Трансформатор силовой: Силовые трансформаторы — устройство, характеристики, область применения, ремонт и обслуживание

Содержание

Силовой трансформатор: классификация, особенности, производители

Город

Москва

Search Мой кабинет Вход Работаем

пн-пт,
с 9 до 18

+7 (495) 957-10-95

[email protected]

Обратный звонок МЕНЮ
  • ПРОДУКЦИЯ
    • Силовые трансформаторы
      • Масляные трансформаторы
        • ТМГ
        • ТМ
        • ТМГ12
        • ТМГФ
        • ТМЗ
        • ТМГСУ
        • ТМЭГ
        • ТМН
        • ТМТО
        • Масляные типа ОМ, ОМП, ОМГ
        • ТМПН, ТМПНГ с напряжением 0,38 кВ
        • ТДТН, ТРДНС
        • ТД, ТДН, ТДС, ТДНС
      • Сухие трансформаторы
        • ТСЛ
        • ТСЗЛ
      • Трансформаторные подстанции
        • Блочные комплектные (БКТП, БРТП)
        • Комплектные подстанции (КТП, КТПН)
        • Мачтовые подстанции (МТП)
        • Подстанции для железной дороги
    • Кабельные муфты «Прогресс»
      • Виды кабельных муфт
        • Соединительные
        • Концевые
        • Ответвительные
        • Переходные
      • Муфты по напряжению
        • 1 кВ
        • 10 кВ
        • 20 кВ
        • 35 кВ
      • Тип изоляции кабеля
        • Бумажная
        • Пластмассовая
      • Количество жил кабеля
        • Для одножильных кабелей
        • Для 3-х жильного кабеля
        • Для 4-х жильного кабеля

принцип действия, разновидности, из чего состоит и хараткрестики

Трансформатор – это прибор, который пропускает через себя электрический ток, меняя его характеристики.

Без этого аппарата не обходится почти никакое электрическое или электронное устройство. Энергетические системы и подстанции любого масштаба обязательно включают в себя различные виды трансформаторов.

3-х фазный силовой трансформатор

История

В первой половине XIX века английский физик Фарадей проводил многочисленные опыты с электричеством. В результате экспериментов им было открыто такое явление, как электромагнитная индукция. 29 августа 1831 года учёный в своём дневнике описал результат своих исследований в этом направлении.

На кольцо из железа ø 150 мм и толщиной 20 мм были намотаны 2 медных провода длиной 150 мм и 180 мм. При подключении гальванической батареи к одной обмотке на зажимах другого проводника гальванометр фиксировал статическое напряжение. Так появился первый трансформаторный прототип.

Французский механик Румкорф в 1848 году сделал первую индукционную катушку. Она давала представление о том, что это такое трансформатор. В 1872 году профессор московского университета Столетов разработал теорию петли гистерезиса, а также обосновал доменную структуру ферритового сердечника.

30 ноября 1876 г. считается датой изобретения трансформатора переменного тока. В этот день был выдан патент на это изобретение знаменитому российскому физику Павлу Николаевичу Яблочкову. Прибор состоял из разомкнутого сердечника с двумя обмотками.

Устройство, изобретённое венгерскими инженерами в 1885 г., уже представляло собой прибор с замкнутым магнитопроводом. С тех пор сердечники стали делать из отдельных стальных листов. Приборы стали помещать в сосуды, заполненные маслом. Далее последовали различные усовершенствования конструкции преобразования тока. К этому приложили руку инженеры Эдисона, великий Никола Тесла, российские, английские и немецкие учёные.

Современные трансформаторы – это устройства, предназначенные для доставки потребителю электроэнергии с заданными характеристиками.

Базовые принципы действия

Определение преобразователя напряжения базируется на двух принципах действия:

  1. Электромагнетизм. Изменяясь в определённом временном промежутке, ток создаёт изменяющееся магнитное поле.
  2. Электромагнитная индукция. Проходящий магнитный ток через вторичную обмотку возбуждает в ней электродвижущую силу (ЭДС).

Закон Фарадея

Электромагнитная индукция вызывает электрический ток в замкнутом контуре во время изменения магнитного потока, проходящего сквозь площадь этого контура.

Закон Фарадея объясняет прямую пропорциальную зависимость ЭДС от скорости изменения магнитного потока. Эту зависимость отражает формула закона электромагнитной индукции:

Формула закона Фарадея

  • ЭДС – индукция в контуре;
  • ∆Ф – величина магнитного потока;
  • ∆t – временной промежуток.

Важно! Минус в формуле закона Фарадея – это корректировка выражения, предложенная русским учёным Ленцем. Знак « – » означает, что индукционный ток в ограниченном контуре направлен на препятствование изменению магнитного потока.

Уравнение идеального трансформатора

Направлять электрический ток с изменёнными параметрами в электрические цепи или определённую область электронной схемы – для чего служат трансформаторы.

Идеальный трансформатор – это прибор, который не несёт потерь на гистерезисе, вихревых токах и рассеивании обмотками энергии.

В идеальном устройстве мощности обеих обмоток равны. Электрический поток, проходя через первичную катушку, преобразуется в магнитный поток, который, в свою очередь, превращается в ЭДС вторичной цепи.

Что делает идеальный трансформатор, можно выразить следующим выражением:

P1 = I1U1 = P2 = I2U2,

где:

  • P1 – одномоментная мощность первичной цепи;
  • P2 – одномоментная мощность вторичной обмотки.

Преобразуя оба произведения силы и тока в соотношения, получают математическое определение идеального трансформатора:

U2/U1 = I1 /I2 = n,

где n – коэффициент трансформации.

Модель реального трансформатора

От идеального исполнения конструктивного решения прибора реальная модель трансформатора отличается такими признаками, как:

  1. Наличие ненулевого тока холостого хода;
  2. Возникновение ёмкостей;
  3. Нелинейная кривая намагниченности.
Ненулевой ток холостого хода

Обмотки реального трансформатора вместе с пластинами сердечника представляют собой магнитоэлектрическую систему, где по её контуру циркулирует вектор напряжения магнитного поля, равный полному току внутри этого контура.

Все типы действующих трансформаторов при включении без нагрузки испытывают всплески первичного тока. Это явление называют ненулевым током холостого хода. При расчётах защиты преобразовательных устройств проводят сравнение между действительными и идеальными сдвигами токов двух обмоток. Разницу между углами этих сдвигов называют углом погрешности. Этот показатель учитывают при определении класса приборов, особенно в тех моделях, которые предназначены для работы в системах учёта энергопотребления.

Возникновение ёмкостей

Проводники с разделительным диэлектрическим материалом провоцируют возникновение паразитных ёмкостей между обмотками, их слоями и витками. Благодаря им, из первичной катушки проникают во вторичную обмотку помехи высокой частоты.

В расчёты характеристик приборов вводят теоретические величины эквивалентных ёмкостей. Это делается с целью резкого снижения риска проявления таких негативных явлений, как возникновение продольных и поперечных ёмкостей.

Нелинейная кривая намагниченности

Ферритовые сердечники трансформаторов содержатся в большинстве разновидностей преобразователей напряжения. Добиваясь этим большой величины ЭДС во вторичных обмотках, получают крайне нелинейную характеристику намагничивания. Соответственно, индуктивность тоже принимает нелинейный характер.

В результате создаётся феррорезонансный режим, при котором возникает риск выхода из строя преобразователя напряжения. Происходит чрезмерный нагрев магнитопровода, что вызывает потребность в охлаждении устройства.

Обратите внимание! Для гашения сопровождающих вихревых токов сердечники собирают из шихтованных ферромагнитных пластин с высоким удельным сопротивлением. Их делают из специальной кремнистой тонкой стали.

Режимы работы трансформаторов

Трансформаторы предназначены для работы в трёх режимах:

  • холостой ход;
  • нагрузка;
  • короткое замыкание.

Режим холостого хода

Холостым ходом называют такое состояние прибора, когда вторичная обмотка разомкнута, и потребитель не получает выходной энергопоток. В первичной катушке протекает ЭДС, которую называют током холостого хода. В этом режиме определяют КПД прибора, коэффициент трансформации и потери в магнитопроводе.

Режим нагрузки

Это стандартное рабочее состояние оборудования, когда первичная цепь подключена к источнику тока, а вторичная обмотка находится под нагрузкой. Характеристика нагрузки в основном определяет применение нужного вида трансформатора.

Состояние короткого замыкания

Выводы вторичной обмотки замыкают напрямую с целью выявления потерь на нагрев катушек в цепи устройства. Единственной нагрузкой остаётся собственное сопротивление витков вторичной обмотки.

Теория трансформаторов

Теоретические обоснования того, что делают трансформаторы, включают в себя несколько разделов:

  1. Уравнения линейного трансформатора;
  2. Т-образная схема замещения;
  3. Потери;
  4. Габаритная мощность;
  5. КПД.

Уравнения линейного трансформатора

Линейные уравнения отображают взаимосвязь между величинами характеристик трансформатора. К ним относятся:

  1. U1 = L1(di1/dt) +L1,2(di2/dt) + I1 R1;
  2. L2(dI2/dt) + L1.2 + I2R2 = – I2RH,

где:

  • U1 – мгновенное напряжение в первичной катушке;
  • I1 и I2 – сила тока в обмотках;
  • RH – сопротивление в нагрузке;
  • L1,2 – взаимная индуктивность обмоток;
  • L1, R1, и L2, R2 – индуктивность и сопротивление обеих катушек.

Т-образная схема замещения

Для тестирования электрической цепи какого-либо устройства трансформатор замещают Т-образной схемой, состоящей из элементов, указанных на нижнем рисунке.

Т-образная схема замещения

Потери

Специалисты разделяют потери на траты в стали и меди. Потери в стали происходят в сердечнике, утрата части энергии в меди относится к медным виткам обмоток.

В стали

Утрата части энергии происходит по причине потерь в магнитопроводе и обмотках. Величина потерь в стали связана с конструкцией сердечника, качеством электротехнической стали. Траты энергии уходят на нагрев, гистерезис и образование вихревых токов.

Магнитопроводы, сделанные из трансформаторного железа с добавлением кремния, значительно уменьшают потери и повышают удельное сопротивление стали. Конструкцию сердечника улучшают промежуточным лакированием соприкасающихся поверхностей пластин.

В меди

Потери в обмотках вызваны ненулевым вектором активного сопротивления в катушках преобразователя напряжения. Потери в меди сопровождаются нагревом проводов в обмотках. Часто они вызваны несоответствием количества витков напряжению в обмотках.

Габаритная мощность

Габаритную мощность трансформатора рассчитывают следующей формулой:

Pgab = (P1 + P2)/2 = (U1I1 + U2I2)/2.

Этот параметр можно определить ориентировочно по сечению сердечника. Величина габаритной мощности зависит от ряда показателей, таких как качество и толщина листов магнитопровода, размер проёма, степень индукции, общее сечение проводов обмоток и качество диэлектрических слоёв между пластинами.

Дополнительная информация. Ещё один фактор влияет на габаритную мощность трансформатора – это его стоимость. Чем дешевле устройство, тем меньше этот показатель.

КПД трансформатора

Коэффициент полезного действия приборов можно рассчитать по нескольким формулам. Три из них представлены ниже:

Формула 1

Формула 2

Формула 3

Конструкция

Конструкция устройства базируется на 4-х основных элементах. Вот из чего состоят трансформаторы:

  1. Магнитопровод;
  2. Обмотки;
  3. Схемы соединения обмоток 3-х фазных трансформаторов;
  4. Бак.

Магнитопровод

Магнитная секция прибора делается из нескольких видов материалов: электротехническая сталь, пермаллой и ферромагнетики. Конструктив устройства обычно выглядит в виде рамки, на боковых сторонах (стержнях) которой помещаются обмотки. Части рамки, свободные от катушек, называют ярмом. Встроенные преобразователи зачастую оснащаются магнитопроводами тороидальной формы.

В зависимости от пространственного положения стержней магнитопровода, магнитные системы бывают плоскими, пространственными, симметричными и несимметричными конструкциями. В трансформаторах переменного тока сердечники образуют замкнутый контур. В приборах постоянного тока магнитопроводы делаются с зазором.

Отдельные виды магнитопроводов

Обмотки

Катушки магнитопроводов состоят из множества витков провода. Витки располагаются параллельно относительно друг друга в строго последовательном порядке. Проводники тока, покрытые изоляционным лаком либо бумагой, охватывают спиралью стержни магнитопровода.

Первичная обмотка под напряжением создаёт вокруг себя магнитное поле, которое воздействует на витки второй катушки. В результате в ней индуцируется выходной электрический ток.

Схемы соединения обмоток 3-х фазных трансформаторов

В 3-х фазных трансформаторах обмотки соединяют тремя способами.

Звезда

Три обмотки сходятся одними своими концами в нейтральной точке. Бывают звёздные соединения с выводом из общей точки и без него.

Треугольник

Соединённые последовательно три обмотки образуют треугольник. У обмоток, соединённых треугольником, усложняется конструкция переключателя контактов из-за высокого напряжения.

Зигзаг

При такой схеме все три обмотки располагаются отдельно на 3 стержнях магнитопровода. Соединения катушек осуществляются встречно последовательно.

Бак

Баки, заполненные трансформаторным маслом, помимо опорной функции, обеспечивают защиту от перегрева силового оборудования. Перед заправкой герметичного бака маслом из него откачивают воздух. Ёмкости могут содержать различные добавки, активно поглощающие рассеивающий магнитный поток, не давая ему распространиться наружу.

Виды трансформаторов

В этом пункте раскрыта тема, какие разные бывают трансформаторы.

Силовой

Тип силового трансформатора переменного тока используют в сетях электроснабжения и в специальных установках. Название «Силовой» обозначает то, что оборудование обладает большой мощностью. Потребность в таком оборудовании объясняется согласованием различных величин напряжений линий электропередач.

Автотрансформатор

Его первичная и вторичная обмотки соединены напрямую, за счёт чего обеспечивается электромагнитная и электрическая связь. Достоинством автотрансформатора является высокий показатель КПД. Вторичная обмотка имеет несколько выводов, что позволяет варьировать несколькими величинами выходного напряжения. Прибор может фиксировать напряжение на уровне 220 вольт. Поэтому приборы популярны в быту, предохраняя лампы осветительных приборов, домашнее электрическое и электронное оборудование от скачков напряжения сетевого тока.

Трансформатор тока

Такой вид, как трансформатор тока, применяется в измерительных цепях, защитном оборудовании. Устройство используется как средство управления и различной сигнализации. Первичная катушка подсоединяется к источнику питания тогда, когда вторичная обмотка включается в схему измерительных, исполнительных, индикаторных и релейных приборов.

Трансформатор напряжения

Основное назначение – это преобразование тока высокого напряжения в низковольтное питание измерительных цепей и различных приборов. Понижающее оборудование применяют в логических защитных системах.

Импульсный

Импульсные преобразователи используются для передачи пульсирующего тока. Это необходимая часть видеотехники для обеспечения отсутствия искажений в трансформируемых видеосигналах.

Сварочный

Трансформаторы обеспечивают ток нужной характеристики для различных видов сварки. Регулировка сварочного тока происходит за счёт изменения индуктивного сопротивления и холостого хода вторичной обмотки. Сварочный трансформатор работает от сети напряжением 220 или 380 вольт.

Разделительный

Трансформаторы оснащены раздельными обмотками. Их применяют в цепях защитных систем. Они чутко реагируют на несанкционированное заземление и отключают электричество в аварийных случаях.

Согласующий

Трансформатор используется для согласования сопротивлений каскадов электронного оборудования с минимальным искажением сигналов. Также его применяют для гальванической развязки между различными частями электронных схем.

Пик-трансформатор

Преобразует синусоидальное напряжение в импульсы пикообразной формы. Применяется для управления газоразрядным оборудованием, таким как тиратроны, ртутные выпрямители и тиристоры.

Сдвоенный дроссель

Отличается от других видов преобразователей напряжения наличием двух абсолютно одинаковых обмоток. Основная функция – встречный индуктивный фильтр. По своим характеристикам значительно превосходит дроссель стандартной конструкции.

Трансфлюксор

Обладает большой степенью остаточной намагниченности сердечника. Этот вид трансформаторов используется как элемент блока памяти электронных устройств.

Вращающийся трансформатор

Передаёт сигналы на вращающиеся магнитные головки видеозаписывающей аппаратуры. Магнитопровод разделён на две части, одна из которых вращается с минимальным зазором относительно другой части сердечника. Обеспечивает качественный съём сигналов при большой скорости вращения.

Воздушный и масляный трансформаторы

Отличаются друг от друга способом охлаждения магнитопровода с обмотками. Масляный преобразователь напряжения погружён в герметичный бак, заполненный трансформаторным маслом с активными добавками. Воздушные приборы охлаждаются за счёт естественной или принудительной вентиляции внутреннего пространства корпуса трансформатора.

Трёхфазный

Этот вид оборудования относится к силовым трансформаторам, обладающим большой мощностью. Магнитопровод состоит из трёх стержней с обмотками. Стержень каждой из трёх фаз оснащён двумя катушками повышающего и понижающего напряжения.

Обозначение на схемах

На схематичном изображении трансформаторов обмотки представляют волнистыми линиями по обе стороны вертикального стержня. На нижнем рисунке видны одна первичная и две вторичные обмотки, разделённые вертикальной линией магнитопровода.

Обозначение трансформатора на схемах

Сферы применения

В источниках электропитания

Основное предназначение трансформаторов – это изменение характеристик тока, поступающего от источника тока.

Другие

Кроме понижения и повышения напряжения, трансформаторы используются как разделительные, импульсные устройства, релейная защита автоматики. Также отдельные виды приборов выполняют измерительную и силовую функцию.

Эксплуатация

Срок службы

При правильном и своевременном обслуживании трансформаторное оборудование может прослужить до тех пор, пока морально не устареет. Срок службы зависит от условий эксплуатации, частоты возникновения аварийных ситуаций на участке электросети, где установлено оборудование.

Работа в параллельном режиме

Параллельный режим работы позволяет временно подменять мощное силовое оборудование трансформаторами средней или малой мощности. Это происходит тогда, когда на линии электропередачи падает нагрузка, что позволяет сокращать траты энергии при работе на холостом ходу.

Частота

При одинаковом напряжении частота тока может быть различной. Первичная обмотка, рассчитанная на частоту тока 50 Гц, без помех принимает входной ток частотой 60 Гц. В обратном случае трансформатор не будет полноценно исполнять свои функции. При меньшей номинальной частоте возрастает показатель индукции в сердечнике, что, как правило, вызывает резкое увеличение силы тока холостого хода. Если ток в сети имеет частоту, превышающую номинальную величину, то возникают паразитные токи в магнитопроводе. Сердечник и обмотки сильно перегреваются.

Регулирование напряжения трансформатора

Изменение напряжения в сети отображается на аналоговом экране или цифровом дисплее. Маломощные трансформаторы снабжены светодиодной индикацией уровня напряжения. С помощью органов управления устанавливается нужный уровень выходного напряжения в ручном или автоматическом режиме.

Изоляция трансформатора

Из-за частых перегревов обмоток и магнитопроводов изоляция может потерять свои диэлектрические свойства. Для осуществления контроля состояния изоляции проводятся регулярные испытания электрооборудования.

Перенапряжения трансформатора

В процессе интенсивной эксплуатации трансформаторы часто подвергаются перенапряжению. Оно бывает кратковременным и переходным.

Кратковременное превышение рабочих параметров оборудования происходит в течение от 1 секунды до нескольких часов. Переходное перенапряжение может набирать время, измеряемое в мили и наносекундах.

Перед тем, как покинуть завод-изготовитель, трансформаторы проходят тестовые испытания, в ходе которых создаются различные ситуации на грани потери работоспособности. В результате некондиция отсеивается от партии готовой продукции.

При установке того или иного трансформаторного оборудования нужно тщательно взвесить его возможности и состояние источника питания. Также принимают во внимание требуемые характеристики выходного напряжения для определённых потребителей.

Видео

Силовые трансформаторы технические характеристики

Город

Регион/Область

Срок доставки

Майкоп

Республика Адыгея

3-4 дней

Уфа

Республика Башкортостан

1-3 дней

Улан-Удэ

Республика Бурятия

5-15 дней

Горно-Алтайск

Республика Алтай

1-2 дней

Минск - Козлова

Минск

1-2 дней

Назрань

Республика Ингушетия

1-2 дней

Нальчик

Кабардино-Балкарская Республика

1-2 дней

Элиста

Республика Калмыкия

1-2 дней

Черкесск

Республика Карачаево-Черкессия

1-2 дней

Петрозаводск

Республика Карелия

1-2 дней

Сыктывкар

Республика Коми

1-2 дней

Йошкар-Ола

Республика Марий Эл

1-2 дней

Саранск

Республика Мордовия

1-2 дней

Якутск

Республика Саха (Якутия)

1-2 дней

Владикавказ

Республика Северная Осетия-Алания

1-2 дней

Казань

Республика Татарстан

5-7 дней

Кызыл

Республика Тыва

5-7 дней

Ижевск

Удмуртская Республика

5-7 дней

Абакан

Республика Хакасия

5-7 дней

Чебоксары

Чувашская Республика

5-7 дней

Барнаул

Алтайский край

5-7 дней

Краснодар

Краснодарский край

5-7 дней

Красноярск

Красноярский край

5-7 дней

Владивосток

Приморский край

5-7 дней

Ставрополь

Ставропольский край

5-7 дней

Хабаровск

Хабаровский край

7-12 дней

Благовещенск

Амурская область

7-12 дней

Архангельск

Архангельская область

7-12 дней

Астрахань

Астраханская область

7-12 дней

Белгород

Белгородская область

7-12 дней

Брянск

Брянская область

7-12 дней

Владимир

Владимирская область

7-12 дней

Волгоград

Волгоградская область

7-12 дней

Вологда

Вологодская область

7-12 дней

Воронеж

Воронежская область

7-12 дней

Иваново

Ивановская область

7-12 дней

Иркутск

Иркутская область

7-12 дней

Калининград

Калиниградская область

7-12 дней

Калуга

Калужская область

4-7 дней

Петропавловск-Камчатский

Камчатская область

4-7 дней

Кемерово

Кемеровская область

4-7 дней

Киров

Кировская область

4-7 дней

Кострома

Костромская область

4-7 дней

Курган

Курганская область

4-7 дней

Курск

Курская область

1-3 дней

Санкт-Петербург

Ленинградская область

1-3 дней

Липецк

Липецкая область

1-3 дней

Магадан

Магаданская область

1-3 дней

Москва

Московская область

1-3 дней

Мурманск

Мурманская область

1-3 дней

Нижний Новгород

Нижегородская область

1-3 дней

Новгород

Новгородская область

1-3 дней

Новосибирск

Новосибирская область

1-3 дней

Омск

Омская область

1-3 дней

Оренбург

Оренбургская область

1-3 дней

Орел

Орловская область

1-3 дней

Пенза

Пензенская область

1-3 дней

Пермь

Пермская область

1-3 дней

Псков

Псковская область

1-3 дней

Ростов-на-Дону

Ростовская область

1-3 дней

Рязань

Рязанская область

1-3 дней

Самара

Самарская область

1-3 дней

Саратов

Саратовская область

1-3 дней

Южно-Сахалинск

Сахалинская область

1-3 дней

Екатеринбург

Свердловская область

1-3 дней

Смоленск

Смоленская область

1-2 дней

Тамбов

Тамбовская область

1-2 дней

Тверь

Тверская область

1-2 дней

Томск

Томская область

1-2 дней

Тула

Тульская область

1-2 дней

Тюмень

Тюменская область

1-2 дней

Ульяновск

Ульяновская область

1-2 дней

Челябинск

Челябинская область

1-2 дней

Чита

Читинская область

1-2 дней

Ярославль

Ярославская область

1-2 дней

Москва

г. Москва

1-2 дней

Санкт-Петербург

г. Санкт-Петербург

1-2 дней

Биробиджан

Еврейская автономная область

1-2 дней

пгт Агинское

Агинский Бурятский авт. округ

1-2 дней

Кудымкар

Коми-Пермяцкий автономный округ

1-2 дней

пгт Палана

Корякский автономный округ

1-2 дней

Нарьян-Мар

Ненецкий автономный округ

1-2 дней

Дудинка

Таймырский (Долгано-Ненецкий) автономный округ

1-2 дней

пгт Усть-Ордынский

Усть-Ордынский Бурятский автономный округ

1-2 дней

Ханты-Мансийск

Ханты-Мансийский автономный округ

1-2 дней

Анадырь

Чукотский автономный округ

1-2 дней

пгт Тура

Эвенкийский автономный округ

1-2 дней

Салехард

Ямало-Ненецкий автономный округ

1-2 дней

Грозный

Чеченская Республика

1-2 дней

Элементы конструкции силовых трансформаторов



Мощный трансформатор высокого напряжения представляет собой сложное устройство, состоящее из большого числа конструктивных элементов, основными из которых являются: магнитная система (магнитопровод), обмотки, изоляция, выводы, бак, охлаждающее устройство, механизм регулирования напряжения, защитные и измерительные устройства, тележка.

Магнитная система

В магнитной системе проходит магнитный поток трансформатора (отсюда название «магнитопровод»). Магнитопровод является конструктивной и механической основой трансформатора. Он выполняется из отдельных листов электротехнической стали, изолированных друг от друга. Качество электротехнической стали влияет на допустимую магнитную индукцию и потери в магнитопроводе.

В течение многих лет применялась горячекатаная сталь ЭЧ1, ЭЧ2 с толщиной листов 0,5-0,35 мм, допускающая индукцию 1,4-1,45 Тл, с удельными потерями 2,5-3,5 Вт/кг. В настоящее время применяется холоднокатаная текстурованная сталь марок 3405, 3406, т. е. сталь с определенной ориентировкой зерен, допускающая индукцию до 1,7 Тл, с удельными потерями 0,9-1,1 Вт/кг. Применение такой стали позволило значительно уменьшить сечение магнитопровода за счет большей допустимой магнитной индукции, уменьшить диаметр витков обмотки, уменьшить массу и габариты трансформаторов. Масса трансформаторов на единицу мощности в 1930г. достигала 3,33 т/(МВА), а в настоящее время 0,74 т/(МВА).

Уменьшение удельных потерь в стали, тщательная сборка магнитопровода, применение бесшпилечных конструкций, соединение стержней с ярмом с помощью косой шихтовки позволяют уменьшить потери холостого хода и ток намагничивания трансформатора. В современных мощных трансформаторах ток намагничивания составляет 0,5-0,6% Iном, тогда как в трансформаторе с горячекатаной сталью ток достигал 3%; потери холостого хода уменьшились вдвое.

Листы трансформаторной стали должны быть тщательно изолированы друг от друга. Первоначально применялась бумажная изоляция - листы оклеивались с одной стороны тонким слоем специальной бумаги. Бумага создает потную электрическую изоляцию между листами, но легко повреждается при сборке и увеличивает размеры магнитопровода. Широко применяется изоляция листов лаком с толщиной слоя 0,01 мм. Лаковая пленка создает достаточно надежную изоляцию между листами, обеспечивает хорошее охлаждение магнитопровода, обладает высокой нагревостойкостью и не повреждается при сборке. Последнее время все шире применяется двустороннее жаростойкое покрытие листов стали, наносимое на металлургическом заводе после проката. Толщина покрытия меньше 0,01 мм, что обеспечивает лучшие свойства магнитной системы. Стяжка стержней осуществляемся стеклобандажами, ярм - стальными полу бандажами или бандажами.

Магнитопровод и его конструктивные детали составляют остов трансформатора. На остове устанавливают обмотки и крепят проводники, соединяющие обмотки с вводами, составляя активную часть.

Рис.1. Обмотки трансформатора:
а - концентрическая, б - чередующаяся

Обмотки трансформаторов

Обмотки трансформаторов могут быть концентрическими и чередующимися. В первом случае обмотки НН и ВН выполняют в виде цилиндров и располагают на стержне концентрически одна относительно другой (рис.1,а). Такое выполнение принято в большинстве силовых трансформаторов. Во втором случае обмотки ВН и НН выполняются в виде невысоких цилиндров с одинаковыми диаметрами и располагаются на стержне одна над другой (рис.1,б). В такой обмотке значительное число паек, она менее компактна и применяется для специальных электропечных трансформаторов или для сухих трансформаторов, так как обеспечивает лучшее охлаждение обмоток.

Обмотки трансформаторов должны обладать достаточной электрической и механической прочностью. Изоляция обмоток и отводов от нее должна без повреждений выдерживать коммутационные и атмосферные перенапряжения. Обмотки должны выдерживать электродинамические усилия, которые появляются при протекании токов КЗ. Необходимо предусмотреть надежную систему охлаждения обмоток, чтобы не возникал недопустимый перегрев изоляции.

Для проводников обмотки используются медь и алюминий. Как известно, медь имеет малое электрическое сопротивление, легко поддается пайке, механически прочна, что и обеспечило широкое применение меди для обмоток трансформаторов. Алюминий дешевле, обладает меньшей плотностью, но большим удельным сопротивлением, требует новой технологии выполнения обмоток. В настоящее время трансформаторы с алюминиевой обмоткой изготовляются на мощность до 6300 кВА.

В современных трансформаторах для обмотки применяется транспонированный провод, в котором отдельные проводники в параллельном пучке периодически изменяют свое положение. Это выравнивает сопротивление элементарных проводников, увеличивает механическую прочность, уменьшает толщину изоляции и размеры магнитопровода.

Изоляция трансформатора

Изоляция трансформатора является ответственной частью, так как надежность работы трансформатора определяется в основном надежностью его изоляции.

В масляных трансформаторах основной изоляцией является масло в сочетании с твердыми диэлектриками: бумагой, электрокартоном, гетинаксом, деревом (маслобарьерная изоляция).

Значительный эффект дает применение изоляции из специально обработанной бумаги (стабилизированной), которая менее гигроскопична, имеет более высокую электрическую прочность и допускает большой нагрев. В сухих трансформаторах широко применяются новые виды изолирующих материалов повышенной нагревостойкости на основе кремнийорганических материалов.

Активную часть трансформатора вместе с отводами и переключающими устройствами для регулирования напряжения помещают в бак. Основные части бака - стенки, дно и крышка. Крышку используют для установки вводов, выхлопной трубы, крепления расширителя, термометров и других деталей. На стенке бака укрепляют охладительные устройства - радиаторы.

В трансформаторах небольшой мощности бак выполняется с верхним разъемом: при ремонтах необходимо снять крышку трансформатора, а затем поднять активную часть из бака.

Если масса активной части более 25т, то она устанавливается на донную часть бака, а затем накрывается колоколообразной верхней частью бака и заливается маслом. Такие трансформаторы с нижним разъемом не нуждаются в тяжелых грузоподъемных устройствах для выемки активной части, так как при ремонтах после слива масла поднимается верхняя часть бака, открывая доступ к обмоткам и магнитопроводу.

Для уменьшения потерь от потоков рассеяния стальные баки экранируются с внутренней стороны пакетами из электротехнической стали или пластинами из немагнитных материалов (медь, алюминий).

Расширитель трансформатора

Расширитель трансформатора представляет собой цилиндрический сосуд, соединенный с баком трубопроводом и служащий для уменьшения площади соприкосновения масла с воздухом. Бак трансформатора полностью залит маслом, изменение объема масла при нагреве и охлаждении приводит к колебанию уровня масла в расширителе; при этом воздух вытесняется из расширителя или всасывается в него. Масло очень гигроскопично, и если расширитель непосредственно связан с атмосферой, то влага из воздуха поступает в масло, резко снижая его изоляционные свойства. Для предотвращения этого расширитель связан с окружающей средой через силикагелевый воздухоосушитель. Силикагель поглощает влагу из всасываемого воздуха. При резких колебаниях нагрузки силикагелевый фильтр полностью не осушает воздух, поэтому постепенно влажность воздуха в расширителе повышается. Для предотвращения этого применяются герметичные баки с газовой подушкой из инертного газа или свободное пространство в расширителе заполняется инертным газом (азотом), поступающим из специальных эластичных емкостей. Возможно применение специальной пленки - мембраны на границе масло-воздух. Осушение воздуха в расширителе осуществляют термовымораживателями.

К баку трансформатора крепится термосифонный фильтр, заполненный силикагелем или другим веществом, поглощающим продукты окисления масла. При циркуляции масла через фильтр происходит непрерывная регенерация его.

Рис.2. Трансформатор трехфазный трехобмоточный ТДТН-16000-110-80У1
1 - бак, 2 - шкаф автоматического управления дутьем, 3 - термосифонный фильтр,
4 - ввод ВН, 5 - ввод НН, 6 - ввод СН, 7 - установка трансформаторов тока 110 кВ,
8 - установка трансформаторов тока 35 кВ, 9 - ввод 0 ВН, 10 - ввод 0 СН,
11 - расширитель, 12 - маслоуказатель стрелочный, 13 - клапан предохранительный,
14 - привод регулятора напряжения, 15 - электродвигатель системы охлаждения,
16 - радиатор, 17 - каретка с катками

Для контроля за работой трансформатора предусматриваются контрольно-измерительные и защитные устройства. К контрольным устройствам относятся маслоуказатель и термометры. Маслоуказатель устанавливается на расширителе, термометр - на крышке бака. К защитным устройствам относятся реле понижения уровня масла и газовое реле.

На мощных трансформаторах 330-750 кВ дополнительно применяются устройства контроля изоляции вводов (КИВ) и манометры, контролирующие давление масла в герметичных вводах ВН. Основные конструктивные узлы трансформаторов показаны на рис.2.

 Конструкция силового трансформатора

с приложениями

Трансформатор - это электрическое устройство, которое используется для передачи энергии из одной цепи в другую посредством электромагнитной индукции. Передача энергии осуществляется без изменения частоты. В электронной системе термин силовой трансформатор используется для обеспечения ряда источников переменного тока с несколькими напряжениями и соответствующими значениями тока от электросети общего пользования. А также используется для обозначения трансформаторов с номинальной мощностью 500 кВА или выше.

Силовой трансформатор

Силовые трансформаторы

Силовой трансформатор - это один из видов трансформатора, который используется для передачи электрической энергии в любой части электрической или электронной цепи между генератором и первичными цепями распределения. Эти трансформаторы используются в системах распределения для сопряжения повышающих и понижающих напряжений. Обычно силовые трансформаторы погружаются в жидкость, а срок службы этих трансформаторов составляет около 30 лет. Силовые трансформаторы можно разделить на три типа в зависимости от диапазонов.Это трансформаторы малой мощности, трансформаторы средней мощности и трансформаторы большой мощности.


Силовые трансформаторы
  • Диапазон малых силовых трансформаторов может составлять от 500 до 7500 кВА
  • Диапазон трансформаторов средней мощности может составлять от -100 МВА
  • Диапазон мощных трансформаторов может составлять от 100 МВА и более

Среднее Срок службы трансформатора составляет около 30 лет.

Эти трансформаторы преобразуют напряжение. Он удерживает низковольтную, сильноточную цепь на одной стороне трансформатора, а на другой стороне трансформатора он удерживает низковольтную цепь низкого тока.Силовой трансформатор зависит от принципа индукции Фарадея. Они описывают энергосистему в зонах, в которых каждая шестерня, подключенная к системе, рассчитана на номинальные значения, установленные силовым трансформатором.

Конструкция силового трансформатора

Каркас силового трансформатора выполнен из металла, ламинированного листами. Он фиксируется либо в стержневом, либо в корпусном типе. Каркасы трансформатора намотаны и соединены с помощью проводов, чтобы получилось три однофазных или один трехфазный трансформатор.Три однофазных трансформатора требуют, чтобы каждый банк был изолирован от дополнительного и, таким образом, обеспечивали непрерывность обслуживания при отказе одного банка. Одиночный трехфазный трансформатор, будь то корпус или сердечник, не будет работать даже при выходе из строя одной батареи. Трехфазный трансформатор недорог в изготовлении, занимает меньше места и работает сравнительно с более высоким КПД.

Конструкция силового трансформатора

Каркас трансформатора поглощен огнезащитным маслом внутри резервуара.Консерватория наверху масляного бака позволяет растущему маслу попадать в него. Зарядное устройство ответвлений нагрузки сбоку резервуара изменяет количество поворотов обмотки высокого напряжения и низкого тока для более точного регулирования напряжения. Втулки резервуара позволяют проводникам осторожно входить в резервуар и выходить из него, не воздействуя на внешнюю оболочку. Силовой трансформатор может работать сверх своего небольшого номинала, пока он остается в пределах 65 ° C повышения температуры. Чтобы обеспечить вышеуказанный номинальный режим работы, в трансформаторы встроены вентиляторы, которые охлаждают сердечник трансформатора до точки ниже указанной температуры.


Технические характеристики силового трансформатора

Силовые трансформаторы могут иметь однофазную или трехфазную конфигурацию. При поиске силовых трансформаторов необходимо учитывать множество важных характеристик. Технические характеристики силового трансформатора включают максимальную номинальную мощность, максимальный номинальный вторичный ток, максимальное номинальное напряжение и тип выключателя. Технические характеристики силового трансформатора в основном включают

  • Фаза 3Ø
  • Частота 60 Гц, 50 Гц
  • Первичное напряжение 22.9 кВ
  • Вторичное напряжение 6,6 / 3,3 кВ
  • Напряжение ответвления 23,9-R22.9-21.9-20.9-19.9 кВ
  • Vector Dd0, Dyn11 и т. Д.
Технические характеристики силового трансформатора
Применение силового трансформатора

Силовые трансформаторы могут переключаться с одного напряжения на другое на высоких уровнях мощности. Эти трансформаторы используются в различных электронных схемах, а также доступны в различных типах и приложениях.

Применения силового трансформатора включают передачу и распределение электроэнергии. Эти трансформаторы широко используются на электростанциях, промышленных предприятиях и традиционных электроэнергетических компаниях.

Силовые трансформаторы используются в высоковольтных сетях передачи для повышения и повышения ступеней. вниз по напряжению.Эти трансформаторы обычно используются для передачи больших нагрузок.

Эти трансформаторы имеют большие размеры по сравнению с распределительными трансформаторами, которые используются в производстве станций и передающих подстанций. Трансформаторы силовые используются в передаче н / б. Таким образом, они не подключаются напрямую к потребителям. Таким образом, колебания нагрузки трансформатора меньше.

Эти трансформаторы используются как повышающие устройства для передачи, так что потери I2r могут быть уменьшены до заданного потока мощности.

Силовые трансформаторы в основном предназначены для максимального использования сердечника и будут работать очень близко к точке перегиба кривой B-H. Это сильно снижает массу сердечника. Естественно, силовые трансформаторы имеют соответствующие потери в меди и потери в стали при более высокой нагрузке.

Таким образом, речь идет о конструкции силового трансформатора, технических характеристиках силового трансформатора и его применении. Мы надеемся, что вы лучше понимаете эту концепцию. Кроме того, любые вопросы относительно этой концепции или принципиальной схемы силового трансформатора, просьба оставлять свои отзывы, комментируя в разделе комментариев ниже.

Фото:

  • Силовой трансформатор ge-mcs
  • Конструкция силового трансформатора peguru
  • Технические характеристики силового трансформатора aliimg

Управляющие силовые трансформаторы | Общего назначения

Соединенные Штаты Америки

Перейти на глобальный веб-сайт Siemens

английский Deutsch

Siemens в вашей стране / регионе

Силовой трансформатор - Группа Алтанова

  • EN
  • ЭТО
  • FR
  • ES
  • Главная
  • Группа
  • Решения
    • Все продукты
      • Тестирование в автономном режиме
        • Силовой трансформатор
        • Трансформатор тока / напряжения
        • Автоматический выключатель
        • Gis
        • Вращающиеся машины
        • Сеть заземления
        • Ограничитель перенапряжения
        • Батарея
        • Измерители и преобразователи
      • Тестирование и мониторинг частичного разряда
        • Блоки сбора данных
        • Датчики и аксессуары
        • Лабораторное оборудование
      • Температура + влажность + мониторинг частичных разрядов
        • Блоки сбора данных
        • Датчики
      • Global Система мониторинга
    • Assets
      • Силовой трансформатор
      • Трансформатор тока / напряжения
      • Автоматический выключатель
      • Защитное реле
      • Gis
      • Кабели высокого напряжения
      • Кабели среднего напряжения
      • Medium и распределительное устройство низкого напряжения
      • Вращающиеся машины
      • Привод с регулируемой скоростью
      • Сеть заземления
      • Воздушные линии
      • Ограничитель перенапряжения
      • Измерители и преобразователи
      • Батарея
    • Промышленный сегмент
      • Судостроение и транспорт
      • OEM-производители
      • Масло И газ
      • Энергетика
      • Перерабатывающие отрасли
      • Возобновляемые источники энергии
      • Передача и распределение
  • Услуги
    • Ввод в эксплуатацию
    • Услуги диагностики
    • Анализ данных
    • Программа лицензирования
    • Другие услуги
    • Примеры использования
  • Новости и события
    • Прямые вебинары
    • События
    • Последние новости
  • Академия Альтанова
  • Блог
  • Информационный бюллетень
  • Поиск
  • Зона обслуживания клиентов
  • Контакты
  • Контакты
  • Зона обслуживания клиентов

Информационный бюллетень

EN
  • EN
  • ЭТО
  • FR
  • ES
  • Home
  • The Group
  • Solutions
    • Products
      • Оборудование для электрических испытаний
        • Испытания силовых трансформаторов
        • Испытания трансформаторов тока / напряжения
        • Испытания выключателей
        • Испытания защитных реле
        • Испытания GIS
        • Испытания вращающихся машин
        • Испытание сети заземления
        • Испытание ОПН
        • Испытание батарей
        • Испытание измерителей и преобразователей
      • Испытание и мониторинг частичного разряда
        • Единицы измерения
        • Датчики и аксессуары
        • Лабораторное оборудование
      • Температура + влажность + Мониторинг частичных разрядов
        • Блоки сбора данных
        • Датчики
      • Глобальная система мониторинга
    • Приложения
      • Силовой трансформатор
      • Трансформатор тока / напряжения
      • Автоматический выключатель
      • Protecti ve Relay
      • Gis
      • Кабели высокого напряжения
      • Кабели среднего напряжения
      • Распределительное устройство среднего и низкого напряжения
      • Вращающиеся машины
      • Привод с регулируемой скоростью
      • Сеть заземления
      • Воздушные линии электропередач
      • Ограничитель перенапряжения
      • Измерители и преобразователи
      • Аккумулятор
    • Промышленный сегмент
      • Судостроение и транспорт
      • OEM-производители
      • Нефть и газ
      • Электроэнергетика
      • Перерабатывающие отрасли
      • Возобновляемые источники энергии
      • Передача и распределение
  • Услуги
    • Ввод в эксплуатацию
    • Диагностические услуги
    • Анализ данных
    • Лицензионная программа
    • Другие услуги
    • Примеры использования
  • Новости и события
    • Вебинары в реальном времени
    • События
    • Новости
  • Академия
  • Блог
  • 900 16 .

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *