Устройство и принцип работы трехфазного трансформатора: Принцип действия трехфазного трансформатора

Принцип работы трехфазного трансформатора

Трансформаторы – статические электромагнитные аппараты, с помощью которых возможно преобразовать переменный ток из одного класса напряжения в другой, при этом с неизменной частотой. В энергосистемах трансформатор, который преобразовывает электроэнергию трехфазного напряжения, называют трехфазным силовым.

• Конструктивная особенность
• Принцип работы
• Трехфазный трансформатор: строение, виды, принцип работы
• Назначение трёхфазного трансформатора
• Определение и виды прибора
• Принцип действия
• Строение трансформатора
• Схемы и группы соединения обмоток
• Сфера использования
• Немного из истории
• Источники:

Для передачи электроэнергии от генераторов электростанций к линиям электропередач (ЛЭП) применяют повышающие трансформаторы (они увеличивают класс напряжения), от ЛЭП к распределительным подстанциям и далее к потребителям – понижающие (они уменьшают класс напряжения).

Конструктивная особенность

Трехфазный трансформатор имеет основу – магнитный сердечник, собранный из трёх ферромагнитных стержней. На стержнях располагаются первичная обмотка высокого напряжения и вторичная обмотка низкого напряжения. Для соединения фаз первичных обмоток применяют схемы «треугольник» либо «звезда». Аналогичным способом соединения выполняются и вторичные обмотки.

На первичную обмотку подаётся электроэнергия из питающей сети, а на вторичную подключается нагрузка. Электроэнергия передаётся за счет электромагнитной индукции. Главная функция магнитопровода – обеспечить между обмотками магнитную связь. Магнитопровод изготавливают из тонких стальных пластин (электротехническая листовая сталь). Чтобы сократить потери, стальные листы между собой изолируют, используя оксидную пленку или специальный лак.

Трансформатор силовой трехфазный с литой изоляцией ТСЛ (ТСГЛ) и ТСЗЛ (ТСЗГЛ)

Трансформатор силовой трехфазный ТС и ТСЗ

Трансформатор-стабилизатор высоковольтный дискретный ВДТ-СН

Обмотки с магнитопроводом погружаются в бак, в котором находится трансформаторное масло. Оно одновременно выполняет функцию изоляции и охлаждающей среды. Такие трансформаторы называются масляными. Трехфазный трансформатор, у которого в качестве охлаждения и изоляции используется воздух, называют сухим. Недостаток масляных трансформаторов заключается в повышенной пожароопасности.

Принцип работы

Электромагнитная индукция является базовым явлением в работе трансформатора.

Из электрической сети подается питание к первичной обмотке, в ней появляется переменный ток, в магнитопроводе при этом образуется магнитный переменный поток. Как известно из физики, если поместить второй проводник в магнитное поле, в нем также появляется переменный ток. В качестве второго проводника в трансформаторе выступает вторичная обмотка. Таким образом, в ней появляется напряжение.

Разница между первичным и вторичным напряжением зависит от коэффициента трансформации, который определяется числом витков в обмотках.

Трехфазный трансформатор: строение, виды, принцип работы

Преобразование трёхфазной системы напряжения можно реализовать с помощью трёх однофазных трансформаторов. Но при этом будет использован аппарат значительного веса и внушительных размеров. Трехфазный трансформатор лишён этих недостатков, так как его обмотки располагаются на стержнях общего магнитопровода. Поэтому в сетях мощностью до 60 тыс. кВА его применение является оптимальным вариантом.

Назначение трёхфазного трансформатора

Главной функцией трансформаторов является передача электроэнергии на большие дистанции. Электрическая энергия переменного тока вырабатывается на электростанциях. При передаче электроэнергии появляются потери на нагревание проводов. Их можно уменьшить, снизив силу тока. Для этого необходимо увеличить напряжение таким образом, чтобы его значение находилось в диапазоне от 6 до 500 кВ.

Кратность увеличения зависит от значения передаваемой мощности и расстояния до конечного пункта.

Мощность, которая при этом передаётся, зависит от двух параметров: напряжения и силы тока.

Главной характеристикой, влияющей на изменение потерь проводов, связанных с нагревом, является значение силы тока. Для того, чтобы снизить потери на нагревание, необходимо уменьшить силу тока. Уменьшая ток, величину напряжения соответственно нужно увеличивать. Тогда значение мощности, которая передаётся, останется неизменным.

После того, как напряжение будет доставлено потребителям, его следует снизить до необходимой величины.

Соответственно, основной задачей трёхфазных трансформаторов является повышение напряжения перед передачей электроэнергии и понижение после неё.

Определение и виды прибора

Трехфазный трансформатор — это статический аппарат с тремя парами обмоток. Прибор предназначен для преобразования напряжения при передаче мощности на значительные дистанции.

Классификация по количеству фаз:

• однофазные;
• трехфазные.

Однофазные трансформаторы имеют небольшую мощность. Основными областями их применения являются быт и проведение работ специального назначения (сварка, измерения, испытания).

Диапазон мощности трёхфазных трансформаторов варьируется в больших пределах. Поэтому и область их применения весьма разнообразна:

• для питания токоприёмников специального назначения;
• для присоединения измерительных приборов;
• для изменения значения напряжения при испытаниях;
• для увеличения или уменьшения напряжения при подключении освещения или силовой нагрузки.

Принцип действия

Основой трёхфазного трансформатора являются магнитопровод и обмотки. В каждой фазе присутствует своя повышающая и понижающая обмотка. Так как фаз три, соответственно обмоток шесть. Между собой они не соединены.

Принцип работы трёхфазного трансформатора, как и однофазного, базируется на законе электромагнитной индукции.

При подключении к сети первичной обмотки в ней начинает протекать переменный ток. Из-за него в сердечнике магнитопровода из стали появляется основной магнитный поток, который охватывает обмотки в каждой фазе. В каждом витке появляется одинаковая по значению и величине электродвижущая сила.

Если количество витков вторичной обмотки меньше, нежели число витков первичной, то на выходе окажется напряжение меньшего значения, чем на входе и наоборот.

Тот факт, что значение электродвижущей силы зависит лишь от количества витков определённой обмотки, подтверждают формулы:

E 1 = 4, 44f 1 Ф W 1

E 2 = 4, 44 f 1 Ф W 2

E 1, Е 2 — значение электродвижущей силы в первичной и вторичной обмотках соответственно, В;

f 1 — частота тока в сети, Гц;

Ф — максимальное значение основного магнитного потока, Вб;

W 1, W 2 — количество витков в первичной и вторичной обмотках соответственно.

Строение трансформатора

Основными частями преобразователя напряжения являются:

• магнитопровод;
• обмотки высокого и низкого напряжения;
• бак;
• вводы и выводы.

К дополнительной аппаратуре относятся:

• расширительный бак;
• выхлопная труба;
• пробивной предохранитель;
• приборы для контроля и сигнализации.

Магнитопровод необходим для крепления всех частей аппарата. Он является своеобразным скелетом преобразователя напряжения. Второй его задачей является создание направление движения для основного магнитного потока. В зависимости от особенностей крепления обмоток к сердечнику, магнитопровод трансформатора может быть трёх видов:

• бронестержневой;
• броневой;
• стержневой.

Для изготовления обмоток трансформаторов небольшой мощности используют провод из меди, имеющий прямоугольное или круглое сечение.

Трансформаторное масло является очень важным элементом в аппарате. В маломощных трансформаторах (сухих) его не применяют. При средней и высокой мощности его использование обязательно.

У трансформаторного масла две задачи:

• охлаждение обмоток, нагревающихся вследствие протекания по ним тока;
• повышение изоляции.

Схемы и группы соединения обмоток

В трёхфазных трансформаторах необходимо соединять между собой первичные обмотки по фазам и вторичные.

Существует три схемы соединения:

• звезда;
• треугольник;
• зигзаг.

При соединении обмоток звездой напряжение линейное — между началами фаз — будет в 1,73 раза больше, чем фазное (между началом и концом фазы). При соединении обмоток трансформатора треугольником фазное и линейное напряжения будут одинаковы.

Соединять обмотки звездой более выгодно при высоких напряжениях, а треугольником — при значительных токах. Соединение обмоток зигзагом даёт возможность сгладить асимметрию намагничивающих токов. Но недостатком такого способа соединения является повышенная трата обмоточного материала.

Сфера использования

Такие трансформаторы в основном используются в промышленности. Почти все трехфазные трансформаторы считаются силовыми. То есть они используются в цепях, где нужно питать мощные нагрузки. Это могут быть станки ЧПУ и другое промышленное оборудование.

На схемах трехфазные трансформаторы обозначаются вот так:

Первичные обмотки обозначаются заглавными буквами, а вторичные обмотки – маленькими буквами.

Немного из истории

Изобретение трансформаторов начиналось ещё в 1876 году великим русским учёным П.Н. Яблоковым. Его изделие не имело замкнутого сердечника, он появился позже – в 1884 году. И с появлением прибора учёные активно стали интересоваться переменным током.

Например, уже в 1889 году М.О. Доливо-Добровольским (русским электротехником) была предложена трёхфазная система переменного тока. Им был построен первый трёхфазный асинхронный двигатель и трансформатор. Через два года была представлена презентация трёхфазной высоковольтной линии протяженностью 175 км, где успешно повышалась и понижалась электроэнергия.

Чуть позже появились масляные агрегаты, так как масло не только оказалось хорошим изолятором, но и прекрасной охлаждающей средой.

Источники:

• www.Ruselt.ru
• 220v.guru
• meanders.ru
• MirZnanii.com
• Практическая электроника
• SYL.ru
• radioingener.ru
• slarkenergy. ru
• FB.ru
• Asutpp
• Всё об энергетике, электротехнике, электронике

Понравилась статья? Расскажите друзьям:

Оцените статью, для нас это очень важно:

Проголосовавших: 8 чел.
Средний рейтинг: 3.5 из 5.

Трёхфазный трансформатор: особенности и конструкция

Содержание

• 1 Благодарности
• 2 Определения
• 3 Строение
  • 3.1 Краткое описание работы однофазного трансформатора
  • 3.2 Конструкция трехфазного трансформатора
  • 3.3 Сердечники
  • 3.4 Обмотка
• 4 Виды намотки

Трехфазный трансформатор – трансформатор, предназначенный целям гальванической развязки цепей трех фаз с одновременным изменением амплитуды напряжения. Три фазы, это общеизвестно, ввел Доливо-Добровольский, но патент на изобретение получить не смог, потому что опережен на годы Николой Теслой.

Благодарности

Вспомним замечательного автора СССР довоенных времен – Холуянова Федора Ивановича. Упрощенный рассказ приятнее слуху неподготовленного читателя, нежели лучший современный очерк о трехфазных трансформаторах.

Определения

Силовой трехфазный трансформатор средней мощности – не более 33,3 МВА с полным сопротивлением короткого замыкания не выше 25 – 0,3N/W%. N – номинальная мощность трансформатора (МВА), W – число стержней сердечника.

Большой силовой трехфазный трансформатор – мощность до 100 МВА, импедансом выше, определенного формулой, указанной для предыдущего класса изделий.

Распределительный трехфазный трансформатор – понижающий, мощностью до 2,5 МВА, с раздельными обмотками и охлаждением типа ON.

Строение

Авторы предлагают начинать рассмотрение трехфазного трансформатора с упрощения. Предполагается, читатели знакомы с цепями 220 вольт. Знают, как работает трансформатор.

Краткое описание работы однофазного трансформатора

Начать нужно с простой вещи: катушка индуктивности вокруг себя создает вихревое магнитное поле. Тянется вдоль оси, выходит наружу на северном полюсе. На рисунке показаны два витка проволоки. Ток идет с плюса на минус, направление линий напряженности магнитного поля определяется правилом «буравчика». Траектория загибается, в результате соседний виток (целый соленоид) охватывается некачественно.

Требуется по мере возможности полнее передать магнитный поток, обеспечивая гальваническую развязку (по току). При трансформации легко варьируется выходное напряжение. Используется при передаче электроэнергии потребителям.

Окончательно транспортировать поле вторичной обмотку способен сердечник из ферромагнитного сплава. Внутри материала напряженность магнитной индукции многократно возрастает. Обеспечивается плотное потокосцепление, ЭДС, наведенная на выходе, обретает громадную величину. Сердечник линии напряженности поля пронизывают вдоль оси. Получается описанный выше эффект.

Конструкция трехфазного трансформатора

Проще рассмотреть трехфазный трансформатор, представив тремя однофазными. Скрин показывает образчик стержневого типа. Подобно «броневому» (название принадлежит авторам) означает: обмотки надеты на стержни. Объединяются, замыкая линии магнитного поля ярмами. Слово стержень не предполагает наличия круглого сечения. Вероятно, присутствовало прежде, современными трансформаторами практикуются иные форы.

 

Сердечник изготавливается шихтованным, по определению не круглый. Сложно технологически. Трансформатор, снабженный круглым сердечником, круглый? Да, виток, охватывающий квадрат, по площади уступает круглому, аналогичной длины жилы. Очевидный факт, коэффициент использования материалов современного трансформатора чужд совершенству. Сердечник прямоугольный, ярма, легче компоновать пластинки шихты.

Трехфазный трансформатор рекомендуется представить тремя стержневыми, составленными бок к боку с образованием единого центрального не используемого стержня.

Поскольку фазы сдвинуты равномерно на угол 120 градусов друг относительно друга, геометрическая сумма векторов будет равна нулю. Если составить сердечники однофазных трансформаторов, магнитный поток по центральной части не пойдет. Выступает базисом работа цепей с изолированной нейтралью. Средний стержень не несет магнитного потока, следовательно, может быть выкинут из конструкции. Оставшаяся часть компонуется так:

1. Катушки располагаются на параллельных стержнях.
2. Первичная, вторичная обмотки фаз лежат на едином стержне.
3. Сердечник замкнут ярмами.
4. Согласно симметричности фаз различают две конструкции:

• Вид сверху – равносторонний треугольник. Симметричность фаз.
• Вид сверху – единая линия. Асимметричность фаз.

Симметричность фаз означает: входы равноправны. Если стержни выстроены в ряд, расстояние вдоль ярма меж крайними больше, нежели меж двумя другими парами. Магнитный поток станет смещаться по фазе, сигнал будет искажен. Сопротивление сердечника асимметрично для поля. Вызывает неравенство токов в холостом режиме. Эффект усиливается некачественной сборкой, плохой насыщенностью железа ярма.

Броневые трехфазные трансформаторы фактически поставленные друг на друга, охваченные единым сердечником однофазные. Асимметрия фаз отсутствует, первичная, вторичная обмотки лежат на одном стержне. Поскольку на центральных ярмах поток удваивается, сечение сердечника области должно сообразно увеличиваться.

Обмотка первичная разделена пополам, охватывает вторичную с обеих сторон, как показано рисунком (первичная – I, вторичная – II). У броневых трансформаторов одно неоспоримое преимущество – малые токи холостого хода. Считается, обусловлено коротким ходом напряженности поля внутри сердечника. Недостатков целых три:

1. Больший вес при прежнем передаточном коэффициенте, аналогичной мощности.
2. Обмотки сложно ремонтировать, поскольку со всех сторон окружены броней.
3. Условия охлаждения хуже, хотя номинально объем больше. Сердечник нагревается, работая, перемагничиванием, сравнительно малыми вихревыми токами.

Сердечники

Шихтованные сердечники набираются листами стали. Меньше толщина пластин, ниже будут потери на вихревые токи, сборка более кропотливая. Слои разделяются лаковым покрытием для взаимной изоляции. Препятствуя возникновению вихревых токов. Требования, предъявляемые к стали, достаточно типичные:

1. Большое значение магнитной проницаемости обеспечивает усиление в десятки тысяч раз индукции поля. Следовательно, первое необходимое условие для работы трансформатора.
2. Большое удельное сопротивление обеспечивается примесями кремния (по весу – до 4%). В результате потери снижаются до 50% у сильно-легированных образцов.
3. Малая коэрцитивная сила, обусловливающая низкие потери на перемагничивание (узкая петля гистерезиса).

Давно замечено: площадь квадрата составляет 0,88 окружности. Следовательно, наиболее благоприятной станет выбранная кривая. Нерационально усложнять процесс производства, на практике поступают по-другому: трансформаторы малой мощности снабжены квадратными стержнями, средней – крестовидной (см. рис. ), большой – круглой. Цель оправдывает средства, если подстанции перестанут беречь энергию, потери станут огромными. Скромный транзисторный приемник обходится малым. Экономия – потери невелики. Прямоугольный сердечник обеспечивает наивыгоднейшие условия теплоотвода, поскольку характеризуется большим объемом.

Иногда по углам располагают вставки диэлектрика, удерживающие обмотку вдоль нужной кривой. В масляных трансформаторах сердечник иногда снабжается щелями. Предполагается, циркулируя в ходах, жидкость станет охлаждать обмотку, сталь. Каналы оборудуются вдоль пластин, поперек. Второй случай продуктивнее по простой причине. Торцы пластин не покрываются лаком, поскольку в направлении токи Фуко (вихревые) не возникают, металл быстрее отдает тепло, распространяемое вдоль пластины. Первый способ проще обеспечить с точки зрения технологического процесса производства.

Провод плохо ложится прямой гранью сердечника, выгибается кнаружи, на углах трескается лаковая изоляция. Накладывает ограничения на процесс сборки. В процессе эксплуатации неизбежны тепловые вариации геометрических размеров, со временем усугубляет названные эффекты. Следовательно, прямоугольная катушка имеет меньшую механическую прочность. Вправду сказать, круглый стержень за счет более толстой намотки увеличивает объем ярма, применяют из-за частых отказов мощных трехфазных трансформаторов иной конструкции.

Несмотря на преимущества конструкций с симметричными фазами, чаще стержни ставятся рядком по очевидным причинам: упрощается технологический процесс. Если сердечник стержневой, сборка внахлест используется только для маломощных образцов, в других случаях ярмо идет встык. У броневых наоборот – маломощные впритык, прочие — внахлест.

Обмотка

В силовых трансформаторах обмотки концентрические, располагаются одна в другой, имеют общую ось. Чередующиеся обмотки показаны на рисунке выше, для сбыта широким массам радиолюбителей не выпускаются. При расчете внимание уделяют вычислению следующих параметров:

1. Механическая прочность (см. выше), включая режим короткого замыкания.
2. Электрическая прочность жил, изоляции.
3. Температурные режимы работы (включая, максимальный).

Обмотка выполняется круглым, прямоугольным (иногда транспонированным) проводом. Разделение единой жилы на ряд жил выполняется, дополняя меру шихтования сердечника. Позволит уменьшить токи Фуко. При требуемом диаметре проволоки более 3,5 мм заменяют прямоугольной (ТК 16.К71 – 108 – 94). Слишком велики становятся просветы меж проводами. Круглое сечение наделено преимуществом: легче изготавливается, чаще встречается в обиходе. Прямоугольная проволока используется по большей части для намотки катушек. Следовательно, изготавливать невыгодно, процесс обходится дороже.

Прямоугольный проводник размером более 8х25 мм транспонируется. Медь под обмотку берется электротехническая, чистотой не менее 99,95%. Из-за дороговизны часто заменяется рафинированным алюминием. Металл характеризуется меньшим пределом прочности на растяжение, меньшей пластичностью, большим удельным сопротивлением. Изоляция провода изготавливается из телефонной, трансформаторной бумаги. Встречается лаковая:

• ПБУ, прямоугольный медный провод с изоляцией из трансформаторной бумаги.
• ПБ, медный прямоугольный провод с изоляцией из телефонной бумаги.
• ПТБУ, транспонированный медный провод с бумажной изоляцией.
• ПТБ, транспонированный медный провод с общей бумажной изоляцией.

Виды намотки

1. Винтовая обмотка идет спирально с каналами охлаждения маслом. В силовых трехфазных трансформаторах применяются для низких напряжений. Между слоями ставится прокладка.
2. Непрерывная обмотка получила название за способ: одним куском медного провода наматывается множество обмоток. Часто внешний виток кладут первым, после выполняется перекладка.
3. Переплетенная обмотка, благодаря переплетению соседних витков характеризуется большой механической прочностью.
4. Цилиндрическая слоевая обмотка напоминает винтовую, витки кладутся впритык без промежуточных каналов для охлаждения.
5. Дисковая катушечная обмотка схожа с непрерывной, отличие ограничено дополнительной изоляцией, накладываемой отдельно для каждой катушки. Отличается большой механической прочностью.

Трехфазные трансформаторы: принцип действия, схемы соединения

Электрическая энергия в промышленных масштабах не может передаваться в виде однофазного переменного тока. С этой целью применяется трехфазный ток, а для его передачи используются трехфазные трансформаторы. Одним из способов трансформации трехфазного тока служит применение трех однофазных трансформаторов.

Соединение первичных и вторичных обмоток в этих устройствах осуществляется в одну из трехфазных систем – звезду или треугольник. Именно по этому принципу происходит работа мощных однофазных трансформаторов, которыми оборудуются крупные электростанции. Их первичные обмотки соединяются с соответствующими фазами генераторов, а вторичные обмотки, соединенные звездой, подключаются к соответствующим фазам линий электропередачи.

Содержание

Принцип действия трехфазного трансформатора

Как видно из приведенной схемы, вместо трех однофазных устройств может быть использован один трехфазный трансформатор. В состав его магнитопровода входят три стержня, которые замыкаются ярмами сверху и снизу. На каждый стержень наматывается первичная и вторичная обмотка, соединяемые затем звездой или треугольником. Каждый стержень с обмотками по своей сути является однофазным трансформатором. Одновременно, он выполняет функцию отдельной фазы трехфазного трансформатора.

Под действием тока первичной обмотки во всех стержнях происходит появление магнитного потока. Следует учитывать принадлежность каждой такой обмотки к одной из фаз, входящих в трехфазную систему. Поэтому токи, протекающие по этим обмоткам, а также приложенные напряжения, относятся к трехфазным. Поэтому сформированные магнитные потоки тоже являются трехфазными.

Ранее считалось, что движение магнитного потока осуществляется по замкнутой траектории, то есть, проходя по стержню, он возвращается к его началу. В трехфазных трансформаторах такой обратный путь отсутствует, в нем просто нет необходимости, при условии одинаковой нагрузки фаз. Кроме того, отсутствует и необходимость нейтрального соединения в звезду.

Циркуляция каждого потока происходит лишь по собственному стержню. В конечном итоге все потоки сходятся в центральных частях верхнего и нижнего ярма. В этих точках получается геометрическое сложение этих потоков, сдвинутых между собой на величину угла 120 градусов. В результате, геометрическая сумма сложенных величин, окажется равной нулю. Следовательно, каждый магнитный поток проходит лишь по собственному стержню, обратного пути не имеет, а все три потока в сумме дают нулевое значение.

Движение потоков крайних фаз происходит не только по стержню. Оно захватывает половину каждого ярма. Поток в средней фазе будет проходить только по своему стержню. Поэтому значение токов холостого хода в фазах, расположенных по краям, всегда превышает аналогичное значение в средней фазе.

Как передается трехфазный ток

Первичным источником питания в большинстве случаев является электрическая сеть. Ее напряжение представлено в виде синусоиды с частотой 50 Гц. Однако в тех случаях, когда линии электропередачи обладают большой протяженностью, происходит излучение передаваемой энергии в окружающее пространство, что приводит к дополнительным потерям. Поэтому в цепях электропитания высокой мощности применяется трехфазное напряжение.

Для того чтобы уменьшить излучение, сумма напряжений на всех трех фазах в любое время должна быть равна нулю. С этой целью производится сдвиг синусоидального напряжения по фазе в каждом проводе относительно друг друга на 120 градусов. В таком состоянии передача электроэнергии может осуществляться в двух вариантах: с помощью четырех или трех проводов линии передачи. Условные схемы каждого варианта отображены на рисунке.

Четырехпроводная линия позволяет выдавать потребителю два вида напряжения: фазное (220 В) и линейное (380 В). Трехпроводная схема позволяет выдавать лишь линейные напряжения. Формирование линейного напряжения описывается с помощью векторной диаграммы напряжений фаз. При положительном чередовании фаз, они условно увеличиваются по часовой стрелке. Для соединения обмоток трехфазных трансформаторов используются два основных способа – звезда и треугольник.

Соединение звездой

Данный вид соединения рекомендуется рассматривать на примере схемы «звезда-звезда». В этом случае источник тока и нагрузка соединяются методом звезды.

На рисунке обозначение фазных напряжений, вырабатываемых вторичными обмотками трансформатора, выполнено символами U_A, U_B, и U_C. От фазных обмоток до нагрузки идут проводники, выполняющие функцию линейных проводов. Следует учитывать наличие напряжения не только между нулевым и линейным проводами, но и между двумя линейными проводниками. Такое напряжение называется линейным и обозначается U_AC или U_CA.

Значение линейного напряжения всегда превышает фазное. Разница между ними составляет √3 раза, поскольку представляет собой векторную разность фазных напряжений. Таким образом, трехфазная линия электропередачи позволяет получить не только 380 В, но и 220 В, в зависимости от того по какой схеме включена нагрузка.

Соединение треугольником

Соединение вторичных обмоток в трехфазном трансформаторе треугольником будет выдавать одинаковое линейное и фазное напряжение, как и при соединении звездой, если напряжение составит 220 В. При одинаковом значении потребляемой мощности, линейные токи будут превышать фазные в √3 раза.

Трехфазная система напряжений представляет собой симметричную схему. Это означает, что и магнитная система, которую имеют все трехфазные трансформаторы, будет симметричной. Такая система очень сложная в изготовлении, поэтому широкое распространение получила плоская конструкция, в которой отсутствует центральный стержень. Необходимость в нем отпадает, поскольку сумма магнитных потоков здесь равна нулю.

Плоский вариант конструкции считается более технологичным и удобным при компоновке, хотя она и является несимметричной. Токи в крайних фазах заметно превышают ток в средней фазе, из-за чего нарушаются фазовые углы. Для ликвидации такой асимметрии сечение в верхнем и нижнем ярме увеличивается примерно на 10-15% по сравнению со стержнем. Однако, несмотря на принятые меры, некоторая асимметрия все равно остается.

Как устроен трехфазный трансформатор? — ЭЛЕКТРИКА от А до Я

Автор adminsayta На чтение 27 мин. Опубликовано 30.08.2021

Трансформаторы – статические электромагнитные аппараты, с помощью которых возможно преобразовать переменный ток из одного класса напряжения в другой, при этом с неизменной частотой, преобразование трёхфазной системы напряжения можно реализовать с помощью трёх однофазных трансформаторов, в данной статье вы узнаете что такое трехфазный трансформатор тока, какие бывают его соединения, подробно опишем его конструкцию, министерство образования и науки украины, оглавление, трансформатор – простейший прибор для преобразования напряжения или тока, что такое трансформатор, содержание, трёхфазный трансформатор используется для преобразования напряжения, с развитием энергетики и связанных с ней электрических сетей для передачи переменного тока, как источника питания для различных устройств, возникла

Содержание

1. Как устроен трехфазный трансформатор?
2. Принцип работы трехфазного трансформатора
3. Принцип действия трехфазного трансформатора
4. Конструктивная особенность
5. Принцип работы
6. Трехфазный трансформатор: строение, виды, принцип работы
7. Назначение трёхфазного трансформатора
8. Определение и виды прибора
9. Принцип действия
10. Строение трансформатора
11. Схемы и группы соединения обмоток
12. Сфера использования
13. Немного из истории
14. Конструкция и принцип действия трехфазных трансформаторов
15. Назначение и виды
16. Устройство трансформатора
17. Способы соединения обмоток
18. Варианты конфигураций
19. Параллельное включение
20. Трехфазные трансформаторы
21. Принцип действия трехфазного трансформатора
22. Как передается трехфазный ток
23. Соединение звездой
24. Соединение треугольником
25. Трехфазный трансформатор: строение, виды, принцип работы
26. Назначение трёхфазного трансформатора
27. Определение и виды прибора
28. Принцип действия
29. Строение трансформатора
30. Схемы и группы соединения обмоток
31. Потери и коэффициент полезного действия
32. Трансформаторы специального назначения
33. Измерительные преобразователи напряжения
34. Сварочное оборудование
35. Автотрансформатор с плавным регулированием напряжения
36. Параллельная работа
37. Трехфазный силовой трансформатор
38. Назначение трехфазного трансформатора
39. Принцип действия и устройство силового трехфазного трансформатора
40. Силовые сухие трехфазные трансформаторы — особенности эксплуатации и характеристики
41. Трехфазные силовые трансформаторы масляного типа – плюсы и минусы конструкции

Принцип работы трехфазного трансформатора

Принцип действия трехфазного трансформатора

Трансформаторы – статические электромагнитные аппараты, с помощью которых возможно преобразовать переменный ток из одного класса напряжения в другой, при этом с неизменной частотой.

В энергосистемах трансформатор, который преобразовывает электроэнергию трехфазного напряжения, называют трехфазным силовым.

Для передачи электроэнергии от генераторов электростанций к линиям электропередач (ЛЭП) применяют повышающие трансформаторы (они увеличивают класс напряжения), от ЛЭП к распределительным подстанциям и далее к потребителям – понижающие (они уменьшают класс напряжения).

Конструктивная особенность

Трехфазный трансформатор имеет основу – магнитный сердечник, собранный из трёх ферромагнитных стержней.

На стержнях располагаются первичная обмотка высокого напряжения и вторичная обмотка низкого напряжения. Для соединения фаз первичных обмоток применяют схемы «треугольник» либо «звезда». Аналогичным способом соединения выполняются и вторичные обмотки.

На первичную обмотку подаётся электроэнергия из питающей сети, а на вторичную подключается нагрузка.

Электроэнергия передаётся за счет электромагнитной индукции.

Главная функция магнитопровода – обеспечить между обмотками магнитную связь. Магнитопровод изготавливают из тонких стальных пластин (электротехническая листовая сталь). Чтобы сократить потери, стальные листы между собой изолируют, используя оксидную пленку или специальный лак.

Трансформатор силовой трехфазный с литой изоляцией ТСЛ (ТСГЛ) и ТСЗЛ (ТСЗГЛ)

Трансформатор силовой трехфазный ТС и ТСЗ

Трансформатор-стабилизатор высоковольтный дискретный ВДТ-СН

Обмотки с магнитопроводом погружаются в бак, в котором находится трансформаторное масло. Оно одновременно выполняет функцию изоляции и охлаждающей среды. Такие трансформаторы называются масляными. Трехфазный трансформатор, у которого в качестве охлаждения и изоляции используется воздух, называют сухим. Недостаток масляных трансформаторов заключается в повышенной пожароопасности.

Принцип работы

Электромагнитная индукция является базовым явлением в работе трансформатора.

Из электрической сети подается питание к первичной обмотке, в ней появляется переменный ток, в магнитопроводе при этом образуется магнитный переменный поток. Как известно из физики, если поместить второй проводник в магнитное поле, в нем также появляется переменный ток. В качестве второго проводника в трансформаторе выступает вторичная обмотка. Таким образом, в ней появляется напряжение.

Разница между первичным и вторичным напряжением зависит от коэффициента трансформации, который определяется числом витков в обмотках.

Трехфазный трансформатор: строение, виды, принцип работы

Преобразование трёхфазной системы напряжения можно реализовать с помощью трёх однофазных трансформаторов. Но при этом будет использован аппарат значительного веса и внушительных размеров. Трехфазный трансформатор лишён этих недостатков, так как его обмотки располагаются на стержнях общего магнитопровода. Поэтому в сетях мощностью до 60 тыс. кВА его применение является оптимальным вариантом.

Назначение трёхфазного трансформатора

Главной функцией трансформаторов является передача электроэнергии на большие дистанции. Электрическая энергия переменного тока вырабатывается на электростанциях. При передаче электроэнергии появляются потери на нагревание проводов. Их можно уменьшить, снизив силу тока. Для этого необходимо увеличить напряжение таким образом, чтобы его значение находилось в диапазоне от 6 до 500 кВ.

Кратность увеличения зависит от значения передаваемой мощности и расстояния до конечного пункта.

Мощность, которая при этом передаётся, зависит от двух параметров: напряжения и силы тока.

Главной характеристикой, влияющей на изменение потерь проводов, связанных с нагревом, является значение силы тока. Для того, чтобы снизить потери на нагревание, необходимо уменьшить силу тока. Уменьшая ток, величину напряжения соответственно нужно увеличивать. Тогда значение мощности, которая передаётся, останется неизменным.

После того, как напряжение будет доставлено потребителям, его следует снизить до необходимой величины.

Соответственно, основной задачей трёхфазных трансформаторов является повышение напряжения перед передачей электроэнергии и понижение после неё.

Определение и виды прибора

Трехфазный трансформатор — это статический аппарат с тремя парами обмоток. Прибор предназначен для преобразования напряжения при передаче мощности на значительные дистанции.

Классификация по количеству фаз:

• однофазные;
• трехфазные.

Однофазные трансформаторы имеют небольшую мощность. Основными областями их применения являются быт и проведение работ специального назначения (сварка, измерения, испытания).

Диапазон мощности трёхфазных трансформаторов варьируется в больших пределах. Поэтому и область их применения весьма разнообразна:

• для питания токоприёмников специального назначения;
• для присоединения измерительных приборов;
• для изменения значения напряжения при испытаниях;
• для увеличения или уменьшения напряжения при подключении освещения или силовой нагрузки.

Принцип действия

Основой трёхфазного трансформатора являются магнитопровод и обмотки. В каждой фазе присутствует своя повышающая и понижающая обмотка. Так как фаз три, соответственно обмоток шесть. Между собой они не соединены.

Принцип работы трёхфазного трансформатора, как и однофазного, базируется на законе электромагнитной индукции.

При подключении к сети первичной обмотки в ней начинает протекать переменный ток. Из-за него в сердечнике магнитопровода из стали появляется основной магнитный поток, который охватывает обмотки в каждой фазе. В каждом витке появляется одинаковая по значению и величине электродвижущая сила.

Если количество витков вторичной обмотки меньше, нежели число витков первичной, то на выходе окажется напряжение меньшего значения, чем на входе и наоборот.

Тот факт, что значение электродвижущей силы зависит лишь от количества витков определённой обмотки, подтверждают формулы:

E 1 = 4, 44f 1 Ф W 1

E 2 = 4, 44 f 1 Ф W 2

E 1, Е 2 — значение электродвижущей силы в первичной и вторичной обмотках соответственно, В;

f 1 — частота тока в сети, Гц;

Ф — максимальное значение основного магнитного потока, Вб;

W 1, W 2 — количество витков в первичной и вторичной обмотках соответственно.

Строение трансформатора

Основными частями преобразователя напряжения являются:

• магнитопровод;
• обмотки высокого и низкого напряжения;
• бак;
• вводы и выводы.

К дополнительной аппаратуре относятся:

• расширительный бак;
• выхлопная труба;
• пробивной предохранитель;
• приборы для контроля и сигнализации.

Магнитопровод необходим для крепления всех частей аппарата. Он является своеобразным скелетом преобразователя напряжения. Второй его задачей является создание направление движения для основного магнитного потока. В зависимости от особенностей крепления обмоток к сердечнику, магнитопровод трансформатора может быть трёх видов:

• бронестержневой;
• броневой;
• стержневой.

Для изготовления обмоток трансформаторов небольшой мощности используют провод из меди, имеющий прямоугольное или круглое сечение.

Трансформаторное масло является очень важным элементом в аппарате. В маломощных трансформаторах (сухих) его не применяют. При средней и высокой мощности его использование обязательно.

У трансформаторного масла две задачи:

• охлаждение обмоток, нагревающихся вследствие протекания по ним тока;
• повышение изоляции.

Схемы и группы соединения обмоток

В трёхфазных трансформаторах необходимо соединять между собой первичные обмотки по фазам и вторичные.

Существует три схемы соединения:

• звезда;
• треугольник;
• зигзаг.

При соединении обмоток звездой напряжение линейное — между началами фаз — будет в 1,73 раза больше, чем фазное (между началом и концом фазы). При соединении обмоток трансформатора треугольником фазное и линейное напряжения будут одинаковы.

Соединять обмотки звездой более выгодно при высоких напряжениях, а треугольником — при значительных токах. Соединение обмоток зигзагом даёт возможность сгладить асимметрию намагничивающих токов. Но недостатком такого способа соединения является повышенная трата обмоточного материала.

Сфера использования

Такие трансформаторы в основном используются в промышленности. Почти все трехфазные трансформаторы считаются силовыми. То есть они используются в цепях, где нужно питать мощные нагрузки. Это могут быть станки ЧПУ и другое промышленное оборудование.

На схемах трехфазные трансформаторы обозначаются вот так:

Первичные обмотки обозначаются заглавными буквами, а вторичные обмотки – маленькими буквами.

Немного из истории

Изобретение трансформаторов начиналось ещё в 1876 году великим русским учёным П.Н. Яблоковым. Его изделие не имело замкнутого сердечника, он появился позже – в 1884 году. И с появлением прибора учёные активно стали интересоваться переменным током.

Например, уже в 1889 году М.О. Доливо-Добровольским (русским электротехником) была предложена трёхфазная система переменного тока. Им был построен первый трёхфазный асинхронный двигатель и трансформатор. Через два года была представлена презентация трёхфазной высоковольтной линии протяженностью 175 км, где успешно повышалась и понижалась электроэнергия.

Чуть позже появились масляные агрегаты, так как масло не только оказалось хорошим изолятором, но и прекрасной охлаждающей средой.

Конструкция и принцип действия трехфазных трансформаторов

Любой современный трехфазный трансформатор – это особое электротехническое устройство, обеспечивающее потребителя электроэнергией нужного вида и качества. Подобно всякому трансформаторному преобразователю, он содержит первичные и вторичные обмотки, которых в этом случае насчитывается три пары. На высоковольтных подстанциях благодаря этому устройству удается получить напряжение нужной величины, а затем передать его по линии с глухозаземленной нейтралью.

1. Назначение и виды
2. Устройство трансформатора
3. Способы соединения обмоток
4. Варианты конфигураций
5. Параллельное включение

Назначение и виды

Классический станционный трехфазный силовой трансформатор используется для преобразования высоковольтной энергии в удобную для потребителя форму. На его первичные обмотки подается высокое напряжение (6,3-10 киловольт), а на выходе получают более удобные для использования в быту 220 Вольт. Эта величина измеряется между фазами и нулевой жилой трансформатора, называемой нейтралью. Ее принято обозначать как фазное напряжение, в отличие от линейных 380 Вольт, отсчитываемых между каждой из фаз.

Трехфазные понижающие трансформаторы этого класса обеспечивают передачу тока от местной подстанции по подземному кабелю или линии электропередач непосредственно до конечного потребителя. Для этих целей используется специальный 4-хжильный кабель в бронированном сердечнике, либо воздушный провод марки СИП. По ним электрическая энергия доставляет прямо по назначению — на вводно-распределительные устройства обслуживаемых территорий и объектов.

По своему функциональному назначению 3 фазные трансформаторы подразделяются на следующие классы:

• линейные (станционные) устройства;
• специальные преобразовательные агрегаты.

Специальные устройства делятся на следующие виды:

• Испытательные трансформаторы. К ним принято относить трехфазные автотрансформаторные системы.
• Устройства, используемые для питания специальной аппаратуры: сварочных агрегатов, в частности.
• Симметрирующие трансформаторные агрегаты.

Первые два типа применяются в исследовательских целях. Трансформаторы симметрирующие трехфазные используются для устранения перекоса фаз, возникающего в электрических сетях из-за неравномерности распределения нагрузок.

В электротехнике также встречаются варианты двухфазных трансформаторов, нередко применяемых в электронных схемах и устройствах автоматики. Они устроены так, что два выходных напряжения сдвинуты одно относительно другого на 90 электрических градусов. Чаще всего такие электротехнические решения используются в сварочном оборудовании.

Устройство трансформатора

Устройство трехфазного силового трансформатора

По своему устройству трехфазные трансформаторы представляют сборную конструкцию, состоящую из следующих узлов:

• основание, изготавливаемое в виде прочного пластикового каркаса;
• магнитопровода, размещенные в каркасных секциях;
• набор первичных и вторичных катушек с проволочными обмотками;
• распределительная (распаечная) панель с контактными колодками;
• система охлаждения, необходимая для отвода тепла от рабочей зоны.

Исключение составляет панель распайки отводов обмоток трансформатора, благодаря которой удается комбинировать группы подключений для получения нужной конфигурации.

Способы соединения обмоток

Схемы соединения обмоток трехфазных трансформаторов

Основное отличие различных трансформаторных схем состоит в используемых при их включении конфигурациях (способах соединения обмоток). При организации централизованного энергоснабжения традиционно применяются две классические схемы, называемые «треугольник» и «звезда». Первый вариант предполагает последовательное включение первичных и вторичных фазных обмоток: конец одной катушки подсоединяется к началу следующей).

При использовании схемы «звезда» начала всех фазных жил первичной и вторичной обмоток объединяются в одной точке, называемой нейтралью, а их концы подсоединяются к 3-хпроводной нагрузочной линии. В этом случае для передачи электроэнергии потребуется кабель, содержащий четыре жилы. При подключении в линию вторичных трансформаторных обмоток, соединенных в «треугольник», используется только три жилы. Возможен еще один вариант их включения, который называется «взаимосвязанная звезда». Однако из-за редкости его применения он не рассматривается.

Варианты конфигураций

При организации систем энергоснабжения возможно несколько комбинаций включения первичных и вторичных обмоток трехфазного трансформатора. Набор производимых при этом коммутационных действий:

• Первичная обмотка выполняется как «звезда», а вторичная – в виде «треугольника».
• При втором подходе используется обратный порядок включения.
• В третьем случае применяется уже рассмотренная комбинация типа «звезда»-«звезда» или же вариант с двумя треугольниками (другое название – дельта-дельта).

Для учета всех способов включения первичных и вторичных обмоток и последующего расчета параметров трансформатора в электротехнике используются специальные идентификационные таблицы. В них приводятся возможные сочетания и комбинации, используемые, если требуется подключить трансформатор в линию и получить от него максимальную отдачу. От правильности выбора этого сочетания в каждом конкретном случае зависит эффективность работы всей системы энергоснабжения.

Параллельное включение

Соединение вторичных обмоток

Параллельное включение одинаковых вторичных обмоток позволяет увеличить мощность (ток) на выходе устройства. Этим путем удается увеличить КПД и нагрузочную способность обслуживаемой линии.

При использовании данного подхода потребуется учесть одну важную деталь, связанную с порядком соединения вторичных обмоток. Для получения ожидаемых результатов обмотки должны включаться синфазно, что означает соединение однотипных концов всех трех катушек в одной точке. При нарушении этого правила напряжение на выходе двух соединенных не синфазно обмоток будет близко к нулю (действует принцип замещения). Когда эту ошибку допускают при включении трансформатора, его мощность и КПД существенно снижаются. Если при вторичной проверке обнаружится, что напряжение не изменилось по сравнению с одиночным включением, значит катушки включены синфазно.

Преобразовательное устройство, определяемое как трансформатор 220 на 380 Вольт 3 фазы, удается получить, если применить специальную схему с повышением выходного напряжения. Ее особенностью является наличие одной первичной и трех вторичных обмоток, включенных по схеме «звезда» или «треугольник».

Трехфазные трансформаторы

Электрическая энергия в промышленных масштабах не может передаваться в виде однофазного переменного тока. С этой целью применяется трехфазный ток, а для его передачи используются трехфазные трансформаторы. Одним из способов трансформации трехфазного тока служит применение трех однофазных трансформаторов.

Соединение первичных и вторичных обмоток в этих устройствах осуществляется в одну из трехфазных систем – звезду или треугольник. Именно по этому принципу происходит работа мощных однофазных трансформаторов, которыми оборудуются крупные электростанции. Их первичные обмотки соединяются с соответствующими фазами генераторов, а вторичные обмотки, соединенные звездой, подключаются к соответствующим фазам линий электропередачи.

1. Принцип действия трехфазного трансформатора
2. Как передается трехфазный ток
3. Соединение звездой
4. Соединение треугольником

Принцип действия трехфазного трансформатора

Как видно из приведенной схемы, вместо трех однофазных устройств может быть использован один трехфазный трансформатор. В состав его магнитопровода входят три стержня, которые замыкаются ярмами сверху и снизу. На каждый стержень наматывается первичная и вторичная обмотка, соединяемые затем звездой или треугольником. Каждый стержень с обмотками по своей сути является однофазным трансформатором. Одновременно, он выполняет функцию отдельной фазы трехфазного трансформатора.

Под действием тока первичной обмотки во всех стержнях происходит появление магнитного потока. Следует учитывать принадлежность каждой такой обмотки к одной из фаз, входящих в трехфазную систему. Поэтому токи, протекающие по этим обмоткам, а также приложенные напряжения, относятся к трехфазным. Поэтому сформированные магнитные потоки тоже являются трехфазными.

Ранее считалось, что движение магнитного потока осуществляется по замкнутой траектории, то есть, проходя по стержню, он возвращается к его началу. В трехфазных трансформаторах такой обратный путь отсутствует, в нем просто нет необходимости, при условии одинаковой нагрузки фаз. Кроме того, отсутствует и необходимость нейтрального соединения в звезду.

Циркуляция каждого потока происходит лишь по собственному стержню. В конечном итоге все потоки сходятся в центральных частях верхнего и нижнего ярма. В этих точках получается геометрическое сложение этих потоков, сдвинутых между собой на величину угла 120 градусов. В результате, геометрическая сумма сложенных величин, окажется равной нулю. Следовательно, каждый магнитный поток проходит лишь по собственному стержню, обратного пути не имеет, а все три потока в сумме дают нулевое значение.

Движение потоков крайних фаз происходит не только по стержню. Оно захватывает половину каждого ярма. Поток в средней фазе будет проходить только по своему стержню. Поэтому значение токов холостого хода в фазах, расположенных по краям, всегда превышает аналогичное значение в средней фазе.

Как передается трехфазный ток

Первичным источником питания в большинстве случаев является электрическая сеть. Ее напряжение представлено в виде синусоиды с частотой 50 Гц. Однако в тех случаях, когда линии электропередачи обладают большой протяженностью, происходит излучение передаваемой энергии в окружающее пространство, что приводит к дополнительным потерям. Поэтому в цепях электропитания высокой мощности применяется трехфазное напряжение.

Для того чтобы уменьшить излучение, сумма напряжений на всех трех фазах в любое время должна быть равна нулю. С этой целью производится сдвиг синусоидального напряжения по фазе в каждом проводе относительно друг друга на 120 градусов. В таком состоянии передача электроэнергии может осуществляться в двух вариантах: с помощью четырех или трех проводов линии передачи. Условные схемы каждого варианта отображены на рисунке.

Четырехпроводная линия позволяет выдавать потребителю два вида напряжения: фазное (220 В) и линейное (380 В). Трехпроводная схема позволяет выдавать лишь линейные напряжения. Формирование линейного напряжения описывается с помощью векторной диаграммы напряжений фаз. При положительном чередовании фаз, они условно увеличиваются по часовой стрелке. Для соединения обмоток трехфазных трансформаторов используются два основных способа – звезда и треугольник.

Соединение звездой

Данный вид соединения рекомендуется рассматривать на примере схемы «звезда-звезда». В этом случае источник тока и нагрузка соединяются методом звезды.

На рисунке обозначение фазных напряжений, вырабатываемых вторичными обмотками трансформатора, выполнено символами U_A, U_B, и U_C. От фазных обмоток до нагрузки идут проводники, выполняющие функцию линейных проводов. Следует учитывать наличие напряжения не только между нулевым и линейным проводами, но и между двумя линейными проводниками. Такое напряжение называется линейным и обозначается U_AC или U_CA.

Значение линейного напряжения всегда превышает фазное. Разница между ними составляет √3 раза, поскольку представляет собой векторную разность фазных напряжений. Таким образом, трехфазная линия электропередачи позволяет получить не только 380 В, но и 220 В, в зависимости от того по какой схеме включена нагрузка.

Соединение треугольником

Соединение вторичных обмоток в трехфазном трансформаторе треугольником будет выдавать одинаковое линейное и фазное напряжение, как и при соединении звездой, если напряжение составит 220 В. При одинаковом значении потребляемой мощности, линейные токи будут превышать фазные в √3 раза.

Трехфазная система напряжений представляет собой симметричную схему. Это означает, что и магнитная система, которую имеют все трехфазные трансформаторы, будет симметричной. Такая система очень сложная в изготовлении, поэтому широкое распространение получила плоская конструкция, в которой отсутствует центральный стержень. Необходимость в нем отпадает, поскольку сумма магнитных потоков здесь равна нулю.

Плоский вариант конструкции считается более технологичным и удобным при компоновке, хотя она и является несимметричной. Токи в крайних фазах заметно превышают ток в средней фазе, из-за чего нарушаются фазовые углы. Для ликвидации такой асимметрии сечение в верхнем и нижнем ярме увеличивается примерно на 10-15% по сравнению со стержнем. Однако, несмотря на принятые меры, некоторая асимметрия все равно остается.

Трехфазный трансформатор: строение, виды, принцип работы

Преобразование трёхфазной системы напряжения можно реализовать с помощью трёх однофазных трансформаторов. Но при этом будет использован аппарат значительного веса и внушительных размеров. Трехфазный трансформатор лишён этих недостатков, так как его обмотки располагаются на стержнях общего магнитопровода. Поэтому в сетях мощностью до 60 тыс. кВА его применение является оптимальным вариантом.

• Назначение трёхфазного трансформатора
• Определение и виды прибора
• Принцип действия
• Строение трансформатора
• Схемы и группы соединения обмоток
• Потери и коэффициент полезного действия
• Трансформаторы специального назначения
  • Измерительные преобразователи напряжения
  • Сварочное оборудование
  • Автотрансформатор с плавным регулированием напряжения
• Параллельная работа

Назначение трёхфазного трансформатора

Главной функцией трансформаторов является передача электроэнергии на большие дистанции. Электрическая энергия переменного тока вырабатывается на электростанциях. При передаче электроэнергии появляются потери на нагревание проводов. Их можно уменьшить, снизив силу тока. Для этого необходимо увеличить напряжение таким образом, чтобы его значение находилось в диапазоне от 6 до 500 кВ.

Кратность увеличения зависит от значения передаваемой мощности и расстояния до конечного пункта. Мощность, которая при этом передаётся, зависит от двух параметров: напряжения и силы тока. Главной характеристикой, влияющей на изменение потерь проводов, связанных с нагревом, является значение силы тока. Соответственно для того, чтобы снизить потери на нагревание, необходимо уменьшить силу тока. Уменьшая ток, величину напряжения соответственно нужно увеличивать. Тогда значение мощности, которая передаётся, останется неизменным.

После того как напряжение будет доставлено потребителям, его следует снизить до необходимой величины. Соответственно, основной задачей трёхфазных трансформаторов является повышение напряжения перед передачей электроэнергии и понижение после неё.

Определение и виды прибора

Трехфазный трансформатор — это статический аппарат с тремя парами обмоток. Прибор предназначен для преобразования напряжения при передаче мощности на значительные дистанции.

Классификация по количеству фаз:

• однофазные;
• трехфазные.

Однофазные трансформаторы имеют небольшую мощность. Основными областями их применения являются быт и проведение работ специального назначения (сварка, измерения, испытания).

Диапазон мощности трёхфазных трансформаторов варьируется в больших пределах. Поэтому и область их применения весьма разнообразна:

• для питания токоприёмников специального назначения;
• для присоединения измерительных приборов;
• для изменения значения напряжения при испытаниях;
• для увеличения или уменьшения напряжения при подключении освещения или силовой нагрузки.

Принцип действия

Основой трёхфазного трансформатора являются магнитопровод и обмотки. В каждой фазе присутствует своя повышающая и понижающая обмотка. Так как фаз три, соответственно обмоток шесть. Между собой они не соединены.

Принцип работы трёхфазного трансформатора, как и однофазного, базируется на законе электромагнитной индукции. При подключении к сети первичной обмотки, в ней начинает протекать переменный ток. Из-за него в сердечнике магнитопровода из стали появляется основной магнитный поток, который охватывает обмотки в каждой фазе. В каждом витке появляется одинаковая по значению и величине электродвижущая сила.

Если количество витков вторичной обмотки меньше, нежели число витков первичной, то на выходе окажется напряжение меньшего значения, чем на входе и наоборот.

Тот факт, что значение электродвижущей силы зависит лишь от количества витков определённой обмотки, подтверждают формулы:

E 1 = 4, 44f 1 Ф W 1

E 2 = 4, 44 f 1 Ф W 2

E 1, Е 2 — значение электродвижущей силы в первичной и вторичной обмотках соответственно, В;

f 1 — частота тока в сети, Гц;

Ф — максимальное значение основного магнитного потока, Вб;

W 1, W 2 — количество витков в первичной и вторичной обмотках соответственно.

Строение трансформатора

Основными частями преобразователя напряжения являются:

• магнитопровод;
• обмотки высокого и низкого напряжения;
• бак;
• вводы и выводы.

К дополнительной аппаратуре относятся:

• расширительный бак;
• выхлопная труба;
• пробивной предохранитель;
• приборы для контроля и сигнализации.

Магнитопровод необходим для крепления всех частей аппарата. Он является своеобразным скелетом преобразователя напряжения. Второй его задачей является создание направление движения для основного магнитного потока. В зависимости от особенностей крепления обмоток к сердечнику, магнитопровод трансформатора может быть трёх видов:

• бронестержневой;
• броневой;
• стержневой.

Для изготовления обмоток трансформаторов небольшой мощности используют провод из меди, имеющий прямоугольное или круглое сечение.

Трансформаторное масло является очень важным элементом в аппарате. В маломощных трансформаторах (сухих) его не применяют. При средней и высокой мощности его использование обязательно. У трансформаторного масла две основные задачи:

• охлаждение обмоток, нагревающихся вследствие протекания по ним тока;
• повышение изоляции.

Расширительный бак устанавливают в трансформаторах с обмоткой высокого напряжения более 6 кВ и мощностью аппарата выше 75 кВА. Отбирая теплоту у обмоток, трансформаторное масло постепенно нагревается и расширяется. Его излишек попадает в расширительный бак. Функцией расширителя является защита масла от окисления и увлажнения.

В высокомощных трансформаторах трубопровод расширителя снабжён газовым реле и краном, который отсоединяет расширитель от бака в случае необходимости.

Вводы и выводы нужны для присоединения концов обмоток к линиям электропередачи. Находятся они на крышке бака. Представляют собой стеклянный или фарфоровый изолятор с токопроводящим медным стержнем внутри. К вводам прикрепляют первичную, а к выводам — вторичную обмотку.

На крышке бака расположен переключатель напряжения (анцапфа). С помощью этого устройства можно изменять число подключённых витков обмоток единовременно по трём фазам. Эта манипуляция позволяет повышать или понижать выходное напряжение при необходимости.

Функция выхлопной трубы состоит в предотвращении повреждения бака при возникновении аварийных режимов. В случае пробоя, короткого замыкания, масло стремительно нагревается, и появляются газы. Благодаря наличию выхлопной трубы, бак при значительном давлении не разрывается, а повреждается всего лишь стеклянная мембрана в трубе. При этом масло и газы попадают наружу.

Пробивной предохранитель устанавливают рядом с вводами и выводами. Его цель состоит в защите низковольтных сетей от появления в них высокого напряжения.

Термометрический сигнализатор необходим для контроля над уровнем температуры трансформаторного масла, а также для подачи сигнала при перегреве.

Схемы и группы соединения обмоток

В трёхфазных трансформаторах необходимо соединять между собой первичные обмотки по фазам и вторичные. Существует три схемы соединения:

• звезда;
• треугольник;
• зигзаг.

При соединении обмоток звездой напряжение линейное — между началами фаз — будет в 1,73 раза больше, чем фазное (между началом и концом фазы). При соединении обмоток трансформатора треугольником фазное и линейное напряжения будут одинаковы.

Соединять обмотки звездой более выгодно при высоких напряжениях, а треугольником — при значительных токах. Соединение обмоток зигзагом даёт возможность сгладить асимметрию намагничивающих токов. Но недостатком такого способа соединения является повышенная трата обмоточного материала.

Группа соединения обмоток показывает отставание вектора электродвижущей силы понижающей обмотки от вектора э. д. с. повышающей обмотки. Обозначают группу соединения рядом чисел от 0 до 11.

Потери и коэффициент полезного действия

Трансформатор — вид электрической машины с минимальным количеством потерь. Их число ничтожно мало и составляет 1—2%.

Электрические потери идут на нагревание обмоток аппарата и колеблются прямо пропорционально изменению нагрузки. Магнитные потери появляются из-за перемагничивания сердечника магнитопровода и зависят лишь от значения напряжения, которое подводится к первичной обмотке. Поэтому подключение трансформатора на повышенное напряжение приводит к увеличению магнитных потерь.

Коэффициент полезного действия (КПД) электрической машины являет собой отношение полезной мощности на выходе электрической машины к подводимой на входе. КПД трансформатора принимает максимальное значение при загрузке аппарата на 45—65%.

Трансформаторы специального назначения

Преобразователи напряжения, которые не предназначены для питания осветительной и силовой нагрузки, относятся к специальным трансформаторам. Они бывают нескольких видов: измерительные, сварочные, автотрансформаторы.

Измерительные преобразователи напряжения

Измерительные трансформаторы применяются для включения приборов измерения в цепи высокого напряжения. Их использование позволяет:

• расширить границы измерения установок переменного тока;
• увеличить защиту лиц, обслуживающих аппараты;
• применять для измерения приборы небольшого размера и веса.

Подразделяются на трансформаторы тока и трансформаторы напряжения.

Первичная обмотка измерительных трансформаторов подключается в сеть, а к вторичной присоединяются приборы измерения.

Сварочное оборудование

Сварочные трансформаторы снижают напряжение сети (220 В или 380 В) до необходимого 60—70 В. Невысокое напряжение при сварке обеспечивает безопасность лицам, проводящим сварку. Понижение значения напряжения меньше 60 В недопустимо ввиду того, что дуга может попросту не зажечься.

Сварочные трансформаторы не боятся коротких замыканий, так как при этом режиме работы сила тока длительное время удерживается в пределах допустимых значений.

Автотрансформатор с плавным регулированием напряжения

В машинных залах для запуска двигателей большой мощности, а также в лабораториях при проведении различного рода испытаний используются автотрансформаторы.

Основная отличительная черта автотрансформаторов — наличие электрического соединения между первичной и вторичной обмотками. В понижающих автотрансформаторах этот факт является недостатком, так как при недостаточном соблюдении техники безопасности, при аварийном режиме, поломке прибора, жизнь и здоровье обслуживающего персонала может оказаться под угрозой.

Параллельная работа

Для надёжной работы большого количества токоприёмников недостаточно одного силового трансформатора. Поэтому на подстанциях в работу подключено несколько преобразователей напряжения. Присоединение трансформаторов к группе одних и тех же потребителей, называется параллельной работой. Включать любые преобразователи напряжения на параллельную работу нельзя. Необходимо, чтобы выполнялись некоторые особые требования.

Изобретение трансформатора дало шанс переменному току прочно войти в развитие промышленности и занять своё место в быту и сельском хозяйстве.

Трехфазный силовой трансформатор

Трехфазный трансформатор – статический аппарат с тремя парами обмоток, предназначенный для преобразования напряжения при передаче электрического тока на дальние дистанции. Такое преобразование можно осуществить с помощью трех однофазных трансформаторов. Но комплексный аппарат имеет значительные габариты и массу. Трехфазный трансформатор свободен от этих недостатков, благодаря тому, что три обмотки расположены на общем магнитопроводе. Трехфазные аппараты успешно применяют в сетях мощностью до 60 кВА.

Назначение трехфазного трансформатора

Главная задача такого аппарата – преобразовать параметры электрического тока таким образом, чтобы потери при нагреве проводов были минимальными. Для решения этой проблемы необходимо снизить силу тока и увеличить значение напряжения до 6-500 кВ, чтобы значение мощности осталось постоянным. После доставки электрического тока потребителю напряжение необходимо снизить до требуемой величины – 380 В. И эту проблему тоже решают трехфазные аппараты.

Также эти устройства применяют для присоединения измерительных приборов, изменения напряжения при проведении испытаний или подключении силовой нагрузки.

Принцип действия и устройство силового трехфазного трансформатора

В конструкцию этого аппарата входят:

• Магнитопровод. К нему крепятся все части аппарата. Также он служит для создания основного магнитного потока. Магнитопровод может быть стержневым, бронестержневым, броневым.
• Обмотки. В каждой фазе присутствуют две обмотки – понижающая и повышающая. Обмотки могут соединяться «звездой» или «треугольником» В первом случае линейное напряжение (между началами фаз) в 1,73 раза выше фазного (между началом и концом фазы). При соединении «треугольником» линейное и фазное напряжения одинаковы. Соединение «звездой» эффективно при значительных напряжениях, «треугольником» – при высоких токах.
• Вводы и выводы. Необходимы для присоединения концов обмоток к ЛЭП. Ввод соединяется с первичной обмоткой, вывод – со вторичной.

В каталоге силовых трансформаторов представлены «сухие» и «масляные» модели. В маломощных трансформаторах охлаждение осуществляется воздушным способом. Такие аппараты называют «сухими». Высокомощные устройства имеют масляное охлаждение, благодаря чему их называют «масляными». Масло не только охлаждает обмотки, которые нагреваются из-за протекания по ним электрического тока, но и повышает изоляционные характеристики.

• При подключении первичной обмотки в сеть в ней начинает протекать переменный .
• В сердечнике магнитопровода появляется магнитный поток, охватывающий обмотки всех фаз. В каждом витке присутствует ЭДС, равная по направлению и величине.
• Если количество витков в первичной обмотке больше, чем число витков во вторичной обмотке, то выходное напряжение больше входного. И наоборот.

Силовые сухие трехфазные трансформаторы — особенности эксплуатации и характеристики

В сухих трансформаторах тепло от нагревающихся токоведущих частей отводится воздушным потоком. Такая охлаждающая система эффективна для аппаратов мощностью не выше 4000 кВА и напряжением обмоток высшего напряжения не более 35 кВ. Эти устройства применяются в местах, в которых предъявляются повышенные требования к безопасности обслуживающего персонала и оборудования. Они востребованы на металлургических предприятиях, в нефтяной индустрии, машиностроении, при организации электроснабжения объектов жилого, административного и производственного назначения.

Преимущества сухих трехфазных трансформаторов с выходным напряжением 380 В:

• Возможность установки в непосредственной близости от людей и оборудования, в любом помещении. Необходимо только предусмотреть защитное ограждение, вентиляционную систему, средства мониторинга.
• Безопасность. Эти аппараты взрывобезопасны, поскольку элегаз и жидкий диэлектрик отсутствуют.
• Экологичность. Масляные испарения отсутствуют. Поэтому такие модели разрешены для установки возле дошкольных, учебных, медицинских учреждений.
• Простота эксплуатации. Необходимо контролировать только основные параметры – температуру обмоток, отсутствие или наличие КЗ.
• Современные комплектующие. Благодаря им удалось уменьшить габариты и массу аппаратов.

Недостатки моделей «сухого» типа:

• Чувствительность к условиям окружающей среды – температуре, влажности, запыленности, сейсмическим воздействиям.
• Отсутствие моделей, рассчитанных на напряжение более 35 кВ и мощность выше 4000 кВА.
• Вероятность появления микротрещин в обмотке, которые развиваются и становятся причиной выхода устройства из строя и даже его возгорания.

Цены на сухие трансформаторы зависят от мощности аппарата и материала (медь, алюминий), из которого изготовлены обмотки. Также на стоимость влияет исполнение: открытое, защищенное, герметичное.

Трехфазные силовые трансформаторы масляного типа – плюсы и минусы конструкции

Эти аппараты более опасны в эксплуатации, по сравнению с «сухими» аналогами. Отказ от софтолового масла сделал устройства более безопасными и экологичными, но полностью предотвратить возгорания и взрывы этого оборудования пока не удалось. При использовании масляных устройств необходимо специальное обслуживание и постоянный контроль комплекса рабочих параметров, что повышает эксплуатационные расходы. Оборудование сложно транспортировать к месту назначения, поскольку для доставки масла необходима специальная станция.

Преимущества масляных силовых трехфазных трансформаторов:

• Неприхотливость к условиям окружающей среды.
• Привычная конструкция для электриков старшего поколения.
• Отсутствие межвитковых и межслойных замыканий, благодаря теплопроводности масла.
• Отсутствие вероятности появления микроскопических трещин в обмотках.
• Наличие моделей, рассчитанных на значительные напряжение (375 кВ и выше) и мощность (40000 кВА и выше).

У обоих видов трансформаторов имеются собственные достоинства и недостатки. Поэтому при выборе конкретного типа оборудования инженеры-электрики учитывают запланированные эксплуатационные условия, требования СНиПов, ГОСТов, ПУЭ, рекомендации изготовителя.

задачи с решением – образцы и примеры

Виды трансформаторов

Эти устройства бывают разными, от огромных на подстанциях до буквально микроскопических в сложных электронных приборах и радиотехнике. Различаются они по частоте напряжения питания, коэффициенту трансформации и общему назначению. Самые большие служат для передачи электроэнергии на большие расстояния. С их помощью напряжение сначала повышается (на входе линии), а затем понижается (в пункте подключения потребительских сетей). В общем, основных типов всего три:

— силовые;

— измерительные;

— специальные.

Трансформатор трехфазный может относиться к любому из этих типов, если он предназначен для работы в трехфазной сети, изобретенной великим русским электротехником Доливо-Добровольским, доказавшим ее целесообразность. Его отличие от однофазного собрата состоит в том, что он представляет собой его тройное повторение. Он имеет как минимум три входные и три выходные обмотки. Конструктивно каждая пара может быть смонтирована на собственном магнитопроводе или иметь общий, это принципиального значения не имеет. Каждая обмотка трехфазного трансформатора рассчитывается на определенный ток нагрузки, в зависимости от него выбирается сечение провода и размеры магнитопровода, изготовляемого из ферромагнитного материала. Все три вида заслуживают отдельного, пусть и не очень подробного рассмотрения.

Трехфазные трансформаторы

Назначение и область применения трансформаторов

Трансформатором называют статическое электромагнитное устройство, имеющее две или более индуктивно связанных обмоток и предназначенное для преобразования посредством электромагнитной индукции одной системы переменного тока в одну или несколько других систем переменного тока.

Трансформаторы — один из основных видов электротехнического оборудования, необходимого для развития энергетики и электрификации народного хозяйства. Благодаря трансформаторам можно получать электрическую энергию при наиболее удобном напряжении, рассчитанном на любого потребителя.

Для передачи электрической энергии от места производства до потребителя требуется много повышающих и понижающих напряжение трансформаторов. В зависимости от электрических параметров, требуемых конкретным потребителем, трансформаторы изготавливаются для разных мощностей и напряжений. Существуют трансформаторы с мощностью от нескольких вольт до более 1000 МВА, а общая мощность всех установленных трансформаторов в 7-8 раз превышает мощность генератора, вырабатывающего электрическую энергию.

Для линий электропередач напряжением от 110 до 1150 кВ разработано и освоено производство крупных распределительных трансформаторов общего назначения различной мощности и напряжения; специальные трансформаторы для электротермических преобразовательных и других установок; пусковые передвижные, регулировочные, испытательные и другие специальные трансформаторы.

По этой ссылке вы найдёте полный курс лекций по теоретическим основам электротехники (ТОЭ):

Основы электротехники: формулы и лекции и примеры заданий с решением

Устройство трансформатора

Современный трансформатор состоит из различных конструктивных элементов: магнитопровода, обмоток, вводов, бака и др. Общий вид трансформатора ТМ-1000 в двух проекциях изображен на рис. 2.1.

Магнитопровод и обмотки составляют активную часть трансформатора. Остальные элементы трансформатора называют неактивными (вспомогательными) частями. Рассмотрим подробнее конструкцию основных частей трансформатора.

Рис. 2.1. Общий вид транформатора

Возможно вам будут полезны данные страницы:

Трансформаторы

Однофазные трансформаторы

Задачи по электротехнике с решениями

Теоретические основы электротехники

Магнитопровод

Магнитопровод в трансформаторе выполняет две функции: во-первых, он составляет магнитную цепь, по которой замыкается основной магнитный поток трансформатора, а во-вторых, он предназначен для установки и крепления обмоток, отводов, переключателей.

Магнитопровод имеет шихтованную конструкцию, т. е. он состоит из тонких (обычно толщиной 0,5 мм) стальных пластин, покрытых с двух сторон изолирующей пленкой (например, лаком).

Такая конструкция магнитопровода обусловлена стремлением ослабить вихревые потоки, наводимые в нем переменным магнитным потоком, а следовательно, уменьшить величину потерь в трансформаторе.

Силовые трансформаторы выполняются с магнитопроводами в основном стержневого типа.

В магнитопроводе стержневого типа (рис. 2.2, а) вертикальные стержни , на которых расположены обмотки 2, сверху и снизу замкнуты ярмами . На каждом стержне расположены обмотки соответствующей фазы и проходит магнитный поток этой фазы: в крайних стержнях — потоки , а в среднем — поток . Внешний вид магнитопровода показан на рис. 2.2, б.

При этом стержни имеют ступенчатое сечение, вписываемое в круг с диаметром d (рис. 2.3). Стержни трансформаторов большой мощности имеют много ступеней, что обеспечивает наиболее эффективное заполнение сталью площади внутри обмотки. Для лучшей теплоотдачи иногда между отдельными пакетами стержня оставляют зазоры 5-6 мм, служащие вентиляционными каналами.

По способу сочленения стержней с ярмами различают стыковую и шихтованную конструкции стержневого магнитопровода (рис. 2.4).

Рис. 2.4. Конструкции магнитопроводов: а — стыковая, б — шихтованная

При стыковой конструкции (рис. 2.4, а) стержни и ярма собирают раздельно, насаживают обмотки на стержни, а затем приставляют верхние и нижние ярма, заранее положив изолирующие прокладки между стыковыми элементами, с целью ослабления вихревых токов, возникающих при взаимном перекрытии листов стержней ярм. После установки двух ярм всю конструкцию прессуют и стягивают вертикальными шпильками. Стыковая конструкция хотя и облегчает сборку магнитопровода, но не получила распространения в силовых трансформаторах из-за громоздкости стяжных устройств и необходимости механической обработки стыкующихся поверхностей для уменьшения магнитного сопротивления в месте стыка.

Шихтованная конструкция магнитопроводов силовых трансформаторов показана на рис. 2.4,5, когда стержни и ярма собирают слоями «переплет». Обычно слой содержит 2-3 листа.

В настоящее время магнитопроводы силовых трансформаторов изготовляют из холоднокатаной электротехнической стали, у которой магнитные свойства вдоль направления прокатки лучше, чем поперек. Поэтому при шихтованной конструкции в местах поворота листов на 90° появляются зоны несовпадения направления прокатки с направлением магнитного потока. На этих участках наблюдается увеличение магнитного сопротивления и рост магнитных потерь. С целью ослабления этого явления применяют для шихтовки пластины (полосы) со скошенными краями.

Обмотки трансформаторов

Обмотки трансформаторов средней и большой мощности выполняют из обмоточных проводов круглого или прямоугольного сечения, изолированных хлопчатобумажной пряжей или кабельной бумагой. Основой обмотки в большинстве случаев является бумажно-бакелитовый цилиндр, на котором крепятся элементы (рейки, угловые шайбы и т. п.), обеспечивающие обмотке механическую и электрическую прочность.

По взаимному расположению на стержне обмотки разделяются на концентрические и чередующиеся.

Концентрические обмотки выполняют в виде цилиндров, размещаемых на стержне концентрически: ближе к стержню обычно располагают обмотку НН (требующую меньшей изоляции от стержня), а снаружи -обмотку ВН (рис. 2.5).

Концентрические обмотки в конструктивном отношении разделяют на несколько типов. Рассмотрим некоторые из них. 1. Цилиндрические однослойные или двухслойные обмотки из провода прямоугольного сечения (рис. 2.6, а) используют главным образом в качестве обмоток НН на номинальный ток до 200 А. 2. Винтовые одно- и многоходовые обмотки выполняют из нескольких параллельных проводов прямоугольного сечения. Витки укладывают по винтовой линии, имеющей один или несколько ходов (рис. 2.6, б). Для того чтобы все параллельные проводники одинаково нагружались током, выполняют транспозицию (перекладку) этих проводников.

Рис. 2.6. Концентрические типы обмоток

3. Непрерывные обмотки (рис. 2.6, в) состоят из отдельных дисковых обмоток (секций), намотанных по спирали и соединенных между собой без пайки, т. е. выполненных «непрерывно». Если обмотка состоит из нескольких параллельных проводов, используется транспонирование проводов. Непрерывная обмотка нашла свое наибольшее применение в силовых трансформаторах, как в обмотках высокого напряжения, так и в обмотках высокого напряжения, несмотря на некоторые производственные трудности. Это объясняется их большой механической прочностью и надежностью.

4. Цилиндрическая многослойная из круглого провода (рис. 2.6, г). Цилиндрические обмотки из круглого провода применяются в качестве обмотки высокого напряжения до 35 кВ. В трансформаторах небольшой мощности возможно применение этого типа обмотки и в качестве обмотки низкого напряжения.

Бак масляного трансформатора

В трансформаторах с масляным охлаждением магнитопровод с обмотками помещен в бак, наполненный трансформаторным маслом. Трансформаторное масло очищает обмотки и магнитопровод и подает его в окружающую среду через стенки резервуаров и трубки радиатора. Трансформаторные масла обеспечивают более надежную работу высоковольтных трансформаторов благодаря их изоляционным свойствам. Масляное охлаждение интенсивнее воздушного, поэтому габариты и вес масляных трансформаторов меньше, чем у сухих трансформаторов такой же мощности.

Читайте также:  2.6. Термическая и химико-термическая обработка стали. Отжиг, нормализация, закалка, отпуск, поверхностная закалка, обработка холодом.

В трансформаторах небольшой мощности до 30 кВА бак трансформатора выполняют гладкими, а в более мощных трансформаторах для увеличения поверхности охлаждения применяют трубчатые баки и баки с радиаторами.

Что такое теоретические основы электротехники (ТОЭ) вы узнаете по этой ссылке:

• Теоретические основы электротехники

Крышка бака и выводы

На крышке бака трансформатора размещается целый ряд деталей, из которых наибольшее значение имеют:

• вводы обмотки ВН и НН, служащие для подсоединения обмоток трансформатора к электрическим сетям и состоящие из фарфорового изолятора и токоведущего стержня;
• расширитель, представляющий собой цилиндрический сосуд из листовой стали, устанавливаемый над крышкой бака и соединяемый с ним трубопроводом. Уровень масла в расширителе должен быть таким, чтобы при всех обстоятельствах бак был целиком заполнен маслом. Так как поверхность масла в расширителе гораздо меньше, чем в баке, а температура масла в расширителе значительно ниже, чем в верхней части бака, то процесс окисления масла при соприкосновении с воздухом идет медленнее;
• газовое реле. Между расширителем и баком устанавливается газовое реле, сигнализирующее о возникающей в трансформаторе неполадке или, если последняя имеет аварийный характер, отключающее трансформатор от сети;
• выхлопная труба. При коротком замыкании в обмотках трансформатора вследствие образования в баке газов и резкого повышения давления бак трансформатора может быть поврежден. Для предотвращения разрушения бака служит выхлопная труба. Она представляет собой стальной, обычно наклонный цилиндр, сообщающийся с баком и закрытый сверху стеклянным диском; при определенном давлении диск выдавливается, газы вместе с маслом выбрасываются из бака наружу.

Принцип действия трансформатора

Принцип действия рассмотрим на примере однофазного двухобмоточного трансформатора, электромагнитная схема которого приведена на рис. 2.7.

Первичную обмотку 1 подключают к источнику переменного тока -к электрической сети с напряжением . Ко вторичной обмотке 2 присоединяют нагрузку (потребитель), условно представленную сопротивлением нагрузки

Обмотку более высокого напряжения называют обмоткой высшего напряжения (ВН), а низкого напряжения — обмоткой низшего напряжения (НН). Начала и концы обмотки ВН обозначают буквами А и Х; обмотки НН — буквами а и х.

Рассмотрим принцип действия трансформатора. При подключении первичной обмотки к сети переменного тока с напряжением по обмотке потечет ток который создает переменный магнитный поток Ф, замыкающийся по магнитопроводу. Магнитный поток Ф сцепляется с витками первичной и вторичной обмоток и в соответствии с законом электромагнитной индукции наводит в первичной обмотке ЭДС самоиндукции во вторичной обмотке — ЭДС взаимной индукции В режиме холостого хода цепь вторичной обмотки разомкнута, ток и напряжение При этом для контура первичной обмотки трансформатора согласно закону Кирхгофа Если пренебречь падением напряжения в активном сопротивлении первичной обмотки из-за его малости, то получим соотношение

т. е. напряжение, приложенное к первичной обмотке, практически полностью уравновешивается индуцированной в этой обмотке ЭДС.

Если питающее напряжение и} изменяется по синусоидальному закону , то основной магнитный поток и ЭДС в обмотках изменяются также синусоидально. Следовательно, связь между действующими значениями ЭДС обмоток и потоком определяется выражениями

Соответственно отношение мгновенных и действующих ЭДС в обмотках Из приведенного выше выражения видно, что, выбирая соответствующее соотношение числа витков обмоток, можно при заданном напряжении сети получить требуемое напряжение на выходе трансформатора При этом если и трансформатор называют понижающим, если — повышающим.

Если вторичную обмотку трансформатора подключить к сопротивлению нагрузки , то по вторичной обмотке потечет переменный ток . По магнитопроводу замыкаются потоки , создаваемые токами первичной и вторичной обмоток.

Результирующий поток при нагрузке равен потоку при холостом ходе

При переходе от режима холостого хода к режиму нагрузки магнитный поток практически не изменяется, так как одновременно с появлением тока во вторичной обмотке ток в первичной обмотке увеличивается. Увеличивающийся при нагрузке трансформатора ток не только компенсирует размагничивающее действие тока , и поддерживает магнитный поток постоянным , но и обеспечивает поступление в трансформатор из сети мощности, отдаваемой потребителю электрической энергии, подключенному ко вторичной обмотке.

Электрическая схема замещения трансформатора

Аналитические и графические исследования работы трансформатора упрощаются, если реальный трансформатор, в котором обмотки связаны между собой электромагнитно, заменяется схемой элементов, которые связаны между собой только электрически.

В теории трансформаторов применяется Т-образная электрическая схема замещения приведенного трансформатора.

В отличие от реального трансформатора, где коэффициент трансформации в приведенном трансформаторе коэффициент трансформации принимается равным 1, т. е. При такой замене необходимо, чтобы операция приведения вторичной обмотки к первичной не отразилась на энергетическом процессе трансформатора.

Так, электромагнитная мощность вторичной обмотки реального трансформатора должна быть равна электромагнитной мощности вторичной обмотки приведенного трансформатора

Подставив значение приведенного тока вторичной обмотки , получим формулу приведенной вторичной ЭДС Так как , то приведенное напряжение вторичной обмотки Из условия равенства потерь в активном сопротивлении вторичной обмотки имеем Определим приведенное активное сопротивление

Приведенное индуктивное сопротивление рассеяния вторичной обмотки определяют из условия равенства реактивных мощностей , откуда Физически переход от реального трансформатора к имитирующей его электрической схеме замещения можно наглядно представить состоящим из четырех этапов.

1-й этап. Реальный трансформатор заменяют идеализированным трансформатором , в цепь первичной обмотки которого включают сопротивления , а в цепь вторичной обмотки — (рис. 2.8, а).

2-й этап. Параметры вторичной обмотки приводят к параметрам первичной, в результате чего ЭДС обмоток оказываются равными: (рис. 2.8, б).

3-й этап. Соединяют эквипотенциальные точки (рис. 2.8, б).

4-й этап. Включают дополнительный намагничивающий контур, по которому проходит составляющая первичного тока (рис. 2.8).

Рис. 2.8. Эквивалентные схемы для приведения вторичной обмотки к первичной

На практике приводят как вторичную обмотку к первичной, так и первичную ко вторичной, в зависимости от того, какие процессы рассматриваются. Отметим, что параметры схемы замещения можно считать постоянными только при небольших изменениях первичного напряжения, т. е. в пределах ±10 %. Это в первую очередь относится к намагничивающему контуру с сопротивлением параметры которого определяют ток . С увеличением напряжения происходит насыщение стали магнитопровода, вследствие чего уменьшается величина (намагничивающий ток резко возрастает).

Рис. 2.9. Схема замещения трансформатора

В схеме замещения трансформатора приняты следующие обозначения

— активные и индуктивные сопротивления первичной обмотки трансформатора;

— активные и индуктивные сопротивления приведенной вторичной обмотки трансформатора;

— фиктивное активное сопротивление, учитывающее потери в магнитопроводе трансформатора;

— индуктивное сопротивление обусловленное основным магнитным потоком трансформатора.

Коэффициент полезного действия трансформатора

Под КПД трансформатора, как и в любой электрической машине, понимают отношение отдаваемой трансформатором потребителю активной мощности к подведенной к первичной обмотке трансформатора активной мощности

Так как КПД трансформатора достаточно высок (80 -г 98) %, то метод прямого определения КПД путем непосредственного измерения мощностей не находит применения, поскольку неизбежная погрешность при измерении мощностей могут дать грубую ошибку в определении КПД.

Чтобы обеспечить высокую точность в расчетах КПД, применяют метод косвенного определения, когда выражаются через другую мощность и потери

или

где — суммарные потери в обмотках трансформатора и в магнитопроводе.

Таким образом, расчетную формулу для КПД трансформатора можно записать

Потери в стали магнитопровода — потери постоянные, не зависящие от нагрузки. Можно считать, что их величина равна мощности, потребляемой трансформатором на холостом ходу при номинальном первичном напряжении, т. е.

Потери в обмотках — потери переменные, зависящие от квадрата токов в обмотках трансформатора. Величину потерь в обмотках при различных нагрузках можно определить по формуле

Подставив значения получим окончательную расчетную формулу КПД

где — номинальная полная мощность трансформатора кВ*А;

— коэффициент нагрузки трансформатора,

— потери в стали магнитопровода трансформатора, кВт;

— потери короткого замыкания, т. е. потери в обмотках трансформатора в режиме опыта короткого замыкания, кВт.

При = 0, т. е. в режиме холостого хода трансформатора, когда зажимы вторичной обмотки трансформатора разомкнуты, полезная мощность и КПД равны нулю.

С увеличением отдаваемой потребителю мощности КПД увеличивается, так как в энергетическом балансе уменьшается доля магнитных потерь в стали , имеющих постоянное значение.

С ростом нагрузки КПД растет и достигает максимума при некоторых значениях Р, после чего начинает уменьшаться. Причиной этого является увеличение электрических потерь в обмотках, которые возрастают пропорционально , т. е. пропорционально квадрату тока, когда полезная мощность , при этом возрастает пропорционально коэффициенту нагрузки в первой степени.

Как известно, чтобы найти максимум функции нужно взять частную производную и приравнять нулю.

Тогда получим

Таким образом, КПД имеет максимальное значение при критическом значении коэффициента нагрузки трансформатора , при котором электрические потери в обмотках трансформатора равны магнитным потерям в стали.

Максимальное значение КПД в трансформаторе имеет значение = 0,4 -г 0,5 т. е. меньше единицы, следовательно номинальный режим работы трансформатора выбирается на спадающей части кривой

Такое положение номинального режима на кривой необходимо, чтобы при недогрузках трансформатора КПД имел достаточно большие значения.

КПД трансформатора в процессе его проектирования можно увеличить, уменьшая потери.

Для уменьшения потерь в стали трансформатора необходимо:

а) применить более качественную сталь;

б) листы стали магнитопровода взять более тонкие;

в) увеличить сечение магнитопровода, т. е. уменьшить магнитную индукцию В, а следовательно, уменьшить

Для уменьшения потерь в обмотках трансформатора следует обмоточный привод выбрать большего сечения, т. е. уменьшить плотность тока, а следовательно, потери в обмотках трансформатора.

Изменение напряжения вторичной обмотки при нагрузке трансформатора

Для оценки изменения вторичного напряжения вводится понятие падения напряжения %, представляющее собой арифметическую разность между вторичным напряжением трансформатора при холостом ходе и при номинальной нагрузке , выраженную в процентах от номинального вторичного напряжения при холостом ходе. При этом напряжение первичной обмотки принимается неизменным по величине и равным

Рис. 2.10. Упрощенная электрическая схема замещения трансформатора

Изменение напряжения трансформатора можно записать как

В двухобмоточном трансформаторе относительные изменения вторичного напряжения с достаточной степенью точности можно определить по формуле

где — коэффициент нагрузки трансформатора;

— активная и реактивная составляющие напряжения короткого замыкания;

— коэффициент мощности.

Читайте также:  Понятия: Сплав, компонент, фаза, механические смеси, твёрдые растворы, химические соединения

Как видно из формулы, существенно зависит от коэффициента нагрузки

Зависимость при называется внешней характеристикой трансформатора.

При изменении от 0 до 1, как видно из рис. 2.11, внешние характеристики практически прямолинейны.

Рис. 2.11. Внешние характеристики трансформаторов

В трансформаторах средней и большой мощности реактивная составляющая напряжения короткого замыкания значительно больше, чем активная, поэтому она оказывает большее влияние, т. е. чем меньше , тем ниже проходит внешняя характеристика, т. е. при активноиндуктивной нагрузке , а при активно-емкостной нагрузке может быть больше, чем

Силовые

Самый распространенный тип служит для повышения или понижения напряжения. Внутри каждой подстанции — районной, домовой, городской, сельской или поселковой, находится трансформатор трехфазный, обеспечивающий электропитанием какую-то часть населения, живущую иногда на нескольких улицах, или предприятие. Состоит он из шести обмоток, трех первичных (с большим количеством витков) и трех вторичных (с меньшим). На первичные обмотки подается высокое напряжение, измеряемое в киловольтах, а со вторичных снимается потребительское (промышленное 380 В, называемое также линейным или межфазным, или фазное 220 В между нейтралью и фазой). Подключение трехфазного трансформатора может производиться двумя способами («треугольником» или «звездой»).

Устанавливаются подстанции из экономических соображений, для снижения потерь при транспортировке энергии. Дело в том, что чем меньше ток, тем меньше нагрев проводов линий электропередач, причем зависимость квадратичная. Увеличив напряжение в пять раз, например при одинаковой передаваемой мощности, можно уменьшить ток в такое же количество раз, а потери при этом снизятся в 25 раз.

Всё про трехфазный трансформатор

Трёхфазный трансформатор используется для преобразования напряжения. Применяется устройство в сфере электрификации промышленного хозяйства и бытовых нужд. Кроме того, такие устройства незаменимы на судах, так как с их помощью осуществляется питание приборов различного номинала.

Расчёт трёхфазного трансформатора производится в соответствии со специальной документацией. На основе полученных данных выбирается нужная комплектация. Используется устройство не только для промышленных нужд, но и в бытовых приборах при производстве электронных схем управления.

Трёхфазный трансформатор может быть понижающим или повышающим, коэффициент преобразуемых величин зависит от числа витков обеих обмоток. Устройство может быть собрано из трёх однофазных аналогов или выполняется на общем сердечнике, сумма магнитных потоков каждой фазы в таком приборе будет равна нулю.

Для промышленных трансформаторов проводится ряд испытаний на соответствие заданным параметрам. Комплекс мероприятий по проверке характеристик устройства включает замеры сопротивления каждой обмотки, проверку изоляции относительно земли и между фазами. Специальным прибором подаётся напряжение на обмотки и проверяется пробивная способность изоляции. Далее на первичную обмотку подаётся напряжение и замеряется величина на выходе. С помощью этого опыта высчитывается коэффициент трансформации.

Результаты замеров должны соответствовать величинам, отражённым в сопутствующей документации, в противном случае трёхфазный трансформатор бракуется. Очень важно понимать, что обвязка и монтаж оборудования для распределительных устройств 110 кВ и выше не допускаются без надзора специалиста с завода, где производилось изготовление. При этом испытания должны проводиться согласно принятым правилам в присутствии компетентного лица.

Трансформатор трёхфазный соединяется по схеме «Звезда» или по схеме «Треугольник». Соединение звездой реализуется общим узлом начал всех фаз. Схема в виде треугольника осуществляется последовательным соединением фаз в кольцо: конец первой фазы соединяется с началом второй, конец второй с началом третьей и конец третьей с началом первой.

Если трехфазный трансформатор соединён по схеме «Звезда», то элементы могут выполняться с глухозаземлённой или изолированной нейтралью (так называется узел, соединяющий концы фаз). Для высоковольтных РУ используется специальный зонт, который позволяет заземлять и разземлять нейтраль. Однако в распределительных устройствах для безопасности по 0,4 кВ используется заземлённый ноль.

Для защиты линий электропередач используются трансформаторы напряжения, с помощью которых контролируется питание. Они помогают сориентировать защиту по углам и величинам при наладке дифференциала срабатывания устройств. Чаще всего используются три трансформатора на каждую фазу.

У каждого из них есть не менее двух кернов: один соединяется в разомкнутый треугольник, другой — в звезду. Звезда служит для замера напряжения на линиях, а разомкнутый треугольник необходим как защита от замыкания.

Сегодня выпускаются трансформаторы напряжения с третьим керном под учёт. С его помощью осуществляется подключение счётчиков. Как правило, третий керн тоже соединяется по схеме звезды. Такое отделение цепей контроля от цепей учёта помогает получить более точные показания, так как класс точности керна для счётчика выше.

Измерительные

Измерение параметров электрической цепи – важнейшая задача энергетики. Если необходимо определять токи относительно небольших величин, то особых сложностей нет, изобретены многие простые и надежные приборы — как магнитоэлектрические, так и цифровые. Другое дело, если ток достигает десятков ампер, или даже сотен. Тут уже требуется трехфазный трансформатор тока, на вторичных обмотках которого можно получить кратно уменьшенные величины, измеряемые обычными стандартными амперметрами. Теоретически, конечно, можно изготовить прибор, выдерживающий огромный ток и обладающий сверхмалым сопротивлением, но в этом случае рамка и весь механизм будут циклопических размеров. Да и стоимость такого амперметра окажется сравнимой с ценой всего остального оборудования подстанции, вместе взятого.

Специальные

По своему принципиальному устройству они ничем не отличаются от силовых, более того, по назначению тоже, они нужны для обеспечения электропитания. Другое дело, что характер нагрузки у них специфический. Обычно требуемая мощность очень большая и к тому же неравномерно распределена во времени. Например, сварочный трансформатор трехфазный предназначен для длительной работы в режиме почти короткого замыкания, при очень низком сопротивлении, подключенным к выходным обмоткам. При этом нагрузка носит импульсный и несимметричный характер. Примерно в таком же, мало приемлемом для обычного трансформатора режиме, работает устройство, изготовленное для питания низкоомных и очень мощных электропечей или индукторов закалки токами высокой частоты.

3.2. Принцип работы и устройство трансформатора

Общетехнические дисциплины / Общая энергетика / 3.2.     Принцип работы и устройство трансформатора

В трансформаторе передача электрической энергии из первичной обмотки во вторичную осуществляется, как и во всех электрических машинах, посредством магнитного потока (Ф), который является переменным, т.е. изменяющимся во времени. В основе работы трансформатора лежит явление электромагнитной индукции, в соответствии с которым значение электродвижущей силы, наведенной в контуре, пропорционально скорости изменения потока (Ф), пронизывающего этот контур. Если в контуре имеется несколько последовательно соединенных витков (w), то наведенная в катушке ЭДС будет в w раз больше.

Принцип работы трансформатора рассмотрим на примере простейшего однофазного двухобмоточного трансформатора (рис. 3.2).

Трансформатор состоит из замкнутого магнитопровода 3 и двух обмоток с числом витков w₁ и w₂.

Обмотки трансформатора служат для создания магнитного поля, посредством которого осуществляется передача электрической энергии и обеспечивается наведение в обмотках ЭДС, требуемой по условиям эксплуатации. Обмотки выполняют из медных или алюминиевых изолированных проводов круглого или прямоугольного сечения.

Обмотку w₁ трансформатора, к которой подводится электрическая энергия (напряжение u₁), называют первичной, а обмотку w₂, от которой энергия отводится (напряжение u₂), — вторичной.

Магнитопровод трансформатора служит для усиления магнитной связи между обмотками и является конструктивным основанием (остовом) для установки и крепления обмоток, отводов и других деталей трансформатора (рис. 3.3).

Магнитопровод набирают из изолированных листов специальной электротехнической стали с относительным содержанием кремния до 5%. Толщину листов выбирают из условий получения приемлемого уровня потерь от индуктированных в них вихревых токов при заданной частоте питающего трансформатор источника переменного тока и технологических условий при производстве магнитопровода. При частоте 50Гц в современных силовых трансформаторах толщина листов равна 0,27—0,35мм.

Часть магнитопровода, на которой располагается обмотка, называют стержнем, а часть магнитопровода, замыкающая стержни, на которых не располагаются обмотки, называется ярмом.

Если первичную обмотку трансформатора при разомкнутой вторичной включить в сеть переменного тока с напряжением u₁, то по ней потечет ток i₁ = i₀, называемый током холостого хода. Обусловленная током i₀магнитодвижущая сила (МДС) пер

вичной обмотки (i₀w₁) создает в магнитопроводе трансформатора переменный магнитный поток (Ф), который почти полностью, за исключением некоторого рассеяния, сцеплен со всеми витками первичной и вторичной обмоток. Магнитный поток (Ф), как описывает закон электромагнитной индукции, наведет в первичной обмотке ЭДС самоиндукции (e₁), значение которой пропорционально числу витков w₁, а во вторичной обмотке — ЭДС (e₂), пропорциональную числу витков w₂.

Отношение индуктированных в первичной и вторичной обмотках ЭДС, равное отношению чисел витков этих обмоток, называют коэффициентом трансформации:

K = e_l/e₂ = w_l/w₂.

Таким образом, подбирая число витков обмоток, можно при заданном напряжении u_l, которое примерно равно ЭДС e_l, получить требуемое выходное напряжение трансформатора:

u₂ = e₂.

Если u_l > u₂ (w_l > w₂), т.е. K > 1, трансформатор называют понижающим, а при u_l < u₂ (w_l < w₂) — повышающим.

При подключении вторичной обмотки к сопротивлению нагрузки (Z_н) по ней потечет переменный ток i₂. При этом в первичной обмотке возникнет ток i₁, который поддерживает магнитный поток постоянным. Вследствие этого обеспечивается равновесие между ЭДС (e_l), наведенной в первичной обмотке, и напряжением в сети (u_l).

Таким образом, при нагрузке трансформатора магнитный поток создается совместным действием магнитодвижущих сил первичной и вторичной обмоток.

При замкнутом магнитопроводе, собранном из пластин электротехнической стали, обладающей небольшим магнитным сопротивлением, МДС первичной обмотки (i₀w₁)(при разомкнутой вторичной обмотке) составляет 0,2—3,0% МДС обмоток при номинальной нагрузке, поэтому можно принять, что

i₁w₁ » i₂w₂.

Следовательно, токи, протекающие в первичной и вторичной обмотках, обратно пропорциональны отношению чисел их витков:

i₁/i₂ = w₂/w₁.

Для силовых трансформаторов установлены стандартные обозначения (маркировка) начал и концов (выводов) обмоток.

В однофазном трансформаторе начало и конец обмотки высшего напряжения (ВН) обозначается соответственно прописными буквами А и X, а обмотки низшего напряжения (НН) — строчными латинскими буквами а и х.

При наличии третьей обмотки с промежуточным (средним) напряжением (СН) начало и конец обмотки обозначают соответственно А_m и Х_m.

В трехфазном трансформаторе начала и концы обмоток ВН обозначаются соответственно А, В, С и X, Y, Z и т.д.

В трехфазных трансформаторах обмотки могут быть соединены по схемам «звезда», «треугольник» или «зигзаг», которые соответственно обозначают русскими буквами У и Д и латинской Z. При выводе от нейтрали (общей точки обмоток фаз) у схемы «звезда» или «зигзаг» отвод (ответвление) обозначают следующим образом: добавляя к буквенным обозначениям схем соединения обмоток индекс «н». Например: У_н.

Схемы соединения трехфазного трансформатора обозначаются в виде дроби, в числителе которой ставят обозначение схемы соединения обмотки ВН, а в знаменателе — схемы соединения обмотки НН. Например, для трансформатора с обмоткой ВН, соединенной по схеме треугольник, и с обмоткой НН, соединенной по схеме звезда с выведенной нейтралью, обозначение имеет вид: Д/У_н.

При обслуживании трансформаторов кроме схем соединения необходимо знать взаимное направление ЭДС в обмотках ВН и НН. Если две обмотки 1 и 2 размещены на одном и том же стержне и пронизываются одним и тем же потоком Ф, то при одинаковом направлении намотки и обозначении выводов (концов) (рис. 3.4, а) наведенные ЭДС одинаково направлены (от концов к началам) и, следовательно, совпадают по фазе.

Для характеристики сдвига фаз линейных ЭДС обмоток ВН и НН введено понятие группы соединения обмоток трансформатора.

Группа соединения обозначается целым числом, которое получено от деления на 30° угла сдвига между линейными ЭДС на одноименных выводах обмоток ВН и НН трансформатора, причем отсчет угла производится от вектора ЭДС обмотки ВН по направлению движения часовой стрелки.

На рис. 3.4, а сдвиг между ЭДС Е₁ и Е₂ обмоток АХ и ах равен нулю, поэтому группа соединений обмоток обозначается как I/I-0, где «I» говорит об однофазном варианте трансформатора, при этом ЭДС высшего напряжения (Е₁) ассоциируется с минутной стрелкой часов и условно направляется на циферблате часов на цифру 12. Часовая стрелка часов представляет собой ЭДС низшего напряжения (Е₂)и обозначает группу соединения.

Фазовый сдвиг между фазными ЭДС обмоток ВН и НН зависит как от обозначения выводов, так и от направления намотки. При размещении обмоток на одном стержне этот сдвиг может быть равным либо 0, либо 180°.

На рис. 3.4, б, в при изменении обозначений концов обмотки НН (рис. 3.4, б) или изменении направления намотки обмотки НН (рис. 3.4, в) ЭДС Е₂ поворачивается на угол 180°, что дает группу соединений I/I-6.

В трехфазных трансформаторах схемы соединения У, Д, Z могут образовывать 12 различных групп со сдвигом фаз линейных ЭДС через 30°. На рис. 3.5 для примера приведены схема соединения обмоток У/У и соответствующая векторная диаграмма для нулевой группы, которая обозначается У/У-0 (рис. 3.5, а), а также векторная диаграмма для одиннадцатой группы при соединении обмоток У/Д (обозначение У/Д-11) (рис. 3.5, б).

Из всех возможных групп соединения трехфазных двухобмоточных трансформаторов стандартизировано только две группы: 0 и 11 — с выводом в случае

необходимости нулевой точки «звезды» или «зигзага», а для однофазных трансформаторов — только с соединением I/I-0.

Для трансформации трехфазного тока и напряжения применяют или три однофазных трансформатора (рис. 3.6, а), или один трехфазный трансформатор (рис. 3.6, б), в котором общий для трех фаз магнитопровод может быть образован из трех однофазных.

В самом деле, если три однофазных трансформатора расположить, как показано на рис. 3.7, а, то стержни магнитопроводов, на которых не размещены обмотки, можно конструктивно объединить в один. Учитывая, что в трехфазной системе сумма фазных токов равна нулю:

I_A + I_B + I_C=0,

а следовательно, и сумма потоков равна нулю, то надобность в объединенном стержне вообще отпадает. Полученный таким образом магнитопровод (рис. 3.7, б) является пространственным трехфазным.

В реальных конструкциях используют магнитопровод, называемый плоским стержневым трехфазным. Он образуется, если у пространственного магнитопровода убрать ярма фазы В и все три стержня расположить в одной плоскости (рис. 3.7, в).

Трехфазные трансформаторы с плоскими стержневыми магнитопроводами получили наибольшее распространение, а свойственная им магнитная несимметрия фаз существенного значения при эксплуатации не имеет.

На рис. 3.8 представлена конструкция пространственного ленточного магнитопровода, состоящего из трех овальных секций, имеющих фасонную форму сечения и навитых из ленты холоднокатаной стали переменной ширины при безотходном раскрое стали и высоком коэффициенте заполнения сечения стержня активной сталью. Обмотки наматываются после сборки системы непосредственно на стержни на специальном стенде.

Трехфазные трансформаторы: подробное руководство

Рисунок 1: Трехфазный трансформатор

Трехфазные трансформаторы — это пассивные машины, передающие электрическую энергию между цепями. Во вторичной цепи магнитный поток индуцирует электродвижущую силу (ЭДС), повышая (увеличивая) или понижая (понижая) напряжения без изменения частоты. Существуют различные виды электрических систем, поэтому трансформаторы должны работать вместе с совместимыми системами. Трехфазный трансформатор работает с трехфазной электрической системой переменного тока, чтобы обеспечить потребителей стабильной и безопасной для устройства электроэнергией. В зависимости от отрасли или области применения размер, конструкция, вольт-амперный номинал и несущая способность трехфазного трансформатора будут различаться.

Содержание

• Что такое трехфазный трансформатор?
• Что такое трехфазная электрическая система?
• Значение закона индукции Фарадея
• Различные типы трехфазных трансформаторов
• Трансформатор трехфазный состав
• Конфигурации с трехфазным трансформатором
• Применение трехфазных трансформаторов
• Часто задаваемые вопросы

• Автотрансформатор

• Постоянное напряжение

• Трансформатор тока

• Трансформатор безопасности

• Однофазные трансформаторы

• Трехфазные трансформаторы

• Трансформаторы напряжения

Что такое трехфазный трансформатор?

В некоторых выпрямительных трансформаторах постоянного тока трансформаторы напряжения могут быть выполнены однофазными или двух-, трех-, шести- и даже сложными комбинациями до 24-х фаз. В процессах производства, распределения и передачи электроэнергии может использоваться трехфазная сеть, обозначаемая как 3φ или 3 фазы. Трехфазный трансформатор работает от трехфазного источника питания, и первичная и вторичная обмотки имеют три набора обмоток.

Рисунок 2: Трехфазный трансформатор с тремя наборами обмоток на первичной и вторичной сторонах

Что такое трехфазная электрическая система?

Трехфазные и однофазные электрические системы используют переменный ток (AC). Переменный ток обычно имеет синусоидальную форму, но также могут генерироваться другие формы волны, такие как прямоугольные, треугольные и сложные волны. Сигналы переменного тока обладают тремя важными свойствами: амплитудой, периодом и частотой. Амплитуда описывает величину волны. Период — это когда происходит одно полное колебание, а частота — это количество циклов, возникающих в секунду.

Полное колебание переменного тока имеет как пик, так и впадину. Для обычного цикла 360° эти точки находятся на 90° и 270°. Однофазная система имеет один пик и впадину в пределах одного проводника, и эти точки испытывают максимальные величины, но в противоположных направлениях. С другой стороны, трехфазные системы имеют три пика и впадины на трех проводниках. Напряжения и токи опережают или отстают друг от друга на 120° (см. рис. 2).

Значение закона индукции Фарадея

Работа всех типов трансформаторов подчиняется закону индукции Фарадея – он гласит, что величина ЭДС, индуцированной в цепи, прямо пропорциональна скорости изменения магнитного потока, пересекающего цепь.

Следовательно, проводник, помещенный рядом с изменяющимся магнитным полем, например, от электромагнита с питанием от переменного тока, будет иметь электрический ток. Электромагнитные цепи такого типа называются первичными обмотками.

По мере того, как электрический ток разрушается и непрерывно генерируется с определенной частотой, магнитное поле разрушается и воссоздается аналогичным образом. Это переменное магнитное поле индуцирует ток в проводниках, перерезанных этим потоком; тогда они называются вторичными обмотками. Частота одинакова на обеих обмотках.

Различные типы трехфазных трансформаторов

Трехфазные трансформаторы можно разделить на категории в зависимости от их конструкции. Существует два типа трехфазных трансформаторов: стержневые с первичной и вторичной обмотками, намотанными на один сердечник, и оболочковые трансформаторы, объединяющие три однофазных трансформатора.

Сердечник

В трехфазных трансформаторах с сердечником сердечник имеет три ветви в одной плоскости. Каждое звено содержит первичную и вторичную обмотки, и эти обмотки равномерно распределены между тремя ветвями. Нередко можно услышать об обмотках высокого напряжения (ВН) и низкого напряжения (НН).

Поскольку обмотку низкого напряжения легче изолировать, эти обмотки располагаются ближе к сердечнику, чем катушки более высокого напряжения. Последние обмотки наматываются вокруг первых, между ними находится изоляционный материал. В этой конструкции обмотки магнитно связаны друг с другом, при этом одна обмотка использует другую пару ветвей в качестве обратных путей для своего магнитного потока (см. Рисунок 3).

Оболочка

Трехфазный трансформатор корпусного типа представляет собой три отдельных однофазных трансформатора. Три фазы этого трансформатора имеют практически независимые магнитные поля, а сердечник этого трансформатора имеет пять ветвей, как показано на рис. 3.9.0003

Обмотки ВН и НН располагаются вокруг трех основных ветвей. Как и в трехфазном устройстве с сердечником, катушка низкого напряжения находится ближе всего к сердечнику. Две крайние ветви служат обратными путями потока.

Магнитный поток делится на два, когда поле приближается к ярму. Обычно внешние конечности и хомут вдвое меньше основных конечностей. Вы можете уменьшить высоту трансформатора, уменьшив размер ярма.

Рис. 3: Трансформаторы с кожухом (A) и сердечником (B)

Трансформатор трехфазный состав

Помимо сердечника и обмоток, в трансформаторе есть и другие жизненно важные части, как описано ниже:

• Изоляция: Эта часть действует как барьер, отделяющий обмотки от сердечника.
• Трансформаторное масло: Трансформаторное масло выполняет две основные функции: изоляция и охлаждение. Изоляционные свойства масла предотвращают короткое замыкание и искрение. Это масло действует как охлаждающая жидкость, отводя тепло от сердечника и обмоток.
• Термометры: Термометры контролируют температуру масла.
• Системы сброса давления: Системы сброса давления являются частью протокола безопасности. Они разряжают ситуации избыточного давления, когда масло вспыхивает из-за коротких замыканий.
• Радиатор: Система охлаждения охлаждает охлаждающую жидкость. Он охлаждает горячее масло через трубки с водяным или воздушным охлаждением. Затем охлаждающая жидкость возвращается в сердечник и обмотки.
• Бак: Бак защищает обмотки и сердечник трансформатора от внешних воздействий и удерживает охлаждающую жидкость.
• Расширитель масла: Расширитель масла представляет собой емкость, устанавливаемую отдельно от бака. Он помогает удерживать масло после того, как оно расширилось из-за нагрева обмоток и сердечника.
• Регуляторы напряжения: Регуляторы напряжения изменяют выходное напряжение, которое имеет тенденцию к снижению в условиях нагрузки. Изменение числа витков с помощью переключателя ответвлений регулирует коэффициент напряжения.
• Газовое реле: Газовые реле имеют другое название – реле Бухгольца. Он удерживает выпущенный газ, пузырящийся из бака трансформатора, и появление этого свободного газа указывает на наличие проблемы с трансформатором.
• Сапуны: Сапуны обеспечивают сухость трансформаторного масла. Эти сапуны удаляют влагу из воздушных карманов над уровнем масла расширителя.

Конфигурации с трехфазным трансформатором

Для этих трехфазных машин предусмотрено два важных соединения; конфигурации звезды и треугольника.

Конфигурация «звезда» также называется соединением «звезда». У него четыре вывода, но три обмотки. Три обмотки образуют три фазы цепи, а четвертая клемма — это клемма, где встречаются остальные три обмотки; это общая нейтральная точка.

Соединение треугольником

, также известное как сетчатое соединение, представляет собой соединение трех обмоток, концы которых соединены, образуя замкнутый контур. Он имеет три клеммы и обмотки без нейронной точки, вместо этого используются заземляющие соединения. Соединение по схеме «треугольник» настраивается в высокоуровневые системы путем заземления средней точки одной фазы, как показано на рис. 4.

Рисунок 4: Соединения по схеме «звезда» и «треугольник»

Характеристики напряжения и тока

Есть свои плюсы и минусы в использовании трехфазных трансформаторных проводок по схеме «звезда» или «треугольник». Понимание фазных и линейных токов и напряжений имеет первостепенное значение для выбора правильной системы для ваших приложений.

Фазные токи и напряжения измеряются на одном компоненте, тогда как параметры линии измеряются на двух клеммах. Таблица 1 демонстрирует отношения между этими характеристиками:

Соединение	Фазное напряжение	Напряжение сети	Фазный ток	Сетевой ток
Звезда	ПО = ВЛ / √3	ВЛ = √3 * ВП	ИП = ИЛ	ИЛ = ИП
Дельта	ВП = ВЛ	ВЛ = ВП	IP = IL / √3	IP = √3 * IL

Таблица 1: Характеристики трехфазного напряжения и тока

• ВЛ: линейное напряжение (линейное напряжение)
• VP: фазное напряжение (фазное напряжение)
• IL: сетевой ток
• IP: фазный ток

В дополнение к напряжениям и токам, для расчета трехфазного трансформатора потребуется еще один параметр для правильного расчета устройства – коэффициент трансформации (TR). Поскольку трансформатор представляет собой линейную машину, напряжения во вторичных обмотках можно определить с помощью первичных напряжений и коэффициента трансформации. Это отношение витков вторичной и первичной обмоток.

Схемы обмоток трехфазного трансформатора

Первичная и вторичная обмотки трехфазного трансформатора могут иметь как различную, так и одинаковую конфигурацию. Четыре основных перестановки включают в себя:

Конфигурация звезда-звезда (Y-Y)

Первичная и вторичная катушки намотаны по системе звезда. Основное преимущество заключается в том, что с двух сторон трансформатора имеется нейтральная клемма, позволяющая выполнить заземление. Заземление устраняет искажения формы волны. Без заземления работа такого трансформатора удовлетворительна, если три нагрузки на трех фазах сбалансированы. Это в основном для небольших трансформаторов высокого напряжения.

TR = VS / VP = NS / NP = IP / IS

• VS:  Вторичное напряжение
• VP:  Первичное напряжение
• IS:  Вторичный ток
• IP: Первичный ток

Это соединение уменьшает количество витков, поскольку фазное напряжение составляет 1/√3 линейного напряжения. Количество необходимой изоляции также снижено.

Рис. 5: Соединение звезда-звезда

Конфигурация треугольник-треугольник (Δ-Δ)

Первичная и вторичная катушки находятся в треугольнике. Эта система предназначена для больших трансформаторов низкого напряжения и использует большее количество витков, чем тип Y-Y. Одним из преимуществ этого соединения является то, что оно совместимо с несимметричными нагрузками на фазы. Еще одним преимуществом является то, что даже когда трансформатор отключен, его 3-фазные нагрузки могут оставаться запитанными. Обычно это конфигурация открытого треугольника с уменьшенной мощностью.

В конфигурации треугольник-треугольник:

TR = VS / VP = NS / NP = IP / IS

• VS:  Вторичное напряжение
• VP:  Первичное напряжение
• IS:  Вторичный ток
• IP: Первичный ток

Рисунок 6: конфигурация «треугольник-треугольник»

Конфигурация звезда-треугольник или звезда-треугольник (Y-Δ)

В этой конфигурации первичная обмотка соединена звездой и заземлена на нейтральном выводе. Второстепенные витки соединяются в треугольную систему. Его основная область применения — понижение напряжения на стороне подстанции электропередачи.

Вторичное и первичное линейные напряжения имеют отношение, которое в 1/√3 раза превышает коэффициент трансформации устройства. Существует также 30-градусный сдвиг между первичным и вторичным линейным напряжением.

Конфигурация треугольник-звезда или треугольник-звезда (Δ-Y)

Первичная обмотка соединяется по схеме треугольник, а вторичная по схеме заземленной звезды. Он в основном используется в повышающих трансформаторах, расположенных там, где начинается линия передачи. Вторичное и первичное линейные напряжения имеют отношение, которое в √3 раза превышает коэффициент трансформации устройства. Существует также 30-градусный сдвиг между первичным и вторичным линейным напряжением, как в трансформаторе звезда-треугольник.

Рисунок 7: Конфигурация треугольник-звезда

Кроме четырех основных перестановок есть еще две конфигурации. Эти другие являются продуктом изменения первичной обмотки треугольником и звездой. В том числе:

Соединение «открытый треугольник» (V-V)

В этой системе два трансформатора. Соединение V-V вступает в силу, когда один из трансформаторов отключен, но по-прежнему требуется обычная работа нагрузки. Обслуживание будет продолжаться до тех пор, пока не потребуется ремонт или замена установленной в таких случаях.

Эта конфигурация может поддерживать небольшие трехфазные нагрузки, когда нет необходимости в установке полной группы трехфазных трансформаторов. Его пропускная способность составляет 57,7% от полного соединения треугольник-треугольник.

Соединение Scott-T (T-T)

В этой системе обмотки трехфазного трансформатора используются два трансформатора. У одного есть центральные отводы на первичной и вторичной обмотках, известный как главный трансформатор. Другой трансформатор, называемый тизерным трансформатором, имеет отвод 0,87. Тизерный трансформатор работает при 87% номинального напряжения.

Используется, когда трехфазная система соединяется с двухфазной системой. Питание электрической печи, работающей от двухфазной системы, является типичным применением соединения Т-Т.

Соединение высокого плеча треугольником

Соединение треугольником с высокой ветвью происходит, когда вторичная сторона, соединенная треугольником, имеет отвод от центра; затем этот кран соединяется с землей. Такая конфигурация обеспечивает 3-фазное питание (соединение треугольником) и 1-фазное питание.

Это соединение используется как в коммерческих, так и в жилых системах распределения. Потребители могут получать 240 В (линейное напряжение) для больших машин или 120 В (фазное напряжение) для меньшего оборудования или освещения, не требуя дополнительного трансформатора.

Применение трехфазных трансформаторов

Трехфазные трансформаторы — это универсальные машины, которые находят применение во многих областях. Некоторые из наиболее распространенных приложений включают в себя:

1. В процессах производства и передачи электроэнергии используются трехфазные трансформаторы.

2. Трехфазные трансформаторы могут повышать/понижать напряжение во многих отраслях промышленности. Эти трансформаторы широко используются в горнодобывающей, полиграфической, текстильной, лифтовой, промышленной автоматизации и нефтехимии, а также в некоторых других областях.

3. Поскольку трехфазный трансформатор может исключить шум и высокочастотные импульсные помехи из своей внутренней связи, они необходимы при изготовлении прецизионных станков. Присутствует в мощных промышленных системах нагрузки, таких как электроприводы и выпрямители, а также в другом оборудовании.

Часто задаваемые вопросы

Может ли трехфазный трансформатор использовать однофазный источник для подачи трехфазной мощности?

Невозможно преобразовать однофазные входные напряжения для подачи трехфазной мощности на выходе трансформатора. Фазосдвигающие машины или фазопреобразователи типа конденсаторов и реакторов необходимы при преобразовании однофазной системы в трехфазную.

Можно ли эксплуатировать трехфазные трансформаторы на частотах выше номинальной?

Возможно применение трехфазных трансформаторов на частотах выше номинальных. Но чем выше частота превышает номинальное значение, тем больше снижается регулировка напряжения.

Что означает полное сопротивление, когда речь идет о трехфазных трансформаторах?

Полное сопротивление — это характеристика сопротивления/ограничителя тока трансформатора, обычно выражаемая в процентах. Этот параметр определяет отключающую способность предохранителя или автоматического выключателя для защиты первичных обмоток трансформатора.

• Автотрансформатор

• Постоянное напряжение

• Трансформатор тока

• Трансформатор безопасности

• Однофазные трансформаторы

• Трехфазные трансформаторы

• Трансформаторы напряжения

---

Ежемесячный информационный бюллетень Tameson

• Для кого: Вы! Существующие клиенты, новые клиенты и все, кто ищет информацию о контроле жидкости.
• Почему Ежемесячный информационный бюллетень Tameson: Это просто, без чепухи, и раз в месяц он содержит актуальную информацию об отрасли управления жидкостями.
• Что в нем: Объявления о новых продуктах, технические статьи, видеоролики, специальные цены, отраслевая информация и многое другое, на что вам нужно подписаться, чтобы увидеть!

Подписаться на информационный бюллетень

Трехфазный трансформатор — конструкция и принцип работы

20 декабря 2020 г.

Обычно электроэнергия вырабатывается на 3-х фазах от 11кВ до 33кВ. Передача генерируемой мощности на узлы нагрузки осуществляется при более высоких напряжениях от 132 кВ до 400 кВ (или 700 кВ). Для передачи (передающей стороны) генерируемой 3-фазной мощности при таких более высоких напряжениях необходимо иметь повышающий 3-фазный трансформатор.

Далее, в центрах нагрузки передаваемая трехфазная мощность должна быть снижена до 33 кВ, 11 кВ, 440 В или 230 В и распределена между различными потребителями. Для повторного распределения электроэнергии необходимо иметь трехфазный понижающий трансформатор.

Несколько лет назад трехфазный трансформатор строился путем подходящего соединения трех однофазных трансформаторов. Но в настоящее время вместо использования трех разных однофазных трансформаторов все первичные и вторичные обмотки трех трансформаторов встроены в единую структуру сердечника. Эта конструкция завоевывает все большую популярность благодаря лучшему совершенствованию конструкции и изготовления, а также лучшему знакомству с работой. Давайте посмотрим на конструкцию трехфазного трансформатора.

Конструкция трехфазного трансформатора:

Подобно однофазному трансформатору, сердечник трехфазного трансформатора может быть выполнен либо в виде сердечника, либо в виде кожуха. Обмотки НН и ВН 3-х фаз размещены на трех плечах сердечника.

Трехфазный трансформатор с сердечником :

В трехфазном трансформаторе с сердечником сердечник разделен на три ветви, каждая из которых несет высоковольтную и низковольтную обмотки трех фаз. Поток, создаваемый первичными ампер-витками, будет связан вторичными обмотками.

Первичная и вторичная обмотки каждой фазы на каждой ветви размещаются таким образом, что обмотка НН размещается над ветвью сердечника, а обмотка ВН размещается на обмотке НН. Основная причина размещения обмотки НН рядом или ближе к сердечнику заключается в том, что для изоляции обмотки НН от сердечника требуется небольшое количество изоляции, как показано ниже.

Три стержня трехфазной обмотки расположены под углом 120° друг к другу. В трехфазном трансформаторе сердечникового типа в любой момент одна ветвь из трех будет действовать как обратный путь для магнитного потока двух других ветвей. Вышеизложенное представляет направление и величину потоков в конкретный момент. Видно, что сумма потоков в двух ветвях (направление вниз) равна потоку в одном плече (направление вверх), которое действует как обратный путь.

Трехфазный трансформатор с кожухом:

Трехфазный трансформатор с кожухом можно комбинировать с тремя однофазными трансформаторами с кожухом, как показано на рисунке ниже.

Реже используется оболочечная конструкция сердечника трехфазного трансформатора. Он состоит из пяти ветвей, а сердечник окружают обмотки, выполненные на трех ветвях. Две другие ветви (между фазами) удерживают три ветви как единое целое, а также обеспечивают обратный путь для потоков.

Вся конструкция аналогична, если поставить рядом три однофазных трансформатора. По сравнению со структурой сердечника каждая фаза имеет свою независимую магнитную цепь и обратный путь для магнитного потока. Следовательно, три фазы более независимы в оболочечной конструкции.

Вся конструкция сердечника (сердечника или оболочки) с обмотками размещается внутри бака трансформатора, заполненного маслом. Соединения обмоток трех фаз выполнены внутри бака трансформатора. Выводы первички и вторички трех фаз выведены из бака через втулки для внешних подключений. Наиболее часто используемые соединения обмоток трехфазного трансформатора:

• Звезда-звезда
• Треугольник-треугольник
• Звезда-треугольник и
• Треугольник-звезда

Принцип работы трехфазного трансформатора 7 Основной принцип работы

трехфазного трансформатора то же, что и однофазного трансформатора, т.

е. на взаимной индукции. Переменное питание подается на первичную обмотку и индуцирует ЭДС во вторичной обмотке. Величина ЭДС индукции зависит от количества витков вторичной обмотки (это может быть повышающий или понижающий трансформатор).

Преимущества трехфазного трансформатора :

Преимущества трехфазного трансформатора перед тремя однофазными:

• Трехфазный трансформатор имеет значительно меньший вес.
• Трехфазный трансформатор занимает меньшую площадь.
• Трехфазный трансформатор стоит на 15% меньше, чем три однофазных трансформатора одинаковой мощности.
• Должен обрабатываться только один блок (3-фазный трансформатор).
• Шины, распределительное устройство и защитное оборудование для одиночного трансформатора меньше, что делает блок более экономичным.

Недостатки трехфазного трансформатора:

В трехфазном трансформаторе три обмотки трех фаз образуют один блок. Это приводит к отключению всего трансформатора в случае неисправности любой из фаз, и его можно заменить или отремонтировать. Но в случае трех однофазных трансформаторов неисправный фазный трансформатор изолируется, и система может работать по схеме «открытый треугольник» с пониженным КПД.

Также проверьте — Соединения обмотки трехфазного трансформатора.

Схема, принцип работы и преимущества

В эту индустриальную эпоху трансформатор был важным изобретением, поскольку он удовлетворял требованиям и нуждам многих отраслей. Суть трансформатора полностью заключается в преобразовании его энергии. Основываясь на принципе электромагнитной индукции, Фарадей расширил эту концепцию до трансформатора, и даже это устройство работает почти по тому же принципу. Итак, первичный вид трансформатора, который был изобретен в индукционной катушке. Принимая во внимание, что первые трансформаторы переменного тока появились в 1870 году, и с тех пор изобретение расширяется для выпуска нескольких типов трансформаторов, таких как однофазные, двухфазные, трехфазные трансформаторы и многие другие. Эта статья в основном посвящена объяснению трехфазного трансформатора.

Определение: Это своего рода трехногий трансформатор с жестким сердечником. Каждая из ветвей имеет свои соединения первичной и вторичной обмотки. Здесь большая часть мощности рассеивается в виде трехфазного переменного тока. Как правило, силовые генераторы вырабатывают электричество за счет вращения либо трех обмоток, либо катушек при поддержке магнитного поля. Все три обмотки расположены под углом 120 градусов между ними. При вращении катушки мощность будет рассеиваться и передаваться по трем линиям. Должно быть правильное расположение обмоток, чтобы синхронизироваться с принимающей мощностью и, таким образом, обеспечивать точные уровни полярности и фазировки. Он в основном используется для передачи электроэнергии. Они либо используются для минимизации или максимизации уровней напряжения, необходимых для передачи энергии. Схема трехфазного трансформатора показана как:

трехфазный трансформатор

Конструкция трехфазного трансформатора

Конструкция трехфазного трансформатора может быть сердечником или кожухом. Как правило, он построен с использованием магнитного сердечника для первичной, а также для вторичной обмотки. А в трансформаторе сердечника подключены три однофазных трансформатора сердечника. А также в трансформаторе кожухового типа соединены три однофазных трансформатора кожухообразного типа.

В трехфазном трансформаторе с сердечником часть сердечника состоит из трех опор и двух частей ярма, что создает магнитный путь между ними. Для каждой части конечности обе обмотки наматываются по концентрической траектории. Чаще всего в качестве обмоток используются цилиндрические катушки, а каждая из обмоток однофазной обмотки наматывается на каждую ветвь. В ситуации равновесия магнитный поток в каждой отдельной фазе ветви достигает нуля. Таким образом, в общих сценариях не будет необходимости в обратном участке. В то время как в нестабильном сценарии будет движение расширенного тока, поэтому лучше всего использовать три однофазных трансформатора.

Работа

Работа трехфазных трансформаторов может быть объяснена тем, что взаимная индукция между первичной и вторичной обмотками связана через магнитный поток. Как правило, трансформатор состоит из двух катушек индуктивности и двух обмоток. Эти катушки индуктивности разделены электрическим способом и соединены магнитным способом. Когда источник переменного тока проходит через первичную обмотку, происходит создание магнитного потока через обмотку. Чтобы установить соединение со вторичной обмоткой, сердечник показывает магнитный путь для потока. Величина потока, связанного со вторичной обмоткой, называется основным потоком или полезным потоком, а величина потока, который не связан, называется потоком рассеяния. Поскольку будет альтернативный вид генерации потока, ЭДС будет производиться на вторичной обмотке по закону Фарадея. И эта ЭДС индукции определяется как взаимно развитая ЭДС.

Когда вторичная обмотка представляет собой замкнутый контур, то по ней будет протекать взаимно индуцируемый ток, и поэтому происходит передача энергии от одной к другой. Это объясняет поток преобразования энергии из одного контура в другой.

Соединения трехфазного трансформатора

Соединения трехфазного трансформатора различаются в зависимости от способа соединения первичной и вторичной обмотки. В зависимости от типа соединения уровни напряжения и тока будут варьироваться. И возможный способ соединения этих двух обмоток:

• Звезда-Треугольник
• Дельта-Дельта
• Дельта-Звезда
• Звезда-Звезда

Звезда-Треугольник

Этот тип подключения в основном используется для минимизации уровней напряжения и используется в основном на конечных подстанциях вещания. Здесь первичная обмотка соединена звездой, а вторичная обмотка треугольником. Центральная точка, которая находится на стороне первичной обмотки, в основном заземлена. Линейное напряжение для первичной и вторичной обмоток составляет √3 коэффициента трансформации. В этом типе подключения стабильное трехфазное напряжение получается либо на НН, либо на вторичной стороне, а в случае нестабильности ток будет течь на ВН или на первичной стороне. Схема подключения следующая:

соединение звезда-треугольник

треугольник-треугольник

Здесь источник питания соединен треугольником вместе с первичной и вторичной обмотками, а вторичная сторона требует максимального тока при одном напряжении. В основном это реализовано для приложений с трехфазным двигателем. Существует 0 ⁰ разность фаз между обоими напряжениями обмоток. Здесь трехфазные напряжения сохраняют хорошую стабильность даже в условиях несбалансированной нагрузки, что обеспечивает сбалансированную нагрузку. Здесь ни один из вышедших из строя трансформаторов не окажет влияния на другой. Схема подключения следующая:

Соединение треугольник-треугольник

Звезда-треугольник

Этот тип соединения в основном используется для максимизации уровней напряжения и реализуется в основном в системах вещания высокого напряжения. Здесь первичная обмотка соединена по схеме «треугольник», а вторичная обмотка по схеме «звезда», что позволяет использовать 3 четырехфазных провода на вторичной обмотке. Уровни напряжения между первичной и вторичной обмотками находятся в соотношении 1:√3. В связи с этим также могут быть получены двойные уровни напряжения. Можно достичь минимальных уровней однофазного напряжения, когда проводка выполняется между землей и фазой. В то время как максимальные уровни однофазного напряжения достигаются, когда проводка выполняется между двумя фазами. Разница фаз между обоими напряжениями обмоток составляет 30 градусов. Схема подключена, как показано ниже:

соединение треугольником-звездой-в-трехфазном-трансформаторе

Звезда-звезда

Здесь обе обмотки соединены звездой, и имеется 30 ⁰ разность фаз между обмотками. Точные результаты в этой связи можно получить только при сбалансированном состоянии нагрузки. В то время как в неустойчивом состоянии изменение нейтральной точки приводит к неодинаковым уровням фазного напряжения. Недостатком этого является то, что способ подключения создает помехи в линиях связи и, следовательно, телефонные линии не могут работать параллельно. Так вот, звезда-звезда не получила широкого распространения в приложениях. Схема подключена, как показано ниже:

Соединение звезда-звезда-в-трехфазном-трансформаторе

Преимущества/недостатки трехфазного трансформатора

Ниже приведены некоторые преимущества этого типа трансформатора:

• Простая конструкция и удобство в обращении
• Обеспечивает максимальную эффективность
• Для обеспечения той же мощности в кВА требуется минимальный материал сердечника, чем у трех однофазных трансформаторов
• Он настолько экономичен, что может реализовать любой бизнес

Недостатки:

• Совместное использование материала сердечника приводит к тому, что выход из строя одной фазы приводит к выходу из строя всех других фаз
• Металлические детали легко нагреваются, что может привести к повреждению всего устройства, а при попытке их охлаждения произойдет снижение мощности
• Запрашиваемая стоимость ремонта устройства высока

Часто задаваемые вопросы

1). Каковы основные виды трансформаторов?

Повышающие и понижающие трансформаторы

2). Каковы самые популярные области применения трехфазного трансформатора?

Они в основном используются в электрических сетях, распределительных сетях и силовых трансформаторах.

3). В чем разница между однофазным и трехфазным?

Один провод необходим для соединения всей цепи в одной фазе, тогда как для трех фаз требуется три провода, и уровни выходного напряжения будут различаться.

4). Что определяет RYB в трехфазном режиме?

RYB соответствует красному, желтому и синему, где каждая фаза имеет угловое изменение 120 ⁰ .

5). Что происходит при обрыве нулевого провода?

Произойдет утечка электричества и поражение электрическим током.

Наконец, это все о концепции трехфазного трансформатора. Помимо этого, существует несколько типов трансформаторов в зависимости от отраслевой необходимости, типа питания, требований к использованию и уровней напряжения. Итак, все зависит от собственных мыслей, чтобы выбрать соответствующий вид и добиться успеха за счет его преимуществ. Знаете, какие еще бывают трехфазные трансформаторы?

Трехфазный трансформатор – основы и методы подключения

Трехфазные трансформаторы используются в трехфазных цепях для повышения и понижения напряжения в соответствии с потребностями в энергосистеме.

Вы знаете, что электроэнергия вырабатывается и передается по трехфазной системе. Трехфазная система имеет значительные преимущества перед другими многофазными системами. В трехфазной цепи напряжение повышают или понижают с помощью трехфазных трансформаторов .

Трехфазные трансформаторы работают так же, как три однофазных трансформатора. Но один трехфазный трансформатор занимает меньший объем и весит меньше, чем три однофазных трансформатора, предназначенных для той же цели.

Устройство для преобразования электромагнитной энергии, не имеющее подвижных частей и двух (или более) неподвижных относительно друг друга обмоток, предназначенное для передачи электрической энергии между цепями или системами за счет электромагнитной индукции.

Содержание

Два способа подключения трехфазного трансформатора

Трехфазный трансформатор на электрической подстанции может быть построен двумя способами

1. Путем подходящего соединения группы из трех однофазных трансформаторов
2. Путем создания трехфазного трансформатора на общей магнитной конструкции .

В любом случае обмотки могут быть соединены четырьмя различными способами.

• Соединение звезда – звезда (Y-Y)
• Соединение звезда-треугольник (Y-Δ)
• Соединение треугольником — треугольником (Δ-Δ)
• Дельта-звездное соединение (Δ-Y)

1. Группа из трех однофазных трансформаторов

Три одинаковых однофазных трансформатора могут быть соединены в трехфазный трансформатор. Первичная и вторичная обмотки могут быть соединены звездой (Y) или треугольником (D).

Трехфазный трансформатор Bank

Например, , на рисунке ниже показано соединение Y-D трехфазного трансформатора. Первичные обмотки соединены звездой, а вторичные обмотки соединены треугольником.

Трехфазный трансформатор, соединенный по схеме «звезда-треугольник»

Более удобный способ показать это соединение показан ниже.

Схема простого подключения трансформатора звезда-треугольник

Показанные параллельно друг другу первичная и вторичная обмотки принадлежат одному и тому же однофазному трансформатору. Отношение напряжения вторичной фазы к напряжению первичной фазы представляет собой коэффициент трансформации фазы K.

Коэффициент трансформации фазы, K = напряжение вторичной фазы / напряжение первичной фазы

На приведенном выше рисунке первичное линейное напряжение равно В и ток первичной линии I .

Коэффициент трансформации фаз равен K = (N ₂ /N ₁ )

Также показаны напряжение вторичной линии и ток линии.

Как упоминалось выше, возможны соединения звездой или треугольником с однофазными трансформаторами, соединенными в блоки. Чрезвычайно важно, чтобы однофазные трансформаторы были тщательно подобраны, когда они соединены вместе, особенно при использовании ∆-соединения. Использование несогласованных трансформаторов в ∆-соединении приведет к чрезмерным циркулирующим токам, которые сильно снизят номинальные параметры батареи или вызовут перегрев.

Преимущества

Изготовление или поставка трехфазного трансформатора с очень большой мощностью МВА может оказаться невозможным или нецелесообразным. Тогда решением может стать группа из трех однофазных трансформаторов, хотя общий размер, вес и стоимость трех однофазных блоков, вероятно, превысят размер, вес и стоимость одного трехфазного блока.

Дополнительным преимуществом групповой схемы является то, что отказ одного однофазного блока обычно обходится дешевле, чем ремонт более крупного трехфазного блока

Одной из интересных конфигураций трехфазной батареи является подключение по схеме «открытый треугольник», широко используемое в сельских распределительных сетях. При соединении по схеме «открытый треугольник» используются два однофазных трансформатора. Открытое соединение Y-∆ требует только двух фаз плюс нейтраль на первичной стороне батареи, чтобы создать трехфазное напряжение на вторичной обмотке. Это очевидная экономия средств (в дополнение к избежанию затрат на третий трансформатор), когда установка находится далеко от трехфазной первичной цепи.

2. Отдельный блок Трехфазный трансформатор

В предыдущем разделе мы рассмотрели некоторые способы подключения однофазных трансформаторов в трехфазных и двухфазных системах. Иногда выгодно построить один трехфазный трансформатор вместо использования группы однофазных трансформаторов.

Трехфазный трансформатор

Например, трехфазный трансформатор часто может быть более экономичным в строительстве, заключая один сердечник и структуру катушки в один бак трансформатора вместо создания трех отдельных конструкций сердечника и катушки и баков.

Трехфазный трансформатор может быть сконструирован с тремя первичными и тремя вторичными обмотками на общем магнитном контуре.

Принцип 3-фазного трансформатора

Ниже поясняется основной принцип 3-фазного трансформатора .

Три однофазных трансформатора с сердечником, каждый из которых имеет обмотки (первичную и вторичную) только на одной ветви, объединены размотанными ветвями, чтобы обеспечить путь для обратного потока. Первичные, как и вторичные, могут быть соединены звездой или треугольником.

Конструкция трехфазного трансформатора

Если первичная обмотка питается от трехфазной сети, центральная ветвь (т. е. размотанная ветвь) несет потоки, создаваемые трехфазными первичными обмотками. Поскольку сумма векторов трех первичных токов в любой момент времени равна нулю, сумма трех потоков, проходящих через центральное звено, должна быть равна нулю. Следовательно, в центральном плече не существует потока, и поэтому он может быть устранен.

Данная модификация представляет собой трехфазный трехфазный трансформатор стержневого типа. В этом случае любые две ветви будут действовать как обратный путь для потока в третьей ветви.

Например, если поток ϕ в одном плече в какой-то момент, то поток ϕ/2 в противоположном направлении через два других отрезка в тот же момент.

Все соединения трехфазного трансформатора выполняются внутри корпуса, и для обмотки, соединенной треугольником, выводятся три вывода, а для обмотки, соединенной звездой, выводятся четыре вывода.

Обычный трехфазный трансформатор с магнитным сердечником также может быть как с сердечником, так и с оболочкой. Поскольку поток третьей гармоники, создаваемый каждой обмоткой, находится в фазе, предпочтительнее использовать оболочковый трансформатор, поскольку он обеспечивает внешний путь для этого потока. Другими словами, форма волны напряжения менее искажена для трансформатора оболочкового типа, чем
для трансформатора с сердечником аналогичной мощности

Преимущества и недостатки трехфазного трансформатора с одним блоком

При той же мощности трехфазный трансформатор весит меньше, занимает меньше места и стоит примерно на 20 % меньше, чем группа из трех однофазные трансформаторы. Из-за этих преимуществ 3-фазные трансформаторы широко используются, особенно для больших преобразований мощности.

Недостаток одноблочного трехфазного трансформатора заключается в том, что при выходе из строя одной фазы необходимо вывести из эксплуатации весь трехфазный блок. При выходе из строя одного трансформатора в группе из трех однофазных трансформаторов он может быть выведен из эксплуатации, а два других трансформатора могут быть вновь подключены к питанию в аварийном порядке до тех пор, пока не будет произведен ремонт.

Соединения трехфазного трансформатора

Трехфазный трансформатор может быть построен путем подходящего соединения трех однофазных трансформаторов или одного трехфазного трансформатора. Первичная или вторичная обмотки могут быть соединены по схеме «звезда» (Y) или «треугольник» (D).

Четыре наиболее распространенных соединения:

1. Соединение звезда-звезда (Y-Y)
2. Соединение звезда-треугольник (Y-Δ)
3. Соединение «треугольник — треугольник» (Δ-Δ)
4. Соединение «треугольник — звезда» (Δ-Y)

Эти четыре соединения показаны на рисунке ниже. На этом рисунке обмотки слева являются первичными, а справа — вторичными. Также показаны первичные и вторичные напряжения и токи. Напряжение первичной линии составляет В , а ток первичной линии составляет I . Коэффициент фазового превращения K определяется выражением;

K = Напряжение вторичной фазы / Напряжение первичной фазы = N ₂ /N ₁

Некоторые преимущества и недостатки каждого соединения выделены ниже.

Соединение звезда-звезда (Y-Y)

При соединении звезда-звезда (Y-Y) 57,7% (или 3/1) линейного напряжения подается на каждую обмотку , но в каждой обмотке протекает полный линейный ток.

Цепи питания, питаемые от батареи Y-Y, часто создают серьезные помехи в цепях связи в непосредственной близости от них. Из-за этого и других недостатков соединение Y-Y составляет редко используется .

Соединение трансформатора звезда-звезда звезда-звезда

Соединение звезда-звезда для первичной и вторичной обмоток трехфазного трансформатора показано на рисунке. Линейное напряжение на каждой стороне трехфазного трансформатора в √3 раза превышает номинальное напряжение однофазного трансформатора.

Основное преимущество соединения «звезда-звезда» заключается в том, что у нас есть доступ к нейтральной клемме с каждой стороны, и при желании ее можно заземлить. Без заземления нейтральных клемм работа по схеме Y/Y удовлетворительна только при сбалансированной трехфазной нагрузке.

Электрическая изоляция подвергается нагрузке только до 57,7 % линейного напряжения в трансформаторе, соединенном звездой.

Поскольку большинство трансформаторов рассчитаны на работу на изломе кривой или выше, такая конструкция приводит к искажению индуцированных ЭДС и токов .

Причина в следующем: хотя токи возбуждения все еще не совпадают по фазе на 120 градусов по отношению друг к другу, их формы сигналов больше не являются синусоидальными. Таким образом, эти токи в сумме не равны нулю. Если нейтраль не заземлена, эти токи вынуждены складываться до нуля. Таким образом, они влияют на форму волны наведенных ЭДС.

Соединение треугольник-треугольник (Δ-Δ)

Соединение треугольник-треугольник (Δ-Δ) часто используется для средних напряжений.

Междуфазное напряжение с обеих сторон равно соответствующему фазному напряжению. Поэтому такое расположение полезно, когда напряжения не очень высоки.

Соединение трансформатора треугольник-треугольник

Преимущество этого соединения заключается в том, что даже при несбалансированных нагрузках напряжения трехфазной нагрузки остаются практически одинаковыми.

Недостатком соединения Δ-Δ является отсутствие нулевой клеммы с обеих сторон. Другим недостатком является то, что электрическая изоляция находится под напряжением сети. Следовательно, для обмотки, соединенной треугольником, требуется более дорогая изоляция, чем для обмотки, соединенной звездой, при той же номинальной мощности.

Соединение Δ-Δ можно проанализировать теоретически, преобразовав его в смоделированное соединение Y/Y с помощью преобразований Δ-to-Y.

Еще одно преимущество этого соединения заключается в том, что если один трансформатор поврежден или выведен из эксплуатации, оставшиеся два могут работать в так называемом соединении с открытым треугольником или соединением В-В .

Работая таким образом, батарея по-прежнему выдает трехфазные токи и напряжения с правильным фазовым соотношением, но мощность батареи снижается до 57,7% от того, что было со всеми тремя трансформаторами в эксплуатации.

Соединение «звезда-треугольник» (Y-Δ)

Соединение «звезда-треугольник» (Y-Δ) очень подходит для понижающих приложений. Ток вторичной обмотки составляет 57,7 % от тока нагрузки.

Трехфазный трансформатор, соединенный по схеме «звезда-треугольник» (сверху — звезда, снизу — треугольник)

На первичной стороне напряжения от линии к нейтрали, тогда как напряжения от линии к линии на вторичной стороне. Следовательно, напряжение и ток в первичной обмотке не совпадают по фазе с напряжением и током во вторичной.

При соединении по схеме звезда-треугольник (Y-Δ) искажение формы волны наведенного напряжения не такое сильное, как в трансформаторе с соединением по схеме звезда-треугольник, когда нейтраль не подключена к земле. Причина в том, что искаженные токи в первичной обмотке вызывают циркулирующий ток во вторичной обмотке, соединенной треугольником. Циркуляционный ток действует больше как ток намагничивания и стремится исправить искажение.

Соединение «треугольник-звезда» (Δ-Y)

Соединение «треугольник-звезда» (Δ-Y) обычно используется для повышения напряжения до высокого. Однако в настоящее время это соединение используется для удовлетворения требований как трехфазных, так и однофазных нагрузок.

Подключение трансформатора треугольник-треугольник

В этом случае мы используем четырехпроводную вторичную обмотку. Однофазные нагрузки обслуживаются тремя цепями фаза-нейтраль. Всегда делается попытка распределить однофазные нагрузки почти поровну между тремя фазами.

Полное руководство по 3-фазному трансформатору

Что такое 3-фазный трансформатор?

Трехфазный трансформатор — это трансформатор, который работает с трехфазной электрической системой. В основном, этот трансформатор используется для повышения или понижения высокого напряжения на разных этапах системы передачи энергии. Этот трансформатор был изобретен, поскольку 3-фазное электричество широко используется для распределения электроэнергии из-за его способности обеспечивать сбалансированную нагрузку.

Трансформаторы этого типа изготавливаются путем намотки трех однофазных трансформаторов на один сердечник. После этого их помещают в корпус, заполненный диэлектрическим маслом, выполняющим различные функции.

Поскольку диэлектрик не является проводником электричества, он может обеспечивать изоляцию между обмотками напряжения и корпусом. Это также способствует охлаждению и предотвращению образования влаги, которая может привести к истончению изоляции обмотки.

Принцип работы трехфазных трансформаторов такой же, как и у однофазных, закон индукции Фарадея. Однофазные и трехфазные трансформаторы различались только схемой подключения. Чтобы еще больше объяснить это, лучше взглянуть на трехфазные электрические системы.

Трехфазный трансформатор является генератором и распределителем электроэнергии. Это традиционный метод электрической энергии переменного тока (AC), который генерирует, передает и распределяет крупномасштабную мощность для удовлетворения энергетических потребностей крупных предприятий и учреждений. Его также можно использовать для увеличения или уменьшения напряжения в трехфазной системе по мере необходимости.

 

Трехфазный трансформатор использует многофазную систему, которая распределяет электроэнергию переменного тока (AC), в то время как во время электрического цикла присутствует обычная передача мощности. Вот почему он обычно используется в электрических сетях по всему миру. Он отлично подходит для работы с большими двигателями и другими тяжелыми нагрузками

Узнать больше: Какие существуют типы обмоток трансформатора? Какие бывают концентрические обмотки?

Каков принцип работы трехфазного трансформатора?

Основная операционная система трехфазного трансформатора сравнима с однофазным, например, индукционным. Переменное питание подается на основные обмотки и создает ЭДС (электрическое магнитное поле) во вторичной обмотке. Генерируемая величина электромагнитного поля будет зависеть от количества вторичных витков, будь то повышающий или понижающий трансформатор.

Узнайте больше сейчас:9+FAQ О трехфазном повышающем трансформаторе

В чем преимущества трехфазного трансформатора?

Что касается трансформаторов, то трехфазные трансформаторы имеют ряд преимуществ по сравнению с однофазными благодаря следующим характеристикам:

Поиск:Полное руководство по трехфазным комбинированным силовым трансформаторам

Меньше масса

Трехфазный трансформатор имеет меньшую массу по сравнению с однофазным.

Меньший размер

Трехфазный трансформатор имеет меньшие размеры по сравнению с однофазным. Это займет лишь небольшую часть вашего пространства, а это значит, что у вас будет дополнительное место для других вещей.

Заниженная стоимость

Цена трехфазного трансформатора меньше, чем у трех однофазных трансформаторов, хотя они имеют одинаковую мощность. Вы можете проверить авторитетных производителей трансформаторов, таких как Daelim, по разумным ценам.

Простая установка

3-фазный трансформатор уже подключен. Это означает, что у вас не возникнет никаких трудностей при сборке и установке собственного трансформатора.

Практичность в использовании

Что касается практичности, трехфазный трансформатор вас не разочарует. Они могут обеспечивать большие нагрузки и распределять их между крупными предприятиями и учреждениями, которым требуется высокое электроснабжение. Это также не повлияет на потребление энергии и не увеличит ваш счет за электроэнергию. Ваше потребление электроэнергии останется прежним, поскольку оно зависит от мощности ваших машин, а не от подключения к электричеству.

Повышение эффективности

Еще одним преимуществом трехфазного трансформатора является то, что он способен обеспечивать стабильную электроэнергию, что означает, что у вас никогда не закончится энергия.

Требуется меньше проводящих материалов

По сравнению с однофазным, трехфазный использует только меньше проводящих материалов для передачи или распределения электроэнергии. Таким образом, вам придется платить только за меньшее количество материалов и в конечном итоге сэкономить деньги на расходных материалах.

Трехфазная электрическая система

Как однофазные, так и трехфазные электрические системы используют переменный ток или более известный как переменный ток. Переменный ток — это тип электричества, который регулярно меняет направление и амплитуду, обычно изображаемую синусоидальной волной.

Сигналы переменного тока состоят из трех основных свойств; период, частота и амплитуда. И период, и частота определяют временную составляющую волны, тогда как амплитуда определяет силу и величину электричества.

В трехфазных системах ток имеет три пика и три впадины, проходящие по трем отдельным проводникам. Переменные токи не совпадают по фазе на 120° друг от друга. В этих типах электрических систем наибольшая амплитуда достигается чаще за заданный период. Это помогает производить мощность с относительно постоянной скоростью.

С ним связаны: Трансформатор трехфазного двойного питания с автоматическим переключением

Трехфазный сухой трансформатор с эпоксидной смолой класса 20 кВ (1) (1) Масляный трансформатор Трехфазный распределительный трансформатор Миниатюрная подстанция Трехфазный трансформатор мощностью 225 кВА

Конструкция трехфазного трансформатора

Трансформатор этого типа имеет шесть обмоток: три на первичной и еще три на вторичной. Каждая обмотка может быть соединена по схеме «звезда» или «треугольник». Эти обмотки можно рассматривать как отдельные однофазные обмотки.

Таким образом, три однофазных трансформатора могут быть присоединены к трехфазному трансформатору. Трансформатор состоит из трех основных частей, а именно:

Первичная обмотка

Первичная обмотка потребляет электроэнергию и создает магнитный поток, когда она подключена к источнику электроэнергии.

Другие соответствующие знания:Сколько обмоток в распределительном трансформаторе?

Магнитный сердечник

Относится к магнитному потоку, создаваемому первичной обмоткой. Поток пересекает путь с низким магнитным сопротивлением, соединенный со вторичной обмоткой, образуя замкнутую магнитную цепь.

Просмотр соответствующих знаний:Метод расчета числа витков сердечника силового трансформатора

Вторичная обмотка

Вторичная обмотка обеспечивает требуемое выходное напряжение благодаря общей индукции в трансформаторе. Конструкция трехфазного трансформатора очень похожа на однофазный трансформатор. Его ядро ​​​​также построено либо по типу ядра, либо по типу оболочки. Обмотки низкого напряжения (НН) и высокого напряжения (ВН) 3-х фаз надеваются на три ветви сердечника.

Тип сердечника

В трехфазном трансформаторе с сердечником сердечник разделен на три ветви. Каждая ветвь проводит обмотки трех фаз как высокого напряжения (ВН), так и низкого напряжения (НН). Теперь генерируемый поток, созданный первичной обмоткой, будет связан со вторичными обмотками.

Обмотка низкого напряжения (НН) размещается поверх ветви сердечника, а обмотка высокого напряжения (ВН) размещается на обмотке низкого напряжения (НН). Это связано с тем, что количество изоляции, необходимой для изоляции обмотки низкого напряжения от сердечника, невелико.

Трехфазная обмотка состоит из трех стержней сердечника, отстоящих друг от друга на 120°. В трехфазном трансформаторе сердечникового типа одна ветвь функционирует как обратный путь для магнитного потока двух ветвей. Сумма потоков в двух ответвлениях равна потоку в одном ответвлении, служащем обратным путем.

Тип кожуха

Конструкция трехфазного трансформатора кожуха обычно не используется. Этот тип трехфазного трансформатора имеет пять ветвей, где сердечник охватывает обмотки, построенные на трех ветвях. Две другие конечности, найденные между фазами, удерживают три конечности вместе, образуя единое целое. Это также обеспечивает обратный путь для потоков.

Конструкция этого типа сравнима, когда три однофазных трансформатора расположены друг напротив друга. В отличие от конструкции стержневого типа, каждая фаза имеет свою индивидуальную магнитную цепь и обратный путь для потока. Следовательно, три фазы более независимы в оболочечной форме.

Вам может понадобиться знать: Какова функция сердечника трансформатора? Все, что вы должны знать

Конфигурации трехфазного трансформатора

Конфигурации трехфазного трансформатора имеют две основные формы: треугольник и звезду. Чтобы лучше понять эти два, см. данные ниже.

Соединение треугольником

В соединении треугольником или сеткой три обмотки присоединяются к обоим концам, образуя замкнутый контур. Оба конца подключены к клемме, не имеющей нейтральной точки, и вместо этого используют заземление.

Этот тип подключения также может быть сконфигурирован как система с высокой ветвью путем заземления точки фокусировки одной фазы. Напряжение в этой конфигурации, измеренное на линии, противоположной фазе с отводом от середины и земле, выше, чем измеренное на клеммах.

Подробнее: Трехобмоточный трансформатор

Соединение звездой

Соединение звездой (соединение звездой) состоит из трех обмоток и четырех клемм. Один конец трех обмоток прикреплен к обычной нейтральной точке или клемме, а другие образуют три фазы цепи.

Вся конструкция сердечника, будь то сердечник или оболочечный тип, размещается внутри пропитанного маслом бака трансформатора вместе с их обмотками. Соединения трехфазной обмотки выполнены внутри бака трансформатора. Первичные и вторичные клеммы трех фаз выведены из бака с помощью втулок для внешних подключений. Наиболее часто используемые соединения обмоток трехфазного трансформатора: «звезда-звезда», «треугольник-треугольник», «звезда-треугольник» и «треугольник-звезда».

Соединение «звезда-звезда»

Соединение «звезда-звезда» работает как при малых токах, так и при высоких напряжениях, что делает его экономичным для трансформаторов. При этом типе соединения первичная и вторичная клеммы трехфазных обмоток соединяются, образуя букву Y.

Соединение «треугольник-треугольник» Катушка фазной обмотки присоединена к концу другой катушки. При таком соединении вы заметите, что он примет форму дельты, обычно видимой как треугольник. Обмотки, соединенные треугольником, могут производить большие токи при низких значениях напряжения.

Соединение «звезда-треугольник»

Соединение «звезда-треугольник» — это тип соединения обмоток, используемый для снижения уровней напряжения. При этом нейтральная первичная обмотка трансформатора заземляется.

Соединение «треугольник-звезда»

Соединение «треугольник-звезда» представляет собой комбинацию обмотки, соединенной треугольником на первичной стороне, и соединения звезды. Соединение треугольником-звездой используется, когда необходимо увеличить уровни напряжения.

Этот тип подключения лучше всего подходит для распределительных сетей благодаря 3-фазной и 4-проводной системе на вторичной стороне. Однако его применение ограничено из-за наличия фазового сдвига между первичной и вторичной обмотками.

Узнайте больше: Способ подключения рабочей обмотки трехфазного трансформатора

Где используются трехфазные трансформаторы?

Трехфазные трансформаторы используются во многих отраслях, включая производство, здравоохранение, электротехнические работы и многие другие. Этим упомянутым отраслям нужен надежный и стабильный источник энергии для бесперебойной работы, который можно найти в трехфазных трансформаторах.

Эти трансформаторы могут эффективно нести большие нагрузки и распределять большую мощность, что крайне необходимо во многих крупных отраслях промышленности. Большинство каналов выработки электроэнергии имеют трехфазный характер и имеют диапазон напряжений от 13,2 кВ до 22 кВ.

Чтобы уменьшить потери мощности на распределительном конце, мощность передается при гораздо более высоких напряжениях, например, от 132 кВ до 400 кВ. Поэтому, если есть необходимость в более высоких напряжениях, используется трехфазный повышающий трансформатор.

С другой стороны, в конце передачи используется понижающий трехфазный трансформатор для понижения этих высоких напряжений до уровней 6600, 400, 230 вольт и т. д. Вот почему трехфазные трансформаторы идеальны, когда речь идет о распределении электроэнергии для крупных предприятий, поскольку они могут идеально сбалансировать мощность.

Эти трансформаторы очень надежны в преобразовании значительного количества энергии из первичного источника в форму, которую они могут использовать для различных машин и коммунальных услуг.

Просмотреть сейчас: Полное руководство для производителей промышленных трансформаторов

Преимущества трехфазных трансформаторов

• Для установки требуется меньше места.
• Эффективность
• Доступность по сравнению с тремя блоками однофазных трансформаторов.
• Транспортировка проста и дешевле.
• Легче установить, так как он предварительно подключен и готов к установке.
• Материала сердечника требуется очень мало, в отличие от трех однофазных трансформаторов для получения того же кВА.
• Меньше по размеру и намного легче.

Недостатки трехфазных трансформаторов

Одним из недостатков трехфазных трансформаторов является отключение всего блока при неисправности одной фазы. Это связано с общим для всех трех блоков ядром. Другими словами, если один блок выйдет из строя, сердечник неисправного блока мгновенно промокнет из-за отсутствия противодействующего магнитного поля.

Без противодействующего магнитного поля возникнет огромная утечка магнитного потока в корпус металлического сердечника. Это может увеличить нагрев металлических частей, что в некоторых случаях может привести к возгоранию. Таким образом, очень важно не забыть отключить трехфазный трансформатор, если вы обнаружите, что одна из фаз неисправна.

Другими недостатками этого трансформатора являются следующие:

• Ремонт трехфазного трансформатора намного дороже по сравнению с однофазным.
• Запасной блок трехфазного трансформатора стоит дороже, чем запасной блок с одним трансформатором.
• С самоохлаждением. Это означает, что мощность трансформатора снижается.

Дополнительная информация: Трехфазный трансформатор: Полное руководство по часто задаваемым вопросам

Более высокие затраты на резервные блоки

Поскольку трехфазный блок состоит из трех отдельных фаз, вы можете ожидать, что он потребует более высоких затрат поскольку всего есть три фазы, которые потребляют энергию из электрической сети вместо одной.

Высокая стоимость ремонта

Трехфазный трансформатор состоит из трех блоков с общим сердечником. Таким образом, когда блок неисправен или поврежден, все три блока должны быть полностью отключены. Вот почему стоимость неисправных блоков намного выше, чем однофазных, поскольку ремонтировать нужно три блока.

Вам может быть интересно узнать:8+FAQ ОБ ОТКАЗЕ ТРАНСФОРМАТОРОВ

Пониженная мощность

Трехфазный трансформатор имеет самоохлаждение, что означает, что когда он нагревается, он охлаждается за счет мощности вашего трансформатора. Таким образом, всякий раз, когда его температура повышается, вы можете ожидать, что мощность вашего трансформатора уменьшится.

Дополнительная информация: Полное руководство по трансформатору с масляным охлаждением

Компоненты трехфазного трансформатора:

Регуляторы напряжения

Регуляторы напряжения используются для изменения выходного напряжения. В условиях нагрузки выходное напряжение трансформатора может снижаться. Таким образом, возникает необходимость регулировать коэффициент напряжения путем регулировки витков ответвления. Регулировка производится с помощью переключателя ответвлений в зависимости от частоты, с которой необходимо изменять выходное напряжение.

Термометры

Термометры используются для контроля температуры масла.

Сапуны

Сапуны используются для удаления влаги из воздушного пространства над уровнем масла консерватории, поддерживая сухость трансформаторного масла.

Изоляция

Изоляция служит барьерной системой, отделяющей обмотки от сердечника и две обмотки друг от друга.

Узнать больше:Основные факторы, влияющие на характеристики изоляции трансформаторов

Трансформаторное масло

Трансформаторное масло изолирует и охлаждает выделяемое тепло от сердечника и обмоток. Масло обладает высокой теплоемкостью, способной переносить и отводить это тепло. Поток нефти может создаваться либо за счет термосифонного эффекта, либо за счет перекачки.

С ним связаны:4 Методы сушки трансформатора

Бак защищает сердечники и обмотки от внешних условий, которые могут повлиять на их работу. Он также действует как сосуд для масла.

Расширитель масла

Расширитель масла представляет собой отдельный контейнер, который удерживает расширение масла, поскольку оно может расширяться при нагревании.

Охладитель

Когда масло поглощает тепло, находящееся в системе, оно отдает тепло охлаждающему охладителю. Охладитель или система охлаждения накапливает горячие масла и охлаждает их через трубы с воздушным или водяным охлаждением, а затем возвращает их в обмотки и сердечник.

Газовое реле

Газовое реле собирает свободные пузырьки газа из бака трансформатора. Когда вы заметите наличие свободного газа, это указывает на неисправность внутри трансформатора.

Системы сброса давления

Эти системы представляют собой предохранительные устройства, используемые для снижения избыточного давления при вскипании масла из-за коротких замыканий.

Вам может быть интересно узнать:Три функции и требования к характеристикам трансформаторного масла

Что такое трехфазное?

Трехфазный относится к трехпроводной цепи переменного тока (AC), что означает, что в трехфазной сети есть три переменных тока, которые отстоят друг от друга на 120 электрических градусов. Каждая ветвь переменного тока может достигать максимального напряжения, которое отделяет только ⅓ завершения цикла. Проще говоря, производство энергии никогда не падает до нуля и остается постоянным. Это одна из основных причин, по которой крупные предприятия всегда выбирают трехфазные трансформаторы.

В трехфазной сети есть два класса конфигураций цепи: треугольник и звезда. В конфигурации треугольника нулевой провод не нужен, его можно использовать только в высоковольтных системах. С другой стороны, для конфигурации «звезда» требуется как заземление, так и нейтральный провод.

Возможно, вы захотите узнать больше о: Что такое трехфазный трансформатор Live Front с монтажом на подушке

Как подключить трехфазный трансформатор?

Чтобы подключить 3-фазный трансформатор, вам необходимо поместить трансформатор между трехфазной нагрузкой и трехфазным источником. Затем найдите три входных провода на трехфазном резервуаре. Имейте в виду, что каждый провод соответствует каждой фазе. Найдя входные провода, вы можете подключить их от источника к трем входным клеммам, предпочтительно на первичной стороне трансформатора.

Трехфазное питание, одно подключение напряжения

В трехфазном питании у вас есть три проводника и одно подключение напряжения. Вы можете подключить три проводника для трехфазного напряжения и любую пару для однофазного напряжения.

Трехфазное питание, соединение с двойным напряжением

В этом соединении задействовано около трех горячих проводников и заземленный нейтральный проводник. Для трехфазного питания вы можете подключить три горячих проводника, а для однофазного напряжения вы можете подключить два или три горячих проводника.

Подробнее:Способ подключения сухого трансформатора

Для чего нужен трехфазный трансформатор?

Когда дело доходит до передачи электроэнергии, трехфазный трансформатор играет важную роль в обеспечении существенной и постоянной мощности различных крупных отраслей промышленности, таких как судостроение, сталелитейная промышленность, промышленное производство, такие виды деятельности, как газовое бурение , запасы газа и многое другое.

Этот тип силового трансформатора обеспечивает большую помощь в производстве, передаче и распределении больших нагрузок в различных учреждениях, таких как больницы, промышленные здания, квартиры, трансформаторные подстанции и многое другое.

Другое по теме:Что такое использование силового трансформатора?

Чем трехфазный трансформатор отличается от однофазного?

Одним из явных различий между трехфазным трансформатором и одиночным трансформатором является количество проводов. Для однофазного требуется только два провода: фаза и нейтраль. Фазный провод предназначен для подачи питания от источника к любому электроприбору, подключенному к нему. Более того, нейтральный провод передает цепь обратно к исходному источнику энергии.

С другой стороны, трехфазный трансформатор работает через три провода, один нулевой провод и три провода. Трансформаторы размещают в закрытом помещении, заливают диэлектрическим маслом до достижения заданного напряжения.

Узнайте больше: В чем разница между 1-фазным, 2-фазным и 3-фазным питанием?

В чем разница между однофазной и трехфазной системами?

Системы энергоснабжения делятся на две категории: однофазные и трехфазные. Однофазный лучше всего использовать в местах, где требуется только меньшая мощность, так как он может нести только небольшие нагрузки. С другой стороны, три фазы широко используются на крупных предприятиях, таких как фабрики и другие промышленные предприятия, где требуется огромное количество энергии.

Еще одно существенное различие между ними заключается в том, что для однофазного соединения требуется только один нейтральный провод и один проводник, тогда как для трехфазного соединения требуется один нейтральный провод и три проводника для замыкания цепи. Однофазный также менее эффективен и экономичен по сравнению с трехфазным с точки зрения распределения мощности, потому что он имеет только один блок, который работает для выработки и передачи энергии по сравнению с тремя блоками трехфазного трансформатора.

Однофазный лучше всего использовать для бытовых приборов, поскольку для их работы требуется лишь небольшая мощность, а трехфазный идеально подходит для крупных предприятий и больших нагрузок, поскольку он может передавать большую мощность. См. дополнительные различия между двумя ниже.

• В однофазном подключении используется только один нейтральный провод и один проводник, а в трехфазном — один нейтральный провод и три проводника.
• Однофазная система имеет только один фазный провод, и если неисправность возникает в сети, то полностью отключается источник питания, тогда как трехфазная система имеет три фазы, поэтому, если ошибка возникает на любой из фаз , два других будут постоянно обеспечивать питание, что делает его более надежным.
• Три фазы могут передавать максимальную энергию по сравнению с другой.

Поиск:Каковы основные методы заземления нейтрали энергосистем?

Какова структура трехфазного трансформатора?

Структура трехфазного трансформатора состоит из стального сердечника, корпусов трансформатора и машинных обмоток.

Узнайте больше о: Полное руководство по трехфазным распределительным трансформаторам

Стальной сердечник

Стальной сердечник является одной из важнейших частей конструкции трехфазного трансформатора. Он состоит из трех магнитных столбов, задача которых замыкать магнитную цепь. Стальной сердечник трансформатора этого типа изготавливается из листов электротехнической стали, покрытых с двух сторон изолирующей краской и образующих в совокупности форму цилиндра.

Корпуса трансформаторов

Другой важной частью трехфазной конструкции являются корпуса. Корпус защищает и поддерживает жизненный цикл вашего трансформатора. Он может быть изготовлен из стали, железа или пластика, в зависимости от конструкции оборудования и производителя.

Обмотка машины

Еще одним компонентом трехфазной конструкции является обмотка машины. Он имеет шесть изолированных обмоток, намотанных вокруг цилиндра, который получает и передает мощность на протяжении всей работы машины.

Помогает ли трехфазный трансформатор сэкономить больше?

С точки зрения эффективности, трехфазная сеть может помочь вам сэкономить деньги, поскольку она может генерировать больше энергии без увеличения потребления электроэнергии. Он может сделать для вас больше, особенно если вы владелец бизнеса, поскольку он может поставлять большое количество энергии, что означает отсутствие перебоев в подаче электроэнергии в разгар ведения вашего бизнеса.

Где используются трехфазные трансформаторы?

Трехфазные трансформаторы обычно используются для производства и распределения электроэнергии. Они также используются в мощных нагрузках, таких как приводы двигателей, выпрямители и другое оборудование. Кроме того, они также могут использоваться в приложениях, требующих повышения или понижения мощности линий электропередачи и электростанций.

С ним связаны: Полное руководство по 3-фазному повышающему трансформатору 2021 г.

Какие существуют три типа 3-фазного трансформатора?

Трехфазный трансформатор бывает трех типов: герметичный, открытый и сухой.

Герметичный тип

Герметичный тип способен самоохлаждаться за счет расширения лопасти. Лопасти автоматически расширяются, когда обнаруживают высокую температуру в VH. Когда это происходит, воздух дует в сторону лопастей, охлаждая машину.

Открытого типа

Система охлаждения открытого трансформатора находится в дополнительном баке и лопасти вентилятора. Единственным отличием между ними является вспомогательный маслобак открытого типа.

Сухого типа

Катушки этого типа трансформатора залиты эпоксидной смолой. Его обмотки и магнитопроводы находятся под давлением воздуха, в отличие от обычного трансформатора. Этот тип может восполнить недостатки масляных трансформаторов. Он используется, в частности, в условиях сильного загрязнения, повышенной влажности воздуха, очень низкой температуры окружающей среды.

Просмотреть сейчас:Идеальный трансформатор сухого типа для направляющей

Почему стоит выбрать Jiangsu Daelim?

Компания Daelim занимается проектированием, проектированием и производством высококачественных трансформаторов уже более 15 лет. Наша компания состоит из экспертов и профессионалов в области рекламы в этой области. В нашей команде есть блестящие исследователи и производственная команда, которые помогают создавать и поставлять исключительные и эффективные трансформаторы для различных предприятий и домов.

Наша команда проходит интенсивное и методичное обучение, направленное на постоянное совершенствование руководящих принципов и систем качества. Наша миссия также состоит в том, чтобы оправдать ожидания и потребности наших уважаемых клиентов, завоевать их доверие и удовлетворить их потребности. Таким образом, мы можем наладить прочные и долгосрочные партнерские отношения с нашими клиентами.

Пекин Daelim Green EP TECH Co. Ltd. основана на опыте и знаниях людей, увлеченно работающих в компании. Каждый персонал постоянно работает с мыслью о предоставлении наилучшей продукции каждому из наших клиентов. В наших интересах внедрить инновационный продукт, такой как трехфазный трансформатор, чтобы дать нашим клиентам преимущество в ведении своего бизнеса без каких-либо перебоев, когда дело доходит до питания.

Мы также предлагаем индивидуальную настройку продукта в соответствии с потребностями и требованиями вашей компании. С нами вы можете рассчитывать на продукцию высокого уровня и возможности быстрого исполнения без ущерба для качества продукции. Мы также гарантируем, что каждый из наших клиентов чувствует себя особенным благодаря нашему первоклассному обслуживанию клиентов. Итак, если вы ищете трансформаторы для дома или бизнеса, наша компания всегда открыта для вас.

Мы всегда поддерживаем миссию нашей компании, которая заключается в удовлетворении потребностей наших клиентов. Вот почему, если вы выберете нас для своих нужд трансформатора, вы никогда не ошибетесь с Daelim!

Трехфазный трансформатор: Полное руководство

Трехфазный трансформатор: полное руководство по часто задаваемым вопросам

Что такое трехфазный трансформатор?

Трехфазный трансформатор — это тип трансформатора, который работает с трехфазной электрической системой. Это традиционный метод производства, передачи и распределения электроэнергии переменного тока. Он также обычно используется для увеличения или уменьшения напряжения в трехфазной системе.

Эта фаза представляет собой своего рода многофазную систему, обычно используемую электрическими сетями по всему миру для передачи энергии. Он также широко используется для запуска больших двигателей и других тяжелых нагрузок. Этот трансформатор состоит из шести обмоток, состоящих из трех первичных и трех вторичных обмоток.

Трехфазный трансформатор — это трансформатор, который работает с трехфазной электрической системой. В основном, этот трансформатор используется для повышения или понижения высокого напряжения на разных этапах системы передачи энергии. Этот трансформатор был изобретен, поскольку 3-фазное электричество широко используется для распределения электроэнергии из-за его способности обеспечивать сбалансированную нагрузку.

Эти типы трехфазных трансформаторов изготавливаются путем намотки трех однофазных трансформаторов на один сердечник. После этого их помещают в корпус, заполненный диэлектрическим маслом, выполняющим различные функции.

Поскольку диэлектрик не является проводником электричества, он может обеспечивать изоляцию между обмотками напряжения и корпусом. Это также способствует охлаждению и предотвращению образования влаги, которая может привести к истончению изоляции обмотки.

Принцип работы трехфазного трансформатора такой же, как и у однофазного, закон индукции Фарадея. Однофазные и трехфазные трансформаторы различались только схемой подключения. Чтобы еще больше объяснить это, лучше взглянуть на трехфазные электрические системы.

Трехобмоточный трансформатор | Трехфазный трансформатор | Daelim

Трехфазная электрическая система

Как однофазные, так и трехфазные электрические системы используют переменный ток или более известный как переменный ток. Переменный ток — это тип электричества, который регулярно меняет направление и амплитуду, обычно изображаемую синусоидальной волной.

Сигналы переменного тока состоят из трех основных свойств; период, частота и амплитуда. И период, и частота определяют временную составляющую волны, тогда как амплитуда определяет силу и величину электричества.

В трехфазных системах ток имеет три пика и три впадины, проходящие по трем отдельным проводникам. Переменные токи не совпадают по фазе на 120° друг от друга. В этих типах электрических систем наибольшая амплитуда достигается чаще за заданный период. Это помогает производить мощность с относительно постоянной скоростью.

Способ подключения рабочей обмотки трехфазного трансформатора

Из каких частей состоит трехфазный трансформатор?

Структура трехфазного трансформатора состоит из трех центральных частей:

Стальной сердечник

Одной из центральных частей трехфазного трансформатора является стальной сердечник. Стальной сердечник трехфазного трансформатора состоит из трех магнитных опор и магнита, замыкающего магнитопровод. Кроме того, стальной сердечник машины изготавливается из листов электротехнической стали, покрытых с двух сторон изолирующей краской и образующих в совокупности форму цилиндра.

В чем разница между 1-фазным, 2-фазным и 3-фазным питанием?

части трехфазного трансформатора со стальным сердечником

Корпуса трансформаторов

Еще одной частью трехфазного трансформатора являются корпуса трансформаторов. Это играет важную роль в защите и поддержании жизненного цикла трансформатора. Трехфазная оболочка обычно изготавливается из стали, железа, в зависимости от конструкции оборудования и производителя.

Часть сценария использования связана с высокой температурой и влажностью окружающей среды, завод трехфазных трансформаторов также может обеспечить антикоррозийное покрытие стального корпуса.

Трехобмоточный

Еще одной частью трехфазного трансформатора является машинная обмотка. Обмотка машины состоит из шести медных обмоток, изолированных и намотанных на цилиндр. Обмотка получает энергию и передает мощность во время работы машины.

Какие существуют типы обмоток трансформатора? Какие бывают концентрические обмотки?

Обмотка трансформатора 15 МВА

Регуляторы напряжения

Регуляторы напряжения используются для изменения выходного напряжения. В условиях нагрузки выходное напряжение трансформатора может снижаться. Таким образом, возникает необходимость регулировать коэффициент напряжения путем регулировки витков ответвления. Регулировка производится с помощью переключателя ответвлений в зависимости от частоты, с которой необходимо изменять выходное напряжение.

Термометры

Термометры используются для контроля температуры масла.

Конструкция распределительного трансформатора 10 кВ

Сапуны

Сапуны используются для удаления влаги из воздушного пространства над уровнем масла консерватории, поддерживая сухость трансформаторного масла.

Изоляция

Изоляция служит барьерной системой, отделяющей обмотки от сердечника и обе обмотки друг от друга.

Детали трехфазных трансформаторов сухого типа

Трансформаторное масло

Трансформаторное масло изолирует и охлаждает выделяемое тепло от сердечника и обмоток. Масло обладает высокой теплоемкостью, способной переносить и отводить это тепло. Поток нефти может создаваться либо за счет термосифонного эффекта, либо за счет перекачки.

4 Методы сушки трансформатора

Бак защищает сердечники и обмотки от внешних условий, которые могут повлиять на их работу. Он также действует как сосуд для масла.

Расширитель масла

Расширитель масла представляет собой отдельный контейнер, удерживающий расширение масла, поскольку оно может расширяться при нагревании.

Охладитель

Когда масло поглощает тепло, находящееся в системе, оно отдает тепло охлаждающему охладителю. Охладитель или система охлаждения накапливает горячие масла и охлаждает их через трубы с воздушным или водяным охлаждением, а затем возвращает их в обмотки и сердечник.

внутри Трехфазный трансформатор на подушке

Газовое реле

Газовое реле собирает свободные пузырьки газа из бака трансформатора. Когда вы заметите наличие свободного газа, это указывает на неисправность внутри трансформатора.

Системы сброса давления

Эти системы представляют собой предохранительные устройства, используемые для снижения избыточного давления при вскипании масла из-за коротких замыканий.

10+FAQ О ГЛАВНОМ ТРАНСФОРМАТОРЕ​

Какой тип обмотки используется в 3 фазах?

Этот тип трехфазного трансформатора работает с шестью обмотками, тремя первичными и тремя вторичными. Каждая обмотка может быть соединена по схеме «звезда» или «треугольник». Эти обмотки можно рассматривать как отдельные однофазные обмотки.

Таким образом, три однофазных трансформатора могут быть присоединены к трехфазному трансформатору. Трансформатор состоит из трех основных частей, а именно:

Первичная обмотка

Первичная обмотка потребляет электроэнергию и создает магнитный поток, когда она подключена к источнику электроэнергии.

Сколько обмоток в распределительном трансформаторе?

Магнитный сердечник

Относится к магнитному потоку, создаваемому первичной обмоткой. Поток пересекает путь с низким магнитным сопротивлением, соединенный со вторичной обмоткой, образуя замкнутую магнитную цепь.

8+ЧАВО О НЕИСПРАВНОСТИ ТРАНСФОРМАТОРОВ

Вторичная обмотка

Вторичная обмотка обеспечивает требуемое выходное напряжение благодаря общей индукции в трансформаторе. Конструкция трехфазного трансформатора очень похожа на однофазный трансформатор. Его ядро ​​​​также построено либо по типу ядра, либо по типу оболочки. Обмотки низкого напряжения (НН) и высокого напряжения (ВН) 3-х фаз надеваются на три ветви сердечника.

Тип сердечника

В трехфазном трансформаторе с сердечником сердечник разделен на три ветви. Каждая ветвь проводит обмотки трех фаз как высокого напряжения (ВН), так и низкого напряжения (НН). Теперь генерируемый поток, созданный первичной обмоткой, будет связан со вторичными обмотками.

Обмотка низкого напряжения (НН) размещается поверх ветви сердечника, а обмотка высокого напряжения (ВН) размещается на обмотке низкого напряжения (НН). Это связано с тем, что количество изоляции, необходимой для изоляции обмотки низкого напряжения от сердечника, невелико.

Трехфазная обмотка состоит из трех стержней сердечника, отстоящих друг от друга на 120°. В трехфазном трансформаторе сердечникового типа одна ветвь функционирует как обратный путь для магнитного потока двух ветвей. Сумма потоков в двух ответвлениях равна потоку в одном ответвлении, служащем обратным путем.

Тип кожуха

Конструкция трехфазного трансформатора кожуха обычно не используется. Этот тип трехфазного трансформатора имеет пять ветвей, где сердечник охватывает обмотки, построенные на трех ветвях. Две другие конечности, найденные между фазами, удерживают три конечности вместе, образуя единое целое.

Это также обеспечивает обратный путь для потоков.

Конструкция этого типа сравнима, когда три однофазных трансформатора расположены друг напротив друга. В отличие от конструкции стержневого типа, каждая фаза имеет свою индивидуальную магнитную цепь и обратный путь для потока. Следовательно, три фазы более независимы в оболочечной форме.

Что такое соединения трехфазного трансформатора?

Соединения трехфазного трансформатора имеют две основные формы: треугольник и звезду. Чтобы лучше понять эти два, см. данные ниже.

Соединение треугольником

В соединении треугольником или сеткой три обмотки присоединяются к обоим концам, образуя замкнутый контур. Оба конца подключены к клемме, не имеющей нейтральной точки, и вместо этого используют заземление.

Этот тип подключения также может быть сконфигурирован как система с высокой ветвью путем заземления точки фокусировки одной фазы. Напряжение в этой конфигурации, измеренное на линии, противоположной фазе с отводом от середины и земле, выше, чем измеренное на клеммах.

Трансформатор трехфазного двухфазного питания с автоматическим переключением

Соединение треугольником трансформатора 10 кВ Соединение звездой

Соединение звездой

Соединение звездой (соединение звездой) имеет три обмотки и четыре клеммы. Один конец трех обмоток прикреплен к обычной нейтральной точке или клемме, а другие образуют три фазы цепи.
Вся конструкция сердечника, будь то сердечник или оболочечный тип, размещается внутри пропитанного маслом бака трансформатора вместе с их обмотками. Соединения трехфазной обмотки выполнены внутри бака трансформатора. Первичные и вторичные клеммы трех фаз выведены из бака с помощью втулок для внешних подключений. Наиболее часто используемые соединения обмоток трехфазного трансформатора: «звезда-звезда», «треугольник-треугольник», «звезда-треугольник» и «треугольник-звезда».

Соединение «звезда-звезда»

Соединение «звезда-звезда» работает как при малых токах, так и при высоких напряжениях, что делает его экономичным для трансформаторов. В этом типе соединения первичные и вторичные клеммы трехфазных обмоток соединены, образуя букву Y.

Соединение звезда-звезда

Соединение «треугольник-треугольник»

При соединении «треугольник-треугольник» один конец трехфазной обмотки соединяется с концом другой катушки. При таком соединении вы заметите, что он примет форму дельты, обычно видимой как треугольник. Обмотки, соединенные треугольником, могут производить большие токи при низких значениях напряжения.

Соединение «звезда-треугольник»

Соединение «звезда-треугольник» — это тип соединения обмоток, используемый для снижения уровней напряжения. При этом нейтральная первичная обмотка трансформатора заземляется.

Соединение трехфазной силовой нагрузки

Соединение треугольник-звезда

Соединение треугольник-звезда представляет собой комбинацию обмотки, соединенной треугольником на первичной стороне, и соединения звезды. Соединение треугольником-звездой используется, когда необходимо увеличить уровни напряжения.

Этот тип подключения лучше всего подходит для распределительных сетей благодаря 3-фазной и 4-проводной системе на вторичной стороне. Однако его применение ограничено из-за наличия фазового сдвига между первичной и вторичной обмотками.

Полное руководство по трехфазным распределительным трансформаторам

Каков принцип работы трехфазного трансформатора?

Основной принцип работы трехфазного трансформатора аналогичен однофазному трансформатору взаимной индукции. Переменное питание подается на первичную обмотку и создает ЭДС (электрическое магнитное поле) во вторичной обмотке. Величина генерируемого электромагнитного поля будет зависеть от количества вторичных витков, будь то повышающий или понижающий трансформатор.

Полное руководство по жидкостным трансформаторам

Каковы преимущества трехфазного трансформатора?

Что касается трансформаторов, трехфазный трансформатор имеет ряд преимуществ по сравнению с однофазным, например:

Меньший вес

Трехфазный трансформатор имеет меньший вес по сравнению с однофазным -фазный

Экономичный

Трехфазный трансформатор стоит меньше, чем три однофазных трансформатора одинаковой мощности.

Не занимайте много места

Трехфазный трансформатор занимает меньше места, чем однофазный, поскольку он меньше, чем однофазный.

Простота сборки и установки

У вас будет только один блок (трехфазный трансформатор), который уже смонтирован, что значительно упрощает и упрощает сборку и установку

Более экономичный в эксплуатации

Трехфазный трансформатор более экономичный. Трехфазные трансформаторы более практичны для обеспечения больших нагрузок и распределения большой мощности. Это связано с тем, что переход от однофазного к трехфазному не увеличит затраты на электроэнергию в вашем счете за электроэнергию. Таким образом, ваше потребление электроэнергии останется прежним, поскольку оно зависит от мощности ваших машин, а не от подключения к электричеству.

Более плавный и выгодный опыт

Когда количество фаз в системе увеличивается, постоянное напряжение становится более плавным и выгодным.

Трехфазный распределительный трансформатор сухого типа с эпоксидной смолой Производитель – Daelim

Требуется меньше проводящих материалов

Трехфазному источнику питания требуется только меньшее количество проводящих материалов по сравнению с однофазным для передачи и распределения электроэнергии. Поэтому, когда дело доходит до стоимости, этот тип фазы является более рентабельным.

Только установка займет меньше места.

Эффективный

• Доступная цена по сравнению с тремя блоками однофазных трансформаторов.

• Транспортировка проста и дешевле.

• Легче установить, так как он предварительно подключен и готов к установке.

• Материала сердечника требуется очень мало, в отличие от трех однофазных трансформаторов для получения того же кВА.

• Меньше по размеру и намного легче

Каковы недостатки трехфазного трансформатора?

Более высокие затраты на резервные блоки

В трехфазном трансформаторе общий сердечник распределяется на все три блока. Таким образом, когда блок неисправен или поврежден, весь трехфазный трансформатор должен быть полностью отключен. Вот почему стоимость неисправных устройств намного выше, и их сложнее отремонтировать.

Высокая стоимость ремонта

Стоимость ремонта 3-фазных трансформаторов выше по сравнению с одиночными трансформаторами, поскольку необходимо менять каждый компонент, а это дорого. Вот почему при сервисном восстановлении стоимость запасного блока дороже, чем однофазных трансформаторов.

Уменьшенная мощность

Еще одним недостатком трехфазного трансформатора является самоохлаждение. Следовательно, мощность трансформатора также снижается одновременно.

Устранение неисправностей

Еще один недостаток трансформаторов этого типа заключается в том, что при выходе из строя одной из трех фаз необходимо заменить весь блок. Это связано с тем, что ошибка может быть перенесена на две другие фазы.

Одним из недостатков трехфазного трансформатора является то, что при неисправности одной из фаз отключается весь блок. Это связано с общим для всех трех блоков ядром. Другими словами, если один блок выйдет из строя, сердечник неисправного блока мгновенно промокнет из-за отсутствия противодействующего магнитного поля.

Без противодействующего магнитного поля возникнет огромная утечка магнитного потока в корпус металлического сердечника. Это может увеличить нагрев металлических частей, что в некоторых случаях может привести к возгоранию. Таким образом, очень важно не забыть отключить трехфазный трансформатор, если вы обнаружите, что одна из фаз неисправна.

Другими недостатками этого трансформатора являются следующие

• Ремонт трехфазного трансформатора намного дороже по сравнению с однофазным.

• Запасной блок трехфазного трансформатора стоит дороже, чем запасной блок с одним трансформатором.

• С самоохлаждением.

• Это означает, что мощность трансформатора снижена.

Что означает трехфазный?

Трехфазное питание является стандартной системой производства, передачи и распределения электроэнергии переменного тока. Это система многофазного типа, обычно используемая электрическими сетями по всему миру для передачи электроэнергии или мощности.

Трехфазная сеть имеет три переменных тока, которые отличаются друг от друга на 120 электрических градусов. Каждая ветвь переменного тока достигает максимального напряжения, разделенного только 1/3 времени полного цикла. Проще говоря, выходная мощность никогда не падает до нуля и остается постоянной. Вот почему большинство коммерческих и промышленных предприятий всегда выбирают трехфазные трансформаторы.

При трехфазном электроснабжении лучше помнить, что вам понадобятся три жилы и один нулевой провод. Три жилы должны располагаться под углом 120 градусов друг к другу.

Существует два класса конфигураций цепей в трехфазном источнике питания. Это Дельта и Звезда. Конфигурация Delta не требует нейтрального провода, и он используется только в высоковольтных системах. С другой стороны, для Звезды требуется как заземляющий, так и нейтральный провод.

15+ЧАСТО ЗАДАВАЕМЫЕ ВОПРОСЫ О БЫТОВОМ ТРАНСФОРМАТЕ, УСТАНАВЛИВАЕМОМ НА ПОДУШКЕ

Как подключить трехфазный трансформатор?

При подключении трансформаторов вы можете подключать их к однофазным и трехфазным источникам питания, а также к однофазным и трехфазным нагрузкам. Избегайте неправильных подключений, чтобы предотвратить повреждение оборудования, которое также может привести к его повреждению.

Трехфазное питание, одно напряжение

В этой фазе и напряжении у вас есть три проводника. Таким образом, вы должны соединить все три проводника для трехфазного напряжения и соединить любую пару для однофазного напряжения.

Трехфазное питание, подключение с двойным напряжением (4-проводная, 3-фазная система)

Трехфазное питание и подключение с двойным напряжением включают три проводника под напряжением и заземленный нейтральный проводник. В связи с этим необходимо подключить три горячих провода для 3-х фазного питания. Для более низкого однофазного напряжения можно подключить два или три горячих проводника.

Способ подключения сухого трансформатора

Для чего нужен трехфазный трансформатор?

Трехфазный трансформатор играет важную роль в передаче электроэнергии. Эта машина в основном используется во всем мире в промышленных целях для производства, передачи и распределения электроэнергии. Как правило, они используются и устанавливаются в местах, где потребляется огромное количество электроэнергии, например, в больницах, квартирах, промышленных зданиях, трансформаторных подстанциях и т. д.

Трехфазные трансформаторы используются во многих отраслях промышленности, включая производство, здравоохранение, электротехнические работы и многие другие. Этим упомянутым отраслям нужен надежный и стабильный источник энергии для бесперебойной работы, который можно найти в трехфазных трансформаторах.

Эти трансформаторы могут эффективно нести большие нагрузки и распределять большую мощность, что крайне необходимо во многих крупных отраслях промышленности. Большинство каналов выработки электроэнергии имеют трехфазный характер и имеют диапазон напряжений от 13,2 кВ до 22 кВ.

Чтобы уменьшить потери мощности на распределительном конце, мощность передается при гораздо более высоких напряжениях, например, от 132 кВ до 400 кВ. Поэтому, если есть необходимость в более высоких напряжениях, используется трехфазный повышающий трансформатор.

С другой стороны, в конце передачи используется понижающий трехфазный трансформатор для понижения этих высоких напряжений до уровней 6600, 400, 230 вольт и т. д. Вот почему трехфазные трансформаторы идеальны, когда речь идет о распределении электроэнергии для крупных предприятий, поскольку они могут идеально сбалансировать мощность.

Эти трансформаторы очень надежны в преобразовании значительного количества энергии из первичного источника в форму, которую они могут использовать для различных машин и коммунальных услуг.

Силовые трансформаторы для нефтяных месторождений

В чем разница между однофазным и трехфазным трансформатором?

Разница между однофазным и трехфазным трансформатором заключается в том, что для однофазного трансформатора требуется только два провода, а именно фаза и нейтраль. Фазный провод несет электричество от источника к любому электроприбору, подключенному к нему. Более того, нейтральный провод отправляет цепь обратно к исходному источнику питания.

С другой стороны, трехфазный трансформатор работает только через три провода, включая нейтральный провод и трехжильные провода. Это создается намоткой трех однофазных на один сердечник. Трансформаторы размещают в закрытом помещении, заливают диэлектрическим маслом до достижения заданного напряжения.

Следует помнить, что трехфазные трансформаторы имеют шесть катушек, равномерно распределенных как по первичной, так и по вторичной стороне.

14+ЧАСТО ЗАДАВАЕМЫЕ ВОПРОСЫ О ТРАНСФОРМАТОРАХ, УСТАНАВЛИВАЕМЫХ НА ПОДУШКЕ

Однофазный и трехфазный трансформатор Daelim с монтажом на подушке

В чем разница между однофазной системой и трехфазной системой?

Системы электроснабжения подразделяются на две категории: однофазные и трехфазные. Однофазные обычно используются там, где требуется меньше энергии и работают на небольшие нагрузки. С другой стороны, три фазы широко используются на крупных предприятиях, таких как фабрики и другие промышленные предприятия, где требуется огромная мощность.

Еще одно существенное различие между ними заключается в том, что однофазный вариант имеет один нейтральный провод и один проводник, а трехфазный — один нейтральный провод и три проводника для замыкания цепи. Однофазный 230В, а трехфазный 415В. Однофазный также менее эффективен и экономичен по сравнению с трехфазным.

Трансформатор электроэнергии для сельского хозяйства

Однофазный лучше всего использовать для бытовой техники, а трехфазный идеален для крупных предприятий и больших нагрузок. Чтобы узнать больше о разнице между ними, см. их все ниже.

• Однофазное питание требует большего обслуживания и становится дороже по сравнению с трехфазным.

• В однофазной системе имеется только один фазный провод, и если неисправность возникает в сети, то блок питания полностью выходит из строя.

  Однако в трехфазной системе сеть состоит из трех фаз, и если произойдет ошибка на любой из фаз, две другие будут непрерывно обеспечивать питание, что делает ее более надежной.

• Три фазы могут передавать максимальную мощность по сравнению с другой.

• Когда дело доходит до эффективности, трехфазный кабель выигрывает в этой области, так как требует меньшего количества проводников по сравнению с однофазным для той же цепи.

Помогает ли трехфазный трансформатор сэкономить больше?

Есть несколько производителей трехфазных трансформаторов, таких как Daelim, которые гарантируют экономию энергии при обширном распределении электроэнергии. С точки зрения электропитания трехфазное питание более эффективно, поскольку оно может передавать в три раза больше мощности, чем один источник питания.

Где используются трехфазные трансформаторы?

Трехфазные трансформаторы обычно используются для производства и распределения электроэнергии. Вы можете найти эти трансформаторы в мощных промышленных нагрузках, таких как приводы двигателей, выпрямители и другое оборудование. Его также можно использовать в приложениях, требующих повышения или понижения мощности линий электропередачи и электростанций.

Какие существуют три типа трехфазных трансформаторов?

Существует три типа трехфазных трансформаторов: закрытого типа, открытого типа и сухого типа.

Трансформатор герметичного типа

Герметичный трехфазный трансформатор самоохлаждается за счет расширительных пластин. Лопасти автоматически расширяются, когда температура в VH становится высокой, и воздух дует прямо через лопасти, охлаждая машину.

Решения для силовых трансформаторов для нефтяных месторождений

Трехфазный двухобмоточный силовой трансформатор NLTC класса 220 кВ силовые трансформаторы для нефтепромыслов

Трансформатор открытого типа

В этом типе трехфазного трансформатора его цикл охлаждения осуществляется через дополнительный бак и лопасти вентилятора. Единственным отличием открытого и закрытого типа является дополнительный масляный бак.

Выбор распределительного трансформатора для офисного здания

Трансформатор сухого типа

Трансформатор сухого типа представляет собой трансформатор с катушками, залитыми эпоксидной смолой. В отличие от стандартного трансформатора, его магнитопроводы и обмотки находятся под давлением воздуха. Этот тип трансформатора может преодолеть недостатки масляных трансформаторов. Этот трансформатор используется в особых условиях, таких как плотное загрязнение, повышенная влажность воздуха, очень низкая температура окружающей среды.

Производитель трехфазных распределительных трансформаторов сухого типа с эпоксидной смолой – Daelim

Почему Дэлим?

Компания Daelim занимается проектированием, проектированием и производством высококачественных трансформаторов уже более 15 лет. Наша компания состоит из экспертов и профессионалов в области рекламы в этой области. В нашей команде есть блестящие исследователи и производственная команда, которые помогают создавать и поставлять исключительные и эффективные трансформаторы для различных предприятий и домов.

Наша команда проходит интенсивное и методичное обучение, направленное на постоянное совершенствование руководящих принципов и систем качества. Наша миссия также состоит в том, чтобы оправдать ожидания и потребности наших уважаемых клиентов, завоевать их доверие и удовлетворить их потребности. Таким образом, мы можем наладить прочные и долгосрочные партнерские отношения с нашими клиентами.

ПЕКИН DAELIM GREEN EP TECHNOLOGY CO., LTD. строится на опыте и знаниях людей, увлеченно работающих в компании. Каждый персонал постоянно работает с мыслью о предоставлении наилучшей продукции каждому из наших клиентов. В наших интересах внедрить инновационный продукт, такой как трехфазный трансформатор, чтобы дать нашим клиентам преимущество в ведении своего бизнеса без каких-либо перебоев, когда дело доходит до питания.

Мы также предлагаем индивидуальную настройку продукта в соответствии с потребностями и потребностями вашей компании. С нами вы можете рассчитывать на продукцию высокого уровня и возможности быстрого исполнения без ущерба для качества продукции. Мы также гарантируем, что каждый из наших клиентов чувствует себя особенным благодаря нашему первоклассному обслуживанию клиентов. Итак, если вы ищете трансформаторы для дома или бизнеса, наша компания всегда открыта для вас.

Мы всегда поддерживаем миссию нашей компании, которая заключается в удовлетворении потребностей наших клиентов. Вот почему, если вы выберете нас для своих нужд трансформатора, вы никогда не ошибетесь с Daelim!

Заключение

Трехфазные трансформаторы имеют сходство с другими трансформаторами. Они оба имеют преимущества и недостатки. Тем не менее, когда дело доходит до практичности с точки зрения промышленного и коммерческого использования, трехфазный трансформатор намного эффективнее.