Трансформатор с двумя вторичными обмотками. Многообмоточные трансформаторы: особенности конструкции и применения

Что такое многообмоточный трансформатор. Как устроены и работают трансформаторы с несколькими обмотками. Какие преимущества дает использование многообмоточных трансформаторов. Где применяются трансформаторы с несколькими первичными и вторичными обмотками.

Что такое многообмоточный трансформатор

Многообмоточный трансформатор — это трансформатор, имеющий более одной первичной или вторичной обмотки. Такая конструкция позволяет получать несколько уровней выходного напряжения или подключать несколько нагрузок к одному трансформатору.

Основные особенности многообмоточных трансформаторов:

• Наличие двух и более первичных и/или вторичных обмоток
• Возможность получения разных уровней напряжения на выходе
• Питание нескольких независимых нагрузок
• Гибкость в конфигурации и подключении обмоток

Принцип работы трансформатора с несколькими обмотками

Принцип действия многообмоточного трансформатора аналогичен обычному трансформатору с одной первичной и одной вторичной обмоткой. Переменное напряжение, подаваемое на первичные обмотки, создает переменный магнитный поток в сердечнике. Этот поток индуцирует ЭДС во всех вторичных обмотках.

Ключевые особенности работы:

• Все обмотки магнитно связаны через общий сердечник
• В каждой обмотке действует одинаковое напряжение на виток
• Напряжение на выходе пропорционально числу витков обмотки
• Обмотки электрически изолированы друг от друга

Преимущества использования многообмоточных трансформаторов

Применение трансформаторов с несколькими обмотками дает ряд важных преимуществ:

1. Получение нескольких уровней напряжения от одного устройства
2. Возможность питания разных нагрузок
3. Гибкость в конфигурации (последовательное или параллельное соединение обмоток)
4. Компактность конструкции по сравнению с несколькими отдельными трансформаторами
5. Экономия на материалах сердечника

Типы и конфигурации многообмоточных трансформаторов

Существует несколько основных типов многообмоточных трансформаторов:

• С несколькими первичными обмотками
• С несколькими вторичными обмотками
• Комбинированные (несколько первичных и вторичных)

Возможные конфигурации соединения обмоток:

• Последовательное соединение для повышения напряжения
• Параллельное соединение для увеличения тока
• Независимое подключение для питания разных нагрузок

Области применения трансформаторов с несколькими обмотками

Многообмоточные трансформаторы широко используются в различных областях:

• Электроника (источники питания с несколькими выходами)
• Промышленные установки (питание разного оборудования)
• Системы электроснабжения (распределение электроэнергии)
• Измерительная техника (питание измерительных цепей)
• Аудиотехника (разделение сигналов разного уровня)

Особенности расчета и проектирования

При проектировании многообмоточных трансформаторов необходимо учитывать ряд факторов:

• Взаимное влияние обмоток
• Распределение магнитного потока
• Потери в обмотках и сердечнике
• Тепловой режим работы
• Изоляция между обмотками

Как рассчитать параметры многообмоточного трансформатора?

1. Определить требуемые напряжения и токи для всех обмоток
2. Рассчитать число витков каждой обмотки
3. Выбрать сечение проводов с учетом токов
4. Подобрать сердечник нужного размера
5. Проверить тепловой режим

Особенности эксплуатации и обслуживания

При эксплуатации многообмоточных трансформаторов следует обратить внимание на следующие аспекты:

• Правильность подключения обмоток
• Контроль нагрузки на каждой обмотке
• Периодическая проверка изоляции
• Контроль температурного режима
• Защита от перегрузок и коротких замыканий

Какие меры нужно принимать для обеспечения надежной работы?

1. Регулярно проводить визуальный осмотр
2. Измерять сопротивление изоляции
3. Проверять затяжку контактных соединений
4. Контролировать уровень вибрации и шума
5. Своевременно очищать от пыли и загрязнений

Перспективы развития многообмоточных трансформаторов

Основные направления совершенствования конструкции и характеристик:

• Применение новых магнитных материалов
• Улучшение изоляционных свойств
• Оптимизация геометрии обмоток
• Снижение потерь и повышение КПД
• Уменьшение массогабаритных показателей

Какие инновации ожидаются в ближайшем будущем?

1. Широкое внедрение аморфных и нанокристаллических сплавов
2. Применение высокотемпературных сверхпроводников
3. Интеграция с силовой электроникой
4. Разработка «умных» трансформаторов с функциями диагностики
5. Создание трансформаторов для работы на высоких частотах

Многообмоточные трансформаторы являются важным элементом современных электротехнических систем. Их применение позволяет создавать компактные и эффективные устройства для преобразования и распределения электроэнергии. Дальнейшее совершенствование конструкции и характеристик многообмоточных трансформаторов будет способствовать повышению энергоэффективности и надежности электрооборудования в различных отраслях.

как соединить две первичные и две вторичные обмотки трансформатора

Как соединить две первичные и две вторичные обмотки трансформатора

Типичный понижающий трансформатор с двумя первичными (Primary) и двумя вторичными (Secondary) обмотками, представлен на изображении.

Темная точка обозначает начало  обмотки (идентичную полярность обмоток в данной точке)

Объединяя обмотки первичные между собой, мы тем самым назначим применение трансформатору либо в сети с напряжением переменного тока — 110 -120 vv, либо в сети переменного тока 220 — 240 vv .

Объединяя   вторичные обмотки трансформатора и в зависимости от схемы объединения, мы тем самым определяем какое схемное решение будет использовать ту или иную схемы объединения вторичных обмоток трансформатора.

Манипулируя способом объединения между собой первичных и между собой вторичных обмоток трансформатора мы можем увеличить или уменьшить выходное напряжение или мощность. А также пределы входного напряжения.

Типовое соединение первичных обмоток трансформатора показано на изображении с лева.

При параллельным (Parallel) соединении, напряжение питания параллельно соединенных первичных обмоток трансформатора останется неизменным в нашем примере 120 v.

В случае же последовательного (Series) соединения, напряжение питания удвоится. При таком соединении мы сможем подать, теперь уже на одну обмотку общую 240v напряжения.

 

Типовое соединение вторичных обмоток трансформатора.

1.Первый вариант — это когда используем как есть . Каждая вторичная обмотка трансформатора запитывает свою нагрузку.

2. Второй вариант — это последовательное соединение вторичных обмоток трансформатора.

В итоге мы получим удвоенное напряжение на выходе 2*12.

Мы получим выходное напряжение 24v при тех же токах, что и в схеме независимой работы вторичных обмоток.

 

 

3. Третий вариант — это схема со средней точкой. Этот вариант применим в схемах  с двуполярным питанием.

4. Четвертый вариант — это параллельное соединение вторичных обмоток трансформатора. Такая схема увеличивает в двое выходной ток. Увеличивает выходную мощность , напряжение остается прежним.

Как соединить две первичные и две вторичные обмотки трансформатора. Трансформаторы с двойными обмотками перевичными и двойными обмотками вторичными, имеют хорошую универсальность, что дает возможность их использования в различных схемных решениях.

Один из таких трансформаторов, с двумя первичными обмотками на напряжение 115 v (2*115v) и двумя вторичными обмотками на напряжение 12 v (2*12v)  номинальной мощностью 8va , предназначенный для использования в цепях переменного тока 50-60gz — Трансформатор 2x115V 2x12V 8VA 50-60hz, смотреть Здесь.

Post Views: 34 588

  Метки: Plita

Незаземляемые трансформаторы напряжения в сетях (6–10) кВ.

Рынок Электротехники. Отраслевой портал

11.03.2020 — 15:56 — Игнатов Сергей

 В соответствии с требованиями положения ПАО «Россети» «О единой технической политике в электротехническом комплексе» и ПУЭ (издание 7) недопустимо одновременное подключение к измерительным обмоткам трансформаторов тока и напряжения,  задействованных в цепях учета, приборов сигнализации  и защиты, автоматики или других электроприборов. Иными словами, если к измерительной обмотке подключен прибор учета, то ничего более к этой обмотке подключать нельзя.  В связи с этим требованием появляется ряд проблем, связанных с эксплуатацией трансформаторов напряжения (ТН).

Для учета электрической энергии используют как заземляемые, так и незаземляемые ТН. Самая распространенная схема – три заземляемых ТН и три трансформатора тока (ТТ).

Заземляемые трансформаторы напряжения изготавливаются в однофазном и в трехфазном исполнении. В моей статье речь пойдет об однофазных трансформаторах, которые соединяются в трехфазные группы.

Заземляемые однофазные трансформаторы напряжения могут быть выполнены с одной или двумя вторичными обмотками для измерения и учета и одной дополнительной, которая предназначена для питания цепей защиты. Однофазные трансформаторы соединяются в трехфазную группу, при этом обмотки высокого напряжения соединяются в звезду с выведенной нейтралью. Измерительные обмотки НН – в звезду, дополнительные обмотки соединяются по схеме разомкнутого треугольника. Основное назначение заземляемых трансформаторов напряжения – контроль изоляции сети в сетях с изолированной нейтралью.

Номинальное напряжение дополнительной обмотки однофазного ТН, как правило, 100/3 В. При соединении дополнительных обмоток в схему разомкнутого треугольника, при симметричном режиме сети, напряжение на выводах а_д – х_д не будет равно нулю и не должно превышать трех вольт. При однофазном замыкании на землю напряжение на выводах разомкнутого треугольника должно стать равным 100 В. На это напряжение рассчитано реле сигнализации замыкания на землю.

Зачастую заземляемые ТН используют только для учета электроэнергии. В этом случае измерительные обмотки нагружены на прибор учета, а дополнительные либо не используется совсем, либо запитаны на собственные нужды. Этот режим эксплуатации заземляемых трансформаторов напряжения обусловлен требованиями положения ПАО «Россети» «О единой технической политике в электротехническом комплексе» и ПУЭ. Такие схемы применяются в пунктах коммерческого учета (ПКУ), для питания модулей GSM и обогрева электронных счетчиков. При эксплуатации заземляемых трансформаторов напряжения с такими схемными решениями просматривается ряд проблем.

1. Как говорилось ранее, в симметричном режиме работы сети напряжение на разомкнутом треугольнике не превышает 3 В. Потребляемая дополнительными обмотками мощность стремится к нулю. Измерительная обмотка нагружена в диапазоне 25%  – 100%, от номинальной мощности. Это нормальный режим эксплуатации ТН.

 Режим, когда дополнительные обмотки, в симметричном режиме сети, постоянно запитаны на нагрузку, приведет к перегрузке трансформатора, что отразится на метрологических характеристиках трансформатора. Погрешности по напряжению выйдут за допускаемый диапазон. Если необходимо, чтобы трансформатор работал именно в таком режиме, это требование оговаривают при заказе, при этом вторичная нагрузка должна быть симметричной. При проведении приемо-сдаточных испытаний измерительная обмотка будет проверена на соответствие заданному классу точности с одновременно нагруженными всеми вторичными обмотками.

2. Включение дополнительного активного сопротивления 25 Ом в дополнительную обмотку, соединенную в открытый треугольник, позволяет предотвратить феррорезонанс в сети или значительно снизить его негативное воздействие.  При неиспользовании дополнительных обмоток или использовании их в качестве источника напряжения, в режиме замыкания одной из фаз сети на землю, ток обмотки ВН не будет ограничиваться. Это приведет к повреждению ТН. Да и вообще, устойчивость трансформаторов напряжения к феррорезонансным явлениям в сетях в случае, когда дополнительные обмотки используются не по назначению, не гарантируется. Испытания (расчет) трансформаторов на устойчивость к феррорезонансу проводятся при номинальных режимах, которые подразумевают включение в дополнительные обмотки, соединенные по схеме разомкнутого треугольника, вторичной нагрузки установленного производителем ТН номинала. Некоторые производители, для повышения надежности ТН,  рекомендуют установку других устройств гашения феррорезонанса, например СЗТн (разработка ОАО «СЗТТ»). 

Что же делать, когда требуется создать систему учета с трансформаторами напряжения, но при этом необходим отбор мощности для питания цепей собственных нужд?

    На нашем предприятии разработан незаземляемый трансформатор напряжения НОЛ.08,3-6(10)М с двумя вторичными обмотками. Основная обмотка предназначена для питания цепей учета и измерения, с классами точности 0,2; 0,5 или 1, по ГОСТ 1983–2015. Дополнительная обмотка предназначена для питания цепей собственных нужд.  Отклонение вторичного напряжения от номинального ±0,5%.

Трехфазная группа из незаземляемых трансформаторов соединяется по схеме треугольник/треугольник/треугольник. Особенность этого трансформатора заключается в том, что он абсолютно не подвержен влиянию феррорезонанса, так как не имеет заземляемого вывода обмотки высокого напряжения, следовательно, нет условий для возникновения феррорезонанса. Дополнительные обмотки могут нагружаться для питания цепей обогрева, модулей GSM и других целей.

Еще одно немаловажное преимущество, в сравнении с заземляемыми трансформаторами, – это возможность испытания главной изоляции трансформаторов в условиях эксплуатации. Внутренняя изоляция заземляемых трансформаторов напряжения испытывается индуктированным напряжением частотой от 100 Гц до 400 Гц, выбор частоты определяется конструктивом ТН. Уровень испытательного напряжения – в соответствии с ГОСТ 1516.3. Как правило, в эксплуатирующих организациях нет источника напряжения повышенной частоты. ГОСТ 1516.3 допускает испытание внутренней изоляции напряжением промышленной частоты, но при этом уровень напряжения – не более 1,3 номинального. Это испытание не дает полного представления о состоянии изоляции трансформатора. В отличие от заземляемых, внутреннюю изоляцию незаземляемых трансформаторов можно испытывать приложенным напряжением промышленной частоты. А это значит, что их можно испытывать совместно с трансформаторами тока и ошиновкой высоковольтного отсека.

Применение незаземляемых трансформаторов напряжения в схемах измерения и учета ведет к уменьшению потерь от недоучета электроэнергии. Незаземляемые измерительные трансформаторы напряжения лишены всех тех недостатков, которые характерны для заземляемых ТН, поэтому в пунктах коммерческого учета целесообразно использовать трехфазную группу 3хНОЛ.08.3-6(10)М.

 

                                                                                                                                                   Е.В. Игнатенко, главный конструктор ОИТ ОАО «Свердловский завод трансформаторов тока»

Компания: 

Многообмоточные трансформаторы – Руководство электрика по однофазным трансформаторам

Основной корпус

Многие трансформаторы содержат более одной первичной обмотки, более одной вторичной обмотки или и то, и другое:

Рис. 6. Многообмоточный трансформатор

Многообмоточный распределительный трансформатор

• Приведенный ниже трансформатор рассчитан на 50 кВА, 2400/4800 В – 120/240 В. Это означает, что каждая обмотка стороны высокого напряжения рассчитана на максимальное напряжение 2400 В (всегда меньшее из двух напряжений). Каждая обмотка стороны низкого напряжения рассчитана на максимальное напряжение 120 В. Помните, что любое напряжение выше этих значений может повредить изоляцию.

Рис. 7. Первичное подключение

 

Рис. 8. Вторичное соединение

Серия и параллельные низковольтные соединения

Каждая катушка этого трансформатора может обрабатывать только половину общей мощности кВА. Таким образом, каждая из обмоток высокого напряжения и каждая из обмоток низкого напряжения рассчитаны на 25 кВА.

Чтобы найти максимальный номинальный ток каждой обмотки на приведенном выше рисунке, просто разделите вольт-ампер на номинальное напряжение:

25 кВА/2400 = 10,4 А (первичный)

25 кВА/120 = 208,3 А (вторичный)

Обратите внимание, что мы получаем одно и то же значение тока независимо от того, используем ли мы одну катушку и половину ВА или обе катушки и полную ВА:

50 кВА/4800 = 10,4 А (первичный)

50 кВА/ 240 = 208,3 А (вторичный)

Соблюдение правильной полярности на стороне питания

В видео ниже подробно рассказывается о том, как и почему важно правильно подключать многообмоточные трансформаторы. В лучшем случае, если трансформатор подключен неправильно, вы увидите ноль вольт на вторичной обмотке. В худшем случае вы испытаете kablazalflam (по-голландски «растопить лицо») или совсем короткую.

Видео предупреждение!

В видео ниже рассказывается, как правильно подключить многообмоточный трансформатор, не взорвав себя.

Трехпроводные соединения Рис. 9. Трехпроводная связь

Video Alert!

В этом видео рассказывается об опасности перегрузки одной из обмоток и как ее избежать. Трансформаторы практически не будут полностью сбалансированы, поэтому необходимо следить за их нагрузкой.

Видео предупреждение!

В этом видео объясняется, как может работать трансформатор, если сгорела одна из первичных обмоток. Это концепция потокосцепления. Главное, что нужно вынести, это то, что если вы потеряете обмотку, у вас будет только половина доступной кВА (мощности).

Атрибуция

Видео «Как правильно подключить трансформатор» The Electric Academy находится под лицензией Creative Commons Attribution.

Как определить минимальное значение KVA в видео о трансформаторе от The Electric Academy находится под лицензией Creative Commons Attribution.

Видео о потокосцеплении от The Electric Academy находится под лицензией Creative Commons Attribution.

▷ Многообмоточные трансформаторы

Прочтите 7-ю статью Насира из его серии «Назад к основам» о трансформерах! Не стесняйтесь присылать нам работы, свидетельства, личное мнение, обзоры или учебные пособия по почте. Мы будем рады опубликовать его здесь.

Определение многообмоточного трансформатора

Многообмоточный трансформатор можно определить как трансформатор, который имеет более одной первичной или вторичной обмоток, соединенных друг с другом в определенной конфигурации для обеспечения требуемых уровней выходного напряжения или управлять несколькими нагрузками на выходе.

Это можно назвать одной из особых характеристик трансформатора, поскольку трансформаторы являются довольно универсальными устройствами, и обычно с ними необходимо выполнять множество сложных операций, а не управлять только одним выходом от одной первичной обмотки.

Трансформаторы с несколькими обмотками также известны как «трансформаторы с несколькими обмотками» или «трансформаторы с несколькими обмотками».

Принцип работы многообмоточного трансформатора

Принцип действия многообмоточных трансформаторов точно такой же, как у простого трансформатора, имеющего одну первичную обмотку и создающего магнитный поток на своей единственной вторичной обмотке на выходе. Если на входе есть более одной катушки, все они будут получать переменное напряжение источника аналогичным образом и будут связаны через один и тот же железный сердечник с двумя или более вторичными катушками на выходе. Таким образом, во всех вторичных катушках также будет создаваться переменный магнитный поток, который в основном одинаков по величине, и напряжение также может быть получено в соответствии с требованиями. Например, можно изготовить повышающий трансформатор с несколькими обмотками, а также понижающий трансформатор.

Если мы хотим управлять более чем одним выходом, т. е. если у нас есть несколько нагрузок, то трансформатор все же можно подключить так, чтобы вторичная обмотка была разделена на несколько подобмоток, каждая из которых управляет независимой нагрузкой на своих концах.

Здесь следует отметить, что поскольку все первичные катушки соединены через общий железный сердечник со своими вторичными катушками, то, согласно закону взаимной индукции Фарадея, каждая отдельная катушка будет иметь одинаковое количество напряжений на виток, то есть его отношение первичных витков ко вторичным все равно было бы равно отношению первичного напряжения к вторичному напряжению, как у обычного трансформатора.

N _P / N _S = V _P / V _S

Таким образом, каждая вторичная катушка производит величину напряжения, которая прямо пропорциональна количеству ее витков, поскольку все катушки электрически изолированы и магнитно связаны друг с другом, а также с первичной катушкой.

Как и на рисунке выше, две отдельные первичные обмотки можно соединить последовательно друг с другом, чтобы получить более высокое первичное напряжение питания, или то же самое можно сделать на другом конце, соединив две отдельные вторичные обмотки последовательно с друг друга для достижения более высокого напряжения питания на выходе вместо двух отдельных малых напряжений. Такие соединения будут известны как последовательные соединения обмоток.

Точно так же две или более обмотки могут быть соединены параллельно, чтобы получить более низкие напряжения, но более высокие токи, поскольку мы знаем, что напряжение остается одинаковым при параллельном подключении, но ток увеличивается.