Устройство силового трансформатора: Силовые трансформаторы: определение, классификация и принцип работы

Содержание

Силовой трансформатор: устройство и принцип работы

Трансформаторы силовые используются для преобразования выходного напряжения генератора в более высокий уровень, подходящий для передачи энергии. Они же на следующем этапе понижают его до нужных потребителям значений.

Принципы работы ничем не отличаются от функционирования типичного трансформатора. Ток проходит по первичной обмотке. Этот процесс образует магнитное поле. Его силовые линии создают ЭДС – появляется ток во вторичной обмотке.


Промышленные установки создаются с учетом повышенной мощности, поэтому в конструкцию добавляют специальные изменения:

  • Обмотки создают из алюминиевых и медных проводников с большой площадью сечения.
  • Изоляционные слои обмоток дополняют лаками, увеличивающими механическую прочность.
  • Чтобы регулировать в нужном диапазоне напряжения с небольшим шагом во вторичной обмотке делают необходимое количество ответвлений.
  • Для переключения без отсоединения нагрузки применяют специальные устройства, которые создают электрические контакты между соседними элементами. С применением ограничивающих ток резисторов компенсируют негативные воздействия на оборудования при возникновении короткого замыкания.

При преобразовании напряжения выделяется большое количество тепла, которое отводится с помощью масла. В стандартной схеме охлаждения применяют следующие элементы:

  • Расширительный бак, в который поступает жидкость при расширении в процессе нагрева.
  • Выхлопная труба, через которую выпускаются газы.
  • Радиатор – для улучшения эффективности системы.
  • Осушитель воздуха, не допускающий проникновение влаги в теплоноситель.
  • Указатель уровня масла.
  • Специальное реле, регистрирующее интенсивность газообразования. Оно включает предупреждающие сигналы и отключает водные и выходные цепи при возникновении опасных режимов работы.

Даже из этого краткого описания понятно, что масляное охлаждение– это сложная система. Большое количество компонентов само по себе снижает общий уровень надежности. Для поддержания хорошего функционального состояния требуется тщательный контроль, регулярная замена масла.

Чтобы снизить нагрузки на персонал, и уменьшить расходы в процессе эксплуатации применяют трансформаторы силовые сухого типа. В них применяют литые изоляционные материалы, а для отвода тепла используют системы воздушного охлаждения.

Устройство и элементы конструкции силовых трансформаторов | Трансформаторы

Силовые трансформаторы (автотрансформаторы) в зависимости от мощности и напряжения условно делят на восемь габаритов. Так, например, к нулевому габариту относят трансформаторы мощностью до 5 кВ-А включительно, мощностью свыше 5 кВ-А — до 100 кВ-А напряжением до 35 кВ (включительно) к I габариту, выше 100 до 1000 — ко II, выше 1000 до 6300 — к III; выше 6300 — к IV, а напряжением выше 35 до 110 кВ (включительно) и мощностью до 32 000 кВ-А — к V габариту. Для отличия по конструктивным признакам, назначению, мощности и напряжению их подразделяют на типы.

Каждому типу трансформаторов присваивают обозначение, состоящее из букв и цифр. Буквы в типах масляных и сухих трансформаторов обозначают: О — однофазный, Т — трехфазный, Н — регулирование напряжения под нагрузкой, Р — с расщепленными обмотками; по видам охлаждения: С — естественно-воздушное, М — естественная циркуляция воздуха   и   масла, Д — принудительная циркуляция воздуха и естественная циркуляция масла, ДЦ — принудительная циркуляция воздуха и масла, MB — принудительная циркуляция воды и естественная циркуляция масла, Ц— принудительная циркуляция воды и масла. Вторичное употребление буква С в обозначении типа показывает, что трансформатор трехобмоточный.

Рис. 1. Устройство силового масляного трансформатора мощностью 1000—6300 кВ-А класса напряжения 35 кВ:
1 — бак, 2 — вентиль, 3 — болт заземления, 4 — термосифонный фильтр, 5 — радиатор, 6 — переключатель, 7 — расширитель, 8 — маслоуказатель, 9—воздухоосушитель, 10 — выхлопная труба, 11 — газовое реле, 12 — ввод ВН, 13 — привод переключающего устройства, 14 — ввод НН, 15 — подъемный рым, 16 — отвод НН, 17 — остов, 18 — отвод ВН, 19 — ярмовая балка остова (верхняя и нижняя), 20 — регулировочные ответвления  обмоток ВН,   21 — обмотка  ВН   (внутри  НН),   22 — каток тележки

Цифры в числителе указывают мощность трансформатора (в киловольт-амперах), в знаменателе — класс напряжения обмотки ВН (в киловольтах), например: ТМ-100/6 — трехфазный, с масляным охлаждением и естественной циркуляцией, мощностью 100 кВ-А, напряжением 6 кВ; ТД-10000/110 — трехфазный, с дутьевым охлаждением, мощностью 10 000 кВ-А, напряжением 110 кВ; ТДТ-20 000/110 — трехфазный, трехобмоточный, с дутьевым охлаждением, мощностью 20 000 кВ-А, напряжением 110 кВ; ТС-630/10 — трехфазный, сухого исполнения, мощностью 630 кВ-А, напряжением 10 кВ.
В обозначении автотрансформатора добавляют букву А. Если автотрансформатор понижающий, то буква А стоит в начале обозначения, если повышающий — в конце.

В условном обозначении типа трансформатора указывают также год разработку конструкции, климатическое исполнение и категорию размещения, например: ТДЦ-63 000/110-75У1 (У — предназначен для работы в условиях умеренного климата, 1 — на открытом воздухе).
По стандарту номинальные мощности трехфазных трансформаторов и автотрансформаторов должны соответствовать ряду: 5; 6,3; 8; 10; 12,5; 16; 20; 25; 31,5; 40; 50; 63; 80; 100; 125; 160; 200; 250 и т. д.
Составными частями масляного трансформатора являются: остов обмотки, переключающее устройство, вводы, отводы, изоляция, бак, охладители, защитные и контрольно-измерительные и вспомогательные устройства.
Конструкция, включающая в собранном виде остов трансформатора, обмотки с их изоляцией, отводы, части регулирующего устройства, а также все детали, служащие для их механического соединения, называется активной частью трансформатора. На рис. 1 показано устройство и компоновка основных частей силового масляного трансформатора мощностью 1000— 6300 кВ-А.

как устроен, принцип работы силового трансформирующего устройства

При передаче электроэнергии на большие расстояния очень важно минимизировать её потери. Поэтому вырабатываемую генераторами энергию необходимо правильно преобразовывать с целью получения более высокого напряжения. Для этих целей в специальных подстанциях устанавливают силовой масляный трансформатор.

Составляющие конструкции

Высоковольтные линии электропередач с напряжением более 6 тысяч вольт защищают специальными устройствами, преобразующими переменный электрический ток и защищающими сети от серьёзного перенапряжения. Существует два типа таких устройств:

  • обычные трансформаторы;
  • автотрансформаторы.

Обе разновидности имеют похожее устройство и функциональные характеристики. Стандартная конструкция трансформатора включает в себя следующие составляющие:

  • Ферромагнитный сердечник. Он заключается в специальный прочный корпус, не позволяющий агрессивной среде вывести его из строя.
  • Обмотка. Бывает медной и алюминиевой, имеет сечения круглой либо прямоугольной формы. Концентрическая обмотка имеет вид цилиндров, располагающихся один в другом. Несколько слоёв обмотки с низким напряжением занимают место близко к сердечнику. Винтовая обмотка высокого напряжения устанавливается на специальный цилиндр, выполняющий роль изолятора. Балки, на которых находится обмотка, имеют специальную защиту.
  • Газовое реле. Находясь в трубопроводе между основным и расширительным баком, оно пропускает весь газ, образующийся в процессе нагрева масла. Реле срабатывает даже при минимальном газообразовании. Если объём газа увеличивается, об этом уведомляют световые и звуковые датчики. В случае когда газа образуется очень много, чтобы не допустить разложения масляных веществ, происходит автоматическое срабатывание выключателей во всём трансформаторе.
  • Гильза для термометра. Термометр требуется для постоянного отслеживания температуры поверхностных слоёв масла.
  • Осушитель воздуха. Не даёт влаге из воздуха попадать в масло и ухудшать его диэлектрические параметры.
  • Выхлопная труба. Для того чтобы масло поступало в нужном количестве, один край трубы соединяется с основным баком трансформатора, второй находится на уровне чуть выше расширителя.
  • Предохранительная мембрана. Крепится на край выхлопной трубы, выполняет защитную функцию при аварийном скачке напряжения. В некоторых устройствах вместо мембраны может использоваться сильфон или клапанные элементы.
  • Проходные изоляторы. С их помощью обеспечивается безопасное функционирование прибора. Для удобства управления прибор оснащается ручкой на крышке бака.

Устройство масляного трансформатора предусматривает наличие в нём охлаждающей и магнитной системы. Главная отличительная черта такого устройства от автотрансформатора — его небольшой размер, благодаря которому использование масляного трансформатора становится удобным и на улице, и в технических помещениях любого размера.

Принцип действия

Работа устройства, преобразующего ток, основывается на принципе электромагнитной индукции. Ток переменного напряжения поступает на обмотку, создавая переменное магнитное поле. Последнее способствует дальнейшему образованию электрического тока.

Масло, обладающее высокими диэлектрическими свойствами, заливается в бак, оснащённый задвижками и вкручивающейся пробкой. Находящееся в нижней части запорный вентиль позволяет производить отбор проб масла для анализа. Для увеличения поверхности бака могут использоваться пластины из металла, ускоряющие процедуру теплообмена между маслом и внешним воздушным слоем.

Попадая в бак, масло начинает движение по внутреннему и внешнему кругу. Функцию первого круга выполняют два коллектора, образующих радиатор.

Температура радиатора может понижаться естественным способом либо с помощью специально предусмотренной вентиляционной системы. Такая система, с одной стороны, эффективно охлаждает оборудование, с другой — сокращает его нагрузочные показатели в среднем на 25%.

Температурный режим

Циркулирующее внутри бака масло, нагреваясь и охлаждаясь, постоянно меняет свой объём в рамках заданного диапазона. Для своевременной компенсации колебаний объёма в трансформаторе имеется расширительный бачок с маслоуказателем. Благодаря принципу сообщающихся сосудов, используемому при его установке, и прозрачному градуированному стеклу, процесс отслеживания уровня масла в приборе максимально прост.

В процессе работы силового трансформатора температура масла достигает очень больших значений, поэтому при его охлаждении в атмосферу выходит огромное количество тепла.

Развитие современных промышленных технологий позволило использовать высвобождающуюся тепловую энергию для отопления зданий, располагающихся вблизи работающих трансформаторных подстанций.

Правильная эксплуатация и обслуживание

Залогом долговременной эксплуатации масляного трансформатора служит соблюдение всех норм его использования, прописанных в инструкции. Чтобы прибор работал бесперебойно, он должен подвергаться:

  • профилактическому осмотру;
  • техническому обследованию;
  • внеплановому ремонту.

Во время этих работ специалисты проводят проверку работающего устройства на наличие постороннего шума и излишних вибраций, сверяют число переключений с данными, отображающимися на счётчиках. Периодичность проверок масляных трансформаторов зависит от способа их работы. Если процесс эксплуатации контролируется профессионалами, осмотр должен проводиться ежесуточно. В случаях с автономно работающими приборами достаточно трёх проверок в месяц.

Силовые трансформаторы устройство и принцип действия

Транспортировка электрической энергии на большие расстояния неизбежно приводит к определенным потерям. Для того чтобы снизить потери, в системе передачи применяется свойство трансформации. С этой целью электрический ток проходит через трансформаторную подстанцию, с помощью которой осуществляется повышение амплитуды напряжения, подаваемого в ЛЭП для дальнейшей транспортировки.

Конечная точка ЛЭП подключается к вводу удаленной подстанции. Здесь выполняется снижение напряжения, после чего электричество распределяется среди потребителей. На обеих подстанциях установлены силовые трансформаторы, устройство и принцип действия которых позволяет преобразовывать электроэнергию большой мощности. Они отличаются особенностями устройства и техническими характеристиками.

Основные детали и системы силового трансформатора

Металлический корпус предназначен для размещения внутри него электрического оборудования трансформатора. Он представляет собой герметичный бак с крышкой, заполненный трансформаторным маслом. Такой сорт масла имеет высокие диэлектрические качества, с его помощью отводится тепло от деталей, подверженных значительным токовым нагрузкам.

Охлаждение трансформатора осуществляется с помощью гидравлической системы. Залив и слив масла производится с использованием задвижек и вкручивающихся пробок. Отбор масла для химического анализа производится через запорный вентиль, расположенный в нижней части бака.

Циркуляция масла в силовом трансформаторе происходит по двум контурам – внешнему и внутреннему. В состав внешнего контура входит радиатор, состоящий из верхнего и нижнего коллекторов, соединенных между собой металлическими трубками. Нагретое масло проходит через магистрали охладителя, остывает и вновь поступает в бак. Внутри бака масло может циркулировать естественным путем или принудительно под действием давления, создаваемого насосами. Теплообмен значительно улучшается за счет специальных гофр, устанавливаемых на поверхности бака.

Важнейшим элементом силового трансформатора является его электрическая схема. Все ее элементы размещаются внутри корпуса. Верхняя и нижняя балки составляют остов, на котором крепятся все остальные детали. В состав схемы входит магнитопровод, обмотки высокого и низкого напряжения, высоковольтные и низковольтные отводы, регулировочные ответвления обмоток. В нижней части располагаются вводы высокого и низкого напряжения.

Основной функцией магнитопровода является снижение потерь магнитного потока, проходящего через обмотки. Для его изготовления используется специальные сорта электротехнической стали. Ток нагрузки протекает через обмотки фаз. Изоляция витков выполняется специальными сортами хлопчатобумажной ткани или кабельной бумаги. Механическая и электрическая прочность обмоточной изоляции повышается за счет пропитки поверхностей специальным лаком. Подключение обмоток может выполняться по схеме «звезда», «треугольник» или «зигзаг». Для маркировки концов каждой обмотки используются латинские символы.

Принцип действия и режимы работы

Силовые трансформаторы действуют по такому же принципу, как и обычные трансформаторные устройства. Во входную обмотку поступает электрический ток, колебания которого изменяются по времени. Это приводит к наведению в магнитопроводе изменяющегося магнитного поля. Далее изменяющийся магнитный поток проходит через витки второй обмотки, после чего в ней возникает электродвижущая сила.

Во время проверок и в процессе эксплуатации работа трансформатора может происходить в различных режимах:

  • Рабочий режим. В этом случае источник напряжения подключается к первичной обмотке, а нагрузка – к вторичной. Величина тока в каждой обмотке должна быть не более допустимого расчетного значения. В данном режиме обеспечивается устойчивое и надежное питание потребителей в течение длительного времени. В рабочем режиме может создаваться холостой ход и короткое замыкание с целью проверки характеристик трансформаторного устройства.
  • Холостой ход. Создается путем размыкания вторичной цепи, чтобы исключить протекание по ней тока. Данный режим позволяет определить коэффициент полезного действия, коэффициент трансформации, потери в стальных деталях, затраченные для намагничивания сердечника.
  • Режим короткого замыкания. В этом случае накоротко шунтируются выводы вторичной обмотки. На входе трансформатора напряжение оказывается заниженным до значения, при котором создается вторичный номинальный ток с постоянным значением. Данный способ позволяет установить потери в меди.
  • Аварийный режим. К нему относятся любые нарушения работы трансформатора, вызывающие отклонение рабочих показателей за пределы допустимого значения. Особую опасность представляет короткое замыкание, возникающее внутри обмоток. Для предотвращения последствий аварийного режима в силовых трансформаторах устанавливаются автоматические средства защиты и сигнализации. Они поддерживают нормальную работу первичной схемы и полностью отключают ее в случае неисправностей и аварийных ситуаций.

Защита силовых трансформаторов

В первую очередь необходимо постоянно контролировать уровень масла, циркулирующего внутри бака. На его температуру оказывает влияние целый комплекс различных факторов. В связи с этим происходит постоянное изменение объема и главной задачей становится поддержание уровня масла в установленных границах. Важную роль в этом играет использование расширительного бачка, компенсирующего все объемные отклонения. Кроме того, он позволяет вести наблюдения за текущим уровнем масла.

Данные о состоянии уровня снимаются с помощью маслоуказателя, подключаемого параллельно с расширительным бачком.

Силовые трансформаторы должны быть защищены от проникновения влаги, поскольку расширительный бак своей верхней частью плотно контактирует с окружающей средой. С этой целью устанавливается осушитель воздуха, создающий препятствия попаданию влаги в масло, что существенно снижает его диэлектрические свойства.

Важной составляющей масляной системы считается газовое реле, защищающее трансформатор от внутренних повреждений. Оно монтируется внутри трубопровода, который соединяет между собой основной и расширительный баки. Во время нагрева масло и органическая изоляция выделяют газы, попадающие в емкость газового реле, содержащую внутри чувствительный элемент.

В некоторых случаях может возникнуть аварийное повышение давления внутри бака. В целях защиты на крышке трансформатора выполняется монтаж выхлопной трубы. Ее нижний конец должен сообщаться с емкостью бака, а масло – поступать внутрь до необходимого уровня в расширителе. Над расширителем возвышается верхняя часть трубы, которая отводится в сторону и незначительно загибается вниз. Ее конец герметично закрывает стеклянная предохранительная мембрана, разрушающаяся в случае аварийного повышения давления.

Силовые трансформаторы, имеющие обмотку высокого напряжения свыше 1000 В, оборудуются релейной защитой от основных повреждений и неисправностей. Непосредственными защитными устройствами являются вторичные реле прямого или косвенного действия. Их подключение осуществляется не напрямую, а через измерительные трансформаторы напряжения и тока.

Монтаж и дальнейшая эксплуатация силовых трансформаторов

Большинство конструкций силовых трансформаторов обладают значительным весом. Поэтому для их транспортировки к месту монтажа используется специальный транспорт. Оборудование поставляется полностью собранным и готовым к подключению.

Монтаж силового трансформатора выполняется на заранее подготовленном фундаменте или в специальном помещении. Во избежание воздушных мешков под крышкой бака в процессе установки, под катки со стороны расширителя подкладываются стальные пластинки. Их толщина должна обеспечивать подъем 1% с узкой и 1,5% с широкой стороны трансформатора. Длина прокладок составляет не менее 150 мм. При массе устройства до 2 тонн установка выполняется непосредственно на фундамент. Корпус в обязательном порядке соединяется с системой заземления.

Перед началом установки силовые трансформаторы проходят испытания в лабораторных условиях. В это время измеряется коэффициент трансформации, проверяется качество соединений, изоляции, а также соответствие трансформаторного масла.

Релейная защита силового трансформатора

устройство, принцип действия и особенности установкаа

Силовой трансформатор – большое по габаритам устройство, которое используется для передачи электрической энергии от основного источника на большие расстояния. Чаще всего он имеет две обмотки (может и больше), которые преобразовывают напряжение тока, и делают его приемлемым для использования в домах, на предприятиях и других учреждениях. Для этого устройство обладает переменным магнитным полем.

Силовой трансформатор может быть понижающим (распределяет энергетический поток) и повышающим (передает напряжение на большие расстояния), в зависимости от того, как он должен «переделывать» напряжение. Нужно отметить, что до того, как ток попадет от станции в места бытового пользования, он преобразовывается несколько раз.

Принцип действия агрегата основывается на явлении взаимной индукции. Здесь задействованы обе обмотки. В первой, при поступлении на нее электричества, образуется переменным магнитный поток, который создает электродвижущую силу во второй обмотке. Если ко второй обмотке присоединен приемник энергии, то через него начинает проходить ток. При этом напряжение уже будет преобразованным.

Нужно отметить, что силовой трансформатор имеет неодинаковое напряжение в обеих обмотках. Этот параметр и определяет тип агрегата. Если вторичное напряжение будет ниже первичного, то устройство называется понижающим, в противном случае оно будет повышающим.

Что касается обмоток, то они чаще всего имеют цилиндрическую форму. Возле самого магнитопровода должно быть более низкое напряжение, так как его легче изолировать. Между обмотками обязательно должна находиться изолирующая прокладка.

Силовой трансформатор является достаточно большим устройством, для установки которого необходимы время, сила и осторожность. Заниматься этим должны специалисты-электрики, имеющие разрешение на совершение подобных работ. Прежде всего, агрегат доставляется на место монтажа. Для этого используется большой грузовик или платформа на рельсах. На территории, где будут совершаться все работы, должны быть организованы возможности для подъезда и работы погрузочно-монтажного транспорта и оборудования.

Монтаж силовых трансформаторов должен производиться согласно с требованиями правил безопасности. Площадка должна быть оснащена всем необходимым инвентарем, а также всей необходимой техникой для пожаротушения. На месте проведения работ должна быть установлена телефонная связь. Далее необходимо обеспечить хорошее освещение установочной площадки.

Если все подготовительные работы произведены, то необходимо полностью осмотреть силовые трансформаторы напряжения на предмет плохо установленных деталей, трещин или других повреждений. Также необходимо проверить ввод при помощи испытательного напряжения.

После монтажа агрегаты необходимо тщательно проверить. Если во время испытаний были замечены проблемы, то их нужно обязательно устранить. Если недостатки не могут быть устранены на месте, то устройство необходимо отправить на производство, где оно будет тщательно осмотрено и отремонтировано.

Устройство силового масляного трансформатора: конструкция и принципы работы

Силовой масляный трансформатор представляет собой уникальное электротехническое оборудование для измерения напряжения переменного электрического тока в сети.

Можно выделить несколько вариантов трансформаторов, в зависимости от номинала входа и выхода напряжения. К примеру, в случае высокого напряжения на входе – вам необходимо приобретать понижающий трансформатор. При выходе тока более высокого напряжения , чем на входе – необходим повышающий масляный трансформатор. При этом следует понимать, что сама частота тока остается одинаковой при любой вариации (вход/выход). В зависимости от модели необходимо подбирать ремкомплект для силового трансформатора.

Процесс функционирования трансформатора заключается в электромагнитной индукции. Основной принцип индукции состоит в базовом правиле: при проходе магнитного поток через замкнутый контур, у него возникает электрический ток.

Основные составные части масляного трансформатора

Основная и главная часть любого масляного трансформатора состоит из обмотки и сердечника. Процесс охлаждения трансформатора осуществляется за счет контроля масла. Это возможно через специальный бачок с небольшой крышкой на которой располагаются все необходимые датчики давления и температуры, а также сами входы и выходы обмоток.

Сами трансформаторы можно разделять по конструктивному исполнению масляного бака. Любое устройство в обязательном порядке должно иметь на крышке расширитель и газовое реле.

Устройство представляет собой габаритную конструкцию для легкого доступа.

Виды масляных трансформаторов

Устройства масляного типа можно разделить на следующие группы по габаритам:

  1. 1-габарит: мощность до 100кВа, до 35Кв
  2. 2-габарит: от 100 до 1000кВа, до 35Кв
  3. 3-габарит: от 1000 до 3000кВа, до 35Кв

Выбор необходимого устройства осуществляется в зависимости от требуемых характеристик. Напряжения и частоты. 

Механика работы масляного трансформатора

Оптимальными условиями работы является: отсутствие взрывоопасных веществ в окружающей среде и допуск по нормам пыли и примесей.

Механика работы масляного трансформатора заключается в том, что ответственное лицо должно следить за нагревом масла, чтобы не допустить образования осадка на обмотках.

В любом таком устройстве располагается специальный расширитель, который и необходим для возмещения объема масла.

Помимо расширителя также располагается воздухоосушитель. Само определение говорит о том, что главная его задача – фильтрация инородных тел и образования влаги.

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

Обычный силовой трансформатор является достаточно важным и распространенным электротехническим устройством. Он позволяет преобразовывать напряжение и ток в нужные величины. Конструктивно он прост, имеется магнитный сердечник определенной формы, на который наматываются обмотки изолированного провода (медный, чаще всего). Эти обмотки делятся на первичную (входную) и вторичную (выходная). Их может быть не две (входная и выходная), а более двух (несколько входных и выходных) в зависимости от конкретного назначения силового трансформатора.

В основе работы любого трансформатора заложен один простой принцип, точнее электро физическое явление — это электромагнитная индукция. Что это такое? Все очень просто! Электрический ток представляет собой упорядоченное движение заряженных частиц (в твердых телах это электроны. а в жидких и газообразных это ионы). При движении заряда по проводнику вокруг него образуется магнитное поле (именно движущегося заряда, вокруг не движущегося имеется только электрическое поле). Магнитное поле также существует вокруг постоянных магнитов. Так вот, если взять кусок изолированного провода, намотать из него катушку, подсоединить к концам этой катушки вольтметр, после чего быстро провести возле катушки магнитом, то мы на вольтметре увидим скачок электрического напряжения. Получается, что если постоянно воздействовать на катушку магнитным полем (движущемся), то можно из нее получить некий источник или преобразователь электрической энергии.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Как это работает Jameco Electronics

Меган Танг

Трансформаторы представляют собой электрические устройства, состоящие из двух или более витков провода, которые используются для передачи электрической энергии с помощью магнитного поля. Трансформаторы — это очень простые статические электромагнитные пассивные электрические устройства, которые работают по принципу закона индукции Фарадея, преобразуя электрическую энергию из одного значения в другое. Две электрические цепи связаны через взаимную индукцию, которая представляет собой процесс, при котором катушка провода магнитно индуцирует напряжение в другую катушку, расположенную в непосредственной близости.Электрическая энергия более эффективно передается от одной катушки к другой, когда катушки наматываются на сердечник. Уровни напряжения и тока либо увеличиваются, либо уменьшаются без изменения частоты. Более высокие напряжения и токи передачи переменного тока могут быть снижены до гораздо более низкого, более безопасного и пригодного для использования уровня напряжения, где их можно использовать для питания электрооборудования в домах и на рабочих местах.


Трансформатор напряжения
Однофазный трансформатор напряжения состоит из двух электрических катушек, первичной и вторичной обмотки.Первичная обмотка потребляет энергию, а вторичная обмотка отдает энергию. Две катушки связаны не электрически, а магнитно. Если вторая катушка имеет то же число витков, что и первая катушка, электрический ток во второй катушке будет практически такой же величины, как и в первой катушке. Понижающий трансформатор — это когда первая катушка (первичная обмотка) имеет больше витков, чем вторая катушка (вторичная обмотка), поэтому вторичное напряжение меньше первичного напряжения.Повышающий трансформатор — это когда первая катушка имеет меньше витков, чем вторая катушка, в результате чего вторичное напряжение выше, чем первичное напряжение.
Трансформатор с железным сердечником
Как упоминалось ранее, катушки намотаны на сердечник. Ядро может быть изготовлено из нескольких различных материалов. Во-первых, это трансформатор с железным сердечником, в котором в качестве материала сердечника используются пластины из мягкого железа. Железо обладает отличными магнитными свойствами, что приводит к высокому потокосцеплению трансформатора с железным сердечником, поэтому эффективность также высока.В трансформаторе с ферритовым сердечником используется ферритовый сердечник, который обладает высокой магнитной проницаемостью и обеспечивает очень низкие потери в высокочастотных приложениях. Часто трансформаторы с ферритовым сердечником используются в импульсных источниках питания или в приложениях, связанных с ВЧ. В трансформаторе с тороидальным сердечником используется тороидальный материал сердечника (в форме кольца или пончика), такой как железный сердечник или ферритовый сердечник. Кольцевая форма делает индуктивность рассеяния очень низкой. В трансформаторе с воздушным сердечником потокосцепление полностью осуществляется с использованием воздуха; однако они имеют низкую взаимную индуктивность по сравнению с трансформатором с физическим сердечником.

Вам также может быть интересно прочитать: Что такое переменный ток


Меган Танг проходит летнюю стажировку в Jameco Electronics , учится в Калифорнийском университете в Санта-Барбаре (UCSB). Ее интересы включают фотографию, музыку, бизнес и инженерное дело.

Фото: Учебники по электронике

Оборудование для испытаний высоковольтных трансформаторов

Испытания трансформаторов

Трансформаторы являются неотъемлемой частью энергосистемы.Их надежность напрямую влияет на надежность сети. Выход из строя этого критически важного актива может нанести ущерб сети и увеличить ее волатильность. Поскольку замена высоковольтного трансформатора требует планирования по многим причинам, включая длительное время производственного цикла, которое может превышать целый год, широко признано, что управление активами, особенно трансформаторами, является полезным вкладом в работу сети.

Полный набор инструментов для тестирования трансформаторов от Megger дает полное представление о состоянии вашего трансформатора.

Проверка трансформатора

Надлежащее управление сроком службы трансформаторов требует разнообразной информации о состоянии трансформатора, которую нельзя получить с помощью одного испытания. Для получения подробной информации посетите нашу страницу применения трансформатора. Рекомендации по испытаниям меняются в зависимости от срока службы трансформатора и зависят от обстоятельств, при которых проводятся испытания. Чтобы узнать больше, посетите нашу страницу плановых диагностических тестов.

Оборудование для испытаний трансформаторов

Обоснованный выбор оборудования для испытаний трансформаторов является важным шагом на пути к окончательному улучшению решений по управлению сроком службы трансформаторов.Испытание и оценка трансформаторов — сложная задача. Даже при использовании очень точного испытательного оборудования результаты могут давать неточное представление о состоянии актива. Испытание трансформатора может иметь особую чувствительность к подготовке к испытанию, соединениям измерительных проводов и тестовой среде. Хорошим примером является испытание коэффициента мощности/коэффициента рассеяния/тангенса δ (т. е. PF/DF). Если результат испытания не будет точно компенсирован для температуры, при которой оно было выполнено, сравнение с предыдущими результатами испытаний и применение предложенных стандартом «пределов» PF/DF будет недействительным.Организации по стандартизации фактически признали, что при изменении температуры каждый трансформатор ведет себя по-своему, в зависимости от его состояния, и поэтому больше не предоставляют таблицы «коэффициента коррекции температуры» PF/DF.

Наборы для проверки трансформаторов Megger спроектированы и изготовлены таким образом, чтобы максимально устранить ошибки в результатах испытаний, чтобы вы могли быть уверены в своих выводах. Для этого требуется нечто большее, чем просто создание очень точного измерительного инструмента. Например, для устранения зависимости PF/DF от температуры запатентованная технология ITC компании Megger определяет индивидуальную температурную коррекцию (ITC) и обеспечивает уверенность в том, что скорректированный результат теста, выдаваемый прибором, каждый раз представляет точный эквивалент PF/DF трансформатора при 20°C. .

Зачем покупать оборудование для испытаний трансформаторов Megger?

Компания Megger уделяет особое внимание безопасности, точности, эффективности и удобству использования наших приборов для испытаний трансформаторов. Мы настойчивые новаторы с глубоким пониманием трансформаторов и их испытаний, стремящиеся предоставить тестовые решения без уступок. Например, чтобы удовлетворить потребность в более быстром выполнении измерений диэлектрической частотной характеристики (DFR) с исторически длительным временем испытаний, мы внедрили для этого многочастотный метод FDS вместо того, чтобы включать менее точный «метод PDC» в тест для ускорения. время измерения.Встроенные экраны наших измерительных приборов представляют собой большие сенсорные дисплеи, хорошо читаемые при солнечном свете, а наши испытательные провода продуманно спроектированы для устранения известных проблем тестирования. Внимание к деталям, безопасность и простота использования очевидны в каждом продукте из нашего обширного портфолио для испытаний трансформаторов.

Тестовое оборудование и решения находятся в центре нашего внимания. Наша цель — помочь вам уверенно снабжать мир надежной электроэнергией.

Силовой трансформатор

: узнайте назначение, стоимость и сроки приобретения Силовой трансформатор

Назначение трансформатора

Трансформаторы предназначены для выполнения одного из следующих действий:

  • Повышающее напряжение; следовательно, понижающий ток — обеспечивает передачу на большие расстояния за счет снижения потерь в меди в I ^ 2 \ раза R.Повышающие уровни находятся возле электростанций.
Повышающие трансформаторы на электростанции – показаны три трансформатора и один запасной. Повышающий трансформатор в основании ветряной турбины. У каждой турбины своя. Изображение предоставлено: Патрик Финнеган – CC.
  • Понижающее напряжение; следовательно, повышающий ток — позволяет распределять мощность потребителям при безопасной величине напряжения. Понижающие устройства находятся рядом с центрами нагрузки и в системах вспомогательной передачи.
Понижающие трансформаторы на распределительной станции
  • На распределительных трансформаторах, если они установлены, устройство РПН поддерживает постоянное вторичное напряжение при увеличении или уменьшении нагрузки.
  • Трансформатор также предназначен для специальных применений, таких как
    • фазосдвигающий трансформатор (подает больше мощности на линию передачи за счет изменения угла мощности \sin\delta – узнайте больше)
    • Преобразовательный трансформатор HVDC Компенсаторный (SVC) трансформатор (ВАР генерируются емкостными и индуктивными элементами на среднем напряжении, еще нужен трансформатор для повышения при подвязке этих элементов к высоковольтной сети)
    • заземляющий зигзагообразный трансформатор (предусмотреть путь для — последовательный ток в незаземленной системе)
Стоимость трансформатора

Стоимость силового трансформатора значительно варьируется в зависимости от рейтинга BIL, рейтинга МВА, конструкции сердечника, требований к гарантированным потерям, конструкции бака и т. д.Цены, указанные ниже, относятся к трансформатору стандартной конструкции (т. е. стандартному звуковому трансформатору с сердечником).

  • Малый силовой трансформатор с LTC — 10 МВА или ниже: ~ 600 000 долл. США
  • Средний силовой трансформатор с LTC — от 10 МВА до 50 МВА: ~ 800 000 долл. США или больше: ~ 2 500 000 долл. США
  • Специальный фазосдвигающий трансформатор – 100 МВА+: ~ 4 000 000 долл. США
Срок поставки трансформатора

~ 1 год, независимо от рейтинга МВА.

Информация о стоимости и сроках поставки является приблизительной. Чтобы получить фактические данные, свяжитесь с продавцом и сообщите спецификации вашего оборудования.

Узнать подробности о другом основном оборудовании
ИЛИ
Пройти викторину

Пожалуйста, поддержите этот блог, поделившись статьей

Батареи производят электричество

Электрохимическая батарея производит электричество из двух разных металлов в химическом веществе, называемом электролитом .Один конец батареи прикреплен к одному из металлов, а другой конец прикреплен к другому металлу. Химическая реакция между металлами и электролитом освобождает больше электронов в одном металле, чем в другом.

Источник: Адаптировано из проекта развития национального энергетического образования (общественное достояние)

Металл, который высвобождает больше электронов, развивает положительный заряд, а другой металл развивает отрицательный заряд.Если электрический проводник или провод соединяет один конец батареи с другим, электроны текут по проводу, чтобы сбалансировать электрический заряд.

Электрическая нагрузка — это устройство, которое использует электричество для выполнения работы или выполнения работы. Если вдоль провода разместить электрическую нагрузку, например лампочку накаливания, электричество может совершать работу, проходя по проводу и лампочке. Электроны текут от отрицательного конца батареи через провод и лампочку и обратно к положительному концу батареи.

Электричество проходит по цепям

Электричество должно иметь полный путь или электрическую цепь , прежде чем электроны смогут двигаться. Выключатель или кнопка включения на всех электрических устройствах замыкает (включает) или размыкает (выключает) электрическую цепь в устройстве. Включение или выключение света открывает цепь, и электроны не могут течь через свет. Включение света замыкает цепь, которая позволяет электричеству течь от одного электрического провода через лампочку, а затем по другому проводу.

Лампа накаливания излучает свет, когда электричество проходит через крошечный провод в лампочке, который сильно нагревается и светится. Лампа накаливания перегорает, когда крошечный провод внутри лампочки разрывается, что размыкает цепь.

Источник: Адаптировано из проекта развития национального энергетического образования (общественное достояние)

Трансформаторы помогают эффективно передавать электричество на большие расстояния

Чтобы решить проблему передачи электроэнергии на большие расстояния, Уильям Стэнли разработал устройство, названное трансформатором .Трансформатор изменяет напряжение электричества в проводнике или линии электропередач. Высоковольтные линии электропередач, такие как те, что висят между высокими металлическими башнями, передают электричество на большие расстояния туда, где оно необходимо. Электричество с более высоким напряжением более эффективно и дешевле для передачи электроэнергии на большие расстояния. Электричество с более низким напряжением безопаснее для использования в домах и на предприятиях. Трансформаторы увеличивают (повышают) или снижают (понижают) напряжение по мере того, как электричество поступает от электростанций в дома и на предприятия.

Последнее рассмотрение: 13 декабря 2021 г.

Силовые трансформаторы

  • Изучив этот раздел, вы сможете описать:
  • • Врезки.
  • • Силовые трансформаторы с многослойным и тороидальным сердечником.
  • • Изоляция.
  • • Автотрансформаторы.
  • • Импульсные трансформаторы питания.
  • • Неисправности трансформатора.

Рис. 11.3.1 Силовой трансформатор с многослойным сердечником.

Силовые трансформаторы с многослойным сердечником

Задача силового трансформатора в электронной системе состоит в том, чтобы обеспечить эту систему несколькими источниками переменного тока с различными напряжениями и подходящими значениями тока от высоковольтной общественной электросети.Кроме того, может потребоваться обеспечить электрическую изоляцию между электронной схемой и внешним источником питания общего пользования. Типичная конструкция силового трансформатора с многослойным сердечником показана на рис. 11.3.1.

Сердечник из тонких стальных пластин в форме букв «Е» и «I» используется для снижения воздействия вихревых токов. Они скреплены вместе, а первичная и вторичная обмотки намотаны на каркас, расположенный вокруг центрального стержня сердечника. Обмотки могут быть отдельными, как показано, или часто, для большей эффективности, намотаны концентрически слоями (первичная, вторичная, первичная, вторичная и т. д.).Трансформаторы часто изготавливаются специально для конкретного приложения или оборудования, в котором они используются. Поэтому для правильной идентификации обмоток может потребоваться ссылка на данные производителя.

Рис. 11.3.2 Принципиальная схема силового трансформатора с ответвлениями


.

Врезки.

Чтобы трансформаторы могли подавать различные вторичные напряжения к различным частям цепи, силовые трансформаторы обычно имеют «обмотки с ответвлениями». То есть обмотки разделены на различные секции с использованием ряда соединений, выведенных из одной обмотки, каждое из которых имеет определенное количество витков вдоль обмотки, как показано на схематической диаграмме символов на рис. 11.3.2 ниже.

Это обеспечивает выбор различных соотношений витков между первичной и вторичной обмотками, что позволяет использовать различные входные напряжения и получать различные выходные напряжения.

Путем использования обмотки с центральным ответвлением, напр. 9В 0В 9В, может быть обеспечен сбалансированный источник питания, дающий два одинаковых напряжения (9В) противоположной полярности, или один источник питания 18В.

Тороидальные силовые трансформаторы

Рис. 11.3.3 Тороидальный силовой трансформатор

Популярная конструкция силовых трансформаторов основана на тороидальном сердечнике, показанном на рис. 11.3.3, (тороид — это просто сердечник в форме пончика). Эта конструкция обеспечивает превосходную связь между первичной и вторичной обмотками, поскольку обе катушки наматываются друг на друга вокруг одного и того же сердечника, а не на отдельных обмотках, используемых в сердечниках трансформаторов E-I. Потери на вихревые токи в тороидальном сердечнике поддерживаются на низком уровне за счет изготовления сердечника из спиральной полосы текстурированной стали или отливки сердечника из ферритового материала с высокой проницаемостью. Тороидальная конструкция трансформатора, хотя, как правило, более дорогая, чем типы с многослойным стальным сердечником в форме EI, тороидальный сердечник обеспечивает меньший и легкий трансформатор, чем для данной номинальной мощности, вместе с более высоким КПД и меньшей утечкой магнитного поля вокруг трансформатора.

Изоляция.

Одним из преимуществ трансформаторов (за исключением автотрансформаторов) является отсутствие электрического соединения между входной цепью, соединенной с первичной, и выходной цепью, соединенной со вторичной; поэтому их можно использовать для гальванической развязки двух цепей.

Сетевые (линейные) изолирующие трансформаторы используются для повышения безопасности пользователей электрооборудования, такого как наружные электроинструменты, а также для техников, обслуживающих оборудование, где можно прикоснуться к проводникам и компонентам под напряжением, за счет обеспечения входных и выходных клемм, электрически изолированных от сети. основной контур.

Большие изолирующие трансформаторы обычно способны работать с выходной мощностью около 250-500 ВА (вольт-ампер) без перегрузки. Их первичная обмотка подключается непосредственно к сети питания, и для получения сетевого (или линейного) выходного напряжения соотношение их витков составляет 1:1, как показано на рис. 11.3.4. Они также имеют заземленный металлический экран между первичной и вторичной обмотками для предотвращения прохождения переменного тока за счет электростатической (емкостной), а также индуктивной связи между двумя обмотками.

Рис. 11.3.4 Сетевой изолирующий трансформатор.

Использование изолирующего трансформатора значительно снижает риск поражения электрическим током человека, одновременно касающегося проводника под напряжением и земли, поскольку вторичная цепь не имеет заземления и, следовательно, не имеет непрерывной цепи для протекания тока. Изолирующий трансформатор НЕ защищает от поражения электрическим током тех, кто одновременно прикасается к току и нейтрали.

Изолирующие трансформаторы гораздо меньшего размера используются в оборудовании для передачи голоса и данных, таком как факсимильные аппараты и модемы, где их задачей является безопасная изоляция оборудования, которое в условиях неисправности может привести к возникновению высокого напряжения на их интерфейсе с системой телефонной связи общего пользования.Они также используются для согласования импеданса входов и выходов оборудования с импедансом телефонных линий.

Рис. 11.3.5 Принципиальная схема


Автотрансформатор.

Автотрансформаторы.

Это специальный тип трансформатора, который имеет только одну обмотку. Он часто используется для преобразования между различными сетевыми (линейными) напряжениями, что позволяет использовать электрическое оборудование на международном уровне. Единственная непрерывная обмотка разделена на несколько «ответвлений», как показано на рис.11.3.5 для получения различных напряжений. Между каждым ответвлением предусмотрено соответствующее количество витков для получения требуемого напряжения, исходя из соотношения витков между полной обмоткой и ответвлением. Полезным методом расчета неизвестных напряжений на автотрансформаторе, если известно количество витков на различных ответвлениях, является использование метода вольт на виток, описанного на странице «Основные операции с трансформатором». В отличие от обычного трансформатора с первичной и вторичной обмотками, автотрансформатор не обеспечивает никакой изоляции между входом и выходом.

Автотрансформаторы

также используются для обеспечения очень высокого напряжения, необходимого для таких приложений, как автомобильные системы зажигания и приводы электронно-лучевых трубок в ЭЛТ-телевизорах и мониторах.

Часть имени «Авто» в данном случае не означает автоматический, а имеет значение «Один — действующий сам по себе», как в auto nomous.

Импульсные трансформаторы питания

Большие трансформаторы с многослойным сердечником в настоящее время менее распространены из-за использования импульсных источников питания (SMPS).Эти схемы работают на гораздо более высоких частотах, чем старые источники питания на 50–60 Гц. В дополнение к тому, что SMPS более эффективны, они имеют то преимущество, что многие компоненты в цепи питания могут быть физически намного меньше и легче, включая трансформатор. В трансформаторах SMPS, работающих на частоте около 500 кГц, как в примере на рис. 11.3.6 в телевизионном приемнике, вместо ламинированных сердечников используется феррит, поскольку потери в феррите на высоких частотах намного меньше, чем в ламинированных сердечниках. Формы сигналов, обрабатываемых трансформаторами в SMPS, помимо того, что они являются высокочастотными, обычно имеют прямоугольную форму.Из-за этого они будут содержать много гармоник на еще более высоких частотах. Это создает проблему из-за «скин-эффекта»; токи высокой частоты, протекающие по проводам, имеют тенденцию течь только по внешней оболочке проводов, что усложняет обычные расчеты площади поперечного сечения провода. Поскольку эффективная площадь поперечного сечения изменяется с частотой, то же самое будет и с эффективной индуктивностью обмотки. Кроме того, расположение компонентов относительно трансформаторов SMPS требует тщательного проектирования, так как электромагнитные помехи на высоких частотах больше.

Рис. 11.3.6 Импульсный источник питания


Трансформатор.

Неисправности трансформатора

Трансформаторы, как правило, очень надежны; их очень высокая эффективность означает, что в нормальных условиях небольшая мощность рассеивается в виде тепла (во многих компонентах это самый большой убийца!). Как и в случае с любым электронным устройством, именно те, которые работают с наибольшей мощностью, являются наименее надежными, поэтому силовые трансформаторы, особенно те, которые работают с высоким напряжением, более подвержены поломке, чем трансформаторы других типов.

Перегрев, вызванный внутренней неисправностью или перегрузкой, может привести к опасным ситуациям, вплоть до полного «расплавления». По этой причине многие силовые трансформаторы могут быть оснащены плавким предохранителем или автоматическим выключателем. В маловероятном появлении отказа этого устройства обычно первичная обмотка оказывается разомкнутой. Часто бывает трудно или невозможно удалить и/или отремонтировать предохранитель, который находится глубоко внутри обмоток. Также, возможно, это будет неразумно, так как трансформатор перегреется по одной из двух возможных причин:

  • 1.Трансформатор был серьезно перегружен в течение значительного времени; в этом случае могло произойти внутреннее повреждение изоляции. Самый безопасный вариант – заменить трансформатор.
  • 2. В трансформаторе произошло внутреннее короткое замыкание. Это означает, что изоляция между двумя витками обмотки пробита. В результате получается обмотка из одного витка. Коэффициент трансформации теперь огромен! Представьте себе трансформатор с 1000 витками на первичной обмотке и 100 витками на вторичной обмотке, который страдает от короткого замыкания на вторичной обмотке.Соотношение оборотов только что изменилось с 10:1 до 1000:1! В результате получается очень небольшое вторичное напряжение, но огромный ток. В этом случае снова единственным решением является замена.

Единственная неисправность, с которой я лично с какой-то регулярностью сталкивался за 26 лет обслуживания электроники, это пробой изоляции на трансформаторах очень высокого напряжения; тип, используемый для генерации нескольких тысяч вольт в телевизионных приемниках. Большинство этих неисправностей произошло по субботам летом, причина? Люди, возвращавшиеся из отпуска, часто делали это в субботу днем, а телевизор не использовался неделю или больше.За это время в обмотки трансформатора проникла влага, и при повторном подаче высокого напряжения произошло искрение, и трансформатор сразу же получил короткое замыкание.

При любой неисправности, связанной с трансформатором (независимо от типа), вероятность того, что он является виновником, очень низкая в списке вероятностей.

Почему трансформатор не работает от источника постоянного тока вместо переменного?

Что происходит, когда первичная обмотка трансформатора подключена к источнику постоянного тока?

Трансформатор — это устройство, которое повышает или понижает уровень переменного тока или напряжения без изменения первичной обмотки (т.е. источник входного сигнала) частота.

Трансформатор работает только на переменном токе и не может работать на постоянном токе, т.е. он предназначен для работы только и только на переменном токе и напряжении. Чтобы узнать, что произойдет, если мы подключим источник постоянного тока к первичной обмотке трансформатора, см. следующие примеры, в которых мы сначала подключаем трансформатор к сети переменного тока, а затем к постоянному току.

Похожие сообщения:

Трансформатор, подключенный к сети переменного тока

Предположим, мы подключаем трансформатор к сети переменного тока со следующими данными.

  • Первичное напряжение =  В 1 = 230 В
  • Сопротивление = R 1 = 10 Ом
  • Индуктивность = L = 0,4 Гн
  • Исходная частота = 50 Гц

Давайте посмотрим, какой ток будет течь через первичную обмотку трансформатора в случае переменного тока.

Мы знаем, что сопротивление в переменном токе = Импеданс

Полное сопротивление = Z = В / I  в Ом

Где Z = √ (R 2 + X L ) 2 в случае индуктивной цепи.

X Д = 2π f Д

X L = 2 x 3,1415 x 50 Гц x 0,4H

X Д = 125,67 Ом

Теперь об импедансе

Z = √ (R 2 + X L ) 2

Ввод значений

Z = √ (10 2 Ом + 125,67 2 Ом)

Z = 126,1 Ом

Текущий ток в первичном

I = В / Z

I = 230В/126.1 Ом = 1,82 А

Первичный ток в случае переменного тока = 1,82 А

Похожие сообщения:

Трансформатор, подключенный к источнику постоянного тока

Теперь подключите тот же трансформатор к постоянному напряжению и посмотрите, что произойдет.

Мы знаем, что в постоянном токе нет частоты, то есть f = 0. Следовательно, индуктивное сопротивление X L было бы равно нулю, если мы положили f = 0 в X L = 2π f L.

Таким образом, ток в первичной обмотке трансформатора в случае источника постоянного тока.

И = В / Р

I = 230 В / 10 Ом

Я = 23А.

Первичный ток при постоянном токе = 23 А

Связанные сообщения: 

Приведенный выше расчет показывает, что в первичной обмотке трансформатора будет протекать чрезмерный ток в случае подачи постоянного тока, который сожжет первичные обмотки трансформатора. Это не единственная причина, поскольку ток будет постоянным, теперь давайте посмотрим, что произойдет в случае стационарного тока в трансформаторе.

Если первичная обмотка трансформатора подключена к источнику постоянного тока, первичная обмотка будет потреблять постоянный ток и, следовательно, создавать постоянный поток. Следовательно, обратной ЭДС не будет. Их первичная обмотка будет потреблять чрезмерный ток из-за низкого сопротивления первичной обмотки, потому что мы знаем, что индуктивное сопротивление (X L ) равно нулю из-за формулы индуктивного сопротивления (X L = 2π f L), где частота Источник постоянного тока равен нулю. Таким образом, происходит перегрев и перегорание первичной обмотки или перегорание предохранителя и автоматического выключателя.Необходимо соблюдать осторожность, чтобы не подключить первичную обмотку трансформатора к источнику постоянного тока.

Похожие сообщения:

Почему трансформатор не может работать от постоянного тока вместо переменного?

Если мы приложим постоянное напряжение или ток к первичной обмотке трансформатора, получим следующие результаты

Мы знаем, что

v = L (di/dt)

Где:

  • v = Мгновенное напряжение на первичных обмотках
  • L = Индуктивность катушки индуктивности
  • di/dt = мгновенная скорость изменения тока в А/с

В этом случае напряжение постоянно, т.е.е. DC, Теперь ток (i) будет быстро увеличиваться до насыщения железного сердечника трансформатора.

На этом этапе ток (i) увеличится до опасного уровня и перестанет изменяться. При отсутствии изменения тока (i) наведенное напряжение в первичной обмотке будет равно нулю, поскольку di/dt = 0, что приведет к короткому замыканию обмотки трансформатора с источником постоянного тока.

Когда ток превысит безопасный уровень, произойдет большая потеря мощности, как P = I 2 R .что приведет к повышению температуры до опасного уровня и может привести к взрыву трансформатора, а также может загореться трансформаторное масло.

Или посмотрим по Второй закон Фарадея

e = N dΦ / dt

Где

  • e = ЭДС индукции
  • Н = количество витков
  • dΦ = изменение потока
  • dt = Изменение во времени

В случае подачи постоянного напряжения на трансформатор в первичной обмотке возникнет постоянный поток (Φ) из-за постоянного тока.

Теперь индуцированная ЭДС в первичной обмотке будет равна нулю, поскольку (dΦ/dt = 0), т. е. e = N dϕ/dt = 0 из-за постоянного потока, индуцированного постоянным током.

Мы также знаем, что в источнике постоянного тока нет частоты, а поток обратно пропорционален частоте ( Φ = V / f ), которая насыщает сердечник трансформатора.

Это означает, что первичная обмотка трансформатора образует путь короткого замыкания на дополнительный постоянный ток, который может вывести из строя трансформатор в целом.Именно по этой причине мы не должны подключать трансформатор к источнику постоянного тока вместо переменного тока .

Похожие сообщения:

При каких условиях безопасно подается постоянный ток на первичную обмотку трансформатора?

В большинстве случаев это вопрос типа собеседования по электротехнике и электронике, поэтому давайте посмотрим, как подключить трансформатор к источнику постоянного тока.

Есть два условия, при которых мы можем подключить трансформатор к постоянному току.

  • Пульсирующий постоянный ток в качестве входа
  • Высокое сопротивление последовательно с первичной обмоткой

Пульсирующий постоянный ток в трансформаторе

В этом методе пульсирующий постоянный ток (который содержит пульсации, а не чистую форму установившегося тока) подается на первичную сторону трансформатора.В этом случае отрицательный цикл сбрасывает поток, а временной интеграл напряжения равен нулю в одном полном цикле, что снова способствует сбросу потока в обмотке. Эта концепция используется в SMPS (Switched-Mode Power Supply.

).

Высокий резистор последовательно с трансформатором

Как мы знаем, трансформатор работает только от сети переменного тока. в случае питания постоянным током первичная обмотка трансформатора может начать дымить и гореть. Но есть способ, с помощью которого мы можем управлять трансформатором на постоянном токе (хотя схема бесполезна без выхода), добавив резистор высокого номинала последовательно с первичной обмоткой трансформатора.

Когда первичная обмотка трансформатора должна быть подключена к источнику постоянного тока. последовательно с первичкой подключено большое сопротивление. Это последовательное сопротивление ограничивает первичный ток до безопасного значения постоянного тока и, таким образом, предотвращает перегорание первичной обмотки.

Обратите внимание, что не подключайте трансформатор к источнику постоянного тока без высокого сопротивления последовательно с первичной обмоткой. Потому что в постоянном токе нет частоты, а импеданс (Z) индуктора равен нулю. Если вы поместите Z = 0 в I = V / Z, ток будет слишком высоким i.е. индуктор действует как короткое замыкание на постоянное напряжение и токи.

Похожие сообщения:

Сила Назад | Устройство временного восстановления питания

Устройство временного восстановления питания
Автотрансформаторы восстанавливают отсутствующую горячую ветвь (или нейтраль) в трехпроводных сетях 120/240 В или 120/208 В

Почему коммунальные предприятия используют наши устройства временного восстановления питания.

  • Power-Back Временное сервисное восстановление Автотрансформаторы.Это экономит время и деньги,
  • Теперь вы можете восстановить потерянную мощность за считанные минуты и запланировать капитальный ремонт на более поздний срок вместо немедленного ремонта
  • и подземные 120/240 3 проводные системы.
  • Восстанавливает электроэнергию как дома, так и в офисе.

Ранние модели переносных автотрансформаторов были тяжелыми, от 250 до 400 фунтов.Для разгрузки и погрузки обратно в грузовик требовался подъемник, и часто требовалось два человека, чтобы перемещаться на месте у дозатора.

Компания Bridgeport Magnetics специализируется на тороидальных трансформаторах, которые намного легче и меньше традиционных моделей E-I. Например, когда в 2008 году мы представили нашу серию Power-Back, она оказалась на 40–50 % легче, чем у конкурентов.

2006–2021 Модели Power-Back с прочным корпусом из нержавеющей стали и широкими 10-дюймовыми колесами теперь используются по всей стране на электростанциях и грузовиках.Системы GPS-слежения доступны для отслеживания развертывания и обеспечения восстановления после ремонта линии. Кроме того, две более крупные колесные модели мощностью 30 кВА и 50 кВА предназначены для мультисервисного использования в многоквартирных домах.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *