В отечественном трансформаторостроении эта система охлаждения не получила широкого распространения. Для охлаждения масла используется вода, циркулирующая в трубах, размещенных в верхней части бака, в зоне наиболее горячего масла. Вода прогоняется по трубам с помощью насосов.

Система охлаждения Ц.

Эта очень эффективная и компактная система охлаждения применяется для мощных трансформаторов тогда, когда имеется достаточное количество воды (гидростанции, очень мощные тепловые станции). Она позволяет отказаться от системы охлаждения ДЦ, которая при очень большой мощности трансформаторов становится достаточно громоздкой. Эта система охлаждения основана на применении масляно-водяных охладителей с гладкими или оребренными трубами и движением воды по трубам, а масла — в межтрубном пространстве. Благодаря конструктивным мероприятиям обеспечивается зигзагообразное движение масла в охладителе с поперечным обтеканием трубок.

Большой теплосъем (до 1000 кВт и более) и малые габаритные размеры масляно-водяных охладителей достигаются благодаря увеличению коэффициента теплоотдачи от стенки трубы при охлаждении ее водой. При отключении этой системы охлаждения, как и при системе ДЦ, трансформаторы могут оставаться в работе также очень ограниченное время. Недостаток этой: системы охлаждения в части интенсивности охлаждения обмоток тот же, что и системы охлаждения ДЦ.

Системы охлаждения с направленной циркуляцией масла в обмотках НДЦ и НЦ

Улучшить охлаждение обмоток и обеспечить при этом более равномерное распределение в них температуры можно путем создания принудительной (направленной) циркуляции масла в охлаждающих каналах обмоток с требуемой скоростью, обеспечивающей необходимый температурный режим. Здесь возможны два варианта исполнения — с одноконтурной и двухконтурной схемами циркуляции масла. В первом варианте масло, забираемое из верхней части бака, проходит через масляно-воздушные или масляно-водяные охладители и подается в обмотки. Во втором варианте кроме контуров охлаждения масла, аналогичных системам ДЦ или Ц, существуют независимые контуры охлаждения обмоток, причем масло, забираемое насосом из верхней части бака, подается, минуя охладители, в нижнюю часть бака и далее в контуры охлаждения обмоток. Второй вариант исполнения системы охлаждения несколько сложнее и дороже.

Эта система охлаждения позволяет при необходимости (например, в трансформаторах предельных мощностей) повысить электромагнитные нагрузки, но она усложняет конструкцию изоляции и обмоток, а также технологию сборки и испытаний трансформаторов (необходимы гидравлические испытания контуров циркуляции масла в обмотке). Поэтому такие системы применяются в отечественном трансформаторостроении для трансформаторов мощностью 400 MB-А и выше.

Видео: Масляный трансформатор принцип работы

2021 Полное руководство по силовым трансформаторам

Что такое трансформатор?

Трансформаторы бывают разных размеров и форм. Есть трансформеры размером с машину, а есть трансформеры размером с бочку. Охлаждающие среды для трансформаторов тоже разные.

В некоторых трансформаторах используется сжатый или принудительный воздух в качестве естественного способа охлаждения или регулирования температуры трансформатора. Другие трансформаторы используют масло как эффективный способ поддержания температуры на умеренном уровне.

Но, независимо от формы, размера и охлаждающей среды, все трансформаторы имеют одну общую черту: они регулируют напряжение, ток или электричество в целом.

Тем не менее, они не ограничиваются этой функцией. Трансформаторы используются по-разному. Примером этого является то, что его можно использовать для снижения напряжения в обычных силовых цепях для работы низковольтных приборов или устройств.

Можно для простых дверных звонков, электроплит, микроволновок и т.п.

Трансформаторы могут использоваться для повышения напряжения, а также от электрических генераторов для передачи электроэнергии на большие расстояния.

Получите последнюю версию каталога трансформаторов Daelim

сейчас

Трансформаторы в энергосистеме

Трансформаторы помогают повысить безопасность и эффективность энергосистем, повышая (повышая) или понижая (понижая) напряжение, когда это необходимо. Трансформаторы используются как для городской, так и для сельской местности. Одним из его важных преимуществ является правильное распределение и регулирование электроэнергии на большие расстояния.

Чтобы узнать все о Электрический опорный трансформатор

Принцип трансформатора

Большинство трансформаторов работают по принципу взаимной индукции. Взаимная индукция — это явление, которое происходит, когда количество магнитного потока, связанного с катушкой, заряжает электродвижущую силу, которая индуцируется в ближайшей катушке.

Большинство трансформаторов состоят из прямоугольного железного сердечника.

Получите самую полную версию Трансформатор, монтируемый на подушке Информация сейчас!

Что такое взаимная индукция?

Взаимная индукция означает способность катушки индуктивности в одной цепи индуцировать напряжение в другой цепи или в другой цепи. Когда в проводнике трансформатора течет переменный ток, магнитный поток будет окружать проводник пропорционально величине тока.

Подробнее   Производитель трансформаторов

Что такое магнитный поток?

Магнитный поток — это измерение общего магнитного поля, которое проходит через определенную или заданную область. Это очень помогает, потому что описывает воздействие магнитной силы на то, что занимает данную площадь.

Измерение магнитного потока связано с определенной выбранной областью.

Получить подстанция европейская коробка переменная сейчас

Что такое магнитное поле?

Магнитное поле в трансформаторах считается средним или векторным полем, описывающим магнитное влияние на протекающее электричество, включая электрические токи, электрические заряды, а также магнитные материалы. Движущиеся заряды в магнитном поле будут встречать силу, перпендикулярную их скорости и магнитному полю.

Что такое силовой трансформатор?

Теперь, когда вы знаете, что такое трансформатор в более широком смысле, разобраться в силовых трансформаторах будет намного проще. Но если есть что-то, что вы не совсем понимаете, или если есть что-то, что вы хотите уточнить после того, как вы все прочитали, не стесняйтесь обращаться за помощью к команде профессионалов DAELIM.

Итак, что такое силовой трансформатор? Начнем с того, что силовые трансформаторы — это электрические приборы, которые используются для передачи энергии от цепи к цепи в пределах электромагнитной индукции.

Передача мощности осуществляется плавно, без каких-либо колебаний частоты. В электронной сети состояние силового трансформатора применяется для представления ряда источников переменного тока с несколькими напряжениями и совместимыми значениями тока от общественной системы обеспечения электроснабжения.

Он также используется для обозначения силовых трансформаторов мощностью 500 кВА (киловольт-ампер) и более.

Как упоминалось выше, трансформаторы используются для передачи электроэнергии к определенному компоненту электрической цепи в диапазоне распределительных цепей и генератора, к которому он подключен. Силовые трансформаторы способны выполнять этот процесс, поэтому силовые трансформаторы обычно используются в распределительных сетях, а также для регулировки уровней напряжения.

Чтобы лучше понять это, вот еще одно определение с более простыми терминами: силовые трансформаторы преобразуют электричество независимо от того, является ли оно высоким или низким напряжением для различных целей.

В электросетях считается основным компонентом для подачи напряжения на подключенные линии. Его назначение — подавать напряжение на соединительные линии, которые подключены к силовому трансформатору.
Вот почему силовые трансформаторы чем-то похожи на распределительные трансформаторы, но имеют свои уникальные характеристики и атрибуты. Когда дело доходит до приложений, силовые трансформаторы обычно используются для преобразования мощности от цепи к цепи без изменения или нарушения частоты.

Это основное определение большинства трансформаторов, которое применимо к силовым трансформаторам. Еще одна вещь, о которой стоит упомянуть, это то, что в силовых трансформаторах нет движущихся частей. Таким образом, они считаются статическими устройствами.

Силовые трансформаторы работают только от сети переменного тока, но это не означает, что они не работают по нескольким принципам.

Они также могут использоваться для регулирования сетей передачи, находящихся под высоким напряжением, как повышающих, так и понижающих. Они обычно генерируются при номинальной мощности выше 200 МВА.

Попробуйте бесплатно  информация об однофазном распределительном трансформаторе

Что такое электросеть?

Электросеть или электрораспределительная сеть относится к сети, которая доставляет электроэнергию своим потребителям. Электросети включают в себя линии электропередач, распределительные линии, опоры и генераторные станции. Генератор отвечает за производство энергии, преобразование энергии в высоковольтные уровни для распределения.

Узнайте больше о   Заполненный жидкостью трансформатор, установленный на подушке

Части силового трансформатора

Ниже приведены различные функции силовых трансформаторов.

Пластинчатый сердечник

Железный сердечник силовых трансформаторов обычно ламинируют тонким листом. Это предотвращает образование вихревых токов в сердечнике, что снижает вероятность потери энергии.

Обмотки

Силовые трансформаторы имеют две обмотки: первичную и вторичную, выполняющие различные функции. Первичная обмотка отвечает за получение энергии от источника, а вторичная обмотка представляет собой катушку, которая подает энергию при преобразованном напряжении в нагрузку.

Изоляционные материалы

Силовые трансформаторы имеют твердые изоляционные материалы, большинство трансформаторов имеют бумажные прессованные плиты и трансформаторные плиты, изготовленные из целлюлозы. Целлюлозная изоляция с минеральным маслом обычно используется в качестве охлаждающей среды для трансформаторов из-за ее эффективности в регулировании температуры трансформатора.

Подробнее: Полное руководство по Жидкостный трансформатор с радиальной подачей на подушке

Трансформаторное масло

Трансформаторное масло или минеральное используется в качестве охлаждающей среды для трансформаторов. В некоторых трансформаторах не используется масло, а используется сжатый или нагнетаемый воздух в качестве естественного способа охлаждения трансформатора.

Устройство РПН

Устройство РПН представляет собой механизм в силовых трансформаторах и других трансформаторах, который позволяет выбирать переменное передаточное число с отдельными шагами. Этот процесс выполняется путем подключения к нескольким точкам доступа.

Продолжайте читать:  Полное руководство по однофазному воздушному трансформатору

Маслорасширитель

Маслорасширители в трансформаторах обеспечивают достаточно места для увеличения объема масла внутри трансформатора при повышении температуры трансформатора. Маслорасширители также можно рассматривать как резервуар для изоляционного масла.

Сапун

Сапун помогает предотвратить попадание атмосферной влаги в трансформатор, что снижает затраты на техническое обслуживание.

Читать дальше: однофазный воздушный полностью самозащищенный трансформатор csp

Охлаждающие трубки

Охлаждающие трубки включают наружные радиаторные трубки, которые могут быть от воздушного охлаждения, установленные на стенках бака трансформатора. Вентиляторы будут всасывать воздух снизу и направлять его в верхнюю часть трубок, охлаждающих масло.

Если нагрузка не полная, системы охлаждения могут работать без вентиляторов.

Реле Бухгольца

Реле Бухгольца считается защитным устройством, в котором оно обычно используется для масляных трансформаторов мощностью более 500 кВА. Его функция заключается в защите трансформатора от неисправностей, которые могут возникнуть внутри трансформатора.
Это может быть вызвано импульсными пробоями, нарушением изоляции и т. д.0022

Взрывозащитные клапаны предотвращают сброс избыточного давления, возникающего внутри трансформатора.

Конструкция силового трансформатора

Силовые трансформаторы в основном состоят из металла, покрытого листами из нержавеющей стали. Он может быть либо сформирован в виде оболочки, либо в виде ядра.

Когда речь идет о конструкциях, они соединяются, и это касается проводников для изготовления однофазных трансформаторов или одних трехфазных трансформаторов.

Для трех однофазных трансформаторов потребуется, чтобы каждая из их батарей была изолирована от дополнительных частей, это обеспечивает непрерывную работу, если когда-либо одна из батарей отказывается работать должным образом.

Для одного трехфазного трансформатора, даже если он стержневого или оболочкового типа, он просто не будет работать.
Вот почему трехфазные трансформаторы более экономичны с точки зрения производства. Он имеет меньший углеродный след, что хорошо для окружающей среды, и лучше работает с высокой эффективностью.
Его структура образована специальной огнезащитной жидкостью внутри резервуара. Консерватория может быть покрыта движущимся маслом, чтобы полностью покрыть ее. Зарядное устройство нагрузки сливается со стороны бака для наилучшей эффективной регулировки напряжения.

Втулки позволяют другим частям бака входить и выходить из системы, не разрушая и не повреждая внешнюю оболочку. Известно, что силовые трансформаторы работают за пределами низких номиналов.

Прочтите мою статью на   Типы распределительных трансформаторов

Принципы работы силового трансформатора

Силовой трансформатор представляет собой статическое электрическое устройство, которое используется для преобразования определенного значения переменного напряжения (тока) в другое или несколько различных значений. напряжения (тока) с той же частотой. Когда первичная обмотка запитана переменным током, создается переменный магнитный поток, а переменный магнитный поток индуцирует переменную электродвижущую силу во вторичной обмотке через магнитную проницаемость железного сердечника. Уровень вторичной наведенной ЭДС связан с числом витков первичной и вторичной обмоток, то есть напряжение пропорционально числу витков.

Основной функцией является передача электрической энергии, поэтому номинальная мощность является его основным параметром. Номинальная мощность является общепринятой величиной для выражения мощности, представляющей собой величину передаваемой электрической энергии, выраженную в кВА или МВА. Когда на трансформатор подается номинальное напряжение, его используют для определения номинального тока, который не превышает предела повышения температуры при заданных условиях.

Более энергосберегающим силовым трансформатором является распределительный трансформатор с сердечником из аморфного сплава железа, и его самым большим преимуществом является чрезвычайно низкое значение потерь холостого хода. Вопрос о том, можно ли окончательно гарантировать значение потерь холостого хода, является основным вопросом, который необходимо учитывать в процессе всего проектирования. При организации структуры изделия, помимо учета того, что на сам сердечник из аморфного сплава не действует внешняя сила, при расчете необходимо точно и обоснованно выбирать характерные параметры аморфного сплава.

10 кВ класса Трехфазная Трансформатор с нефтьми, не связанные функции: повышающие трансформаторы и понижающие трансформаторы. На всех заводских подстанциях используются понижающие трансформаторы.

Понижающий трансформатор конечной подстанции, также известный как распределительный трансформатор.

класс 20кВ трехфазный масляный трансформатор распределительный

Серия мощности R10.

Серия емкости R8 означает, что класс емкости увеличен кратно R8≈1,33. Старые классы трансформаторной мощности в моей стране используют эту серию, например: 100 кВА, 135 кВА, 180 кВА, 240 кВА, 320 кВА, 420 кВА, 560 кВА, 750 кВА, 1000 кВА и т. д.

Серия емкости R10 означает, что класс емкости увеличен кратно R10 ≈ 1,26. Уровень мощности серии R10 относительно плотный, что удобно для разумного выбора. Рекомендуется IEC (Международной электротехнической комиссией). Новые классы трансформаторной мощности моей страны используют эту серию, например: 100 кВА, 125 кВА, 160 кВА, 200 кВА, 250 кВА, 315 кВА, 400 кВА, 500 кВА, 630 кВА, 800 кВА, 1000 кВА.

Трехфазный масляный распределительный трансформатор класса 35 кВ

3. Классификация силовых трансформаторов по количеству фаз:

Силовые трансформаторы делятся на две категории по количеству фаз, однофазные и трехфазные. На заводских подстанциях обычно используются трехфазные силовые трансформаторы.

66кВ класс трехфазный двухобмоточный силовой трансформатор nltc

4. Электрические трансформаторы классифицируются по способу регулирования напряжения:

Силовые трансформаторы делятся на две категории в зависимости от режима регулирования напряжения: регулирование напряжения без нагрузки (также известное как регулирование напряжения без возбуждения) и регулирование напряжения под нагрузкой. На большинстве заводских подстанций используются трансформаторы, регулирующие напряжение холостого хода.

Класс 66кВ трехфазный двухобмоточный Силовой трансформатор OLTC

5.

Согласно структуре обмотки электрический трансформатор:

Силовые трансформаторы по структуре обмотки делятся на однообмоточные, двухобмоточные и трехобмоточные. На заводских подстанциях в основном используются двухобмоточные трансформаторы.

Класс 110 кВ трехфазный трехобмоточный nltc силовой трансформатор

, в том числе маслонаполненные, сухие и газонаполненные (SF6). Среди них масляные трансформаторы включают масляные трансформаторы с самоохлаждением, масляные трансформаторы с воздушным охлаждением, масляные трансформаторы с водяным охлаждением и охлаждение с принудительной циркуляцией масла. На большинстве заводских подстанций используются масляные трансформаторы с самоохлаждением.

Так называемый газонаполненный трансформатор относится к трансформатору, в котором магнитопровод (железный сердечник) и обмотки трансформатора расположены в корпусе, заполненном изолирующим газом. В прошлом обычно использовался газ SF6, поэтому его также называют трансформатором с элегазовой изоляцией.

Класс 110 кВ трехфазный трехобмоточный силовой трансформатор OLTC

7. В зависимости от материала проводника обмотки электрический трансформатор делится на:

Силовые трансформаторы делятся на две категории в зависимости от материала проводника обмотки: трансформаторы с медной обмоткой и трансформаторы с алюминиевой обмоткой. В прошлом на заводских подстанциях в основном использовались трансформаторы с алюминиевой обмоткой, но в настоящее время все более широко используются трансформаторы с медной обмоткой с малыми потерями.

О Daelim

Последние сообщения

солнечная тепловая электростанция

Девять вопросов и ответов о солнечной тепловой электростанции Daelim является ведущим китайским брендом из

трансформатор 66кВ

Анализ неисправности трансформатора 66 кВ Для случая деформации вторичной обмотки трансформатора 66 кВ мы разработали

проходной трансформатор

Втулка распределительного трансформатора Диагностика деградации изоляции корпуса В этой статье автор представляет 500 кВ

О Bin Dong

Здравствуйте, я Бин, генеральный директор Daelim, ведущего производителя трансформаторов. Если у вас возникли проблемы при поиске оборудования, вам нужно сообщить нам об этом.

Щелкните здесь

Объяснение электрических трансформаторов | Tameson.com

Рисунок 1: Трансформатор

Трансформатор — это электромагнитное устройство, которое преобразует электрическую энергию из одной цепи в другую без изменения ее частоты или мощности. Трансформаторы помогают повысить эффективность и безопасность электроэнергетических систем, повышая и понижая уровни напряжения по мере необходимости. Трансформатор работает только с переменным сигналом на своем входе, но с добавлением нескольких полупроводниковых устройств он также может генерировать сигналы постоянного тока (DC). В этой статье обсуждаются основные типы, проводка, применение трансформаторов и способы использования трансформатора для получения постоянного тока.

Содержание

• Принцип работы трансформатора
• Конструкция трансформатора
• Типы электрических трансформаторов
• Проводка трансформатора и обозначение
• Трансформаторы постоянного тока
• Изолирующий трансформатор
• Применение трансформаторов

• Автотрансформатор

• Трансформатор тока

• Трансформатор безопасности

• Однофазные трансформаторы

• Трансформаторы напряжения

Принцип действия трансформатора

Трансформатор работает по принципу электромагнитной индукции, согласно которому проводник с током создает вокруг себя магнитное поле и наоборот. Трансформатор состоит из двух наборов проводов (см. рис. 2):

• Первичная обмотка (А): собирает энергию
• Вторичная обмотка (В): обеспечивает питание

Первичная и вторичная обмотки намотаны вместе на сердечнике цепи из магнитного железа, но эти катушки не соприкасаются друг с другом, как видно на рис. 2. Сердечник изготовлен из магнитомягкого материала, состоящего из пластин (рис. 2 обозначен C) связаны вместе, чтобы помочь уменьшить потери в сердечнике. Потери в сердечнике — это потери энергии в сердечнике, вызванные переменным магнитным потоком. Нестабильное магнитное поле в конечном итоге разрушает функционирование материала сердечника.

Когда первичная обмотка (рис. 2, обозначенная буквой А) подключена к источнику переменного тока, через катушку протекает ток, и индуцируется магнитный поток. Часть этого магнитного поля соединяется со вторичными обмотками (рисунок 2, обозначенный B) за счет взаимной индукции, тем самым создавая ток и напряжение на вторичной (нагрузочной) стороне. Напряжение, создаваемое на стороне нагрузки, пропорционально числу витков вторичной обмотки по отношению к числу витков на первичной стороне. Трансформация напряжения и тока определяется выражением:

V1/V2 = N1/N2 = I2/I1

• V1: Напряжение, подаваемое на первичную обмотку трансформатора
• V2: Напряжение вторичной (нагрузочной) обмотки трансформатора
• N1: Количество витков в первичной обмотке
• N2: Количество витков вторичной обмотки
• I1: Ток в первичной обмотке
• I2: Ток через вторичную обмотку

Рисунок 2: Первичная обмотка (A) и вторичная обмотка (B) трансформатора, намотанная на магнитопровод (C)

Конструкция трансформатора

В зависимости от того, как первичная и вторичная обмотки намотаны вокруг центральной пластины из стали или железа сердечник, существует два основных варианта конструкции трансформатора:

• Трансформатор с сердечником:  В трансформаторе с сердечником первичная и вторичная обмотки намотаны снаружи и окружают кольцо сердечника, как показано на рис. 3.
• Кожуховой трансформатор: В кожухотрубном трансформаторе первичная и вторичная обмотки проходят внутри сердечника из магнитной стали, образуя оболочку вокруг обмоток, как показано на рис. 4.

Прочтите нашу статью об однофазных трансформаторах, чтобы ознакомиться с полным списком деталей трансформатора и их функциями.

Конструкция с сердечником трансформатора

Трансформаторы с сердечником

В конструкции трансформатора с сердечником половина обмотки наматывается на каждое плечо (или плечо) магнитной цепи трансформатора (рис. 3, обозначено B). Половина вторичной обмотки и половина первичной обмотки размещены одна над другой концентрически на каждом плече. Это способствует усилению магнитной связи между обмотками (рис. 3, обозначено буквой А). Это позволяет практически всем магнитным силовым линиям одновременно проходить как первичную, так и вторичную обмотку. Однако при таком типе конструкции трансформатора небольшой процент магнитных силовых линий течет за пределы сердечника (известный как поток рассеяния).

Цилиндрические катушки имеют разные слои, и каждый слой изолирован от другого. Для изоляции обычно используются такие материалы, как бумага, ткань или слюда. Обмотки низкого напряжения располагают рядом с сердечником, так как их легче изолировать.

Рис. 3: Трансформатор с сердечником

Трансформаторы с кожухом

В трансформаторе с кожухом первичная и вторичная обмотки намотаны и смонтированы слоями с изоляцией между ними (рис. 4, обозначено A). И первичная, и вторичная обмотки намотаны на одном и том же центральном стержне или стержне, площадь поперечного сечения которого вдвое больше, чем у двух внешних стержней. Надлежащая изолирующая среда разделяет обе обмотки. Поскольку первичная и вторичная обмотки намотаны близко друг к другу, трансформатор с кожухом имеет то преимущество, что уменьшает потери в сердечнике и повышает общий КПД.

Рис. 4: Трансформатор кожухового типа со слоями первичной и вторичной обмоток (A) и сердечником (B)

Пластины трансформатора

Пластины, используемые в конструкции трансформатора, представляют собой тонкие полоски изолированного металла, соединенные вместе для получения сплошного, но слоистого основной. Наличие одного большого твердого железного сердечника в качестве материала магнитного сердечника трансформатора приводит к возникновению проблем с сердечником, таких как потери на вихревые токи. Следовательно, разделение магнитного пути на множество тонких форм из штампованной стали, называемых пластинами, имеет важное значение.

Первичная и вторичная обмотки сначала наматываются на каркас катушки, имеющий прямоугольное, цилиндрическое или овальное поперечное сечение, соответствующее конструкции многослойного сердечника. Змеевик определяет рабочее пространство, пути подключения и направление теплового потока. Отдельные пластины штампуются из стальных листов большего размера и формируются в виде тонких стальных полос, напоминающих буквы «L», «E», «U» и «I», как показано на рис. 6.

Типы сердечников трансформатора

, при соединении вместе образуют необходимую форму сердечника. Например, штамповка «Е» плюс штамповка «Е» на торце образуют сердечник Е-Е, формируя один элемент стандартного сердечника трансформатора оболочкового типа, как показано на рис. 5. сопротивление воздушного зазора на стыках, тем самым создавая сильно насыщенную плотность магнитного потока.

Рисунок 5: Типы трансформаторов с сердечником

Типы электрических трансформаторов

Трансформаторы с сердечником и трансформаторы с кожухом

В зависимости от конструкции трансформаторы подразделяются на трансформаторы с сердечником и трансформаторы с кожухом.

Трансформатор повышающий и трансформатор понижающий

По назначению трансформаторы подразделяются на повышающие и понижающие.

• Повышающий трансформатор повышает напряжение на вторичных обмотках по отношению к напряжению на первичной (с последующим уменьшением тока).
• Понижающий трансформатор снижает напряжение на вторичных обмотках по отношению к напряжению на первичной (с последующим увеличением тока).

Однофазный трансформатор и трехфазный трансформатор

В зависимости от источника питания трансформаторы подразделяются на однофазные и трехфазные трансформаторы. Однофазные трансформаторы работают от однофазного источника питания, тогда как трехфазный трансформатор работает от трехфазного источника питания.

Силовой трансформатор, распределительный трансформатор и измерительный трансформатор

В зависимости от назначения трансформаторы подразделяются на:

• Силовой трансформатор: Силовой трансформатор — это обычный трансформатор с высокими характеристиками, используемый в сетях передачи.
• Распределительный трансформатор: Распределительный трансформатор или сервисный трансформатор — это трансформатор, который обеспечивает конечное преобразование напряжения в системе распределения электроэнергии. Эти трансформаторы понижают напряжение, используемое в распределительных линиях, до уровня, используемого потребителем.
• Измерительный трансформатор: Измерительные трансформаторы обеспечивают изоляцию и защиту в реле и коммерческих измерительных устройствах. Эти трансформаторы также измеряют очень высокое напряжение, которое не может быть измерено обычным вольтметром. Существует два типа измерительных трансформаторов, а именно трансформатор тока и трансформатор напряжения.

Схема подключения трансформатора и обозначение

Схемы подключения трансформатора обычно печатаются на паспортной табличке трансформатора, традиционно прикрепляются к поверхности корпуса трансформатора или печатаются внутри крышки отсеков для подключения. Провода отведений имеют маркировку «H» (первичные отведения) и «X» (вторичные отведения). Обмотки H подключены к источнику питания, а обмотки X к нагрузке, как показано на рис. 6.9.0005

Рисунок 6: Обозначение трансформатора

Некоторые трансформаторы имеют две обмотки, первичную и вторичную. Эти трансформаторы называются трансформаторами двойного напряжения, а несколько обмоток позволяют гибко создавать несколько напряжений для различных приложений.

Рассмотрим двойной трансформатор напряжения, рассчитанный на 240/480 В на первичной стороне и 120/240 В на вторичной стороне. Каждая из двух первичных обмоток рассчитана на 240В. Каждая из двух вторичных обмоток рассчитана на 120 В. Номинальное напряжение первичной стороны 240/480 В означает, что каждая из комбинаций 240 В может использоваться для получения чистого напряжения первичной стороны 240 В или 480 В. Точно так же номинальное напряжение первичной обмотки 120/240 В означает, что каждая из комбинаций 120 В может использоваться для получения чистого вторичного напряжения 120 В или 240 В.

Для проектирования трансформатора от 480 В до 240 В (480 В на первичной стороне и 240 В на вторичной стороне) первичные обмотки соединены последовательно, причем h2 и h5 подключены к источнику питания 480 В. Напряжение между HI и h3 составляет 240 В, а между h4 и h5 — 240 В. Следовательно, их последовательное соединение дает чистое первичное напряжение 480 В. Каждая первичная обмотка получает надлежащее напряжение 240 В, каждая вторичная обмотка получает 120 В. Последовательное соединение вторичных обмоток дает 240 В на X1 и X4, как показано на рис. 7.

Рис. 7: Последовательное соединение первичной и вторичной обмоток трансформатора

При необходимости первичную сторону также можно подключить к источнику питания 240 В. Для этого подключите либо h2 и h4, либо h3 и h5 к источнику питания 240В. Чтобы спроектировать трансформатор от 480 В до 120 В (480 В на первичной стороне и 120 В на вторичной стороне), первичные обмотки соединены последовательно, причем h2 и h5 подключены к источнику питания 480 В. Вторичные обмотки соединены параллельно (X1 к X3 и X2 к X4), как показано на рис. 8.

Примечание: Параллельное соединение обмоток должно выполняться с надлежащей осторожностью, чтобы предотвратить полное короткое замыкание, которое разрушит трансформатор при подаче питания. Используйте вольтметр, чтобы убедиться в правильности подключения. Подключите X1 к X3, а затем подключите вольтметр между X2 и X4. Включите первичную обмотку и снимите показания вольтметра. Если соединение правильное, вольтметр покажет ноль. Если показания вольтметра отличаются от нуля, проверьте все первичные и вторичные соединения, чтобы убедиться, что они подключены точно так, как указано производителем.

Рисунок 8: Последовательное соединение первичных обмоток и параллельное соединение вторичных обмоток трансформатора

Трансформаторы переменного тока в постоянный

Трансформатор представляет собой статическое устройство, работающее по принципу взаимной индукции. Напряжение переменного тока должно быть подано на первичные обмотки трансформатора, чтобы создать переменный магнитный поток на первичной стороне, который соединяется со вторичными обмотками для создания пропорционального напряжения нагрузки. Напряжение постоянного тока не создает переменного магнитного поля или потока; следовательно, трансформатор не работает с входной мощностью постоянного тока. Однако переменное выходное напряжение можно преобразовать в соответствующее постоянное напряжение путем добавления соответствующих полупроводниковых компонентов, таких как диод и конденсатор, на выходе трансформатора.

Выпрямитель представляет собой цепь, которая преобразует переменный ток (AC) в постоянный ток (DC). Полупериодный или двухполупериодный выпрямитель можно использовать для преобразования переменного напряжения в постоянное. Переменное напряжение (рис. 9 обозначено А) подается на первичные обмотки понижающего трансформатора (рис. 9 обозначено В). Соответствующее напряжение индуцируется во вторичных обмотках. Диод (рис. 9, обозначенный буквой D) смещается в прямом направлении (включенное состояние) и проводит ток, инициирующий протекание тока через нагрузочный резистор (рис. 9).с пометкой Р).

Рис. 9: Однополупериодный выпрямитель

Диод позволяет току течь в одном направлении. Во время отрицательного цикла входного напряжения на вторичной стороне индуцируется соответствующее отрицательное напряжение, и диод не проводит. Следовательно, поток через выходной резистор во время отрицательного цикла входного напряжения отсутствует, поскольку диод ведет себя как разомкнутая цепь (см. рис. 10). Поэтому на выходе выдаются только чередующиеся положительные циклы.

Рис. 10. Диод действует как разомкнутая цепь во время отрицательного полупериода входного напряжения

Для практического применения конденсатор подключается к выходу параллельно резистору (см. рис. 11). Конденсатор действует как фильтр для сглаживания пульсаций выходного напряжения до соответствующего уровня постоянного тока (см. рис. 12). Прочтите нашу статью о трансформаторах переменного тока в постоянный для получения более подробной информации.

Рисунок 11: Однополупериодный выпрямитель с емкостным фильтром

Формы сигналов в различных точках выпрямителя показаны на рисунке 12.

• В _i :  Приложено переменное входное напряжение
• В _o1 : Выход диода, состоящий из чередующихся положительных полупериодов
• В _o2 : Конденсаторный выход, который представляет собой более плавную версию диодного выхода, создавая точное напряжение постоянного тока.

Рисунок 12: Формы сигналов однополупериодного выпрямителя

Изолирующий трансформатор

Изолирующие трансформаторы используются для изоляции двух электрических цепей в электрической системе. Разделительный трансформатор аналогичен обычному трансформатору с равным числом витков в первичной и вторичной обмотках, благодаря чему создается одинаковое напряжение в первичной и вторичной сторонах. Изолирующие трансформаторы используются в электрических устройствах, таких как компьютеры, телевизоры, твердотельные релейные схемы и промышленные силовые электронные устройства.

Для физической изоляции двух цепей «А» и «В» первичные обмотки разделительного трансформатора подключаются к цепи «А», а вторичные обмотки — к цепи «В». первичная обмотка разделительного трансформатора, который в свою очередь создает напряжение и ток во вторичной обмотке за счет взаимной индукции. Поскольку изолирующий трансформатор не изменяет значение тока и напряжения во вторичных обмотках, цепь «В» получает те же значения вторичного тока и напряжения. Следовательно, цепи А и В электрически изолированы, но энергия передается между ними, а разделительный трансформатор действует как среда между ними.

Рис. 13: Разделительный трансформатор, соединяющий две цепи, A и B

Применение трансформаторов

1. Понижающие трансформаторы используются в бытовых приборах, инверторах, распределительных сетях и линиях передачи для понижения напряжения до требуемого уровня. .
2. Повышающие трансформаторы используются для распределения электроэнергии. Эти трансформаторы также используются для запуска электродвигателей, рентгеновских аппаратов и микроволновых печей.
3. Измерительные трансформаторы, такие как трансформаторы тока и трансформаторы напряжения, используются для измерения чрезвычайно высоких напряжений в линиях электропередачи, а также в качестве изолирующих устройств в коммерческих измерительных приборах.
Однофазные трансформаторы
4. используются для повышения мощности в бытовых инверторах или понижения междугородных сигналов для поддержки электронных устройств как для жилых, так и для небольших коммерческих помещений.