Устройство силового трансформатора. Силовые трансформаторы: устройство, принцип работы и классификация

Как устроен силовой трансформатор. Какие основные элементы входят в его конструкцию. По каким параметрам классифицируют силовые трансформаторы. Как происходит преобразование напряжения в трансформаторе.

Устройство и основные элементы силового трансформатора

Силовой трансформатор представляет собой статическое электромагнитное устройство, предназначенное для преобразования параметров электрической энергии. Его основными конструктивными элементами являются:

• Магнитопровод (сердечник) — изготавливается из специальной электротехнической стали и служит для усиления магнитной связи между обмотками
• Обмотки — первичная и вторичная, выполненные из медного или алюминиевого провода
• Изоляция — между витками обмоток, между обмотками, между обмотками и магнитопроводом
• Бак — для масляных трансформаторов, служит для размещения активной части и заполнения трансформаторным маслом
• Система охлаждения — радиаторы, вентиляторы и т.д.
• Вводы — для подключения к электрической сети
• Устройство регулирования напряжения
• Защитные и измерительные устройства

Принцип действия силового трансформатора

Принцип работы силового трансформатора основан на явлении электромагнитной индукции. При подаче переменного напряжения на первичную обмотку в магнитопроводе возникает переменный магнитный поток. Этот поток, пересекая витки вторичной обмотки, индуцирует в ней ЭДС. Величина индуцированной ЭДС зависит от соотношения числа витков в первичной и вторичной обмотках.

Классификация силовых трансформаторов

Силовые трансформаторы классифицируют по различным параметрам:

По числу фаз:

• Однофазные
• Трехфазные

По способу охлаждения:

• Масляные — с естественным и принудительным охлаждением
• Сухие — с воздушным охлаждением

По назначению:

• Силовые — для питания электрических сетей и приемников электроэнергии
• Специальные — для специфических целей (печные, сварочные и т.д.)

По числу обмоток:

• Двухобмоточные
• Трехобмоточные
• Многообмоточные

Основные параметры силовых трансформаторов

Важнейшими параметрами, характеризующими силовой трансформатор, являются:

• Номинальная мощность — полная мощность, на которую рассчитан трансформатор
• Номинальное напряжение обмоток
• Коэффициент трансформации — отношение высшего напряжения к низшему
• Напряжение короткого замыкания
• Потери холостого хода и короткого замыкания
• Группа соединения обмоток

Особенности конструкции масляных и сухих трансформаторов

Масляные трансформаторы имеют ряд особенностей конструкции:

• Активная часть погружена в бак с трансформаторным маслом
• Наличие расширителя для компенсации температурных изменений объема масла
• Система охлаждения с радиаторами и возможными вентиляторами
• Устройства защиты масла (осушитель воздуха, газовое реле)

Сухие трансформаторы отличаются:

• Отсутствием масла — охлаждение воздушное
• Обмотки выполнены из изолированного провода с высокой температурой нагрева
• Магнитопровод и обмотки покрыты изоляционными лаками или компаундами
• Меньшими габаритами и весом по сравнению с масляными

Преимущества и недостатки различных типов силовых трансформаторов

Масляные трансформаторы имеют следующие преимущества:

• Хорошие изоляционные и охлаждающие свойства масла
• Возможность работы с высокими напряжениями и мощностями
• Высокая перегрузочная способность

Недостатки масляных трансформаторов:

• Пожароопасность
• Необходимость постоянного контроля состояния и уровня масла
• Большие габариты и вес

Преимущества сухих трансформаторов:

• Пожаробезопасность
• Экологичность
• Простота обслуживания
• Возможность установки в жилых и общественных зданиях

Недостатки сухих трансформаторов:

• Меньшая перегрузочная способность
• Ограничения по мощности и напряжению
• Чувствительность к загрязнениям окружающей среды

Регулирование напряжения в силовых трансформаторах

Для поддержания требуемого уровня напряжения в электрических сетях применяется регулирование напряжения трансформаторов. Основные способы регулирования:

• Переключение без возбуждения (ПБВ) — регулирование производится на отключенном от сети трансформаторе
• Регулирование под нагрузкой (РПН) — позволяет изменять напряжение без отключения трансформатора

Устройство РПН обычно устанавливается на стороне высшего напряжения и позволяет изменять коэффициент трансформации в определенных пределах.

Системы охлаждения силовых трансформаторов

Для отвода тепла, выделяемого при работе трансформатора, применяются различные системы охлаждения:

• Естественное масляное охлаждение (М) — циркуляция масла происходит за счет разности температур
• Масляное охлаждение с дутьем (Д) — принудительная циркуляция воздуха через радиаторы
• Масляно-водяное охлаждение (МВ) — охлаждение с помощью встроенных водяных охладителей
• Естественное воздушное охлаждение (С) — для сухих трансформаторов

Выбор системы охлаждения зависит от мощности трансформатора, условий эксплуатации и требований к габаритам.

Устройство и элементы конструкции силовых трансформаторов | Трансформаторы

• трансформатор
• справка
• конструкция

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.

• Назад
• Вперед

• Вы здесь:  
• Главная
• Инфо
• Трансформаторы
• Устройство и элементы конструкции силовых трансформаторов

Читать также:

• Конструкции трансформаторов тока и напряжения
• Конструкции трансформаторов постоянного тока и напряжения
• Ремонт магнитопровода силового трансформатора
• Обозначения типов трансформаторов
• Ремонт обмоток силовых трансформаторов

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
• Принцип действия
• Температурный режим
• Правильная эксплуатация и обслуживание

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 в электрических подстанциях — устройство и принцип работы агрегатов

Трансформатор – электротехническое устройство, функционал которого направлен на преобразование и распределение электроэнергии, поступающей от источника к потребителю. Силовыми называют трансформаторы, способные работать с высокими показателями напряжения сети и передавать токи по высоковольтным линиям.

Устройство и принцип работы 

Базовый рабочий элемент силового трансформатора – сердечник из ферромагнитного сплава с первичной и вторичной обмотками. Сердечник представляет собой тонкие металлические пластины – их собирают так, чтобы форма стержней под обмотками напоминала круг. Такая конструкция облегчает создание витков и увеличивает полезную площадь. Для увеличения КПД силового трансформатора промежутки между отдельными пластинами перекрывают цельными листами, изготовленными из железа с магнитомягкими свойствами. 

Для производства первичной и вторичной обмоток используют медную проволоку – каждый виток тщательно изолируют как от пластин сердечника, так и от соседних витков провода. Технические пустоты между обмотками и их витками служат для циркулирования охладителя.

Большинство моделей преобразователей функционирует на основе масляного охлаждения. За счет высокой теплопроводности масло берет на себя энергию нагрева обмоток и выводит ее через радиаторные трубки охладительной системы. Некоторые силовые трансформаторы поддерживают сухое охлаждение, когда тепло от сердечника отводится воздушными потоками.

Принцип работы трансформатора основан на электромагнитной индукции – преобразовании значений напряжения переменного тока без изменения его частоты. Начальный импульс принимает первичная обмотка, затем за счет магнитных свойств сердечника создается переменный магнитный поток с замыканием между обмотками. Индуцированная электродвижущая сила поступает на вторичную обмотку с уже измененными показателями напряжения. 

Помимо сердечника, в конструктив силового трансформатора включены:

• регуляторы исходящего напряжения;
• силовые вводы;
• системы защиты от перегрузок и внутренних повреждений;
• влагопоглотители;
• системы регенерации масла;
• газовое реле и др.

Они поддерживают бесперебойную работу аппарата и предотвращают его преждевременный выход из строя.

Классификация силовых трансформаторов

В зависимости от нужд потребителя электричества работа устройства может быть направлена на:

• понижение выходного напряжения – понижающие трансформаторы;
• повышение выходного напряжения – повышающие аппараты.

Показатели электронапряжения напрямую зависят от соотношения витков между первичной и вторичной обмотками. В трансформаторах понижающего типа количество витков первичной обмотки преобладает над витками вторичной. И наоборот – агрегаты, генерирующие высокий потенциал, обладают бóльшим числом витков вторичной обмотки.

Важнейшие параметры преобразующей системы – полная мощность потребления и класс напряжения – позволяют выделить 8 габаритов силовых трансформаторов:

• нулевой габарит – мощность до 5 кВА включительно, напряжение до 35 кВ включительно;
• I габарит – от 100 до 1000 кВА мощности, до 35 кВ напряжения;
• II габарит – от 1000 до 6300 кВА, до 35 кВ;
• III габарит – свыше 6300 кВА, напряжение до 35 кВ;
• IV – до 32 000 кВА мощности, от 35 до 110 кВ;
• V – от 32 000 до 80 000 кВА, до 330 кВ напряжения;
• VI – до 200 000 кВА включительно с мощностью не более 330 кВ;
• VII – выше 200 000 кВА и 330 кВ.

Для классификации силовых трансформаторов используются и другие критерии:

• расположение – внутренние и наружные;
• количество фаз – однофазные и трехфазные;
• число обмоток – две и более. 

Большое количество параметров позволяет подобрать оптимальный вид силового трансформатора для электроснабжения того или иного объекта. Производители рекомендуют оснащать узлы сразу двумя трансформаторами – это поможет сохранить работоспособность энергосистемы в случае аварии или поломки базового распределителя.

Этапы монтажа

Сборка и установка трансформаторного узла – трудоемкий, длительный и кропотливый процесс, в котором задействуются квалифицированные кадры и спецтехника. Рассмотрим 5 этапов работ по обустройству и монтажу на примере масляного силового трансформатора.

Подготовительный этап

1. В первую очередь обустраивают фундамент – он служит своеобразной подставкой, защищая устройство от подтопления. Под фундаментом должна быть предусмотрена маслосборная емкость – в случае аварий и повреждений кожуха масло вытечет в емкость и не сможет воспламениться.
2. Подготавливают смотровую площадку – здесь силовой трансформатор будет осмотрен, прогрет и собран непосредственно перед установкой.
3. Проверяют готовность и работоспособность подъемного оборудования – крана-манипулятора, лебедок и пр. При необходимости расчищают подъездные пути к локации.
4. Готовят охлаждающую жидкость, резервуары под ее хранение и под тестовые испытания масла. На этом этапе проверяют основные параметры масляной жидкости – они должны соответствовать нормам, указанным в техдокументации к силовому трансформатору.

Этап транспортировки

Способ перевозки устройства будет зависеть от его габаритов. Крупногабаритные силовые трансформаторы, которые весят более 90 тонн, перевозят в частично разобранном виде – для удобства разрешается демонтировать расширители, вводы, выхлопные трубы и фильтры.

Если установка весит менее 90 тонн и не создает неудобств при погрузке, разрешается транспортировать ее в собранном виде при частично заполненном маслом баке.

Компактные силовые трансформаторы транспортируют в готовом виде и с полным объемом охлаждающей жидкости. Сразу после доставки на объект их можно подключать к питанию и проводить пусконаладочные работы, минуя этап кропотливой сборки.

Чаще всего для перевозки распределительных агрегатов выбирают автомобильный транспорт как самый удобный и недорогой. На дальние расстояния трансформаторы целесообразно перевозить по железной дороге или морскими видами транспорта.  

Устройства, поддерживающие показатели напряжения свыше 35 кВ, разрешается устанавливать открытым способом. Для энергообеспечения жилых кварталов чаще всего используются закрытые типы монтажа, когда трансформатор помещают в бетонное строение, отдельное помещение или металлический киоск. 

В подготовленную камеру устройство устанавливают при помощи лебедок, полиспастов или подъемных кранов. Для погрузки и разгрузки используют крюки, приваренные к стенкам бака. Если конструкцией не предусмотрено наличие катков, агрегат помещают прямо на обустроенный фундамент, подключая корпус к сети заземления.

Предмонтажная ревизия

Непосредственно перед монтажом все узлы и детали силового трансформатора подлежат обязательному осмотру. Монтажники проверяют:

• герметичность масляных баков;
• отсутствие повреждений на корпусе и отдельных элементах;
• наличие пломб на люках и кранах;
• качество охлаждающей жидкости;
• функционал приводов, переключателей и контакторов;
• работу встроенных трансформаторов тока;
• состояние расширителя, выхлопной трубы и термосифонного фильтра;
• вводы напряжения;
• работоспособность защитной и сигнальной систем.

Также необходимо позаботиться о средствах обеспечения пожарной безопасности – их достаточном количестве и соответствии сроков годности.

Монтаж оборудования

Проще всего монтируются силовые трансформаторы компактных габаритов, поскольку не нуждаются во вторичной сборке после транспортировки. Установки большой мощности собираются уже на объекте в определенной последовательности. Поэтапно к корпусу крепятся:

• радиаторы;
• расширитель с газовым и масляным реле;
• фильтры;
• вводы;
• вспомогательные измерительные трансформаторы;
• устройства контроля.

После проверки параметров изоляции и герметичности уплотнений приступают к заполнению бака трансформаторным маслом. Без масла силовой трансформатор не может находиться долгое время – максимум через 3 месяца после доставки устройства на объект резервуар должен быть заполнен. Масляному охладителю дают 12 часов отстояться, после чего проверяют уровень жидкости и при необходимости доливают.

На завершающем этапе монтажа мастера подключают к электрооборудованию провода, шины и выполняют заземление. 

Пусконаладочные работы

По окончании сборки подстанции команда электромонтажников проводит контрольные испытания силового трансформатора, а комиссия по приемке выдает разрешение на введение объекта в эксплуатацию. 

Во время первого пуска установке дают поработать 30 минут, после чего оценивают уровень нагрева отдельных элементов, наличие посторонних шумов, трещин на корпусе, сколов на изоляторах и другие отклонения в работе. Если изъянов не обнаружено, проводят еще 3-4 тестовых запуска, а затем переводят трансформатор в штатный режим работы.

Обслуживание и диагностика

Силовые трансформаторы регулярно испытывают на себе повышенную нагрузку, поэтому нуждаются в своевременной диагностике и обслуживании.  

Регулярной диагностике подлежат:

• первичная и вторичная обмотки, в том числе изоляция – изучаются радио- и акустические помехи, уровень содержания влаги;
• трансформаторное масло – исследуется состав, попадание примесей, плотность, влажность, растворенные газы, поверхностное натяжение и пр.;
• переключающее оборудование – измеряются температурные показатели и значения токов двигателя привода;
• магнитопровод – определяется сопротивление изоляции, проверяется и тестируется система сопротивления;
• система охлаждения и подшипники – изучается наличие посторонних шумов и вибраций, интенсивность воздушных потоков, чистота поверхности и скорость вращения.

Автоматизированная диагностика силовых трансформаторов осуществляется непрерывно благодаря встроенным измерительным системам. Они автоматически выявляют неполадки и подают сигналы об отклонениях в работе через коммутационную сеть. 

С определенной периодичностью проводится плановая и испытательно-измерительная диагностика. Осмотры направлены на более глубокое всестороннее изучение оборудования как под нагрузкой, так и без запитывания от сети. Установки, расположенные в помещениях без обслуживающего персонала, диагностируются ежемесячно. Агрегаты, работающие под контролем электриков, подлежат ежедневному осмотру. 

Для диагностики силовых устройств, которые уже были введены в эксплуатацию, применяют методы неразрушающего контроля:

• магнитные;
• радиоволновые;
• капиллярные;
• акустические;
• радиационные;
• вихретоковые;
• электрические;
• тепловые;
• визуально-оптические.

Своевременная диагностика позволяет вовремя обнаруживать неисправности и не допускать возникновения аварийных ситуаций. 

При обслуживании силовых трансформаторов работники выполняют наладку оборудования, смазывают трущиеся и подвижные детали, стягивают разболтанные крепежные элементы, очищают и перезаряжают фильтры. При необходимости проводится очистка поверхностей агрегата от загрязнений и обгораний, восстановление антикоррозионного покрытия, замена или доливка трансформаторного масла. Для разрушения пленки окислов устройство полностью отключается от систем ввода и вывода, а регулятор напряжения попеременно переводится во все доступные позиции.

Монтаж, диагностика и обслуживание трансформаторов сухого типа проводится по аналогичному алгоритму, за исключением шагов по заливке и диагностике масла.

Все работы по сборке и наладке силовых трансформаторов на объекте возьмет на себя наша компания. Мы разрабатываем проекты энергообеспечения под различные нужды, в том числе в сфере судостроения, предлагая самые эффективные решения.

Силовые трансформаторы — устройство и принцип действия

Содержание

Дополнительное оборудование

Устройство силового трансформатора включает в себя различные виды дополнительного навесного оборудования:

• газовое реле. Это устройство выполняет защитные функции. При нестабильной работе трансформатора (нарушена система охлаждения, повреждения различного типа), масло начинает постепенно разлагаться на простые составляющие. В процессе выделяется определенное количество газов. Если реакция протекает медленно, то устройство подает предупреждающий сигнал, а если газ образуется слишком быстро, то реле просто отключает трансформатор;
• индикаторы температуры. Специальные датчики на основе термопар регулярно проводят замеры температуры масла в самых горячих точках;
• поглотители влаги. Так как конструкция маслонаполненной емкости не является абсолютно герметичной, то под крышкой может образоваться водяной конденсат. Специальные устройства поглощают влагу и препятствуют попаданию ее в масло;
• система постоянной регенерации масла;
• защита от повышения давления внутри емкости. Система комбинируется с устройствами сброса лишнего давления и работает в автоматическом режиме;
• индикатор уровня масла. В большинстве случаев он выполнен в виде прибора с циферблатом и стрелкой или в виде трубки, которая заполнена маслом и соединена с емкостью по принципу сообщающихся сосудов.

Больше информации о современных силовых трансформаторах, их основных разновидностях, типах конструкции и новейших разработках в этой сфере можно узнать на международной выставке «Электро». Мероприятие состоится на территории ЦВК «Экспоцентр».

Производство, эксплуатация, монтаж, ремонт, тех. обслуживание силовых трансформаторовИзмерительные трансформаторы тока и напряженияНазначение, принцип действия измерительных трансформаторов, а также их монтаж и ремонт.

Виды конструкций однофазных трансформаторов

Конструкция однофазного трансформатора может быть выполнены стержневого типа так и броневого или тороидального.

конструкция стержневого трансформатора

Однофазный двух обмоточный трансформатор стержневого типа, представляет собой два стержня на которые располагаются обе обмотки. Объединяет эти стрежни, стальное ярмо, на котором и происходит соединение магнитных потоков двух обмоток.

Тип однофазного броневого трансформатора  представляет собой один стержень (сердечник), который как бы бронируется, защищается с обеих сторон ярмом от внешних механических воздействий. Магнитный поток проходящий по ярму броневого  меньше в два раз чем в стержне, поэтому ярма делают в два раза меньше, уменьшая тем самым габаритные размеры и вес.

Сборка трансформатора

Собирают магнитопроводы трансформаторов встык или в нахлест.

1- пластины Ш-образного профиля, 2 — пластины прямоугольного профиля, 3 — стержневые шпильки

Сборка внахлест пластины сердечника выполняют одна за другой укладывая их плотно в разных точках разреза полос. Монтаж и демонтаж такого трансформатора более трудоемок, но зато это позволяет сильно уменьшить магнитное сопротивление, снижает реактивные потери на вихревые токи и нагрев стали.

ленточный магнитопровод

Существуют также и ленточные магнитопроводы которые делают из холоднокатаной стали как стержневого типа так броневого типа. Магнитная проницаемость трансформаторной холоднокатаной стали больше чем у горячекатаной, но только при направлении которая совпадает с направлением проката стали. В связи с этим такие трансформаторы собирают внахлестку, уже из лент разной длины (пакеты) и затем соединяют вместе предварительно пропитывая для изоляции жаростойким лаком. Особенность такого трансформаторов, что они обязательно требуют установки изоляционной прокладки на месте стыка двух магнитопроводов или изоляцией лаком. Это предотвращает замыкания пластин, в результате чего не возникает чрезмерный нагрев сердечника трансформатора токами вихревыми. Такой нагрев может приводить к плавлению стали в одну сплошную массу.

Мощные силовые трансформаторы часто делают только стержневыми так у них проще выполнить изоляцию обмоток высшего напряжения от низшего.
Трансформаторы малой мощности, сетевые трансформаторы  делаю из броневого магнитопровода. Обмотки у броневых  трансформаторов располагаются на одном стержне, а не отдельно одна  от другой. Как правило, первичная обмотка располагается ближе к сердечнику, а вторичная мотается поверх первой. Токи первичной и вторичной обмотки маломощного трансформатора невелики, так что усиленной изоляцией можно пренебречь.

Охладители

Обязательный элемент конструкции любого силового трансформатора. Большое количество электрической энергии, проходя через трансформатор, преобразуется в тепло. Специальная двухконтурная система, заполненная маслом, нуждается в регулярном охлаждении.

Для этих целей используются различные устройства:

• радиаторы. Конструктивно охладитель состоит из металлических пластин различной конфигурации, которые обладают хорошей теплопроводностью, через которые и выводится тепловая энергия в атмосферу или вторичную охлаждающую среду;
• гофрированный бак. Универсальное устройство для установок небольшой мощности. Конструктивно он совмещает в себе радиатор и емкость для масла. Тепло выводится благодаря внешним и внутренним гофрированным поверхностям;
• принудительная вентиляция. Навесные вентиляторы применяют для трансформаторов большой мощности. Благодаря постоянному принудительному охлаждению удается повысить производительность системы до 20-25%;
• охладители масляно-водяные. На сегодняшний день такие комбинированные конструкции используются чаще всего благодаря их простоте и высокой эффективности;
• циркуляционные насосы. Устройство обеспечивает регулярное перемещение горячего масла в нижний контур, заменяя его холодным.

Определение и назначение

Для питания приборов нужны напряжения различных характеристик. Трансформатор — это конструкция для использования индукционной работы магнитного поля. Ленточные или проволочные катушки, объединенные общим потоком, понижают или увеличивают напряжение. В телевизоре применяется 5 В для работы транзисторов и микросхем, питание кинескопа требует нескольких киловольт при использовании каскадного генератора.

Изолированные обмотки располагаются на сердечнике из спонтанно намагниченного материала с определенным значением напряженности. Старые агрегаты использовали существующую частоту сети, около 60 Гц. В современных схемах питания электроприборов применяют импульсные трансформаторы с высокой частотой. Переменное напряжение выпрямляется и преобразовывается при помощи генератора в величину с заданными параметрами.

Напряжение стабилизируется благодаря управляющей установке с импульсно-широтной модуляцией. Высокочастотные всплески передаются трансформатору, на выходе получают стабильные показатели. Массивность и тяжесть приборов прошлых лет сменяется легкостью и небольшими размерами. Линейные показатели агрегата пропорциональны мощности в отношении 1:4, для уменьшения габаритов устройства увеличивается частота тока.

Массивные приборы используют в схемах электроснабжения, если требуется создать минимальный уровень рассеяния помех с высокой частотой, например при обеспечении качественного звука.

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.

https://youtube.com/watch?v=fYUtgW0j2S0

Как выбрать силовой трансформатор

Трансформатор – это сердце понижающих и распределительных подстанций. Выбор силового трансформатора сопряжен с рядом нюансов и особенностей, которые были рассмотрены в данной статье. Основные учитываемые параметры следующие:

1. Первичное напряжение (ВН) – уровень высокого напряжения питающей сети. Например, 6, 10 или 20кВ.
2. Вторичное напряжение (НН) – уровень низкого напряжения, необходимого для питания потребителей электроэнергии. Например, 0,38кВ или 0,23кВ.
3. Количество фаз и частота (Гц).
4. Нагрузка в кВА, учитывающая потенциальный рост мощности в будущем.
5. Место установки силового трансформатора: снаружи/внутри помещения.
6. График нагрузки.
7. Категория надежности электроснабжения потребителей.
8. Перегрузочная способность трансформатора.

Когда дело касается выбора номинальной мощности исходят из суточного графика нагрузки, отображающего среднесуточную и максимальную активную нагрузку (кВт), а также из расчетной активной нагрузки (когда нет суточных графиков), темпа роста нагрузки и стоимости электроэнергии. Различают следующие типы силовых трансформаторов, представленные в таблице:

Основные показатели мощности силовых трансформаторов.

Если брать в качестве определяющих критериев другие показатели и характеристики, то можно выделить следующие виды силовых трансформаторов:

• количество фаз – одна или три. Трехфазный силовой трансформатор является наиболее распространенным электротехническим устройством, которое используется на подстанциях;
• число обмоток – трех- или двухобмоточные;
• по своему назначению трансформаторы могут быть повышающими или понижающими;
• если брать за критерий место установки, то различают внешние и внутренние устройства;
• по типу охлаждения устройства делятся на две категории – силовые сухие трансформаторы (с воздушным охлаждением) и силовые масляные трансформаторы.

Вне зависимости от типа, мощностных характеристик или габаритных размеров принцип действия силового трансформатора базируется на основе явления электромагнитной индукции. При подаче на устройство тока с определенными характеристиками он проходит через замкнутый магнитопровод и попадает на первичную и вторичную обмотку.

В зависимости от числа витков в обмотках определяется коэффициент напряжений. Если в первичной обмотке число витков меньше – то это повышающий трансформатор, если наоборот, то речь идет о понижающем трансформаторе.

В практических условиях значение номинальной мощности выбирают в соответствии с графиком нагрузки и коэффициентом начальной нагрузки. Номинальная полная мощность трансформатора должна быть выше расчетной полной мощности. Необходимо также учитывать и температуру, при которой эксплуатируется трансформатор.

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.

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.

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.

Назначение и принцип действия трансформатора

Назначение и принцип действия трансформатора — это  передача электрической энергии на значительные расстояния от электростанций к различным потребителям: промышленным предприятиям, населению и т.п, с помощью электродвижущей силы и магнитной индукции.

Трансформаторы позволяют значительно экономить на стоимости проводов, а также снижают потери электроэнергии в линиях электропередач. Так как от силы тока зависит сечение проводов то, увеличивая напряжение и снижая силу тока (не снижая при этом передаваемую мощность) можно эффективно предавать напряжение на значительные расстояния.

передача электроэнергии трансформаторами

Это позволяет экономить  на линиях электропередач:

1. Используя провода с меньшим поперечным сечение, снижается расход  цветных металлов;
2. Уменьшаются потери мощности при передаче электроэнергии на большие расстояния.

На электростанциях вырабатывается электрическая энергия посредством синхронных генераторов и составляет от 11 кВ до 20кВ, в некоторых случаях может применяться напряжение 30-35 кВ.  Эти величины не подходят как в быту, так и на промышленном производстве из-за слишком высокого напряжения. Но эти напряжения также недостаточны для экономичной передачи электроэнергии на расстояния. Поэтому на выходе из электростанций ставятся повышающие трансформаторы, которые повышают напряжение до 750 кВ, U=750kV напряжение которое непосредственно передается по линиям электропередач.

Приемники электрической энергии: различные бытовые приборы, электродвигатели, станки на производстве из-за соображения безопасности и конструктивными сложностями изготовления (требования к усиленной изоляции), также не могут работать с такими высокими напряжениями.   Они рассчитываются на более низкое напряжения, как правило, это 220V в быту и 380V на производстве.

Повышающие трансформаторы используют для передачи электроэнергии на большие расстояния, понижающие для распределения электроэнергии в точке разветвления потребителей.

Электрическая энергия по пути движения от электростанции до потребителя может трансформироваться 3 или 4 раза. Преобразование электроэнергии происходит с помощью магнитопровода трансформатора и переменного магнитного поля.

Принцип действия и режимы работы

Простой трансформатор снабжен сердечником из пермаллоя, феррита и двумя обмотками. Магнитопровод включает комплект ленточных, пластинчатых или формованных элементов. Он передвигает магнитный поток, возникающий под действием электричества. Принцип работы силового трансформатора заключается в преобразовании показателей силы тока и напряжения с помощью индукции, при этом постоянной остается частота и форма графика движения заряженных частиц.

В трансформаторах повышающего типа схема предусматривает повышенное напряжение на вторичной обмотке по сравнению с первичной катушкой. В понижающих агрегатах входной вольтаж выше выходного показателя. Сердечник со спиральными витками располагается в емкости с маслом.

При включении переменного тока на первичной спирали образуется переменное магнитное поле. Оно замыкается на сердечнике и затрагивает вторичную цепь. Возникает электродвижущая сила, которая передается подключенным нагрузкам на выходе трансформатора. Функционирование станции проходит в трех режимах:

1. Холостой ход характеризуется разомкнутым состоянием вторичной катушки и отсутствием тока внутри обмоток. В первичной спирали течет электричество холостого хода, составляющее 2-5% номинального показателя.
2. Работа под нагрузкой проходит с подключением питания и потребителей. Силовые трансформаторы показывают энергию в двух обмотках, работа в таком регламенте является распространенной для агрегата.
3. Короткое замыкание, при котором сопротивление на вторичной катушке остается единственной нагрузкой. Режим позволяет выявить потери для разогрева обмоток сердечника.

Режим холостого хода

Электричество в первичной спирали равно значению переменного намагничивающего тока, вторичный ток показывает нулевые показатели. Электродвижущая сила начальной катушки в случае ферромагнитного наконечника полностью замещает напряжение источника, отсутствуют нагрузочные токи. Работа на холостом ходу выявляет потери на мгновенное включение и вихревые токи, определяет компенсацию реактивной мощности для поддержания требуемого вольтажа на выходе.

В агрегате без ферромагнитного проводника потерь на изменение магнитного поля нет. Сила тока холостого режима пропорциональна сопротивлению первичной обмотки. Способность противостоять прохождению заряженных электронов трансформируется при изменении частоты тока и размера индукции.

Работа при коротком замыкании

На первичную катушку поступает небольшое переменное напряжение, выходы вторичной спирали накоротко соединены. Показатели вольтажа на входе подбирают так, чтобы ток короткого замыкания соответствовал расчетному или номинальному значению агрегата. Размер напряжения при коротком замыкании определяет потери в катушках трансформатора и расход на противодействие материалу проводника. Часть постоянного тока преодолевает сопротивление и преобразуется в тепловую энергию, сердечник греется.

Напряжение при коротком замыкании рассчитывается в процентном отношении от номинального показателя

Параметр, полученный при работе в этом режиме, является важной характеристикой агрегата. Умножив его на ток короткого замыкания, получают мощность потерь

Рабочий режим

При подсоединении нагрузки во вторичной цепи появляется движение частиц, вызывающее магнитный поток в проводнике. Оно направлено в другую сторону от потока, продуцируемого первичной катушкой. В первичной обмотке происходит разногласие между электродвижущей силой индукции и источника питания. Ток в начальной спирали повышается до того времени, когда магнитное поле не приобретет первоначальное значение.

Магнитный поток вектора индукции характеризует прохождение поля через выбранную поверхность и определяется временным интегралом мгновенного показателя силы в первичной катушке. Показатель сдвигается по фазе под 90˚ по отношению к движущей силе. Наведенная ЭДС во вторичной цепи совпадает по форме и фазе с аналогичным показателем в первичной спирали.

Watch this video on YouTube

Конструкция устройства

Силовые трансформаторы предназначены для преобразования (трансформирования) переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения — более низкого или более высокого. Трансформаторы, понижающие напряжение, называют понижающими, а повышающие напряжение — повышающими.

Трансформаторы изготовляют двухобмоточные и трехобмоточные. Последние кроме обмотки НН и ВН имеют обмотку СН (среднего напряжения). Трехобмоточный силовой трансформатор позволяет снабжать потребителей электроэнергией разных напряжений.

Схема устройства масляного трансформатора.

Обмотка, включенная в сеть источника электроэнергии, называется первичной, а обмотка, к которой присоединены электроприемники,— вторичной. В рассматриваемых распределительных устройствах и подстанциях промышленных предприятий применяют трехфазные двухобмоточные понижающие трансформаторы, преобразующие напряжение 6 и 10 кВ в 0,23 и 0,4 кВ.

В зависимости от изолирующей и охлаждающей среды различают трансформаторы масляные ТМ и сухие ТС. В масляных основной изолирующей и охлаждающей средой являются трансформаторные масла, в сухих — воздух или твердый диэлектрик.

В специальных случаях применяют трансформаторы с заполнением баков негорючей жидкостью — совтолом. Основой конструкции трансформатора служит активная часть, состоящая из магнитопровода с расположенными на нем обмотками низшего напряжения 3 и высшего напряжения 2 отводов и переключающего устройства.

Магнитопровод, набранный из отдельных тонких листов специальной трансформаторной стали, изолированных друг от друга покрытием, состоит из стержней, верхнего и нижнего ярма. Такая конструкция способствует уменьшению потерь на нагрев от перемагничивания (гистерезис) и вихревых токов.

Соединительные провода, идущие от концов обмоток и их ответвлений, предназначенные для регулирования напряжения, называют отводами, которые изготовляют из неизолированных медных проводов или проводов, изолированных кабельной бумагой либо гетинаксовой трубкой.

Режим работы и типы, применяемые на тяговой подстанции

Трансформаторы для тяговых подстанций переменного тока делятся на группы с учетом условий эксплуатации.

Устройство, которое устанавливается на железнодорожных сообщениях:

• Опорные.
• Тупиковые.
• Промежуточные.

Опорные устройства применяются для питания других объектов. Тупиковые снабжаются электричеством от соседних трансформаторов, промежуточное устанавливаются между двумя соседями подстанциями.

Специальные виды используются для городского транспорта. Первая группа устройств требует регулярного обслуживания. Вторая работает полностью в автоматическом режиме. Действие третьего вида трансформаторов регулируется с помощью телеуправляемой техники, поэтому и поддержка таких устройств не требует работы обслуживающего персонала.

Изделия для метрополитена:

• Тяговые.
• Понизительные.
• Тягово-понизительные.

Понизительные снабжаются электричеством от городских сетей. Понизительные уменьшают напряжение до 400-220 вольт, питают силовые установки и освещение. Подстанции уменьшают напряжение до необходимого уровня.

Типы и виды трансформаторов

Силовые агрегаты используют в случае преобразования высоковольтного тока и больших мощностей, их не применяют для измерения показателей сети. Установка оправдана в случае разницы между напряжением в сети производителя энергии и цепи, идущей к потребителю. В зависимости от числа фаз станции можно классифицировать как узлы с одной катушкой или многообмоточные устройства.

Однофазный силовой преобразователь устанавливается статически, для него характерны связанные взаимной индукцией обмотки, располагаемые неподвижно. Сердечник выполняется в виде замкнутой рамы, различают нижнее, верхнее ярмо и боковые стержни, где располагаются спирали. Активными элементами выступают катушки и магнитопровод.

Обвивки на стержнях находятся в установленных сочетаниях по числу и форме витков или устраиваются в концентрическом порядке. Наиболее распространена и часто применяется цилиндрическая обвивка. Конструктивные элементы агрегата фиксируют части станции, изолируют проходы между витками, охлаждают части и предупреждают поломки. Продольная изоляция охватывает отдельные витки или их сочетания на сердечнике. Главные диэлектрики используют для предупреждения перехода между заземлением и обмотками.

В схемах трехфазных сетей электричества ставят двухобмоточные и трехобмоточные установки для равномерного распределения нагрузки между входами и выходами или устройства замещения для одной фазы. Трансформаторы с масляным охлаждением содержат магнитопровод с обмотками, которые расположены в баке с веществом.

Обвивки устраиваются на общем проводнике, при этом предусмотрены первичные и вторичные контуры, взаимодействующие благодаря возникновению общего поля, тока или поляризации при перемещении заряженных электронов в магнитной среде. Такая общая индукция затрудняет определение рабочих показателей установки, высокого и низкого напряжения. Используется план замещения трансформатора, при которой обмотки взаимодействуют не в магнитной, а в электрической среде.

Применяется принцип эквивалентности действия рассеивающих потоков работе сопротивлений индуктивных катушек, пропускающих ток. Различают спирали с активным сопротивлением индукции. Второй вид представляет собой магнитосвязанные обвивки, передающие частицы без потоков рассеивания с минимальными препятствующими свойствами.

Watch this video on YouTube

 

 

Помогла ли вам статья?

Задать вопрос

Пишите ваши рекомендации и задавайте вопросы в комментариях

Масляные трансформаторы – что это такое, устройство и принцип работы

Содержание:

Масляный трансформатор – электрический агрегат, состоящий из двух или более обмоток. Основная задача этого устройства – преобразование электрического тока. Предельная частота в этом случае не изменяется. Процесс преобразования происходит электромагнитной индукцией.

Трансформаторы – вторичный источник питания. Они обеспечивают подачу энергии от электросети. Масляный тип трансформатора имеет ряд отличий. Их выпускают различных размеров, что делает возможным их размещение в любом помещении и на открытом пространстве. Корпус имеет защиту от негативного влияния внешней среды.

В статье мы рассмотрим, как сделать статичный повышающий трансформатор своими руками для монтажа в бытовую электросеть. В качестве бонуса читатель найдет интересный видеоматериал и обучающее пособие Л.С. Герасимова, А.И. Майорец “Обмотки и изоляция силовых масляных трансформаторов”.

Масляный трансформатор.

Принцип работы

Силовой трансформатор с заливкой масла в своей работе использует маслорасширитель, который компенсирует нагревание масла в процессе эксплуатации. Самой главной частью является воздухоочиститель, который способствует защите от попадания инородных тел в бачок с маслом. Также такой тип трансформатора обязательно должен иметь термометр, определяющий уровень нагрева жидкости. Эти устройства имеют отличные показатели надёжности, что является главным свойством в энергосети.

Принцип работы масляного трансформатора.

Преимуществом масляных трансформаторов перед сухими, является высокая степень защиты внешней обмотки, так же они имеют меньшее реактивное сопротивление.

Эти и многие другие свойства, обеспечивают высокие показатели надёжности, так же они позволяют существенно уменьшить надзор за ними. При хороших условиях трансформаторы такого типа могут прослужить порядка двадцати лет и не разу не требовать технического обслуживания, что безусловно является существенным плюсом в решение о покупке.

По статистике самой часто встречаемой поломкой трансформатора силового масляного типа является перегрев бочка с жидкостью, что вызывает разгерметизацию корпуса трансформатора. Но стоит заметить, что по сравнению с сухими трансформаторами, эту поломку будет не так уж и сложно устранить в сервисном центре.

[stextbox id=’info’]Силовые трансформаторы масляного типа пользуются огромной популярностью во всём мире. Связано это с их не очень сложным устройством, а чем проще устройство, тем сложнее сломаться. Так же высокая износоустойчивость достигается благодаря погружению обмотки в техническое масло, это обеспечивает высокую степень защиты от внешних факторов.[/stextbox]

Критерии выбора оборудования

Существует множество различных аспектов, которые должны быть учтены при использовании силового оборудования. Так на выбор модели трансформатора влияют условия его потенциальной эксплуатации и в частности:

• сфера применения;
• место установки;
• суммарная мощность потребителей.

Рассмотрим специфику выбора с учетом каждого из них. Одним из главных параметров является сфера применения. Ориентируясь на нее нужно определиться с такими характеристиками, как:

• мощность, она должна соответствовать предполагаемым нагрузкам и позволять агрегату справляться с перегрузками;
• возможность эксплуатации прибора при росте нагрузки;
• стоимость и срок службы.

Однако выбирая трансформатор нужно уметь правильно определять его основные параметры:

• первичное и вторичное напряжение;
• частоту тока;
• фазность;
• нагрузку;
• способ расположения;
• особенности размещения.

Промышленный масляный трансформатор.

Но кроме всех, перечисленных характеристик должны учитываться и функционал агрегата, а также его непосредственное назначение. Если предполагается подключение трансформатора к цепи измерительных приборов, то используют соответствующий вид устройства.

Для защиты от скачков в сети выбирают агрегат, не отличающийся высокой точностью, но обладающий необходимыми функциями. Наибольшей популярностью в последнее время пользуются сухие трансформаторы, они часто используются вместо масляных и имеют большое количество плюсов.

Интересно почитать: как собрать катушку тесла самостоятельно.

Конструкция устройства

Силовые трансформаторы предназначены для преобразования (трансформирования) переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения — более низкого или более высокого. Трансформаторы, понижающие напряжение, называют понижающими, а повышающие напряжение — повышающими.

Трансформаторы изготовляют двухобмоточные и трехобмоточные. Последние кроме обмотки НН и ВН имеют обмотку СН (среднего напряжения). Трехобмоточный силовой трансформатор позволяет снабжать потребителей электроэнергией разных напряжений.

Схема устройства масляного трансформатора.

Обмотка, включенная в сеть источника электроэнергии, называется первичной, а обмотка, к которой присоединены электроприемники,— вторичной. В рассматриваемых распределительных устройствах и подстанциях промышленных предприятий применяют трехфазные двухобмоточные понижающие трансформаторы, преобразующие напряжение 6 и 10 кВ в 0,23 и 0,4 кВ.

В зависимости от изолирующей и охлаждающей среды различают трансформаторы масляные ТМ и сухие ТС. В масляных основной изолирующей и охлаждающей средой являются трансформаторные масла, в сухих — воздух или твердый диэлектрик.

В специальных случаях применяют трансформаторы с заполнением баков негорючей жидкостью — совтолом. Основой конструкции трансформатора служит активная часть, состоящая из магнитопровода с расположенными на нем обмотками низшего напряжения 3 и высшего напряжения 2 отводов и переключающего устройства.

Магнитопровод, набранный из отдельных тонких листов специальной трансформаторной стали, изолированных друг от друга покрытием, состоит из стержней, верхнего и нижнего ярма. Такая конструкция способствует уменьшению потерь на нагрев от перемагничивания (гистерезис) и вихревых токов.

Соединительные провода, идущие от концов обмоток и их ответвлений, предназначенные для регулирования напряжения, называют отводами, которые изготовляют из неизолированных медных проводов или проводов, изолированных кабельной бумагой либо гетинаксовой трубкой.

Интересный материал для ознакомления: полезная информация о трансформаторах тока.

Переключающие устройства

Служат для ступенчатого изменения напряжения в определенных пределах, поддерживания номинального напряжения на зажимах вторичной обмотки при изменении напряжения на первичной или вторичной обмотке. С этой целью обмотки ВН трансформаторов снабжают регулировочными ответвлениями, которые подсоединяют к переключателям.

Необходимость регулирования вызвана тем, что в электросистемах возможны различные отклонения от нормального режима электроснабжения, приводящие к неэкономичной работе приемников, преждевременному износу и сокращению сроков их службы.

Особенно чувствительны к повышению напряжения электролампы, радиолампы и лампы телевизоров: срок их службы резко сокращается при систематическом увеличении напряжения. В трансформаторах могут быть два вида переключений ответвлений: под нагрузкой — РПН (регулирование под нагрузкой) и без нагрузки после отключения трансформатора — ПБВ (переключение без возбуждения). С помощью ПБВ и РПН можно поддерживать напряжение, близким к номинальному во вторичных обмотках трансформаторов.

[stextbox id=’info’]Переключение осуществляют изменением числа витков с помощью регулировочных ответвлений обмоток, т. е. изменением коэффициента трансформации, который показывает, во сколько раз напряжение обмотки ВН больше напряжения обмотки НН или во сколько раз число витков обмотки ВН больше числа витков обмотки НН. Пределы регулирования вторичных напряжений для разных трансформаторов различны: на ±10% 12 ступенями по 1,67% или 16 ступенями по 1,25% с помощью РПН; на ±5% четырьмя ступенями по 2,5% с помощью ПБВ.[/stextbox]

Устройство и назначение бака 

В  него  погружена активная часть, представляет собой стальной резервуар овальной формы, заполненный трансформаторным маслом. Масло, являясь охлаждающей средой, отводит теплоту, выделяющуюся в обмотках и магнитопроводе, и отдает ее в окружающую среду через стенки и крышку бака. Кроме охлаждения активной части трансформатора масло повышает степень изоляции между токоведущими частями и заземленным баком.

Для увеличения поверхности охлаждения трансформатора баки изготовляют ребристыми, вваривают в них трубы или снабжают съемными радиаторами (только у трансформаторов мощностью до 25 кВ-А стенки бака гладкие). Радиаторы присоединяют к стенкам бака патрубками со специальными радиаторными кранами. У верхнего торца бака к его стенкам приваривают раму из угловой или полосовой стали, к которой крепят крышку на прокладках из маслоупорной резины.

В нижней части бака всех типов трансформаторов имеется кран для взятия пробы и слива масла, а в его днище (в трансформаторах мощностью выше 100 кВ-А) — пробка для спуска осадков после слива масла через кран. Второй кран устанавливают на крышке бака, через который заливают в него масло. Оба крана служат одновременно для присоединения к ним маслоочистительных аппаратов.

К дну баков трансформаторов массой выше 800 кг приваривают тележку с поворотными катками, конструкция крепления которых позволяет изменять направление передвижения трансформаторов с поперечного на продольное. Для подъема трансформатора на баке имеется четыре кольца-рыма.

Активная часть поднимается за скобы в верхних консолях магнитопровода. На крышке бака размещены вводы, расширитель и защитные устройства (выхлопная предохранительная труба, реле давления, газовое реле, пробивной предохранитель). К стенкам бака приваривают подъемные крюки, прикрепляют манометрический сигнализатор (у трансформаторов мощностью свыше 1000 кВ- А) и устанавливают фильтры.

Схема работы трансформатора.

Расширитель

Расширитель имеет цилиндрическую форму, закрепляется на кронштейне, установленном на крышке 6 трансформатора, и сообщается с баком трансформатора трубопроводом, не выступающим ниже внутренней поверхности крышки трансформатора и заканчивающимся внутри расширителя выше его дна во избежание попадания осадков масла в бак 1. Внутренняя поверхность расширителя имеет защитное покрытие, предохраняющее масло от соприкосновения с металлической поверхностью и расширитель от коррозии. В нижней части расширителя имеется пробка для слива масла из него.

Объем расширителя определяют так, чтобы уровень масла оставался в его пределах как летом при 35 °С и полной нагрузке трансформатора, так и зимой при минимальной температуре масла и отключенном трансформаторе. Обычно объем расширителя составляет 11 —12% объема масла в баке трансформатора.

Для наблюдения за уровнем масла на боковой стенке расширителя устанавливают маслоуказатель, выполненный в виде стеклянной трубки в металлической оправе. Емкость расширителя должна обеспечивать постоянное наличие в нем масла при всех режимах работы трансформатора от отключенного состояния до номинальной нагрузки и при колебаниях температуры окружающего воздуха, причем при допустимых перегрузках масло не должно выливаться.

Масляный трансформатор.

В герметичных масляных трансформаторах и трансформаторах с жидким негорючим диэлектриком поверхность масла защищают сухим азотом, а в заполненных совтолом -10 — сухим воздухом. Негерметичные масляные трансформаторы мощностью 160 кВ- А и более, в которых масло в расширителе соприкасается с окружающим воздухом, имеют термосифонный или адсорбционный фильтр, а трансформаторы мощностью 1 мВ • А и более с естественным масляным охлаждением и азотной подушкой — термосифонный фильтр (кроме трансформаторов с жидким негорючим диэлектриком).

Масляные трансформаторы мощностью 1 мВ * А и более с расширителем снабжают защитным устройством, предупреждающим повреждение бака при внезапном повышении внутреннего давления более 50 к Па. К защитным устройствам относят выхлопную трубу со стеклянной диафрагмой и реле давления. Масляные трансформаторы и трансформаторы с жидким диэлектриком с азотной подушкой без расширителя имеют реле давления, срабатывающее при повышении внутреннего давления более 75 кПа.

Нижний конец выхлопной трубы соединяют с крышкой бака, а на верхний ее конец устанавливают тонкую стеклянную мембрану (от 2,5 до 4 мм) диаметром 150, 200 и 250 мм, которая разрушается при определенном давлении и дает выход газу и маслу наружу раньше, чем произойдет деформация бака.

Реле давления размещают на внутренней стороне крышки трансформатора. Основными его элементами являются ударный механизм и стеклянная диафрагма. При достижении определенного давления в баке механизм срабатывает, разбивает диафрагму и обеспечивает свободный выход газам.

Трансформаторы мощностью 1 мВ * А и более, имеющие расширитель, снабжают газовым реле, которое реагирует на повреждения внутри бака трансформатора (электрический пробой изоляции, витковое замыкание, местный нагрев магнитопровода), сопровождающиеся выделением газа или резким увеличением скорости перетекания масла из бака в расширитель. Основные характеристики силовых масляных трансформаторов представлены в таблице ниже.

Основные характеристики силовых масляных трансформаторов.

Выделение газообразных продуктов происходит в результате разложения масла и других изоляционных материалов под действием высокой температуры, возникающей в месте повреждения. На этом явлении основана работа газовой защиты трансформатора от внутренних повреждений, сопровождающихся выделением газов при их утечке, утечке масла и попадании воздуха в бак.

Основной элемент этой защиты — газовое реле, устанавливаемое обычно на трубопроводе, который соединяет расширитель с баком, имеющим наклон к горизонтали от 2 до 4 В газовом реле имеются две пары контактов для работы на сигнал или отключение.

Здесь можно почитать об устройстве силового трансформатора и сфере его применения.

Защита трансформатора

Пробивные предохранители служат для защиты от пробоя обмоток ВН на обмотки НН. Устанавливают их на крышке бака и подсоединяют к нулевому вводу НН, а при напряжении 690 В — к линейному вводу. При пробое изоляции между обмотками ВН и НН промежуток между контактами, в котором проложены тонкие слюдяные пластины с отверстиями, пробивается и вторичная обмотка оказывается соединенной с землей.

Заземление масляного трансформатора.

Для заземления трансформаторов служит специальный заземляющий контакт с резьбой не менее Ml2, расположенный в доступном месте нижней части бака со стороны НН и обозначенный четкой несмывающейся надписью «Земля» или знаком заземления.

Поверхность заземляющего контакта должна быть гладкой и зачищенной; заземление осуществляют подсоединением стальной шины сечением не менее 40><4 мм.

Для измерения температуры масла на трансформаторах монтируют ртутные термометры со шкалой от 0 до 150° С или термометрические сигнализаторы ТС со шкалой от 0 до 100° С. Последние снабжены двумя передвижными контактами, которые можно установить на любую температуру в пределах шкалы.

Первый контакт, будучи включенным в сигнальную цепь, при определенной температуре масла дает сигнал; в случае дальнейшего повышения температуры масла второй контакт, соединенный с реле, отключает трансформатор. На трансформаторах мощностью 6300 кВ * А и выше установлены термометры сопротивления.

Для сушки и очистки увлажненного и загрязненного воздуха, поступающего в расширитель при температурных колебаниях масла, все трансформаторы снабжены воздухоочистительным фильтром — воздухоосушителем, который представляет собой цилиндр, заполненный силикагелем и размещенный на дыхательной трубке расширителя.

Заключение

В данной статье были рассмотрены основные функции масляных  трансформаторов и их устройство. Больше информации о них можно узнать в учебном пособии Л.С. Герасимова, А.И._Майорец “Обмотки и изоляция силовых масляных трансформаторов”.

Если у вас остались вопросы, можно задать их в комментариях на сайте. Также в нашей группе ВК можно задавать вопросы и получать на них подробные ответы от профессионалов. Чтобы подписаться на группу, вам необходимо будет перейти по следующей ссылке: https://vк.coм/еlеctroinfonеt. В завершение статьи хочу выразить благодарность источникам, откуда мы черпали информацию:

 

Предыдущая

ТрансформаторыЧто такое разделительные трансформаторы

Следующая

ТрансформаторыНеобходимые условия для выполнения параллельной работы трансформаторов

Конструкция и техническая характеристика силовых трансформаторов 6-10 кВ

Силовые трансформаторы предназначены для преобразования (трансформирования) переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения — более низкого или более высокого. Трансформаторы, понижающие напряжение, называют понижающими, а повышающие напряжение — повышающими.
Трансформаторы изготовляют двухобмоточные и трехобмоточные. Последние кроме обмотки НН и ВН имеют обмотку СН (среднего напряжения). Трехобмоточный силовой трансформатор позволяет снабжать потребителей электроэнергией разных напряжений. Обмотка, включенная в сеть источника электроэнергии, называется первичной, а обмотка, к которой присоединены электроприемники,— вторичной.
В рассматриваемых распределительных устройствах и подстанциях промышленных предприятий применяют трехфазные двухобмоточные понижающие трансформаторы, преобразующие напряжение 6 и 10 кВ в 0,23 и 0,4 кВ.
В зависимости от изолирующей и охлаждающей среды различают трансформаторы масляные ТМ и сухие ТС. В масляных основной изолирующей и охлаждающей средой являются трансформаторные масла, в сухих — воздух или твердый диэлектрик. В специальных случаях применяют трансформаторы с заполнением баков негорючей жидкостью — совтолом.
Основой конструкции трансформатора служит активная часть, состоящая из магнитопровода 4 (рис. 1) с расположенными на нем обмотками низшего напряжения 3 и высшего напряжения 2 отводов и переключающего устройства. Магнитопровод, набранный из отдельных тонких листов специальной трансформаторной стали, изолированных друг от друга покрытием, состоит из стержней, верхнего и нижнего ярма. Такая конструкция способствует уменьшению потерь на нагрев от перемагничивания (гистерезис) и вихревых токов.
Соединительные провода, идущие от концов обмоток и их ответвлений, предназначенные для регулирования напряжения, называют отводами, которые изготовляют из неизолированных медных проводов или проводов, изолированных кабельной бумагой либо гетинаксовой трубкой.
Переключающие устройства обмоток трансформатора служат для ступенчатого изменения напряжения в определенных пределах, поддерживания номинального напряжения на зажимах вторичной обмотки при изменении напряжения на первичной или вторичной обмотке. С этой целью обмотки ВН трансформаторов снабжают регулировочными ответвлениями, которые подсоединяют к переключателям.

Рис. 1. Активная часть трансформатора серии ТМ: 1 — ярмо, 2 и 3 — обмотки ВН и НН, 4 — магнитопровод
Необходимость регулирования вызвана тем, что в электросистемах возможны различные отклонения от нормального режима электроснабжения, приводящие к неэкономичной работе приемников, преждевременному износу и сокращению сроков их службы. Особенно чувствительны к повышению напряжения электролампы, радиолампы и лампы телевизоров: срок их службы резко сокращается при систематическом увеличении напряжения.
В трансформаторах могут быть два вида переключений ответвлений: под нагрузкой — РПН (регулирование под нагрузкой) и без нагрузки после отключения трансформатора — ПБВ (переключение без возбуждения). С помощью ПБВ и РПН можно поддерживать напряжение, близким к номинальному во вторичных обмотках трансформаторов.
Переключение осуществляют изменением числа витков с помощью регулировочных ответвлений обмоток, т. е. изменением коэффициента трансформации, который показывает, во сколько раз напряжение обмотки ВН больше напряжения обмотки НН или во сколько раз число витков обмотки ВН больше числа витков обмотки НН. Пределы регулирования вторичных напряжений для разных трансформаторов различны: на ±10% 12 ступенями по 1,67% или 16 ступенями по 1,25% с помощью РПН; на ±5% четырьмя ступенями по 2,5% с помощью ПБВ.
Бак трансформатора, в который погружена активная часть, представляет собой стальной резервуар овальной формы, заполненный трансформаторным маслом. Масло, являясь охлаждающей средой, отводит теплоту, выделяющуюся в обмотках и магнитопроводе, и отдает ее в окружающую среду через стенки и крышку бака. Кроме охлаждения активной части трансформатора масло повышает степень изоляции между токоведущими частями и заземленным баком.
Для увеличения поверхности охлаждения трансформатора баки изготовляют ребристыми, вваривают в них трубы или снабжают съемными радиаторами (только у трансформаторов мощностью до 25 кВ-А стенки бака гладкие). Радиаторы присоединяют к стенкам бака патрубками со специальными радиаторными кранами. У верхнего торца бака к его стенкам приваривают раму из угловой или полосовой стали, к которой крепят крышку на прокладках из маслоупорной резины.
В нижней части бака всех типов трансформаторов имеется кран для взятия пробы и слива масла, а в его днище (в трансформаторах мощностью выше 100 кВ-А) — пробка для спуска осадков после слива масла через кран. Второй кран устанавливают на крышке бака, через который заливают в него масло. Оба крана служат одновременно для присоединения к ним маслоочистительных аппаратов.
К дну баков трансформаторов массой выше 800 кг приваривают тележку с поворотными катками, конструкция крепления которых позволяет изменять направление передвижения трансформаторов с поперечного на продольное. Для подъема трансформатора на баке имеется четыре кольца-рыма. Активная часть поднимается за скобы в верхних консолях магнитопровода.
На крышке бака размещены вводы, расширитель и защитные устройства (выхлопная предохранительная труба, реле давления, газовое реле, пробивной предохранитель). К стенкам бака приваривают подъемные крюки, прикрепляют манометрический сигнализатор (у трансформаторов мощностью свыше 1000 кВ- А) и устанавливают фильтры. Трансформатор серии ТМ-1000-10 показан на рис. 2.

Рис. 2. Трехфазный силовой трансформатор мощностью 1000 кВ А с масляным охлаждением:
1 — бак, 2 и 5 — нижняя и верхняя ярмовые балки магнитопровода, 3 — обмотка ВН, 4 — регулировочные отводы к переключателю, 6 — магнитопровод, 7 — деревянные планки, 8 — отвод от обмотки ВН, 9 — переключатель, 10 — подъемная шпилька, 11 — крышка бака, 12 — подъемное кольцо (рым), 13 и 14 — вводы ВН и НН, 15 — предохранительная труба, 16 — расширитель (консерватор), 17 — маслоуказатель, 18 — газовое реле, 19 — циркуляционные трубы, 20 — маслоспускной кран, 21 — катки

Вводы 14 и 15 представляют собой фарфоровые проходные изоляторы, через которые выводы обмоток трансформатора присоединяются к электрическим сетям.
Большинство трансформаторов оборудовано расширителями (рис. 3), обеспечивающими постоянное заполнение бака маслом и уменьшающими поверхность соприкосновения масла с воздухом, следовательно, защищающими масло от увлажнения и окисления. У расширителя есть отверстие для всасывания и вытеснения воздуха при изменении уровня содержащегося в нем масла (дыхательная пробка).

Рис. 3. Расширитель:

1 — бак расширителя, 2 — маслоуказатель, 3 — маслоуказательное стекло, 4 — угольник, 5 — запирающий болт, 6 — крышка трансформатора, 7 — газовое реле, 8 — плоский кран, 9 — трубопровод, 10— опорная пластина

Расширитель имеет цилиндрическую форму, закрепляется на кронштейне, установленном на крышке 6 трансформатора, и сообщается с баком трансформатора трубопроводом, не выступающим ниже внутренней поверхности крышки трансформатора и заканчивающимся внутри расширителя выше его дна во избежание попадания осадков масла в бак 1. Внутренняя поверхность расширителя имеет защитное покрытие, предохраняющее масло от соприкосновения с металлической поверхностью и расширитель от коррозии. В нижней части расширителя имеется пробка для слива масла из него.
Объем расширителя определяют так, чтобы уровень масла оставался в его пределах как летом при 35 °С и полной нагрузке трансформатора, так и зимой при минимальной температуре масла и отключенном трансформаторе. Обычно объем расширителя составляет 11 —12% объема масла в баке трансформатора. Для наблюдения за уровнем масла на боковой стенке расширителя устанавливают маслоуказатель 2, выполненный в виде стеклянной трубки в металлической оправе.
Емкость расширителя должна обеспечивать постоянное наличие в нем масла при всех режимах работы трансформатора от отключенного состояния до номинальной нагрузки и при колебаниях температуры окружающего воздуха, причем при допустимых перегрузках масло не должно выливаться.
В герметичных масляных трансформаторах и трансформаторах с жидким негорючим диэлектриком поверхность масла защищают сухим азотом, а в заполненных совтолом -10 — сухим воздухом. Негерметичные масляные трансформаторы мощностью 160 кВ- А и более, в которых масло в расширителе соприкасается с окружающим воздухом, имеют термосифонный или адсорбционный фильтр, а трансформаторы мощностью 1 мВ • А и более с естественным масляным охлаждением и азотной подушкой — термосифонный фильтр (кроме трансформаторов с жидким негорючим диэлектриком).
Масляные трансформаторы мощностью 1 мВ * А и более с расширителем снабжают защитным устройством, предупреждающим повреждение бака при внезапном повышении внутреннего давления более 50 к Па. К защитным устройствам относят выхлопную трубу со стеклянной диафрагмой и реле давления. Масляные трансформаторы и трансформаторы с жидким диэлектриком с азотной подушкой без расширителя имеют реле давления, срабатывающее при повышении внутреннего давления более 75 кПа.
Нижний конец выхлопной трубы соединяют с крышкой бака, а на верхний ее конец устанавливают тонкую стеклянную мембрану (от 2,5 до 4 мм) диаметром 150, 200 и 250 мм, которая разрушается при определенном давлении и дает выход газу и маслу наружу раньше, чем произойдет деформация бака. Реле давления размещают на внутренней стороне крышки трансформатора. Основными его элементами являются ударный механизм и стеклянная диафрагма. При достижении определенного давления в баке механизм срабатывает, разбивает диафрагму и обеспечивает свободный выход газам.
Трансформаторы мощностью 1 мВ * А и более, имеющие расширитель, снабжают газовым реле, которое реагирует на повреждения внутри бака трансформатора (электрический пробой изоляции, витковое замыкание, местный нагрев магнитопровода), сопровождающиеся выделением газа или резким увеличением скорости перетекания масла из бака в расширитель. Выделение газообразных продуктов происходит в результате разложения масла и других изоляционных материалов под действием высокой температуры, возникающей в месте повреждения. На этом явлении основана работа газовой защиты трансформатора от внутренних повреждений, сопровождающихся выделением газов при их утечке, утечке масла и попадании воздуха в бак. Основной элемент этой защиты — газовое реле, устанавливаемое обычно на трубопроводе, который соединяет расширитель с баком, имеющим наклон к горизонтали от 2 до 4 В газовом реле имеются две пары контактов для работы на сигнал или отключение.
Пробивные предохранители служат для защиты от пробоя обмоток ВН на обмотки НН. Устанавливают их на крышке бака и подсоединяют к нулевому вводу НН, а при напряжении 690 В — к линейному вводу.
При пробое изоляции между обмотками ВН и НН промежуток между контактами, в котором проложены тонкие слюдяные пластины с отверстиями, пробивается и вторичная обмотка оказывается соединенной с землей.
Для заземления трансформаторов служит специальный заземляющий контакт с резьбой не менее Ml2, расположенный в доступном месте нижней части бака со стороны НН и обозначенный четкой несмывающейся надписью «Земля» или знаком заземления. Поверхность заземляющего контакта должна быть гладкой и зачищенной; заземление осуществляют подсоединением стальной шины сечением не менее 40><4 мм.
Для измерения температуры масла на трансформаторах монтируют ртутные термометры со шкалой от 0 до 150° С или термометрические сигнализаторы ТС со шкалой от 0 до 100° С. Последние снабжены двумя передвижными контактами, которые можно установить на любую температуру в пределах шкалы. Первый контакт, будучи включенным в сигнальную цепь, при определенной температуре масла дает сигнал; в случае дальнейшего повышения температуры масла второй контакт, соединенный с реле, отключает трансформатор. На трансформаторах мощностью 6300 кВ * А и выше установлены термометры сопротивления.
Для сушки и очистки увлажненного и загрязненного воздуха, поступающего в расширитель при температурных колебаниях масла, все трансформаторы снабжены воздухоочистительным фильтром — воздухоосушителем (рис. 4), который представляет собой цилиндр, заполненный силикагелем и размещенный на дыхательной трубке 1 расширителя.

Рис. 4. Воздухоочистительный фильтр (воздухоосушитель):
1 — дыхательная трубка, 2 — соединительная муфта, 3 — смотровое окно, 4 — бак трансформатора, 5 — масляный затвор, 6 — указатель уровня масла в затворе, 7— кронштейн
В нижней части цилиндра расположен масляный затвор 5 для очистки засасываемого воздуха, в верхней части — патрон с индикаторным силикагелем, который при увлажнении меняет свою окраску с голубой на розовую.
Для поддержания изоляционных свойств масла, а следовательно, продления срока его службы предназначен термосифонный фильтр (рис. 5), представляющий собой цилиндрический аппарат, заполненный активным материалом — сорбентом (поглотителем продуктов старения масла).

Рис. 5. Термосифонный фильтр:
1 — радиаторные краны, 2 — загрузочный люк, 3 — пробка с отверстием для выпуска воздуха, 4 — силикагель, 5 — сетка, 6 — дно с отверстиями, 7,8 — пробки для отбора пробы масла и его слива, 9 — корпус фильтра, 10 — стенка бака трансформатора
Фильтр присоединяют к баку трансформатора двумя патрубками и промежуточными плоскими кранами. Работа фильтра основана на термосифонном принципе: более нагретое масло верхних слоев, проходя через охлаждающее устройство, опускается вниз. Параллельно радиаторам подсоединен термосифонный фильтр. Следовательно, через фильтр масло проходит сверху вниз и непрерывно очищается. Фильтры устанавливают на трансформаторах мощностью 160 кВ * А и выше.
Особенности конструкции сухих трансформаторов. Масляный трансформатор взрыво- и пожароопасен, поэтому, когда из-за пожарной безопасности недопустимы масляные трансформаторы, используют сухие или трансформаторы с негорючим заполнителем (совтолом, пиранолом, кварцевым песком). Поскольку отсутствует масло, сухие трансформаторы можно устанавливать непосредственно в цехах промышленных предприятий без устройства специальных трансформаторных камер.
Силовые трехфазные сухие трансформаторы ТСЗ (рис. 6) в защищенном исполнении изготовляют мощностью от 160 до 1600 кВ * А, обмотки которых имеют класс напряжения 6—10 кВ для ВН и 0,23; 0,4 и 0,69 кВ для НН. Применяют также сухие трансформаторы мощностью менее 160 кВ- А (25, 40, 66, 100 кВ- А).
Условное обозначение трансформаторов. Обозначения типов трансформаторов построены по определенной системе, отражающей конструкцию (буквы) и основные электрические параметры (цифры). Буквенные обозначения следующие: первая буква — число фаз (О — однофазный, Т — трехфазный), вторая или две — вид охлаждения (М — естественное масляное, С — сухое без масла, Д — дутьевое, Ц — циркуляционное, ДЦ — принудительное циркуляционное с дутьем), третья — число обмоток (Т — трехобмоточный). В условном обозначении могут быть другие буквы, указывающие конструктивные особенности трансформатора.

Рис. 6. Силовой трехфазный сухой трансформатор ТСЗ:
I — активная часть, 2 — ввод ВН, С, 9 — коробки ввода ВН и НН, 4 — крышка люка, 5 — кожух, 6 и 8 — кольцо и пластина для подъема трансформатора, 7 — шины НН, 10 — тележка, 11 — каток
Первая цифра, стоящая после буквенного обозначения трансформатора, показывает номинальную мощность (кВ- А), вторая — номинальное напряжение обмотки ВН (кВ). В последнее время добавляют еще две цифры, означающие год разработки трансформатора данной конструкции, например обозначение трансформатора ТМ-1000/10—93 расшифровывается так: трехфазный, двухобмоточный с естественным масляным охлаждением, мощностью 1000 кВ • А и напряжением обмотки ВН 10 кВ, конструкции 1993 г.

Ещё по теме:

Какова цель силового трансформатора?

Содержание

Силовой трансформатор предназначен для преобразования напряжения высокого напряжения (линия передачи) в низкое напряжение (потребитель). Трансформатор представляет собой электрическое устройство, передающее электрическую энергию за счет электромагнитной индукции.

Трансформаторы широко используются в качестве однофазных и трехфазных источников питания на электростанциях, подстанциях, в распределительных сетях и в качестве понижающих регуляторов в промышленном оборудовании. В этой статье мы обсудим, каково назначение силового трансформатора.

Различные типы трансформаторов

Трансформатор — это специальная машина, используемая для изменения напряжения постоянного тока с одного уровня на другой. Его можно рассматривать как преобразователь переменного тока в постоянный ток. Трансформатор преобразует электрическую энергию в другую форму и изменяет уровни напряжения переменного тока на некоторые другие уровни переменного тока. Вот некоторые трансформеры.

Повышающий и понижающий трансформатор

Повышающий и понижающий трансформаторы двух типов трансформаторы электрические . Они используются для уменьшения или увеличения напряжения в электрической цепи. Повышающий трансформатор — это устройство, которое, если его включить последовательно с источником напряжения, увеличит напряжение на заданную величину (величина обычно определяется отношением источника напряжения к трансформатору).

Если он подключен параллельно источнику, он снизит напряжение на заданную величину (опять же, величина обычно определяется отношением источника напряжения к трансформатору).

Повышающий трансформатор чаще всего используется для преобразования низковольтного сигнала переменного тока (AC) (обычно поступающего из настенной розетки) в более высокое напряжение в различных приборах или машинах. Он также используется в некоторых портативных источниках питания, таких как перезаряжаемые батареи.

Распределительный трансформатор

Трансформатор распределительный — трансформатор, обеспечивающий окончательное преобразование напряжения в системе распределения электроэнергии, понижая напряжение, используемое в распределительных линиях, до уровня, используемого потребителем.

Изобретение практичного и эффективного трансформатора сделало возможным распределение электроэнергии переменного тока; Сила переменного тока ранее использовалась только для более крупных промышленных приложений.

Распределительный трансформатор имеет электрическую мощность обычно ниже 100 кВА, при этом мощность большинства блоков варьируется от 16 кВА до 3500 кВА. Большинство из них являются однофазными, хотя некоторые блоки большой мощности и большой мощности являются трехфазными. Распределительные трансформаторы можно найти на электрических подстанциях и на служебных входах в большие здания или группы зданий.

Распределительные трансформаторы меньшего размера могут располагаться на опорах или заглубляться под землю. Они спроектированы так, чтобы быть прочными, надежными и иметь длительный срок службы, обычно 30 лет и более.

Современные распределительные трансформаторы могут иметь номинальную мощность до 3000 кВА и снабжать весь район электричеством от линий высокого напряжения, обычно в диапазоне от 12 кВ до 69 кВ.

Вторичное напряжение зависит от местных стандартов и правил. В Австралии, например, 11 кВ обычно подается с вторичными соединениями 415 В (фаза-нейтраль).

Трансформатор тока

Трансформатор тока (CT) представляет собой тип измерительного трансформатора, предназначенного для создания переменного тока во вторичной обмотке, пропорционального току, измеряемому в его первичной обмотке. Трансформаторы тока, наряду с трансформаторами напряжения или потенциала, являются измерительными трансформаторами.

Измерительные трансформаторы масштабируют высокие значения напряжения или тока до небольших, легко измеряемых значений для использования в измерительных и защитных реле. Приборные трансформаторы изолируют цепи измерения и защиты от высоких напряжений, присутствующих в измеряемой или защищаемой системе.

Они также понижают системное напряжение до значений, которые могут быть точно измерены счетчиками или реле защиты. Вторичная обмотка трансформатора тока обычно рассчитана на 5 А или 1 А, поскольку это упрощает измерение за счет немного менее точного считывания напряжения. Такие организации, как IEC, устанавливают отраслевые стандарты для измерительных трансформаторов (Международная электротехническая комиссия).

Для чего нужен силовой трансформатор?

Силовой трансформатор — это устройство, которое преобразует объемную электроэнергию с одной частоты на другую. Он использует электромагнитное поле для создания магнитного поля в металлических катушках, которое накапливает электрическую энергию, а затем возвращает ее в виде электрического поля, когда кнопка действия включена.

Силовой трансформатор используется в Национальной энергосистеме, где электричество преобразуется из переменного тока (AC) в постоянный ток (DC). Электричество переменного тока может быть преобразовано в электричество постоянного тока на электростанции. Электроэнергия постоянного тока затем может передаваться на большие расстояния по проводам или по сети.

Силовой трансформатор Chint Продукт

Chint Power Transformer — это силовой трансформатор премиум-класса, обеспечивающий надежное обслуживание клиентов. Трансформатор произведен, используя высококачественное сырье, обеспеченное от самых предполагаемых продавцов в промышленности.

Несколько особенностей, таких как простота установки и низкие затраты на техническое обслуживание, обеспечивают оптимальную работу в неблагоприятных погодных условиях в течение длительного времени. Вот некоторые из продуктов силовых трансформаторов Chint.

Трансформатор сухого типа

Сухой силовой трансформатор является разновидностью специального электрооборудования. Он широко используется на промышленных и горнодобывающих предприятиях, в гражданском строительстве и других местах, в основном используется для преобразования уровня напряжения распределения электроэнергии. В сухом трансформаторе China Power используется высококачественный лист из кремнистой стали с хорошей магнитной проводимостью.

В магнитном сердечнике применяется передовая технология вакуумной заливки под давлением, что делает магнитный сердечник компактным, небольшим по размеру и легким по весу. В обмотке используется эмалированный провод, который может быть установлен непосредственно в помещении без масляного бака и системы охлаждения, что имеет высокий коэффициент безопасности. Он не вызовет возгорания из-за утечки масла, как это делает обычный трансформатор, что делает его более подходящим для использования внутри помещений и вблизи мест проживания людей.

Масляный трансформатор

China Power Масляный трансформатор — это трансформатор с отличными характеристиками, надежным качеством и разумной ценой. При проектировании и производстве используются передовые технологии и процессы отечественных и зарубежных аналогов.

Применяется на электростанциях, подстанциях и в других случаях. Основные компоненты масляного трансформатора Chint Power включают сердечник, катушку, бак, систему сохранения масла и систему охлаждения. Резервуар спроектирован так, чтобы быть герметичным.

Структура изоляции масляного трансформатора Chint Power обеспечивает очевидные преимущества продукта с точки зрения надежности, термостойкости и механической прочности. Ядро имеет пятиколонную или шестиколонную структуру с высокой механической прочностью.

В катушке используется новая структура обмотки с чередованием для снижения гармонических потерь при коротком замыкании, повышения стойкости к короткому замыканию, повышения стойкости к импульсному напряжению и снижения шума.

Подведение итогов

Основной функцией силового трансформатора является преобразование электричества переменного тока в электричество постоянного тока. И поэтому его иногда называют преобразователем переменного тока в постоянный или преобразователем постоянного тока в переменный, учитывая, что он преобразует переменный ток в постоянный и наоборот.

 Это достигается с помощью электромагнитной индукции, технологии изменения напряжения переменного тока с использованием одного или нескольких магнитных полей. Эта технология также используется в других электронных устройствах, таких как телевизоры, компьютеры и измерительные приборы.

Рекомендуем к прочтению

Устройство передачи энергии

Разница между трансформатором напряжения и трансформатором тока

Содержание Трансформаторы, вероятно, являются наиболее важными элементами в производстве электроэнергии. Он устанавливает соединение между двумя цепями, которое выглядит как

. Подробнее »

Устройство передачи энергии

Электрический трансформатор: как это работает?

Трансформатор (ТФ) уже более века работает как важный элемент в системах распределения электроэнергии, как для промышленности, так и для предприятий,

Подробнее »

микрогенерации | технология | Британника

Похожие темы:

здание с нулевым потреблением энергии электроснабжение

См. весь связанный контент →

микрогенерация , маломасштабное производство тепла и электроэнергии, предназначенное для удовлетворения потребностей сообществ, предприятий или жилых домов. Микрогенерация зависит от энергии, вырабатываемой на генерирующем объекте, который меньше, чем электростанция промышленного масштаба, обслуживающая город или регион. Энергия производится локально, а не на больших расстояниях, поэтому линии электропередачи короче, что приводит к меньшим потерям энергии в процессе распределения. Микрогенерация часто имеет меньший углеродный след и меньшее воздействие на окружающую среду, чем генерация в промышленных масштабах, поскольку она больше зависит от альтернативных источников энергии, таких как биомасса, солнечные батареи, ветряные турбины, водородные топливные элементы и гидроэлектроэнергия.

Процесс

Микрогенерация использует различные технологии. В дополнение к подключению к электрической сети страны (сети распределения электроэнергии), если применимо, должна быть электростанция и инфраструктура для хранения и преобразования энергии. Устройство накопления энергии необходимо для повышения эффективности и обеспечения доступности избыточной энергии, когда спрос превышает генерируемое предложение. Аккумуляторное хранение является распространенным решением, но также используются водородные топливные элементы, маховик и гидроаккумулятор. Оборудование для кондиционирования электроэнергии используется для преобразования энергии постоянного тока в полезный переменный ток. Устройства защиты от перенапряжения, выключатели и заземления составляют необходимое оборудование для обеспечения безопасности, а счетчики контролируют энергопотребление, мощность, подаваемую в сеть, и накопление энергии.

Системы микрогенерации сильно различаются от региона к региону. Например, в урбанизированном развитом мире жилой дом или бизнес могут сохранить свое подключение к традиционной энергосистеме, но использовать некоторые альтернативные средства выработки электроэнергии, так что они получают из сети только тогда, когда требуется дополнительная энергия или когда система микрогенерации ремонтируется. Сохранение подключения к сети также позволяет поставлять избыточную энергию от микрогенерации обратно в коммунальное предприятие.

Микрогенерация необходима для автономных зданий, работающих независимо от местной инфраструктуры. (Эти здания отделены от электрических и газовых сетей, систем связи, систем водоснабжения и систем очистки сточных вод.) В некоторых частях мира основным преимуществом автономии является не экологическая ответственность, а способность продолжать функционировать, когда национальная или региональная сеть ненадежна. В развитых странах автономную резиденцию иногда называют «домом без счетов». Поскольку начальные затраты высоки, микрогенерация должна быть тщательно и продуманно спланирована, чтобы быть экономически целесообразной, но некоторые технологии, такие как ветряные турбины и солнечные панели, выиграли от эффекта масштаба (снижение стоимости технологии по мере увеличения ее производства).

Измерение нетто

Сторонники микрогенерации получают экономию за счет меньшего потребления энергии из сети, а те, кто вырабатывает избыточную электроэнергию, могут получать прибыль, продавая избыточную электроэнергию обратно местным электроэнергетическим компаниям. В Соединенных Штатах в соответствии с Законом об энергетической политике 2005 года все коммунальные предприятия электроснабжения обязаны предоставлять потребителям по запросу чистые измерения. Процесс чистого измерения кредитует счета чистых производителей энергии, не связанных с коммунальными услугами, когда они добавляют электроэнергию в сеть, что снижает сумму, которую они платят за электроэнергию. Он регистрирует притоки и оттоки энергии и выставляет клиентам счета только за разницу между использованным и произведенным количеством. Переносятся ли кредиты в пользу клиента — когда произведено больше энергии, чем потреблено — на следующий платежный цикл, зависит от штата. В большинстве штатов кредиты переносятся из месяца в месяц; однако некоторые штаты вместо этого предоставляют годовые кредиты. Законы штатов также различаются в зависимости от того, могут ли электрические коммунальные предприятия ограничивать процент абонентов, подключенных к чистому измерению, существует ли ограничение мощности для притока энергии и как клиенты, счета которых заканчивают расчетный год кредитом, получают компенсацию.

Правовая среда, относящаяся к микрогенерации, также различается. В Соединенных Штатах существуют федеральные и, во многих случаях, льготы по подоходному налогу штата для использования возобновляемых источников энергии; однако некоторые из этих программ вызывают споры, поскольку они фактически превращают налоговую льготу в повышенное налоговое бремя, которое платят люди, не использующие микрогенерацию. Кроме того, многие коммунальные предприятия чувствуют угрозу со стороны программ сетевых измерений, поскольку они обычно предвещают потерю доходов; сторонники микрогенерации потребляют меньше энергии, произведенной коммунальными предприятиями, а законы о чистых измерениях вынуждают коммунальные предприятия покупать электроэнергию у них.

Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту. Подпишитесь сейчас

В Соединенном Королевстве Схема сертификации микрогенерации (MCS) охватывает все технологии микрогенерации. MCS была основой национальной программы низкоуглеродных зданий, в рамках которой зеленые здания получали государственные субсидии для компенсации их первоначальных затрат.

Билл Кте’пи

10+FAQ О ГЛАВНОМ СИЛОВОМ ТРАНСФОРМАТЕ​

MAIN POWER TRANSFORMER: Полное руководство по часто задаваемым вопросам

Что такое главный силовой трансформатор?

Главный силовой трансформатор представляет собой устройство, используемое для изменения напряжения переменного тока с помощью средств электромагнитной индукции. Он имеет основной элемент или первичную катушку, вторичную катушку и сердечник.

Функция этого трансформатора включает преобразование напряжения, преобразование тока, преобразование импеданса, изоляцию и регулирование.

В промышленности трансформаторы делятся на множество других типов, соответствующих различным функциям трансформатора.

Выбор главного трансформатора распределения мощности в проекте подстанции 110 кВ

Главный силовой трансформатор

Распространенные типы электрических трансформаторов и их функции

Хотя все они следуют одним и тем же принципам, конструкция трансформаторов осуществляется по-разному. В системе электроснабжения используется несколько типов трансформаторов. Мы можем классифицировать трансформаторы по уровням напряжения, среде сердечника, расположению обмотки, использованию и месту установки и т. д.

Ниже мы обсудим различные типы трансформаторов и их назначение.

Выбор и расчет мощности трансформаторов, используемых на подстанциях

Типы трансформаторов на основе преобразования напряжения

Это наиболее распространенные типы трансформаторов, используемых в промышленности для всех применений. Они классифицируются как повышающие и понижающие трансформаторы в зависимости от соотношения напряжений между первичной и вторичной обмотками.

Понижающий трансформатор

Трансформатор этого типа преобразует уровень первичного напряжения в более низкое напряжение на вторичном выходе. Вы можете добиться этого выхода за счет соотношения первичной и вторичной обмоток. Для понижающих трансформаторов количество обмоток на первой стороне больше, чем на вторичной. Поэтому в целом коэффициент обмотки остается больше 1.

Профессионалы используют понижающие трансформаторы для преобразования высокого напряжения в низкое в системе распределения электроэнергии. Они снижают стоимость и потери электроэнергии и обеспечивают решение для доставки электроэнергии на большие расстояния.

Выбор главного трансформатора 500 кВ на гидроэлектростанции

Главные силовые трансформаторы

Повышающий трансформатор

Повышающие трансформаторы — это просто другие понижающие трансформаторы. Он увеличивает низкое первичное напряжение до высокого вторичного напряжения. Для повышающего трансформатора соотношение первичной и вторичной обмотки остается меньше 1. Это означает, что во вторичной обмотке больше витков, чем в первичной.

Электрики используют повышающие трансформаторы в стабилизаторах и инверторах, где низкое напряжение преобразуется в гораздо более высокое напряжение. Кроме того, он пользуется большим спросом в распределительной сети. Приложения, связанные с распределением электроэнергии, требуют высокого напряжения для эффективной работы.

10+FAQ О НАСТРОЙКЕ ТРАНСФОРМАТОРА ГЕНЕРАТОРА

Настроечный трансформатор

Типы трансформаторов в зависимости от конструкции сердечника

Тип трансформатора определяется средой между первичной и вторичной обмотками. Трансформаторы с воздушным сердечником отлично подходят для легких нагрузок, в то время как трансформаторы с железным сердечником могут выдерживать большие нагрузки.

Трехобмоточный трансформатор | Трехфазный трансформатор

Трансформатор с воздушным сердечником

Трансформатор с воздушным сердечником не требует физического магнитопровод . Вместо этого он использует воздух для обеспечения потокосцепления.

Закон индукции Фарадея гласит, что магнитное поле вызывает индукцию в катушке, помещенной внутри магнитного поля. Используя трансформатор с воздушным сердечником, первичная катушка вырабатывает переменный ток, который индуцирует напряжение во вторичной катушке. Затем эта реакция приводит в действие нагрузку.

Сердечник силового трансформатора

Железный сердечник/ ферритовый сердечник Трансформатор

Ферритовые сердечники представляют собой ферромагнитные материалы с высокой магнитной проницаемостью. Благодаря этому свойству профессионалы используют их для уменьшения потерь в высокочастотных приложениях. Кроме того, они являются важными устройствами в импульсных источниках питания (SMPS) и других цифровых схемах.

Трансформаторы с ферритовым сердечником также предлагаются в различных формах и размерах в зависимости от требований электроприбора. Это более распространено в электронике, а не в электрических приложениях. Наиболее популярной формой трансформатора с ферритовым сердечником является сердечник E.

Типы трансформаторов, основанные на конфигурации обмоток

Их порядок обмоток классифицирует трансформаторы, обычно количество отдельных обмоток вокруг сердечника. Одним из типов являются трансформаторы с автоматической обмоткой, которые очень популярны.

Какие существуют типы обмоток трансформаторов? Какие бывают концентрические обмотки?

Двухобмоточный трансформатор

Этот трансформатор имеет две обмотки, одну для входа и одну для выхода. Вход представляет собой источник питания переменного тока, а второй подключен к нагрузке. Они электрически изолированы, но магнитно связаны.

Изменение магнитного потока заставляет ток создавать ЭДС индукции во вторичной обмотке. Это напряжение просто из-за индукции. Напряжение в основном зависит от соотношения обмоток, но оно может увеличивать или уменьшать входное напряжение.

Автотрансформатор

Узел с центральным отводом подвижен в трансформаторах с автообмоткой, в то время как первичная и вторичная обмотки соединены последовательно. В зависимости от центрального положения можно изменить вторичное напряжение.

Как установить главный трансформатор 500 кВ?

Типы трансформаторов в зависимости от функций

В этом разделе трансформаторы рассматриваются в зависимости от их роли в электрической системе.

Силовой трансформатор

Силовые трансформаторы большие и мощные, они передают энергию высокого напряжения от генераторов к распределительным центрам. Их размер и изоляция делают их идеальными для всех типов электростанций и передающих подстанций.

силовые трансформаторы для нефтяных месторождений

Распределительные трансформаторы

Профессионалы используют эти трансформаторы для распределения электроэнергии в удаленных местах. Эти устройства предназначены для распределения электроэнергии при низком напряжении.

Напряжение может быть менее 33 кВ для промышленных целей и 440–220 В для бытовых целей.

Несколько факторов определяют тип необходимого распределительного трансформатора, например:

• конструкция монтажа
• тип изоляции
• количество фаз
• класс напряжения
• и BIL или базовые уровни импульсов.

Распределительный трансформатор Выбор офисного здания

Измерительный трансформатор

Измерительный трансформатор — это устройство, позволяющее измерять мощность. Электрики используют этот прибор для измерения фазы, тока и напряжения фактической линии электропередач.

Трансформатор напряжения

Трансформатор напряжения имеет две катушки, одну на первичной стороне и одну на вторичной стороне. Первичная катушка подключена к линии ВН. Между тем, вторичная катушка подключена ко всем другим счетчикам и приборам, используемым для измерения электроэнергии.

Трансформатор использует первичную обмотку для снижения уровня напряжения до определенного предела, также известного как точка. Эта модель имеет заземленную вторичную обмотку, которая защищает цепь от поражения электрическим током.

Трансформатор тока

Трансформатор тока представляет собой измерительный прибор, который действует как сильноточный трансформатор. Как только он обнаруживает ситуацию, когда ток в цепи слишком высок, он использует трансформаторы для снижения тока и доведения его до желаемого значения в цепи.

Трансформаторы тока бывают трех типов: обмотки, тороидальные и стержневые.

Выбор главного трансформатора распределения питания в проекте подстанции 110 кВ

Трансформатор тока обмотки

Мы можем физически соединить первичную обмотку трансформатора последовательно с помощью проводника. Затем этот проводник несет измеренный ток в цепи. Вторичный ток в основном зависит от коэффициента трансформации трансформатора.

Тороидальный

Этот трансформатор не имеет первичной обмотки, а имеет отверстие, через которое протекает ток. Некоторые из них также имеют внутренний разделенный сердечник, который упрощает установку и удаление.

Барный тип

В этом трансформаторе шина основной сети используется как первичная обмотка. Кроме того, он защищен от высокого напряжения сети и обычно привинчен к устройству, по которому течет ток.

Как выбрать и установить распределительные трансформаторы для сельской местности

Типы трансформаторов в зависимости от схемы фаз

Схема фаз — это принцип подключения, который трансформаторы используют для преобразования электроэнергии. Есть две популярные конструкции фаз: однофазные и трехфазные трансформаторы.

Однофазный трансформатор

Принцип работы трансформатора заключается в создании переменного тока путем преобразования электрической энергии в механический крутящий момент. Однофазный трансформатор создает мощность переменного тока с помощью двух обмоток, первичной и вторичной. Первичная обмотка обеспечивает питание переменным током, а нагрузка подключается ко вторичной обмотке.

Электрический опорный трансформатор | Однофазный трансформатор

Однофазный и трехфазный трансформатор Daelim

Трехфазный трансформатор

В то же время, три однофазных трансформатора работают, соединяя их с помощью трех первичных обмоток. Также можно соединить их три вторичные обмотки как одну вторичную обмотку. Эта конфигурация создает трехфазное питание, которое используется для производства, распределения и передачи электроэнергии.

Сборка этого трансформатора не дорогая, а подключение работает по типу Звезда и Треугольник.

14+ЧАСТО ЗАДАВАЕМЫЕ ВОПРОСЫ О ТРАНСФОРМАТОРЕ, УСТАНАВЛИВАЕМОМ НА ПОДУШКЕ

Стандартная конфигурация и части трансформатора

Обратите внимание, что трансформаторы не производят электроэнергию, а просто преобразуют ее. Ниже приведены основные части трансформатора и их функции:

Входное соединение

Входная сторона трансформатора называется первичной. Именно здесь подключается основная электрическая мощность для преобразования.

Выходное соединение

С выходной стороны трансформатора мощность подается на нагрузку. В зависимости от спроса поступающая электроэнергия будет либо увеличена, либо уменьшена.

Обмотка

Трансформаторы имеют две обмотки, которые либо передают, либо принимают энергию. Первичная обмотка — это катушка, которая передает мощность на нагрузку. Между тем, вторичная обмотка — это катушка, которая получает питание от источника. Производители делят эти две катушки на несколько катушек меньшего размера, чтобы уменьшить создание потока.

Сердечник трансформатора обеспечивает управляемый путь для магнитного потока, создаваемого в трансформаторе. Сердцевина изготовлена ​​из множества тонких ламинированных стальных листов. Эта конструкция позволяет охлаждать с использованием меньшего количества материалов.

В трансформаторе можно найти два основных типа обмоток: сердечник и кожух. Обмотки сердечника окружают многослойный сердечник, а обмотки оболочечного типа находятся внутри многослойного сердечника.

Что находится в силовом трансформаторе?

Силовой трансформатор — это электрическое устройство, которое специалисты используют для передачи энергии от одной цепи к другой. Он не меняет частоту и может обеспечивать несколько различных источников переменного тока с разным напряжением. Силовые трансформаторы имеют основной элемент или первичную обмотку, вторичную обмотку и сердечник.

Силовой трансформатор: полное руководство по часто задаваемым вопросам

Каково основное назначение трансформатора?

Трансформаторы позволяют передавать электрическую энергию из одной цепи в другую и преобразовывать ее напряжение. Профессионалы используют электрические схемы для изменения тока, напряжения и электродвижущей силы в зависимости от направления тока.

7+FAQ О ТРАНСФОРМАТЕ ПОДСТАНЦИИ

Какая конфигурация трансформатора наиболее распространена?

Трансформаторы с многослойным сердечником являются наиболее распространенным типом трансформаторов, используемых в электропередаче и электроприборах, преобразующих входное напряжение в низкое напряжение для питания электронных устройств.

Компания Daelim занимается производством трансформаторов более десяти лет и является одним из самых надежных брендов. Имея репутацию производителя высококачественных трансформаторов, это ваш выбор, когда вы ищете что-то надежное.

Если вы ищете электрические продукты и решения, Daelim Belefic — ваш инновационный и надежный партнер. От главных силовых трансформаторов до других типов электрических трансформаторов, у Daelim есть все. Свяжитесь с Daelim сегодня, чтобы узнать больше.

8+ЧАСТО ЗАДАВАЕМЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ

Определение, типы, принцип работы, уравнения и примеры несколько цепей, через процесс электромагнитной индукции.

Трансформатор работает по принципу электромагнитной индукции для повышения или понижения напряжения. Трансформатор либо увеличивает переменное напряжение (повышающий трансформатор), либо уменьшает переменное напряжение (понижающий трансформатор). Трансформатор, который обычно используется для передачи и распределения мощности переменного тока, по сути является устройством регулирования напряжения. Трансформаторы используются для самых разных целей, включая повышение напряжения от электрогенераторов для обеспечения передачи электроэнергии на большие расстояния и снижение напряжения в обычных силовых цепях для работы низковольтных устройств, таких как дверные звонки и игрушечные электропоезда.

Что такое трансформатор?

Трансформатор — это статическое электрическое устройство, которое передает мощность переменного тока из одной цепи в другую с постоянной частотой, но уровень напряжения может быть изменен, что означает, что напряжение может быть увеличено или уменьшено в зависимости от требований.

Типы трансформаторов 

Типы трансформаторов в зависимости от уровня напряжения

Существует два основных типа трансформаторов в зависимости от рабочего напряжения. Вот некоторые из них:

 

• Понижающий трансформатор: Первичное напряжение преобразуется в более низкое напряжение на вторичном выходе с помощью понижающего трансформатора. Число обмоток на первичной стороне понижающего трансформатора больше, чем на вторичной. В результате общее отношение вторичной обмотки к первичной всегда будет меньше единицы. Понижающие трансформаторы используются в электрических системах, которые распределяют электроэнергию на большие расстояния и работают при чрезвычайно высоких напряжениях, чтобы обеспечить минимальные потери и экономичные решения. Понижающий трансформатор используется для преобразования высоковольтных линий в низковольтные.
• Повышающий трансформатор: Вторичное напряжение повышающего трансформатора повышается по сравнению с низким первичным напряжением. Поскольку первичная обмотка имеет меньше витков, чем вторичная обмотка в этом типе трансформатора, отношение первичной обмотки к вторичной будет больше единицы. Повышающие трансформаторы часто используются в электронных стабилизаторах, инверторах и других устройствах, которые преобразуют низкое напряжение в значительно более высокое напряжение. Повышающий трансформатор также используется в распределении электроэнергии. Для приложений, связанных с распределением электроэнергии, необходимо высокое напряжение. В сети для повышения уровня напряжения перед распределением используется повышающий трансформатор.

Типы трансформаторов в зависимости от материала сердечника

Различные типы трансформаторов используются в электроэнергетике и электронной промышленности в зависимости от материалов сердечника, а именно:

• Трансформатор с железным сердечником: В качестве сердечник трансформатора с железным сердечником. Сильные магнитные свойства железа трансформатора с железным сердечником имеют чрезвычайно высокую потокосцепление. В результате трансформатор с железным сердечником имеет высокий КПД. Сердечники из мягкого железа бывают разных размеров и форм. Несколько типичных форм включают E, I, U и L. 
• Трансформатор с ферритовым сердечником: Из-за высокой магнитной проницаемости в трансформаторе с ферритовым сердечником используется трансформатор с ферритовым сердечником. В высокочастотном приложении этот тип трансформатора обеспечивает невероятно низкие потери. В высокочастотных приложениях, таких как импульсные источники питания (SMPS), радиочастотные приложения и т. Д., В результате используются трансформаторы с ферритовым сердечником.
• Трансформатор с тороидальным сердечником: Железный сердечник или ферритовый сердечник — два примера материалов тороидального сердечника, используемых в трансформаторе. Из-за их превосходных электрических характеристик часто используются тороиды с кольцеобразным или кольцевым сердечником. Кольцевая форма обеспечивает очень низкую индуктивность рассеяния и чрезвычайно высокую индуктивность и добротность.
• Трансформатор с воздушным сердечником: Материал сердечника трансформатора с воздушным сердечником не является настоящим магнитным сердечником. Воздух используется исключительно в потокосцеплении трансформатора с воздушным сердечником. Первичная обмотка трансформатора с воздушным сердечником генерирует переменный ток, создавая вокруг себя электромагнитное поле.

Типы трансформаторов в зависимости от расположения обмоток

• Трансформатор с автоматической обмоткой: Первичная и вторичная обмотки всегда были фиксированными, но с трансформатором с автоматической обмоткой они могут быть соединены последовательно, а узел с центральным отводом может быть перемещенным. Вторичное напряжение можно изменить, изменив положение центрального отвода. Auto используется для оповещения себя или отдельной катушки и не является аббревиатурой от Automatic. Эта катушка создает соотношение, используя главные и второстепенные компоненты. Соотношение главного и вторичного определяется расположением узла центрального отвода, который изменяет выходное напряжение. VARIAC, устройство, которое генерирует переменный переменный ток из постоянного входного переменного тока, используется наиболее часто.

Типы трансформаторов в зависимости от области применения

Трансформаторы бывают разных модификаций, каждая из которых работает в определенной области. Таким образом, в зависимости от предполагаемого использования трансформаторы можно разделить на следующие категории:

• Силовой трансформатор: Энергия передается на подстанцию ​​или в общий источник электропитания с использованием более крупного силового трансформатора. Между основной распределительной сетью и электрогенератором этот трансформатор служит связующим звеном. Силовые трансформаторы можно разделить на три группы в зависимости от их номинальной мощности и технических характеристик.0298
• Малый силовой трансформатор,
• Среднемощный трансформатор и
• Большой силовой трансформатор

Измерительный трансформатор: Измерительный трансформатор — другое название измерительного трансформатора. Это еще один инструмент измерения, который обычно используется в области мощности. Для разделения первичной мощности и преобразования тока и напряжения в меньшем соотношении к ее вторичному выходу используется измерительный трансформатор.

Распределительный трансформатор: Распределительный трансформатор функционирует как понижающий трансформатор, преобразующий высокое напряжение сети в напряжение, подходящее для конечного пользователя, обычно 110 В или 230 В. В зависимости от мощности преобразования или номиналов распределительный трансформатор может быть меньше или больше.

Импульсный трансформатор: Одним из самых популярных трансформаторов, устанавливаемых на печатную плату, который генерирует электрические импульсы с постоянной амплитудой, является импульсный трансформатор. Он используется в ряде цифровых схем, где существует потребность в создании изолированных импульсов.

Выходной аудиотрансформатор: Другим трансформатором, часто используемым в электронной промышленности, является аудиотрансформатор. Он специально используется в приложениях, связанных со звуком, где необходимо согласование импеданса.

Принцип работы трансформатора

Основополагающим принципом работы трансформатора является взаимная индукция между двумя катушками или закон электромагнитной индукции Фарадея. Ниже приведено описание работы трансформатора. Многослойный сердечник трансформатора из кремнистой стали покрыт двумя отдельными обмотками. Согласно приведенной ниже схеме, первичная обмотка — это та, к которой подключен источник переменного тока, а вторичная обмотка — это та, к которой подключена нагрузка. Можно использовать только переменный ток, потому что взаимная индукция между двумя обмотками требует переменного потока.

 

Первичная обмотка трансформатора создает переменный поток, известный как взаимный поток, при приложении переменного напряжения в соответствии с принципом взаимной индуктивности.

Согласно закону электромагнитной индукции Фарадея, этот переменный поток магнитно связывает первичную и вторичную обмотки трансформатора и генерирует ЭДС E ₁ в первичной обмотке и E ₂ во вторичной обмотке. ЭДС (E ₁ ) называется первичной ЭДС, а ЭДС (E ₂ ) — вторичной ЭДС.

и

Разделив вышеприведенные уравнения, получим соотношение:

количество витков в первичной и вторичной обмотках трансформатора соответственно. Если N ₂ > N ₁ , то E ₂ > E ₁ , а трансформатор будет повышающим; если N ₂ < N ₁ , то E ₂ < E ₁ , и трансформатор будет понижающим.

Если теперь к вторичной обмотке подключена нагрузка, ток нагрузки I ₂ потечет через нагрузку в результате ЭДС E ₂ . В результате трансформатор позволяет передавать электроэнергию с изменением уровня напряжения из одной электрической цепи в другую.

Части трансформатора

Трансформатор в основном состоит из трех частей:

Сердечник

Сердечник трансформатора служит опорой для обмотки. Кроме того, он предлагает канал потока магнитного потока с минимальным сопротивлением. Как видно на изображении, обмотка намотана вокруг сердечника. Для снижения потерь в трансформаторе используется многослойный сердечник из мягкого железа. Состав сердечника определяется переменными, в том числе рабочим напряжением, током и мощностью. Диаметр сердечника отрицательно коррелирует с потерями в железе и прямо коррелирует с потерями в меди.

Обмотки

Медные провода, намотанные на сердечник трансформатора, называются обмотками. Медные кабели используются, потому что высокая проводимость меди снижает потери трансформатора, поскольку сопротивление току снижается по мере увеличения проводимости. А высокая степень пластичности меди позволяет изготавливать из нее невероятно тонкие провода.

Два основных типа обмоток. обмотки первичной и вторичной катушек. Первичная обмотка представляет собой группу витков обмотки, на которую подается ток питания. Количество витков обмотки, из которых получается выходная мощность, называется вторичной обмоткой. Изоляционные покрытия используются для изоляции первичной и вторичной обмоток друг от друга.

Изоляционные материалы

Трансформатору требуется изоляция для разделения обмоток и предотвращения коротких замыканий. Это облегчает взаимную индукцию. На стабильность и долговечность трансформатора влияют изоляционные материалы. В трансформаторе в качестве изолирующих сред используются: изоляционная жидкость, лента, бумага и ламинирование из дерева.

Бак

Главный бак трансформатора служит двум целям:

• Сердечник и обмотки защищены от непогоды, например дождя и пыли.
• Используется как емкость для масла, а также как опора для всех других насадок трансформатора.

Трансформаторное масло

Большая часть огромного трансформатора погружена в масло. Трансформаторное масло добавляет изоляцию между проводниками, улучшает отвод тепла от катушек и обладает способностью обнаруживать неисправности. Трансформаторное масло обычно изготавливается из углеводородного минерального масла.

Расширители масла

Расширитель масла расположен над баком трансформатора и вводами. Некоторые расширители трансформаторного масла содержат резиновую камеру. Когда трансформатор нагружен, температура окружающей среды повышается, что приводит к увеличению количества масла внутри трансформатора. В расширительном баке трансформатора достаточно места для увеличенного объема трансформаторного масла. Он также служит резервуаром для масла, которое используется для изоляции зданий.

Сапун

Все масляные трансформаторы с расширительным баком включают его. Помогает защитить масло от влаги.

Радиаторы и вентиляторы

Большая часть мощности, теряемой в трансформаторе, рассеивается в виде тепла. Радиаторы и вентиляторы способствуют рассеиванию тепла, выделяемого трансформатором, и обеспечивают защиту от выхода из строя. Большинство сухих трансформаторов охлаждаются естественным воздухом.

Идеальный трансформатор

Идеальный трансформатор — это чисто теоретический трансформатор, который вообще не имеет потерь, включая потери в сердечнике, потери в меди или другие потери трансформатора. Этот трансформатор считается КПД 100%.

Предполагается, что обмотки трансформатора полностью индуктивны, а сердечник трансформатора предполагается без потерь при создании идеальной модели трансформатора. Кроме того, трансформатор не имеет реактивного сопротивления рассеяния (реактивное сопротивление — это сопротивление протеканию тока от элемента цепи за счет его индуктивности и емкости). Это указывает на то, что первичная и вторичная обмотки трансформатора подключены к сердечнику трансформатора при 100% магнитном потоке. Однако каждая обмотка должна иметь некоторое индуктивное сопротивление, что приводит к падению напряжения и потерям I2R. В модели идеального трансформатора обмотки предполагаются идеальными (полностью индуктивными), а значит, их сопротивление равно нулю.

Уравнение ЭДС идеального трансформатора

Пусть N _p — число витков основной обмотки, а N _s — число витков вторичной обмотки. Когда на основную катушку трансформатора подается переменное напряжение, генерируемый ток создает переменный магнитный поток, который соединяет вторичную катушку и создает ЭДС. Количество витков вторичной обмотки определяет величину этой ЭДС. Рассмотрим идеальный (без потерь) трансформатор с нулевым сопротивлением первичной обмотки (отсутствие падения напряжения на катушке) и полным потоком в сердечнике, соединяющем первичную и вторичную обмотки. При напряжении В _р подается на первичную обмотку, пусть потокосцепление в каждом витке в сердечнике в момент времени t за счет тока в первичной обмотке.

 

Затем вычисляется ЭДС индукции или напряжение (ε _s ) во вторичной обмотке с N _s витков.

ε _с = –N _с x dϕ/dt                 ……(1)

Кроме того, переменный поток создает в сети обратную ЭДС. Это оно.

ε _p = –N _p x dϕ/dt               ……(2)

А для идеального трансформатора ε _p =V _p

Приблизительно, если вторичная цепь представляет собой разомкнутую цепь или потребляемый от нее ток небольшой, ε _с = V _с .

Напряжение на вторичной обмотке составляет В _с . В результате уравнения (1) и (2) могут быть записаны как0558 P x dϕ / dt …… (4)

Из уравнений (3) и (4), мы имеем

V _S / V _P = N _S / N _P … …(5)

Приведенное выше уравнение известно как Уравнение преобразования или Формула преобразования .

Следующие три допущения используются для получения предыдущего соотношения:

• Электрические сопротивления первичной и вторичной обмоток незначительны.
• Связь потока как с первичной, так и со вторичной катушками одинакова, или из сердечника уходит очень мало потоков.
• Вторичный ток незначителен.

Коэффициент витка

Коэффициент витка — это мера, позволяющая определить, имеет ли вторичная обмотка трансформатора больше или меньше витков, чем первичная. Количество витков первичной катушки равно «Np», а количество витков вторичной катушки равно «Ns», что соответствует количеству витков.

Потребляемая и выходная мощность будут равны, если трансформатор исправен или имеет 100-процентный КПД (без потерь энергии).

I _P V _P = I _S V _S …… (6)

Сочетные уравнения (5) и (6), мы имеем

I _{P 9059 /I} /I /I /I /I /I /I /I /I /I . = V _s /V _p = N _s /N _p =K       

Коэффициент поворота, K, определяется в предыдущем уравнении. Если вторичная катушка имеет больше витков, чем первичная, это так (N _s >N _p ), и напряжение повышается (V _s >V _p ). Повышающий трансформатор — это название для такого рода установки. Понижающий трансформатор — это трансформатор, в котором вторичная обмотка имеет меньше витков, чем первичная обмотка (N _s p ).

Эффективность трансформатора

Эффективность трансформатора также известна как коммерческая эффективность . Обозначается буквой «η». Эффективность трансформатора описывается как отношение мощности (в Вт или кВт) к потребляемой мощности (в Вт или кВт).

Следовательно, эффективность трансформатора может быть выражена следующим образом:

КПД (η) = (выходная мощность / потребляемая мощность)

Приведенное выше уравнение можно использовать для идеального трансформатора, в котором нет трансформатора. потери и вся входная энергия передается на выходе. В результате следующее уравнение в основном используется, если учитываются отходы трансформатора и оценивается эффективность трансформатора в практических состояниях.

Эффективность = ((Мощность O/P) / (Мощность O/P + Потери)) × 100% = 1− (Потери/мощность i/p) × 100

Потери энергии в трансформаторе

В предыдущих уравнениях мы использовали идеальный трансформатор (без потерь энергии). Однако некоторые потери энергии все же происходят в реальном трансформаторе по следующим причинам:

• Утечка потока: Поскольку часть потока уходит из сердечника, не весь поток, генерируемый первичной обмоткой, поступает во вторичную обмотку. Это происходит из-за неправильной конструкции сердечника или наличия отверстий для воздуха в сердечнике. Его можно понизить, намотав первичную и вторичную обмотки друг на друга. Его также можно снизить, если ядро ​​хорошо спроектировано.
• Сопротивление обмоток: Поскольку провод, используемый для обмоток, имеет некоторое электрическое сопротивление, в результате тепла, выделяемого в обмотках, теряется энергия. Они смягчаются в обмотках сильного тока и низкого напряжения за счет использования толстого провода с высокой проводимостью.
• Вихревые токи: Переменный магнитный поток создает вихревые токи в железном сердечнике, что приводит к потерям энергии при нагреве. Использование ламинированного сердечника снижает ударную нагрузку.
• Гистерезисные потери: В каждом цикле переменного тока переменное магнитное поле меняет намагниченность сердечника на противоположное. Потеря энергии в сердечнике происходит в виде тепла из-за гистерезисных потерь, которые сводятся к минимуму за счет использования магнитного материала с низкими гистерезисными потерями.

Применение трансформатора

Ниже приведены некоторые из наиболее распространенных применений трансформатора:

1. Повышение или понижение уровня напряжения в цепи переменного тока для обеспечения правильной работы различных электрических компонентов цепи.
2. Препятствует переходу постоянного тока из одной цепи в другую.
3. Разделяет две отдельные электрические цепи.
4. Перед началом передачи и распределения необходимо повысить уровень напряжения на электростанции.

Также Проверка:

• Генераторы переменного тока
• Электродвижная сила
• Индуцированное напряжение

Решаемый примеры на трансформатор

Пример. A Compresser Socder Socuelder. Чему равно вторичное напряжение, если коэффициент трансформации равен 10?

Решение:

Учитывая, что коэффициент поворота, N ₂ /n ₁ = 10

и VOLTAGE через первичную катушку, V ₁ = 120 v

теперь, V ₁ = 120 v

. Трансформатор; уравнение S:

V ₂ /V ₁ = N ₂ /N ₁

Заменить данные значения,

V ₂ /1200

9

9

. = 1200 В

Пример 2: Трансформатор имеет 1000 витков в первичной обмотке, и через него протекает ток 8 А. При входной мощности 10 кВт, а на выходе 1000 В. Определить число витков во вторичной обмотке.

Решение:

Рассмотрим случай идеального трансформера,

, с. _в = P _OUT = 1000 Вт

Но, стр _{. S}

Теперь ток во вторичной цепи составляет,

I _S = P _out / V _S = 10000 / 1000 = 10 A

Таким образом, коэффициент трансформации трансформатора определяется выражением

I _P S 8 90 S / N _P

N _S = (I _P / I _S ) N _P  

= (8/10) × 1000

витков

Пример 3: Количество витков вторичной обмотки однофазного трансформатора мощностью 22 кВА, 2200/220 В равно 50, затем найдите количество витков первичной обмотки. Всеми видами потерь в трансформаторе пренебречь.

Ответ:

Значение соотношения поворотов составляет

V _P /V _S = 2200/220

= 10 = K

Количество первичных видов

Первичные повороты можно определить как:-

N _P /N _S = K

N _P /50 = 10

N _P = 500

5. Пример 4: 500

5. первичный ток, потребляемый трансформатором, когда КПД предоставленного трансформатора составляет 75 % и он работает на 100 В, 5 кВА, а вторичное напряжение составляет 200 В.

Ответ:

Учитывая, что, оценка KVA трансформатора = 5 KVA

Первичное напряжение, V ₁ = 100 В

Столярное напряжение, V ₂ = 200 против

Поэтому, V ₂ = 200 v

, поэтому, V ₂ = 200 v

, поэтому V ₂ = 200 V

. Следовательно, V ₂ = 200 v

. Следовательно, V ₂ = 200. Первичный ток I ₁ задан,

I ₁ = S / V ₁

= 5 KVA / 100

= 50 A

FAQS на трансформатор

FAQS. Что такое Трансформер?

Ответ:

Трансформатор представляет собой электрическое устройство, которое передает электрическую энергию из одной цепи в другую с помощью электромагнитной индукции и взаимной индукции. Чаще всего он используется для увеличения («повышение») или уменьшения («понижение») уровней напряжения между цепями при сохранении постоянной частоты переменного тока.

Вопрос 2: Перечислите некоторые основные типы трансформаторов.

Ответ:

Трансформатор можно разделить на множество в зависимости от назначения: 

• Типы трансформаторов на основе уровня напряжения
  • Понижающий трансформатор
  • Повышающий трансформатор
• Типы трансформаторов на основе материала сердечника 90
  Железо 9029 Трансформатор с ферритовым сердечником
  • Трансформатор с тороидальным сердечником
  • Трансформатор с воздушным сердечником
• Типы трансформаторов в зависимости от схемы обмотки
  • Трансформатор с автоматической обмоткой
• Types of transformer based on Usage
  • Power Transformer
    • Small power transformer, 
    • Medium power transformer, and 
    • Large power transformer
  • Measurement Transformer
  • Distribution Transformer
  • Pulse Transformer
  • Audio Output Трансформатор

Вопрос 3: Что такое коэффициент поворота?

Ответ:

Коэффициент трансформации — это мера, позволяющая определить, имеет ли вторичная обмотка трансформатора больше или меньше витков, чем первичная. Количество витков первичной катушки равно «Np», а количество витков вторичной катушки равно «Ns», что соответствует количеству витков.

Вопрос 4: Что такое повышающий трансформатор?

Ответ:

Вторичное напряжение повышающего трансформатора увеличивается по сравнению с низким первичным напряжением. Отношение первичной обмотки к вторичной в этом типе трансформатора будет больше единицы, поскольку первичная обмотка имеет меньше витков, чем вторичная обмотка.

Вопрос 5: Что такое понижающий трансформатор?

Ответ:

Вторичное напряжение повышающего трансформатора повышается от низкого первичного напряжения. Поскольку первичная обмотка имеет меньше витков, чем вторичная обмотка в этом типе трансформатора, отношение первичной обмотки к вторичной будет больше единицы.

13 Различные типы трансформаторов

Возможно, вы сознательно или неосознанно сталкивались с различными типами трансформаторов в своей повседневной жизни. В этой статье показаны различные типы трансформаторов. Прежде чем приступить к классификации, кратко расскажем об основном принципе работы трансформаторов.

Трансформаторы — это устройства, используемые для передачи энергии между двумя цепями переменного тока. Он работает по закону электромагнитной индукции Фарадея. Во всех трансформаторах, кроме автотрансформаторов, электрическая мощность передается от одной цепи к другой за счет создаваемого общего магнитного поля.

При подаче переменного тока на вход трансформатора создается магнитное поле. Из-за синусоидального характера источника переменного тока создаваемое магнитное поле должно меняться. Когда это переменное магнитное поле пересекает катушку на выходной стороне трансформатора, в ней индуцируется ЭДС. Нажмите, чтобы узнать больше о принципе работы электрического трансформатора. В этой статье кратко описаны различные типы трансформаторов.

Типы трансформаторов

Трансформаторы можно классифицировать по нескольким признакам. В этой статье мы классифицировали их в зависимости от их применения. Ниже приведены различные типы трансформаторов .

Помимо типов трансформаторов, упомянутых выше, существуют различные другие типы трансформаторов, такие как радиочастотные трансформаторы, звуковые трансформаторы, полупроводниковые трансформаторы и т. д., которые не рассматриваются в этом разделе.

Силовой трансформатор с

Трансформаторы, которые используются на генерирующих станциях для повышения вырабатываемого напряжения, обычно называются силовыми трансформаторами. Эти трансформаторы обычно имеют номинальную мощность выше 500 кВА и находятся между генератором и распределительными цепями. Эти трансформаторы также известны как повышающие трансформаторы. Их конструкция зависит от рейтинга и места установки. Для наружного использования они обычно масляные, тогда как для силовых трансформаторов, предназначенных для использования внутри помещений, в основном используются сухие трансформаторы.

В зависимости от номинальной мощности кВА силовые трансформаторы подразделяются на маломощные: от 500 до 7500 кВА, средней мощности: от 7500 кВА до 100 МВА и большие силовые трансформаторы: свыше 100 МВА. Трансформаторы средней и большой мощности оснащены дополнительными устройствами для охлаждения, устройствами переключения ответвлений и реле Бухгольца для защиты от внутренних повреждений. Кроме того, на всех силовых трансформаторах имеется маслорасширительный бак. Приведенное выше изображение силового трансформатора наружного типа может быть вам знакомо.

Распределительный трансформатор s

Распределительные трансформаторы выполняют ту же работу по доставке электроэнергии потребителям при требуемом уровне напряжения. Трансформаторы этого типа являются понижающими трансформаторами, что означает, что их функция заключается в снижении подаваемого напряжения до более низких уровней, чтобы удовлетворить требования потребителей или центров нагрузки. Несмотря на то, что промышленные стандарты ограничивают мощность распределительных трансформаторов до 500 кВА, производятся и более высокие мощности.

Конструктивные особенности этих трансформаторов аналогичны силовым трансформаторам, но иногда отсутствуют реле Бухгольца, маслорасширитель и системы охлаждения. Распределительные трансформаторы доступны как в однофазном, так и в трехфазном исполнении.

Измерительные трансформаторы используются для обеспечения изоляции между цепями высокого напряжения или сильного тока и измерительными, а также защитными устройствами. Измерительные трансформаторы подразделяются на Трансформаторы напряжения или трансформаторы напряжения (PT) и трансформаторы тока (CT).

Ниже приведены различия между трансформатором напряжения и трансформатором тока.

Трансформаторы напряжения или трансформаторы напряжения

Трансформаторы напряжения или трансформаторы напряжения используются для понижения напряжения системы до более низких уровней, чтобы можно было подключить измерительный прибор. Их нельзя использовать для подачи необработанной мощности на нагрузку. Они используются с вольтметром, ваттметром, измерителем коэффициента мощности, частотомером, синхроноскопами, цепями отключения автоматического выключателя и т. Д. Первичная сторона трансформатора подключена к цепи высокого напряжения, а прибор или другие цепи подключены к вторичной обмотке. Любое количество приборов может быть подключено к вторичной обмотке до тех пор, пока общий импеданс не превысит номинальную нагрузку ПТ.

 Трансформатор тока

Как и трансформаторы напряжения, трансформаторы тока или ТТ используются для изоляции измерительных и сенсорных устройств от сильноточных цепей. Первичная часть ТТ подключается последовательно в контролируемой цепи, а цепи защиты и измерительные устройства подключаются к его вторичной обмотке. Физические аспекты и соединения могут варьироваться от одного трансформатора тока к другому в зависимости от его типа.

Трансформаторы тока в основном делятся на два типа: ТТ стержневого типа и ТТ кольцевого типа в зависимости от их конструкции. Как указано выше, ТТ стержневого типа пропускает полный ток через свою первичную обмотку, тогда как ТТ кольцевого типа устанавливаются над токоведущими проводниками.

Трансформатор сухого типа

Трансформатор сухого типа – это трансформатор, обмотки которого не содержат жидкой среды. Изолирующей средой, окружающей обмотку, является газ или сухой компаунд. По сравнению с масляными трансформаторы сухие легче и негорючие. Обмотки покрыты смолой или лаком для защиты от неблагоприятных условий окружающей среды. Они подходят как для внутреннего, так и для наружного применения, но рекомендуются только для сухих условий окружающей среды. Некоторые из них также оборудованы принудительным охлаждением. Они рассчитаны на мощность до 30 МВА или 30000 кВА. Для их установки требуется гораздо меньше места, чем для масляных трансформаторов.

Трансформаторы масляные

Все силовые и распределительные трансформаторы, кроме сухих, являются масляными трансформаторами. Как обсуждалось ранее, сердечник и обмотки этих трансформаторов полностью погружены в масло. Трансформаторное масло обеспечивает лучшую изоляцию и охлаждает сердечник и обмотку.

Изолирующий трансформатор

Изолирующий трансформатор — это тип трансформатора, используемый для изоляции устройства или цепи от источника питания. Он обеспечивает гальваническую развязку устройства. Он имеет соотношение витков 1:1, что означает, что первичная и вторичная обмотки изолирующего трансформатора содержат одинаковое количество обмоток. Он способен уменьшать постоянную составляющую сигнала от одной цепи к другой. Этот тип трансформаторов можно найти в источниках питания постоянного тока и цепях связи.

Трансформатор постоянного напряжения

Трансформаторы постоянного напряжения или CVT в основном используются в качестве шумоподавляющего устройства. Это выходной трансформатор постоянного напряжения, что означает, что большие изменения входного напряжения приводят к очень небольшим изменениям выходного напряжения. Эти трансформаторы основаны на насыщении ферромагнитным материалом и феррорезонансе. Бесступенчатые вариаторы способны снижать провалы напряжения и широко используются в источниках питания постоянного тока, контакторах, реле, электромагнитных клапанах, импульсных источниках питания и схемах ПЛК (программируемый логический контроллер). Возможность регулирования выходного напряжения трансформатора постоянного напряжения определяется пусковым и установившимся рабочими токами подключенной нагрузки. Вариаторы работают на низком напряжении (макс. 260 В) и доступны до номинала 1500 ВА.

Трансформатор сдвига фазы s

Трансформатор сдвига фазы (PST) используется для повышения эффективности передачи мощности в сетях переменного тока. PST создает фазовый сдвиг между первичной и вторичной сторонами. Этот фазовый сдвиг влияет на протекание тока по цепи. Он также известен как квадратурный усилитель. Квадратурный усилитель состоит из двух отдельных трансформаторов. Один из них подключается последовательно к основной цепи, а другой – поперек фаз. Затем выход шунтирующего трансформатора подается на вход последовательного трансформатора. Величину напряжения и фазовый сдвиг можно регулировать, меняя отводы на вторичной обмотке шунтирующего трансформатора.

Ступенчатые регуляторы напряжения

Поддержание уровня напряжения в допустимых пределах необходимо для поддержания качества электроэнергии. Ступенчатый регулятор напряжения является одним из таких устройств, которое удерживает величину напряжения в определенных пределах. Он состоит из автотрансформатора, переключателя ответвлений и схемы управления для автоматического переключения ответвлений. Ступенчатые регуляторы могут использоваться в однофазной, трехфазной или любой одной фазе трехфазной системы, соединенной звездой или треугольником.

Автотрансформатор s

Автотрансформатор представляет собой трансформатор с одной обмоткой. Он состоит из одной обмотки, которая действует как первичная обмотка и вторичная обмотка. Передача энергии между первичной и вторичной сторонами автотрансформатора происходит в основном за счет проводимости, а небольшое количество энергии передается за счет индукции. Их преимущество перед двухобмоточными трансформаторами заключается в том, что при той же номинальной мощности автотрансформаторам требуется меньшее количество медных проводников для обмоток. Кроме того, он имеет меньшие потери и более высокий КПД, чем обычные трансформаторы.

Автотрансформаторы широко используются в качестве пускателей двигателей переменного тока и в лабораториях для непрерывного изменения напряжения. Они доступны для однофазных и трехфазных цепей. Трехфазные трансформаторы имеют по три отдельные обмотки на каждую фазу. Автотрансформаторы коммерчески известны как вариаторы и доступны до 2 МВА.

Заземляющий трансформатор s

В распределительных трансформаторах со вторичной обмоткой, соединенной треугольником, или незаземленной вторичной обмоткой по схеме звезда, заземляющий трансформатор используется для обеспечения заземления или нейтрали. Это может помочь уменьшить скачки напряжения при повторных замыканиях на землю.

Тороидальный трансформатор

Это небольшие трансформаторы, устанавливаемые внутри электронных печатных плат, особенно в источниках питания, усилителях, телевизорах, радиоприемниках, инверторах и т. д. Они изготавливаются путем намотки проволоки на ферромагнитные сердечники в форме кольца.

Типы трансформаторов не ограничиваются указанными выше. Есть несколько других типов трансформаторов, которые производятся для конкретного применения.

Силовые трансформаторы

Google Реклама

• 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 заключается в обеспечении этой системы 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 отводами». 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 рис. 11.3.2 ниже.

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

При использовании обмотки с центральным ответвлением, например 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 представляет собой 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 (кроме 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 обеспечения большей безопасности пользователей электрооборудования, такого как наружные электроинструменты, и для техников, обслуживающих оборудование, где можно прикоснуться к токоведущим проводникам и компонентам, путем обеспечения входных и выходных клемм, которые электрически изолированы от 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, чтобы предотвратить передачу 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 безопасное разъединение оборудования, которое в условиях неисправности может привести к возникновению высокого напряжения на его 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. Единая 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 авто номус.

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. Трансформаторы SMPS, работающие на частоте около 500 кГц, как в примере на рис. 11.3.6 в телевизионном приемнике, используют феррит вместо ламинированных сердечников, 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 любого электронного устройства, 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 длительного 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. 903:00

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.