Устройство и назначение трансформатора. Трансформаторы: принцип работы, виды и применение в электротехнике

Что такое трансформатор и как он работает. Какие бывают виды трансформаторов. Для чего используются трансформаторы в электротехнике. Каковы преимущества применения трансформаторов в бытовой технике.

Содержание

Что такое трансформатор и как он работает

Трансформатор — это статическое электромагнитное устройство, предназначенное для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения той же частоты. Принцип работы трансформатора основан на явлении электромагнитной индукции, открытом Майклом Фарадеем.

Простейший трансформатор состоит из:

  • Магнитопровода (сердечника) из ферромагнитного материала
  • Первичной обмотки, подключаемой к источнику переменного тока
  • Вторичной обмотки, к которой подключается нагрузка

Когда на первичную обмотку подается переменное напряжение, в ней возникает переменный ток. Этот ток создает в сердечнике переменное магнитное поле, которое пронизывает витки вторичной обмотки и индуцирует в ней ЭДС. При подключении нагрузки во вторичной цепи возникает ток.


Основные виды трансформаторов

По назначению трансформаторы подразделяются на следующие основные виды:

  • Силовые — для преобразования напряжения в силовых электрических цепях
  • Измерительные — для подключения измерительных приборов
  • Специальные — для специфических применений (сварочные, печные и др.)

По числу фаз различают однофазные и трехфазные трансформаторы. По способу охлаждения — сухие (с воздушным охлаждением) и масляные (помещенные в бак с трансформаторным маслом).

Применение трансформаторов в электротехнике

Трансформаторы нашли широкое применение в различных областях электротехники:

  • В системах передачи и распределения электроэнергии — для повышения напряжения при передаче на большие расстояния и понижения перед подачей потребителям
  • В электронных устройствах — для согласования напряжений различных цепей
  • В измерительной технике — для расширения пределов измерения приборов
  • В устройствах связи — для согласования сопротивлений и гальванической развязки цепей

Преимущества использования трансформаторов в бытовой технике

Применение трансформаторов в бытовых электроприборах дает ряд важных преимуществ:


  • Повышение эффективности работы устройств за счет оптимизации питающего напряжения
  • Защита от перепадов напряжения в сети и снижение риска повреждения техники
  • Обеспечение электробезопасности путем гальванической развязки цепей
  • Возможность создания компактных маломощных источников питания

Принцип действия трансформатора

Рассмотрим более подробно, как работает трансформатор:

  1. При подаче переменного напряжения на первичную обмотку в ней возникает переменный ток I1.
  2. Этот ток создает в магнитопроводе переменный магнитный поток Ф.
  3. Магнитный поток, пронизывая витки вторичной обмотки, индуцирует в ней ЭДС E2.
  4. При подключении нагрузки к вторичной обмотке в ней возникает ток I2.

Отношение ЭДС в обмотках равно отношению числа витков:

E1 / E2 = w1 / w2 = k

Где k — коэффициент трансформации. Изменяя число витков обмоток, можно повышать или понижать напряжение.

Потери энергии в трансформаторе

В реальном трансформаторе неизбежно происходят потери энергии:

  • Потери в обмотках из-за их активного сопротивления
  • Потери в магнитопроводе на перемагничивание и вихревые токи
  • Потери на рассеяние магнитного потока

Эти потери приводят к нагреву трансформатора при работе. Для их снижения применяют специальные электротехнические стали для магнитопровода, оптимизируют конструкцию обмоток.


Области применения различных типов трансформаторов

Разные типы трансформаторов имеют свои области применения:

  • Силовые трансформаторы большой мощности — для передачи электроэнергии
  • Распределительные трансформаторы средней мощности — для электроснабжения потребителей
  • Трансформаторы малой мощности — в электронной аппаратуре
  • Измерительные трансформаторы — для подключения измерительных приборов
  • Сварочные трансформаторы — для электродуговой сварки

Выбор типа трансформатора определяется конкретной задачей и условиями эксплуатации.

Преимущества современных трансформаторов

Современные трансформаторы имеют ряд преимуществ по сравнению с ранними моделями:

  • Более высокий КПД за счет применения новых материалов
  • Меньшие габариты и вес при той же мощности
  • Улучшенные характеристики в динамических режимах
  • Расширенный диапазон рабочих температур
  • Повышенная надежность и срок службы

Это позволяет создавать более эффективные и компактные электротехнические устройства.


Назначение и устройство трансформаторов — Электромонтер-ремонтник

Назначение и устройство трансформаторов

Категория:

Электромонтер-ремонтник


Назначение и устройство трансформаторов

Трансформатор предназначен для преобразования (трансформации) электрической энергии одного напряжения в электрическую энергию другого. Широкое применение нашли силовые трансформаторы для повышения напряжения (повышающие) на электростанциях и для понижения напряжения (понижающие) на подстанциях. Кроме этого, изготовляют специальные трансформаторы, применяемые для плавки (печные), сварки (сварочные) металла, для измерения высоких напряжений и больших токов (измерительные).

Различают трансформаторы маслонаполненные (масляные) и сухие, однофазные и трехфазные.

Рассмотрим устройство основных сборочных единиц трансформатора.

Магнитопровод (сердечник) состоит из стержня и ярма, образующих замкнутую магнитную цепь. На стержне размещают обмотки. Наиболее распространенный тип магни-топровода — стержневой. По способу сборки стержневые магнитопроводы в большинстве случаев выполняются шихтованными.

Магнитопровод собирают из листов электротехнической стали толщиной 0,35 — 0,5 мм горячей и холодной прокатки. Отдельные листы для уменьшения потерь от вихревых токов изолируют по всей поверхности лаковой пленкой.

Поперечное сечение ярма обычно выполняют прямоугольной формы, а стержня — многоступенчатой фигурой, приближающейся к кругу. Для придания ярму магнито-провода жесткости и устойчивости и для предохранения от усилий, создаваемых токами короткого замыкания и массой обмотки, его стягивают с помощью ярмовых балок и сквозных болтов.

В последнее время начато изготовление трансформаторов мощностью 160 — 630 кВ А с пространственным магнито-проводом, который отличается от плоского тем, что вертикальные оси стержней находятся в разных плоскостях.

Стальные листы стержня у такого магнитопро-вода спрессованы бандажом из изоляционного материала или стальной лентой с прокладкой изоляционного материала вместо шпилек. Трансформаторы с такой конструкцией стержней иногда называют бесшпилечными.

Рис. 1. Магнитопровод:
а — плоский, б — пространственный; 1 — стержень, 2 — вертикальная стяжная шпилька, 3 — места прессующих шпилек стержня, 4 – стяжная шпилька, 5 — верхняя ярмовая балка, б — верхнее ярмо, 7 — нижнее ярмо, 8 — нижняя ярмовая балка, 9 — опорная балка, 10 — опрессовоч-ный пояс, 11 — изоляционная трубка, 12 — изоляционная подкладка, 13 — изолирующая прокладка, 14 — пластина, 15 — тарельчатая пружина

Эти магнитопроводы имеют ряд преимуществ перед обычными плоскими, а именно:
— уменьшаются трудозатраты на изготовление магнито-провода и его сборку;

— повышается надежность стержня, так как прессующие шпильки отсутствуют;
— уменьшаются потери холостого хода, так как сечение стержня увеличивается за счет отсутствия отверстий под шпильки, а в результате при равных мощностях трансформаторов для пространственного магнитопровода требуется меньше стали.

Пространственный магнитопровод изготавливают не шихтованным, а стыковым. Ярмо и стержни соединяются в магнитную цепь стыковкой. Во избежание замыкания листов стали ярма и стержня между ними предусмотрена изоляционная прокладка.

Обмотки по назначению разделяют на первичную и вторичную. Первичной обычно называют ту, к которой присоединяют источник энергии, а вторичной — к которой присоединяют потребителей. Обмотку с более высоким напряжением называют обмоткой высшего напряжения (ВН), с низким — обмоткой низшего напряжения (НН).

Рис. 2. Цилиндрические обмотки:
а — однослойная, б — двухслойная, в — многослойная; 1 — провод, 2 — выравнивающий поясок, 3 — коробочка из электрокартона для усиления витковой изоляции в месте изгиба провода, 4 — наружный слой обмотки, 5 — вертикальный масляный канал, 6 — внутренний слой обмотки, 7 — планки из бука, 8 — бакелитовый цилиндр, 9 — бумажная межслоевая изоляция, 10 — отводы для регулирования напряжения в пределах ±5%

Наиболее распространены концентрические обмотки круглой формы, которые делят на несколько типов:
— цилиндрическая однослойная обмотка применяется для трансформаторов небольшой мощности на напряжение до 525 В;
— цилиндрическая двухслойная обмотка применяется для трансформаторов мощностью до 560 кВ А на напряжение до 525 В;
— цилиндрическая многослойная обмотка наматывается в несколько слоев, как правило, проводом круглого сечения.

Слои обмотки разделяются межслоевой изоляцией.

Магнитопровод вместе с обмотками называют активной частью трансформатора. Активная часть масляных трансформаторов погружена в бак с трансформаторным маслом. Для сухих трансформаторов активная часть защищена металлическим кожухом с отверстиями для воздушного охлаждения обмотки и стали магнито-провода.

Соединения обмоток между собой, с переключающими устройствами и вводами называются отводами обмоток. Обмотки и отводы находятся под высоким напряжением по отношению к баку или кожуху трансформатора и поэтому должны быть надежно изолированы. Изоляцию маслонаполнен-ных силовых трансформаторов можно условно разделить на внутреннюю, расположенную внутри бака, и внешнюю, находящуюся вне бака в воздухе.

Внутренняя изоляция разделяется на главную и продольную изоляцию обмоток, на изоляцию переключателя и отводов.

Рис. 3. Схема главной изоляции обмоток:
1 — уравнительная изоляция, 2 — ярмовая изоляция, 3 — изоляционный цилиндр и масляный канал, 4 — цилиндр между обмотками НН и стержнем, 5 — стержень, 6 — междуфазная перегородка, 7 — обмотка ВН, 8 — обмотка НН, 9 — нижняя ярмовая балка

Рис. 4. Трансформаторы мощностью 400 кВ А с плоским (а) и пространственным (б) магнитопроводом:
1 — транспортный ролик, 2 – болт заземления. 3 — радиатор, 4 — бак, 5 — щиток, 6 – крюк для подъема, 7 – воздухоосушигель, 8 — маслоуказатель, 9 – расширитель, 10 – ввод ВН. 11 – ввод НН, 12 – термометр, 13 — термосифонный фильтр. 14 – пробка для отбора пробы масла, 15 — пробка для слива, 16 — пробка для долива масла, 17 — переключатель, 18 — пробивной предохранитель

Переключатель и отводы изолируются масляными промежутками между токопроводящими и заземленными частями этих устройств. Крепление их выполняется деревянными или гетинаксовыми деталями.

Внешняя изоляция между токопроводящими заземленными частями определяется расстоянием по воздуху. Например, при 10 кВ должно быть не менее 110 мм.

Вспомогательными элементами масляного трансформатора являются бак, расширитель, вводы и переключатель. Общий вид трансформатора показан на рис. 4.

Бак имеется только у масляных трансформаторов и предназначен для размещения в нем активной части, погруженной в масло. Для трансформаторов мощностью 160 кВ А и более баки выполняют с вваренными стальными трубами или снабжают радиаторами, которые значительно увеличивают поверхность охлаждения.

Крышка бака служит для закрывания бака, заполненного маслом. Между крышкой и баком устанавливают прокладку из маслостойкой резины. Крышка с баком стянута болтами. На крышке установлены вводы ВН и НН и вспомогательные контрольно-защитные устройства и арматура.

Расширитель предназначен для свободного расширения масла при его нагреве и снижения возможности увлажнения и окисления масла. Расширителями снабжены все трансформаторы мощностью 25 кВ • А и выше.

Вводы предназначены для присоединения концов обмотки трансформатора к внешней электрической сети. Они представляют собой фарфоровые проходные изоляторы с то-копроЕодящим стержнем.

Начало обмоток ВН трехфазного трансформатора маркируется буквами А, В и С, а концы этих обмоток -л, > и Z. Нейтраль — 0. Начало и конец обмоток НН маркируются соответственно а, Ъ, с и х, у, z.

Переключатель служит для переключения числа витков обмотки ВН и имеет три ступени регулировки напряжения: + 5%, номинальное напряжение, -5%.

Технический термометр предназначен для измерения температуры верхних слоев масла в баке трансформатора.

Маслоуказатель, имеющий контрольные отметки, соответствующие уровню масла при температурах +40, +15 и – 45 °С, устанавливается на дне расширителя.

Термосифонный фильтр — устройство, которое очищает и регенерирует (восстанавливает) масло. Нагреваясь и сообщаясь с воздухом, масло поглощает влагу и окисляется, стареет. Фильтр заполнен специальным поглощающим веществом (сорбентом) — силикагелем КСК.

Воздухоосушитель предназначен для того, чтобы через «дыхательное» отверстие расширителя не попадал влажный и загрязненный воздух. Осушитель крепят на стенке расширителя или бака трансформатора. Воздух очищается в слое силикагеля, проходя через слой масла фильтра.

В ряде трансформаторов для такой же цели применяют силикагелевые поглотительные патроны, которые устанавливают на крышке трансформатора вблизи расширителя или в самом расширителе.

К числу прочей арматуры относятся арматура для заливки, взятия пробы, спуска и фильтрации масла и зажим для заземления бака трансформатора.


Реклама:

Читать далее:

Определение основных видов повреждений и текущий ремонт трансформаторов

Статьи по теме:

  • Меры безопасности при кабельных работах
  • Меры безопасности при работе на высоте
  • Меры безопасности при такелажных работах
  • Меры безопасности на ремонтных участках
  • Меры безопасности при производстве слесарных работ

Главная → Справочник → Статьи → Блог → Форум

Трансформаторы. Трансформатор предназначен для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения

Может быть, кто-то думает, что трансформатор – это что-то среднее между трансформером и терминатором. Данная статья призвана разрушить подобные представления.

Ежедневная рассылка с полезной информацией для студентов всех направлений – на нашем телеграм-канале.

Трансформатор – статическое электромагнитное устройство, предназначенное для преобразования переменного электрического тока одного напряжения и определенной частоты в электрический ток другого напряжения и той же частоты.

Работа любого трансформатора основана на явлении электромагнитной индукции, открытой Фарадеем.

Назначение трансформаторов

Разные виды трансформаторов используются практически во всех схемах питания электрических приборов и при передаче электроэнергии на большие расстояния.

Электростанции вырабатывают ток относительно небольшого напряжения – 220, 380, 660В. Трансформаторы, повышая напряжение до значений порядка тысяч киловольт, позволяют существенно снизить потери при передаче электроэнергии на большие расстояния, а заодно и уменьшить площадь сечения проводов ЛЭП.

Непосредственно перед тем как попасть к потребителю (например, в обычную домашнюю розетку), ток проходит через понижающий трансформатор. Именно так мы получаем привычные нам 220 Вольт.

Самый распространенный вид трансформаторов – силовые трансформаторы. Они предназначены для преобразования напряжения в электрических цепях. Помимо силовых трансформаторов в различных электронных приборах применяются:

  • импульсные трансформаторы;
  • силовые трансформаторы;
  • трансформаторы тока.

Мощность

Основным параметром трансформаторов является мощность, обозначаемая буквой S. Она определяет массогабаритные показатели электромагнитного аппарата. От значения мощности зависит тип используемого магнитопровода, количество/диаметр витков в обмотках. Измеряется мощность в единицах В∙А (вольт-ампер). На практике для удобства используются кратные вольт-амперам величины кВА (103∙ В∙А) и МВА (106∙ В∙А).

Электромагнитная

Представляет собой мощность в выходной катушке, передаваемой с витков входной электромагнитным способом. Она определяется умножением действующего значения ЭДС на величину тока, протекающего в нагрузке электромагнитного преобразователя: Sэм = E2∙ I2.

Полезная

Это произведение действующего напряжения во вторичной обмотке на значение нагрузочного тока. Рассчитывается по формуле: S2 = U2∙I2.

Расчетная

Расчётная мощность – произведение величин I1 и U1 входной обмотки аппарата S1 = U1 I1. Этот параметр определяет габариты изделия: число витков и сечение проводов.

Габаритная (типовая)

Параметр S габ определяет реальное сечение сердечника. Так называют полусумму мощностей всех обмоток электромагнитного устройства: S габ = 0,5∙(S1+S2 +S3+ …).

Принцип работы трансформатора

Трансформаторы бывают однофазные и многофазные, с одной, двумя или большим количеством обмоток. Рассмотрим схему и принцип работы трансформатора на примере простейшего однофазного трансформатора.

Кстати, в других статьях можно почитать, что такое фаза и ноль в электричестве.

Из чего состоит трансформатор? Во простейшем случае из одного металлического сердечника и двух обмоток. Обмотки электрически не связаны одна с другой и представляют собой изолированные провода.

Одна обмотка (ее называют первичной) подключается к источнику переменного тока. Вторая обмотка, называемая вторичной, подключается к конечному потребителю тока.

Когда трансформатор подключен к источнику переменного тока, в витках его первичной обмотки течет переменный ток величиной I1. При этом образуется магнитный поток Ф, который пронизывает обе обмотки и индуцирует в них ЭДС.

Бывает, что вторичная обмотка не находится под нагрузкой. Такой режимы работы трансформатора называется режимом холостого хода. Соответственно, если вторичная обмотка подключена к какому-либо потребителю, по ней течет ток I2, возникающий под действием ЭДС.

Величина ЭДС, возникающей в обмотках, напрямую зависит от числа витков каждой обмотки. Отношение ЭДС, индуцированных в первичной и вторичной обмотках, называется коэффициентом трансформации и равно отношению количества витков соответствующих обмоток.

Путем подбора числа витков на обмотках можно увеличивать или уменьшать напряжение на потребителе тока с вторичной обмотки.

Как работает трансформатор, его принцип действия и устройство на простом языке.

Тема: пояснение работы и устройства силового трансформатора электрического.

Обычный силовой трансформатор является достаточно важным и распространенным электротехническим устройством. Он позволяет преобразовывать напряжение и ток в нужные величины. Конструктивно он прост, имеется магнитный сердечник определенной формы, на который наматываются обмотки изолированного провода (медный, чаще всего). Эти обмотки делятся на первичную (входную) и вторичную (выходная). Их может быть не две (входная и выходная), а более двух (несколько входных и выходных) в зависимости от конкретного назначения силового трансформатора.
В основе работы любого трансформатора заложен один простой принцип, точнее электро физическое явление — это электромагнитная индукция. Что это такое? Все очень просто! Электрический ток представляет собой упорядоченное движение заряженных частиц (в твердых телах это электроны. а в жидких и газообразных это ионы). При движении заряда по проводнику вокруг него образуется магнитное поле (именно движущегося заряда, вокруг недвижущегося имеется только электрическое поле). Магнитное поле также существует вокруг постоянных магнитов. Так вот, если взять кусок изолированного провода, намотать из него катушку, подсоединить к концам этой катушки вольтметр, после чего быстро провести возле катушки магнитом, то мы на вольтметре увидим скачок электрического напряжения. Получается, что если постоянно воздействовать на катушку магнитным полем (движущемся), то можно из нее получить некий источник или преобразователь электрической энергии.

В трансформаторе одна катушка (первичная, входная) выполняет роль источника магнитного поля. Стоит учесть, что магнитное поле должно быть обязательно переменным (постоянно меняющееся в направлении и величине). На эту входную катушку подается переменное напряжение определенной величины (то, на которую рассчитана эта катушка, чтобы основная часть электрической энергии тратилось именно на создание магнитного поля, и лишь минимальная его часть тратилась на выделение тепла, это неизбежные потери).

В результате вокруг этой входной катушки образуется переменное магнитное поле, которое по сердечнику передается на вторую катушку. Как было сказано выше, если воздействовать на проводник переменным магнитным полем, на нем индуцируется электродвижущая сила (ЭДС). То есть, на выходной катушке появляется напряжение. Вот и получаем простой электромагнитный преобразователь электрической энергии.

Материал сердечника трансформатора подбирается так, чтобы он максимально хорошо проводил через себя электромагнитные поля, усиливая их. В итоге мы имеем несколько цепей. Первая — электрическая, которая образована движением зарядов по первичной обмотке. Она вокруг себя образовывает магнитное поле, которое замыкается по контуру магнитного сердечника, и это вторая цепь (электромагнитная, смещена на 90 градусов). Ну, а третья цепь опять электрическая, которая образована вторичной обмоткой (где индуцируется напряжение) и подключенной к ней нагрузкой (она также смещена на 90 градусов относительно магнитной цепи).

От количества витков на катушке зависит напряжение, а от сечения провода этой катушки зависит сила тока. То есть, если первичная и вторичная катушка будут иметь одинаковое количество витков — выходное напряжение будет такое же как и входное. Если вторичную обмотку намотать в два раза больше (по количеству витков), то и выходное напряжение увеличится вдвое (относительно входного). От диаметра провода катушки зависит выходной ток. При большой нагрузке и слишком малом сечении провода будет происходит нагрев катушки, что может привести к перегреву, повреждению изоляции и выходу из строя трансформатора.

Существуют специальные таблицы, в которых указаны нужные сечения проводов с учетом определенной плотности тока в них. При расчете трансформатора и выборе сечения провода под нужный выходной ток необходимо брать данные с этих таблиц.

Что касается магнитопровода, который замыкает магнитные поля на себе. Чем лучше материал магнитопровода проводит через себя электромагнитные поля, тем выше коэффициент полезного действия трансформатора. Следовательно, существуют специальные сплавы, имеющие лучшие электромагнитные характеристики, которые и используют в сердечнике трансформаторов. Помимо этого в трансформаторе не должны быть зазоров между частями магнитопровода (на пути течения магнитного поля). Только лишь при полной замкнутости магнитопровода можно получить минимальные потери при трансформации электрической энергии.

Работа трансформатора также зависит от частоты тока, который подается на входную обмотку. Чем выше частота тока, тем лучше происходит трансформация энергии. То есть, с повышением частоты будут уменьшаться размеры трансформатора при тех же выходных мощностях. Если взять обычный трансформатор, который рассчитан на сетевое напряжение стандартной частоты в 50 герц, то он по размерам будет значительно больше того, который будет работать на килогерцовых частотах. Но там уже и магнитопровод используется из других ферромагнитных материалов.

Более короче работу трансформатора можно выразить так — на входную обмотку подается переменное напряжение (которое должно быть изначально рассчитано), в катушке начинает течь переменный ток, который образовывает переменное магнитное поле вокруг себя. Это магнитное поле начинает протекать по магнитопроводу сердечника трансформатора проходя также через выходную катушку. В результате на этой выходной обмотке образуется переменное напряжение, величина которого зависит от количества витков катушек. При подключении нагрузки к выходной обмотки мы получаем течение переменного тока в выходной цепи.

P.S. В нынешнее время все чаще стали использовать электрические схемы, где для источников питания делается специальный модуль, работающий на более высоких частотах, отличных от стандартных 50 герц. То есть, если раньше повсеместно для блоков питания использовали обычные силовые трансформаторы, имеющие железный магнитопровод, рассчитанный на сетевую частоту, имеющие только выпрямительный диодный мост и фильтрующий конденсатор электролит, то сейчас схемы блоков питания более сложнее. Они уже содержать выпрямитель, фильтр, электронный преобразователь напряжения и частоты (на транзисторах, микросхемах), стабилизатор, обратную связь (гальваническую развязку) и т.д. Размеры, масса и выходные характеристики таких источников питания гораздо выше, чем у их предшественников (обычных силовых трансформаторов). Хотя по надежности все же классический вариант блоков питания будет получше.

Идеальный трансформатор

Идеальный трансформатор – трансформатор, в котором отсутствуют потери энергии. В таком трансформаторе энергия тока в первичной обмотке полностью преобразуется сначала в энергию магнитного поля, а далее – в энергию вторичной обмотки.

Конечно, такого трансформатора не существует в природе. Тем не менее, в случае, когда теплопотерями можно пренебречь, в расчетах удобно пользоваться формулой для идеального трансформатора, согласно которой мощности тока в первичной и вторичной обмотках равны.

Кстати! Для наших читателей сейчас действует скидка 10% на любой вид работы

Потери энергии в трансформаторе

Коэффициент полезного действия трансформаторов достаточно высок. Тем не менее, в обмотке и сердечнике происходят потери энергии, приводящие к тому, что температура при работе трансформатора повышается. Для трансформаторов небольшой мощности это не представляет проблемы, и все тепло уходит в окружающую среду – используется естественное воздушное охлаждение. Такие трансформаторы называют сухими.

В более мощных трансформаторах воздушного охлаждения оказывается недостаточно, и применяется охлаждение маслом. В этом случае трансформатор помещается в бак с минеральным маслом, через которое тепло передается стенкам бака и рассеивается в окружающую среду. В трансформаторах высоких мощностей дополнительно применяются выхлопные трубы – если масло закипает, образовавшимся газам нужен выход.

Конечно, трансформаторы не так просты, как может показаться на первый взгляд — ведь мы рассмотрели принцип действия трансформатора кратко. Контрольная по электротехнике с задачами на расчет трансформатора внезапно может стать настоящей проблемой. Специальный студенческий сервис всегда готов оказать помощь в решении любых проблем с учебой! Обращайтесь в Zaochnik и учитесь легко!

Трансформаторы

: 4 преимущества устройств регулирования напряжения бытовой техники

Херм Харрисон | 25 апреля 2018 г. | News Room

Трансформаторы являются неотъемлемой частью всех электрических систем по всему миру. Они играют важную роль в минимизации потерь мощности во время передачи, а также когда приходит время, чтобы наконец использовать ее с пользой.

От крупных устройств высокой мощности до небольших компонентов для бытовых электроприборов трансформаторы играют множество ролей, обслуживая различные отрасли промышленности. В этом блоге основное внимание уделяется преимуществам, которые эти устройства имеют при использовании с электрическими приборами в домашних условиях.

Эффективное функционирование электроприборов

Неудивительно, что электроприборы работают от электричества, а электроэнергия поступает от основных линий электропередач, питающих всю территорию. Бывают случаи, когда на выходе происходит всплеск, и в первую очередь страдают подключенные устройства.

Трансформаторы работают, изменяя величину напряжения, через которое проходит ток, чтобы гарантировать, что устройство постоянно получает соответствующее количество энергии. Это приводит к более эффективной работе прибора.

Трансформаторы доступны в двух основных типах, включая повышающие и понижающие трансформаторы. Как видно из названия, они оба играют роль в изменении электрического напряжения, повышая или понижая его на несколько делений.

Это особенно эффективно, когда речь идет о передаче на большие расстояния, потому что, как и тепло, электричество также может быть потеряно в окружающую среду, если его транспортировать неаккуратно.

Снижение риска повреждений

Подобно автоматическим выключателям, трансформаторы также снижают риск потенциального ущерба от возгорания электричества. В то время как автоматические выключатели полностью отключают питание, трансформаторы оптимально чередуют его, чтобы свести к минимуму вероятность попадания более высокого тока в устройство и повреждения проводки внутри, что может привести к коротким замыканиям и возможным пожарам.

Безопасность жизни и имущества

Последствием короткого замыкания является пожар, и эти пожары, если их вовремя не остановить, могут нанести ущерб жизни и имуществу вовлеченных лиц. Были многочисленные случаи электрических пожаров, которые охватили значительные куски имущества и причинили значительный побочный ущерб в процессе. Трансформаторы обеспечивают эффективное чередование подаваемого напряжения, чтобы снизить вероятность любой аварии.

Экономичное решение

Принимая во внимание все соответствующие преимущества трансформаторов, можно с уверенностью сказать, что они представляют собой экономически эффективное решение энергетических проблем любого дома. Они обеспечивают надежность, безопасность и комфорт при одновременном снижении счетов за электроэнергию и затрат на электроэнергию. Еще одна область, в которой они полезны, — это продление срока службы приборов за счет снижения риска короткого замыкания. Хотя это мелочи, но в совокупности они могут иметь огромное значение как в краткосрочной, так и в долгосрочной перспективе.

Трансформаторы имеют настраиваемые конфигурации, которые позволяют адаптировать их к конкретным потребностям каждого домашнего хозяйства или устройства, которое может с ним использоваться. Это означает, что каждый клиент может выбрать решение, отвечающее его потребностям, и повысить эффективность процесса.

::: SKM Power*Tools ::: ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКОЕ ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ

     
 

Инструкции по настройке координации перегрузки по току Трансформаторы

 
     
  Информация, представленная в данном руководстве по применению, предназначена для просмотра, утверждения, интерпретации и применения только зарегистрированным профессиональным инженером. SKM отказывается от какой-либо ответственности и обязательств, возникающих в результате использования и интерпретации этой информации.

Воспроизведение этого материала разрешено при условии соответствующего указания SKM Systems Analysis Inc.

Введение

Надлежащий выбор и координация защитных устройств предписаны статьей 110.10 Национального электротехнического кодекса. Для выполнения этого требования необходимо провести исследование координации перегрузки по току. Инженер-электрик всегда несет ответственность за этот анализ. Это печальный факт из жизни, что много раз инженер, который заказал и купил оборудование, не устанавливал устройства. Поэтому компромиссы неизбежны.

Координация перегрузки по току преследует три основные цели, о которых инженеры должны помнить при выборе и настройке устройств защиты.

 
  •   Первая цель – безопасность жизни. Требования по безопасности жизнедеятельности выполняются, если защитные устройства рассчитаны на то, чтобы выдерживать и прерывать максимально допустимые токи нагрузки, а также выдерживать и прерывать максимально допустимые токи короткого замыкания. Требования безопасности жизнедеятельности никогда не нарушаются.
•  Вторая цель – защита оборудования. Требования по защите выполняются, если устройства перегрузки по току установлены выше рабочих уровней нагрузки и ниже кривых повреждения оборудования. Кривые повреждения фидера и трансформатора определены в применимых стандартах на оборудование. Кривые повреждения двигателя и генератора (точки) зависят от конкретной машины и обычно предоставляются в пакете данных поставщика. Основываясь на практике работы системы и размерах оборудования, защитить оборудование не всегда возможно.
•   Последней целью является избирательность. Требования селективности выполняются, если в ответ на системную ошибку или перегрузку минимальная площадь распределительной системы выводится из эксплуатации. Опять же, исходя из практики работы системы и выбора оборудования, избирательность не всегда возможна.
 
  Назначение  
  Целью данного руководства является предоставление рекомендаций по настройке устройств защиты от перегрузки по току для трансформаторов, отвечающих перечисленным выше целям.  
  Блок питания трансформаторного распределительного устройства среднего напряжения  
  Стандартные схемы защиты от перегрузки по току для трансформаторов среднего напряжения, питаемых от автоматических выключателей распределительных устройств, включают реле максимального тока мгновенного действия (устройство 50/51). Характеристики реле 50/51 наносятся на фазный ТСС вместе с кривыми повреждения трансформатора и фидера.

Реле максимального тока фазы предназначено для обеспечения полного использования трансформатора и защиты трансформатора и кабеля от перегрузок и неисправностей. Для этого кривая реле должна располагаться справа от номинального значения FLA трансформатора и точки пуска, а также слева от кривых повреждения трансформатора и кабеля и номинального тока кабеля.

Ниже перечислены предлагаемые запасы, которые исторически позволяли обеспечивать безопасную работу трансформатора и кабеля при одновременном снижении количества ложных отключений.

 
     
 
Устройство Функция Рекомендации Комментарии
КТ Размер 200% FLA FLA по базовому рейтингу.
51 Пикап 110-140% FLA Установите ниже кривой повреждения трансформатора.
      Устанавливается на уровне или ниже допустимой нагрузки кабеля.
  Набор времени пропускной ток @ 1,0 секунды Установите ниже кривой повреждения трансформатора.
Установите на уровне или выше основного устройства низкого напряжения.
50 Пикап 200% пропускной способности
или                 
200% пускового тока
Установить ниже кривой повреждения кабеля.
Кривая повреждения кабеля должна быть выше максимального тока короткого замыкания на 0,1 секунды.
 
     
   
  Рис. 1 Фидерная ячейка трансформаторного распределительного устройства среднего напряжения — одна линия  
   
  Рис. 2 Фидерная ячейка трансформаторного распределительного устройства среднего напряжения — фаза TCC  
  Блок питания трансформатора среднего напряжения с плавкими предохранителями

Силовые предохранители класса E обычно используются в выключателях с предохранителями, обслуживающих трансформаторы среднего напряжения. Предохранители с номиналом 100E или менее должны срабатывать через 300 секунд при токах от 200 до 240% их номинальных значений E. Предохранители выше 100E должны срабатывать через 600 секунд при токах от 220 до 264% их номинальных значений E. Характеристики предохранителей наносятся на ТСС фазы вместе с кривыми повреждения трансформатора и фидера.

Предохранитель предназначен для обеспечения полного использования трансформатора и защиты трансформатора и кабеля от неисправностей. Для этого кривая предохранителей должна располагаться справа от точки пуска трансформатора и слева от кривой повреждения кабеля. Обычно предохранитель пересекает кривую повреждения трансформатора. Вторичное основное устройство обеспечивает защиту цепи от перегрузки по току.

Ниже перечислены предлагаемые запасы, которые исторически позволяли обеспечивать безопасную работу трансформатора и кабеля при одновременном снижении количества ложных отключений.

 
     
 
Устройство Функция Рекомендации Комментарии
50 Размер предохранителя E-рейтинг > FLA FLA на основе наивысшего рейтинга устройства.
Размер соответствует или ниже допустимой нагрузки кабеля.
      Размер выше точки включения трансформатора, равной 12 x номинальной полной мощности за 0,1 секунды.
      Размер выше точки включения трансформатора, равной 25 x номинальной полной мощности за 0,01 секунды.
     

Кривая повреждения кабеля должна быть выше максимального тока короткого замыкания на 0,01 секунды.

 
   
  Рис. 3. Блок питания трансформатора среднего напряжения с предохранителями – одна линия  
   
  Рис. 4 Выключатель питания трансформатора среднего напряжения с плавкими предохранителями — фаза TCC  
     
  Блок питания выключателя трансформатора низкого напряжения

Стандартные схемы защиты от перегрузки по току для трансформаторов низкого напряжения, питаемых от автоматических выключателей с функциями долговременной, кратковременной и мгновенной защиты. Характеристики автоматического выключателя наносятся на ТСС фазы вместе с кривыми повреждения трансформатора и фидера.

Автоматический выключатель предназначен для обеспечения полного использования трансформатора и защиты трансформатора и кабеля от перегрузок и неисправностей. Для этого кривая автоматического выключателя должна располагаться справа от номинального значения FLA трансформатора и точки пуска, а также слева от кривых повреждения трансформатора и кабеля и номинального тока кабеля.

Ниже перечислены предлагаемые запасы, которые исторически позволяли обеспечивать безопасную работу трансформатора и кабеля при одновременном снижении количества ложных отключений.

 
 
Устройство Функция Рекомендации Комментарии
51 ЛТПУ 100-125% FLA

Устанавливается ниже кривой повреждения трансформатора.
Устанавливается на уровне или ниже допустимой нагрузки кабеля.

  ООО, СТПУ и
СТД
Набор для координации с нижестоящими устройствами

Устанавливается ниже кривой повреждения трансформатора.

50 Мгновенное 200% пускового тока

Установите ниже кривой повреждения кабеля.
Кривая повреждения кабеля должна быть выше максимального тока короткого замыкания на кривой полного отключения выключателя.

 
   
  Рис. 5 Блок питания выключателя трансформатора низкого напряжения — одна линия  
   
  Рис. 6 Блок питания выключателя трансформатора НН — фаза TCC  
     
  Блок питания выключателя с предохранителем трансформатора низкого напряжения

Предохранители класса J (<600 А) и класса L (> 600 А) обычно используются в выключателях с предохранителями, обслуживающих трансформаторы низкого напряжения. Характеристики предохранителей наносятся на ТСС фазы вместе с кривыми повреждения трансформатора и фидера.

Предохранитель предназначен для обеспечения полного использования трансформатора и защиты трансформатора и кабеля от неисправностей. Для этого кривая предохранителей должна располагаться справа от точки пуска трансформатора и слева от кривой повреждения кабеля. Обычно предохранитель пересекает кривую повреждения трансформатора. Вторичное основное устройство обеспечивает защиту цепи от перегрузки по току.

Ниже перечислены предлагаемые запасы, которые исторически позволяли обеспечивать безопасную работу трансформатора и кабеля при одновременном снижении количества ложных отключений.

 
 
Устройство Функция Рекомендации Комментарии
50 Размер предохранителя 100-125 % от FLA FLA на основе наивысшего рейтинга устройства.
Размер соответствует или ниже допустимой нагрузки кабеля.
Размер выше точки включения трансформатора 12 x номинальный FLA при 0,1 секунды.
      Размер выше точки включения трансформатора, равной 25 x номинальной полной мощности за 0,01 секунды.
     

Кривая повреждения кабеля должна быть выше максимального тока короткого замыкания на 0,01 секунды.

 
   
  Рис. 7 Выключатель питания низковольтного трансформатора с плавкими предохранителями – одна линия  
   
  Рис. 8 Выключатель с предохранителем трансформатора низкого напряжения — фаза TCC  
     
  Каталожные номера  
  • Другие руководства по применению, предлагаемые SKM Systems Analysis на сайте www.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *