Устройство силовых трансформаторов: устройство и назначение, где используются СТ

что это такое, назначение, виды, устройство и принцип действия

Электротехнический агрегат, имеющий две, три или больше обмоток, статически устанавливается в электросеть. Силовой трансформатор изменяет переменное напряжение и ток без отклонения частоты. Преобразователь, применяемый во вторичных источниках питания, называют понижающим устройством. Повышающие конструкции увеличивают напряжение, используются в высоковольтных ЛЭП с большими мощностью, пропускной способностью и емкостью.

silovoy transformatorsilovoy transformator

Содержание

Область применения

В комплект установок, предназначенных для генерирования электричества, входят силовые трансформаторы. Электростанции используют энергию атома, органического, твердого или жидкого топлива, работают на газе или применяют силу водяного потока, но преобразователи выходных показателей подстанций необходимы для нормального функционирования потребительских и производственных линий.

Агрегаты устанавливают в сетях промышленных мощностей, сельских предприятий, на оборонных комплексах, разработках нефти и газа. Прямое назначение силового трансформатора — понижать и повышать напряжение и силу тока — используется для работы транспортной, жилищной, торговой инфраструктуры, сетевых распределительных объектов.

Основные детали и системы

Питающее напряжение и нагрузка подаются на вводы, которые располагаются на внутренней или наружной колодке для клемм. Контакт закрепляется болтами или специальными соединителями. В масляных агрегатах вводы устраиваются снаружи по сторонам бака или на крышке съемного корпуса.

Передача от внутренних обмоток идет на гибкие демпферы или резьбовые шпильки из цветных металлов. Силовые трансформаторы и их корпуса изолируются от шпилек фарфоровым или пластиковым слоем. Зазоры устраняются прокладками из материала, стойкого к действию масел и синтетических жидкостей.

Охладители снижают температуру масла из верхней области бака и передают его в боковой нижний слой. Остужающее устройство силового масляного трансформатора представлено:

  • внешним контуром, снимающим тепло с носителя;
  • внутренней цепью, нагревающей масло.

Охладители бывают разных видов:

  • радиаторы — совокупность плоских каналов со сваркой на торце, расположенных в пластинах для сообщения между нижними и верхними коллекторами;
  • гофрированные резервуары — ставятся в мало- и среднемощных агрегатах, являются одновременно емкостью для понижения температуры и рабочим баком со складчатой поверхностью стенок и нижней коробкой;
  • вентиляторы — ими оборудуются большие трансформаторные модули для принудительного охлаждения потока;
  • теплообменники — применяют в больших узлах для перемещения синтетических жидкостей с помощью насоса, т. к. организация естественной циркуляции требует много места;
  • водно-масляные установки — трубчатые теплообменники по классической технологии;
  • циркуляционные насосы — герметичные конструкции с полным погружением двигателя при отсутствии сальниковых прокладок.

Оборудование для трансформации напряжения снабжается регулирующими устройствами для изменения числа рабочих витков. Вольтаж на вторичной обмотке модифицируется с помощью переключателя количества спиралей или устанавливается болтовым соединением при выборе расположения перемычек. Так подсоединяются выводы заземленного или обесточенного трансформатора. Регулирующие модули преобразуют напряжение в небольших диапазонах.

В зависимости от условий переключатели количества спиралей делят на виды:

  • устройства, работающие при выключенной нагрузке;
  • элементы, функционирующие при замыкании вторичной обмотки на сопротивление.

Навесное оборудование

Газовое реле располагается в соединительной трубке между расширительным и рабочим баками. Прибор предупреждает разложение изолирующей органики, масла при перегреве и небольшие повреждения системы. Устройство реагирует на газообразование при неполадках, подает тревожный сигнал или полностью отключает систему в случае короткого замыкания или опасного понижения уровня жидкости.

Вверху бака в карманах ставят термопары для измерения температуры. Они работают по принципу математического расчета для выявления наиболее разогретой части агрегата. Современные датчики создаются на основе технологии оптоволокна.

Узел беспрерывной регенерации используется для восстановления и очистки масла. В результате работы в массе образуется шлак, в нее попадает воздух. Устройства регенерации бывают двух типов:

  • термосифонные модули, использующие естественное перемещение нагретых слоев вверх и прохождение через фильтр, последующее опускание охлажденных потоков на дно бака;
  • адсорбционные установки качества принудительно перекачивают массу через фильтры насосом, располагаются отдельно на фундаменте, используются в схемах преобразователей больших габаритов.

Модули для защиты масла представляют собой расширительный бак открытого типа. Воздух над поверхностью массы пропускается через поглотители влаги с силикагелем. Адсорбирующее вещество при максимальной влажности становится розовым, что служит сигналом к его замене.

Вверху расширителя устанавливают масляный затвор. Это прибор для снижения влажности воздуха, работающий на трансформаторном сухом масле. Модуль с помощью патрубка соединяется с расширительным баком. Вверху приваривается емкость с внутренним разделением в виде нескольких стенок по форме лабиринта. Воздух пропускается через масло, отдает влагу, затем очищается силикагелем и поступает в расширитель.

Контролирующие устройства

Прибор для сброса давления предупреждает аварийный скачок напора из-за короткого замыкания или сильного разложения масла и предусмотрен в конструкции мощных агрегатов в соответствии с ГОСТ 11677-1975. Устройство выполняется в виде сбрасывающей трубы, располагающейся под наклоном к трансформаторной крышке. На конце находится герметичная мембрана, способная моментально раскладываться и пропускать выхлоп.

Кроме этого, в трансформаторе устанавливаются и другие модули:

  1. Датчики уровня масла в баке, снабжены циферблатом или выполнены в виде стеклянной трубки сообщающихся емкостей, ставят на торце расширителя.
  2. Встроенные трансформаторы устраивают внутри агрегата или недалеко от заземляющего рукава на стороне изоляторов проходного типа или на шинах с низким вольтажом. В этом случае не нужно большое число отдельных преобразователей на подстанции с внутренней и внешней изоляцией.
  3. Детектор горючих примесей и газов выявляет водород в масляной массе и выдавливает его сквозь мембрану. Прибор показывает начальную степень газообразования до того, как концентрированная смесь заставит действовать контролирующее реле.
  4. Расходомер контролирует потери масла в подстанциях, работающих по принципу принудительного снижения температуры. Прибор измеряет разницу напора и определяет давление с двух сторон от возникшего препятствия в потоке. В агрегатах, работающих на водяном охлаждении, расходомеры считывают потребление влаги. Элементы снабжаются сигнализацией на случай аварии и циферблатом для определения показателей.

silovoy-transformatorsilovoy-transformator

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.

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.

назначение, устройство и принцип действия

Силовые трансформаторы представляют собой устройства, работа которых основана на принципе электромагнитной индукции. Агрегат способен преобразовать напряжение переменного тока, сохранив при этом значение его частоты. Особенности прибора позволяют сохранить мощность, а также поменять систему сети (однофазная, трехфазная). Чтобы понять, что такое силовые трансформаторы, необходимо рассмотреть их устройство и принцип действия.

Силовой трансформатор ТМГ

Область применения

Устройство трансформатора силового позволяет транспортировать электричество на большие расстояния. От объекта, который его вырабатывает, до конечного потребителя расстояние может насчитывать тысячи километров. Рассказать кратко о силовых трансформаторах позволяет схема перемещения электричества. Чтобы избежать его искажений и потерь применяется принцип трансформации. Генераторы вырабатывают электричество и передают его на подстанцию. Здесь повышается напряжение, и ток с требуемыми характеристиками передается в линии электропередач.

На другой стороне ЛЭП подводится к удаленной подстанции. Через этот объект осуществляется распределение тока между всеми потребителями. Для этого напряжение понижается. Чтобы преобразовывать электричество большой мощности на обеих подстанциях функционируют представленные устройства. Это трансформаторы и автотрансформаторы. Технические характеристики этих устройств практически идентичны. Отличается их принцип функционирования.

Первый повышающий силовой трансформатор находится непосредственно возле ЛЭП электростанции. Последующие первичные агрегаты в сети также работают для повышения напряжения. Это позволяет избежать потери в линии. На пути к потребителю устанавливается определенное количество понижающей аппаратуры. В обеспечении полноценного функционирования всей системы заключается назначение всех силовых трансформаторов.

Функционирование системы

Принцип работы силового трансформатора основан на электродвижущей силе, которая движется по обмоткам. Данные устройства функционируют исключительно на переменном токе. Если его подключить к обмотке, будет создаваться магнитный поток. Он замыкается в магнитоприводе. В этот момент возникает электродвижущая сила во второй обмотке. Все катушки связаны в системе магнитной связью. Показатель ЭДС будет пропорционален количеству витков в обмотке.

Принцип действия понижающего или повышающего силового трансформатора включает в себя несколько режимов. Для каждого из них предусмотрены свои особенности.

В рабочем режиме к первичной обмотке подводится напряжение, а к вторичной – нагрузка. В таком положении установка способна длительное время обеспечивать подключенные к нему потребители электричеством. Рабочий режим может осуществляться при холостом ходе и опыте короткого замыкания.

Холостой ход наступает при размыкании вторичной обмотки. В этот период исключается протекание по ней тока. Этот режим позволяет определить КПД прибора, потери при намагничивании сердечника и коэффициент трансформации.

Опыт короткого замыкания происходит при коротком шунтировании выводов вторичной катушки. При этом сила тока на входе должна быть занижена на входе. На этом уровне создается вторичный ток без превышения. Представленную методику применяют для определения уровня потерь в меди.

Аварийный режим определяется при нарушениях в работе системы. Рабочие параметры отклоняются от допустимых значений. Наиболее опасным состоянием считается короткое замыкание внутри обмоток. При этом возможно возникновение пожара, причинение большого ущерба системе энергоснабжения. Чтобы предупредить возникновение аварии, применяются различные автоматические системы защиты, сигнализации и отключения оборудования.

Разновидности

Производство конструкций силовых трансформаторов предполагает применение различных технологий. В процессе создания представленной аппаратуры применяются разные диэлектрические компоненты. Определенные части оборудования способствуют охлаждению и обеспечивают электрическую защиту.

Для маломощных разновидностей применяется диэлектрический компаунд или специальная бумага, электротехническое лаковое покрытие. Средние и мощные агрегаты имеют в своем составе такие основные части, как масло, элегаз. Производство подобного оборудования предполагает выполнять особую изоляцию обмоток.

Помимо вышеприведенной классификации выделяют еще несколько основных категорий объектов:

  • Количество фаз. Бывает трёхфазный и однофазный тип приборов.
  • Тип исполнения. Применяются масляные, сухие и приборы с жидким диэлектрическим веществом.
  • Климатическое исполнение. Наружные и внутренние установки.
  • Число обмоток. Встречаются конструкции с двумя и более катушками.
  • Предназначение. Для понижения или повышения напряжения.
  • Возможность регулировки напряжения. Применяются аппараты с регулировкой и без нее.

Производство подобной аппаратуры позволяет создавать установки мощностью от 4 кВА до 200 тыс. кВА (и выше). При этом достигается уровень напряжения на обмотках более 330 кВ.

Всего существует девять групп оборудования. В первую из них входят приборы с напряжением не выше 35 кВ и мощностью 4-100 кВА. К восьмой отнесены аппараты с мощностью выше 200 тыс. кВА и напряжением 35-330 кВ. Существуют и более мощное оборудование. Оно относится к девятой категории.

Особенности и основные параметры

Устройство и монтаж силовых трансформаторов предполагает размещение станции на стационарной, специально подготовленной площадке. Фундамент сооружения должен быть прочным. На грунте при этом могут монтироваться катки и рельсы.

Внутри металлического корпуса располагаются электрические установки. Он выполнен в виде герметичного бака. Внутренние системы закрывает крышка. Чаще всего применяются масляные разновидности. Они имеют особые технические характеристики. Внутри короба такого агрегата находится масло специального типа. Оно обладает особыми диэлектрическими качествами. Масло отводит излишнее тепло от деталей системы в процессе повышенной токовой нагрузки. Однако есть и другие варианты охладительных систем.

Основными характеристиками, влияющими на функционирование установки, являются:

  • Количество катушек и тип их соединения.
  • Мощность.
  • Значение напряжения обмоток.

Сегодня в системах обеспечения электричеством различных объектов чаще встречаются агрегаты с двумя трехфазными обмотки. Только для бытовой сети применяются однофазные установки. Трехфазный силовой трансформатор распространен больше в сетях электрокоммуникаций.

Система регулировки бывает двух типов. В первом случае необходимо отключать питание перед проведением настройки, а во втором – нет. Регулировка выполняется со стороны обмотки высоковольтного типа. По ней движется меньший ток. Такой тип регулировки позволяет выполнять точную настройку.

Конструкция, предполагающая отключение нагрузки, проще. Однако ее предел изменения небольшой. Регулировка требует полного отключения прибора от сети.

Схема

Схема силового трансформатора включает в себя несколько основных элементов. К ним относятся:

  • Сердечник (магнитопривод).
  • Остов с балками (нижняя и верхняя).
  • Низковольтная и высоковольтная обмотки.
  • Отводы.
  • Регулировочные ответвления.
  • Нижняя часть вводов.

На основе с балками закрепляются все составные детали. Магнитопривод необходим для снижения потерь при прохождении магнитного потока через контуры. Он изготавливается из электротехнической стали.

В сердечнике магнитопривода листы металла собирают по определенной схеме. Стержни с обмотками должны приближаться по форме к кругу. Подобная конфигурация позволяет облегчить намотку проводников. Стыки между отдельными пластинами сердечника перекрываются цельными листами.

Обмотка выполняется из проводов круглой или прямоугольной формы сечения. Между слоями и самими обмотками оставляются зазоры для циркуляции охладительного компонента.

Особенности выбора

Силовые трансформаторы требуют при выборе учитывать требования потребителей электроэнергии. При монтаже оборудования энергоснабжения, необходимо рассчитать правильно мощность оборудования. Если применяется несколько агрегатов, при аварийном отключении один из них должен полностью компенсировать работу другого прибора.

Также важно уделять внимание качеству системы защиты. Она должна срабатывать при перегрузках, внутренних повреждений элементов конструкции. К их числу относятся приборы по контролю уровня давления масла, температуры сердечника, обмотки, образование газов.

Обслуживание и ремонт

Работа аппаратов связана с высокими значениями мощностей. Поэтому их обслуживанию уделяется повышенное внимание. Ежедневно обслуживающий персонал совершает осмотры, контролирует показания измерительных приборов.

В процессе техобслуживания оцениваются следующие показатели:

  1. Степень истощения прибора, поглощающего влагу.
  2. Количество масла.
  3. Износ механизмов регенерации масла.
  4. Наличие подтекания, механических повреждений трубопроводов радиаторов, корпуса.

Если на объекте не предусмотрено круглосуточное дежурство персонала, периодическая ревизия производится раз в месяц. На трансформаторных пунктах осмотр выполняют раз в 6 месяцев.

При необходимости меняют или доливают масло. Его цвет контролируется при визуальном осмотре. Если оно стало темным, его меняют. Раз в год и при проведении капитального ремонта выполняют лабораторное исследование состава масла.

Для разрушения пленки окислов на медных и латунных элементах раз в 6 месяцев отключают установку от питания. Переключатель переводят через все положения несколько раз. Такую процедуру проводят перед сезонными колебаниями нагрузки.

Силовая аппаратура является важным элементом сети энергоснабжения. Они функционируют круглосуточно, поэтому важно уделять внимание особенностям их выбора и обслуживанию. Это одно из сложнейших, но крайне важных устройств.

Принцип работы силового трансформатора

Трансформаторные будки есть практически на каждой улице любого города вне зависимости от размеров. Вся планета подвержена власти электричества. Что такое силовой трансформатор? Для чего они? Принцип работы силового трансформатора? При должном объяснении все станет понятно любому школьнику.

Зачем это нужно?

Трансформатор служит для повышения или понижения подаваемой электроэнергии. Зачем нужно преобразовывать ток? Смысл в том, что согласно закону Джоуля-Ленца тепло, которое выделяет проводник при прохождении по нему электрического тока выделяется в зависимости от силы тока. Причем зависимость эта квадратичная, так как сила тока в формуле имеет вторую степень.

На практике это означает, что увеличение силы тока в 2 раза приведет к увеличению тепловыделений в 4 раза. Все бы ничего, но закон сохранения энергии пока никто не отменял. На нагрев проводника расходуется электроэнергия, которую с таким трудом добывает человечество. Единственный выход: повысить напряжение до максимум.

Согласно закону Ома всегда сохраняется некое равенство: произведение силы тока на сопротивление равняется напряжению в сети. Предположим, что сопротивление не изменяется, так как оно зависит от свойств проводящего материала. Тогда единственным выходом будет максимально задрать напряжение, чтобы уменьшить силу тока в сети.

Высоковольтные линии придумали не ради развлечения. Единственная цель столь сложной системы с трансформаторами: максимальное сокращение потерь.

Принцип работы силового трансформатора

Чтобы говорить о принципе работы силового трансформатора требуется вспомнить некоторые понятия из школьного курса физики. В итоге будет проще понять объяснения рабочей схемы устройства.

Индукция

Чтобы понять, как работает силовой трансформатор, надо разбираться в понятии индукции. Именно на ней основана львиная доля современной электроники. Суть этого явления в том, что при прохождении через проводник ток создает переменное электрическое поле. Движение электронов в свою очередь порождает переменное магнитное поле, которое при попадании в другой проводник породит так переменное электрическое поле.

То есть, если поставить рядом два проводника, причем один из них подключить к источнику тока, а другое не подключать – электричество будет течь в обоих проводниках. Причем во втором проводнике направление тока будет противоположным таковому в исходном варианте.

Свойство индукции используется достаточно часто: в усилителях, передатчиках и, конечно, школьных опытах

Устройство трансформатора

Корпус аппарата представляет собой бак, в который заливается масло. Масло насыщается минералами, чтобы лучше отводить тепло. Выбросы тепловой энергии при работе трансформатора огромны. Однако даже такие потери в тысячи раз меньше возможных утечек энергии при транспортировке.

Масло циркулирует по внутреннему и внешнему контуру трансформатора. Отдельно отметим, что внешний контур часто представляет собой оребренный радиатор. Увеличение площади теплоотдачи приводит к улучшению отдачи тепла. Проще говоря, чем больше площадь соприкосновения масла из внутреннего контура и внешнего радиатора – тем лучше будет отводится тепло, тем меньше вероятность аварии на трансформаторной подстанции.

Само устройство силового трансформатора представляет собой квадратного сечения сердечник, набранный из тонких электростальных пластинок. Используются именно наборные сердечники, чтобы свести к минимум появление самоиндукционных токов, которые приводят к перегреву и увеличению потерь энергии.

На противоположные стороны квадрата наносят обмотку. Обмотка, на которую поддается ток, называется первичной, обмотка, отдающая преобразованную энергию, вторичной.

Принцип работы

Схема работы силового трансформатора выглядит так:

  1. Ток подается на первичную обмотку.
  2. Первичная обмотка в результате прохождения электрического тока начинает генерировать переменное магнитное поле.
  3. Магнитное поле, проходящее сквозь вторичную обмотку, вызывает в ней электрический ток.

Вес секрет процесса в количестве витков. Отношение принятого напряжения к отданному равняется отношению количества витков первичной обмотки к количеству витков вторичного обмотки. Это же отношение называют коэффициентом трансформации. То есть коэффициент показывает, во сколько раз уменьшится или увеличится выходное напряжение на подстанции.

Схема простейшего трансформатора Схема простейшего трансформатора

Почему трансформатор называют силовым

Как мы уже сказали, силовые трансформаторы используют для понижения высоковольного тока до приемлемых для города параметров, то есть 220/360 В – в зависимости от местности и прочих условий. Но нужно отметить, что напряжение высоковольтных линий ненамного больше 1000 к В, а это больше миллиона вольт. Именно за трансформацию столь сильного напряжения, устройство и назвали таким красивым именем.

Установленный силовой трансформатор Установленный силовой трансформатор

Именно силовые трансформаторы используются для преобразования электричества городских и квартальных сетей. Получается многоступенчатая система снабжения страны электроэнергией:

  1. Сначала повышающие трансформаторы увеличивают напряжение до огромных значений
  2. По проводам ток течет в города и села
  3. Понижающие трансформаторы понижают напряжение сначала до общегородских, а потом и до квартальных значений.

Отдельно нужно сказать, что иногда приходится понижать значение напряжения до 360 В в городе, потому что высоковольтные линии проводить в городской черте запрещено.

Виды трансформаторов

Уже были названы повышающие и понижающие трансформаторы. В зависимости от места использования можно выделить сетевые и силовые аппараты. Сетевые трансформаторы используются в устройствах, поскольку даже квартальные параметры тока слишком высоки для простого телевизора или ноутбука. Поэтому используется трансформатор, чтобы преобразовать ток в подходящий для конкретного предмета бытовой техники.

Сразу использовать маленькие параметры в городе нельзя из тех же соображений экономии. К тому же, разные приборы требуют разных параметров – всем производителям электроники не угодишь, а потому проще каждому встраивать в свой прибор трансформатор.

Отдельной строкой идут автомобильные трансформаторы, которые позволяют заводить машину с использованием небольшого электрического импульса. Выделяют и импульсные и многие другие трансформаторы, но всех их объединяет одно: принцип работы. Отличия кроются только в рабочих параметрах тока и предназначении трансформатора.

Сетевой трансформатор Сетевой трансформатор

Контроль работы устройства

Во время сервисных работ строго запрещается заглядывать внутрь бака, сливать полностью масла и проводить какие-либо манипуляции с содержимым корпуса трансформатора. Работоспособность изделия проверяется путем химической оценки пробы масла и холостого подключения аппарата. В результате удается узнать, насколько трансформатор работоспособен в данный момент времени.

Даже к месту монтажа привозят уже готовую конструкцию, которую остается только подключить к сети. Заливка маслом производится на заводе, не говоря уже о более сложных процедурах. Для доставки оборудования используется специализированная техника.

Понравилась статья? Расскажите друзьям: Оцените статью, для нас это очень важно:

Проголосовавших: 76 чел.
Средний рейтинг: 3 из 5.

Силовые трансформаторы. Устройство трансформатора силового сухого/масляного

Cиловые понижающие трансформаторы

 

Силовой трансформатор – это электротехническое оборудование. Он изменяет напряжение переменного электрического тока. Если на входе в трансформатор ток имеет более высокое напряжение, чем на выходе – то перед вами силовой понижающий трансформатор. Если из устройства выходит ток с более высоким напряжением, чем на входе – то трансформатор повышающий. Частота тока на входе и на выходе не меняется.

Работа трансформатора основана на электромагнитной индукции. Суть явления индукции: если через замкнутый контур пропускать магнитный поток, то в контуре возникнет электрический ток. Электромагнитную индукцию в 1831 году открыл знаменитый английский ученый Майкл Фарадей.

 

 

 Устройство силового трансформатора сухого и масляного

Любой трансформатор состоит их магнитопровода, обмоток, системы охлаждения, регулирующих и контролирующих устройств.

Обмотки намотаны на сердечник из специальной электротехнической стали.

Сердечники бывают стержневые, броневые и тороидальные. В трансформаторах стержневого типа обмотка наматывается на весь сердечник. Поэтому вы видите только верхнюю и нижнюю части электромагнитного стержня. Если сердечник броневой – то обмотка почти полностью скрыта внутри сердечника. Тороидальный сердечник – это тот же стержень, но замкнутый в кольцо. Отец трансформатора Фарадей именно с помощью тороидальной катушки открыл электромагнитную индукцию.

Без системы охлаждения силовой трансформатор работать не может. Потому что под нагрузкой нагревается рабочая часть устройства – сердечник и обмотка на нем. Охлаждается трансформатор воздухом или маслом. Соответственно по способу охлаждения выделяют типы силовых трансформаторов: сухие и масляные.

Регулирует работу устройства специалист. Для этого на силовом трансформаторе производитель устанавливает реле и различные переключатели. Некоторые модели трансформаторов можно регулировать под нагрузкой, другие – только в выключенном состоянии.

Контролирует работу трансформатора инженер-электрик. Он следит за показателями датчиков температуры и давления внутри трансформатора.

Конструкция сухого силового трансформатора

Магнитопровод и обмотки есть во всех трансформаторах. Главное отличие между сухими и масляными трансформаторами в системе охлаждения.

  • В сухом трансформаторе нагретый воздух от магнитопровода и катушек движется естественным путем или его «гоняют» специальные вентиляторы.
  • В защитном кожухе сухого трансформатора делают специальные отверстия для лучшей вентиляции. Потому что воздушное охлаждение менее эффективно, чем масляное. Иногда ТС выпускаются в незащищенном исполнении.
  • К изоляции в сухих трансформаторах предъявляются повышенные меры пожарной безопасности. Потому что основная изолирующая среда для устройства – это воздух. А изолирующие свойства у воздуха хуже, чем у масла.

В сухих трансформаторах нет жидкостей. Поэтому обслуживать оборудование не так хлопотно. Кроме того, отсутствие масла в системе охлаждения позволяет устанавливать трансформатор рядом с потребителями электрической энергии.

Устройство трансформатора силового масляного

Охлаждение силовых трансформаторов

Рабочая часть масляного силового трансформатора состоит из сердечника и обмоток. А охлаждается трансформатор маслом. Его заливают в специальный бак с крышкой. Сверху на крышке расположены датчики давления и температуры масла, входы и выходы обмоток ВН и НН, регуляторы и переключатели.

Трансформаторы отличаются по конструкции масляного бака. Есть герметичные масляные силовые трансформаторы ТМГ. В них устанавливают бак с гофрированными стенками. Масло заливается в бак в вакууме. Оно не соприкасается с окружающей средой. Масляный силовой трансформатор обычной конструкции имеет на крышке расширитель и газовое реле. При сильном нагреве дополнительный объем масла поступает в расширитель.

Масляная система в состоянии охладить мощный трансформатор. Но масло – это горючая жидкость. Поэтому «начинка» масляного трансформатора спрятана в прочный корпус.

Силовые трансформаторы – это габаритные устройства. Для удобного ремонта и установки их комплектуют дополнительными устройствами. Например, колесиками или дополнительными датчиками.

 

Силовой трансформатор: принцип работы устройства

На сегодняшний день трансформаторы считаются главными электрическими устройствами. Они используются не только на производстве, но и в быту. В этой статье вы найдете информацию про силовые трансформаторы. Силовой трансформатор – это электрическое устройство, которое передает энергию между своими контурами. Весь этот процесс происходит благодаря законам магнитной индукции.

Их применяют как приборы, которые могут повышать, или понижать напряжение. Эта уникальная способность может обеспечивать максимальную передачу тока.

Параметры силового трансформатора

Силовой трансформатор имеет номинальное напряжение. Оно может рассчитываться в зависимости от конструкции. В зависимости от конструкции он будет рассчитываться либо:

  • Между фазой и землей.
  • Между фазами.

Вот основные элементы, из которых состоит силовой трансформатор:

  1. Первичная обмотка (W1).
  2. Вторичная обмотка (W2).
  3. Стержень магнитоотвода.
  4. Ярмо магнитоотвода.

Силовой масляный трансформатор обычно состоит из двух обмоток и проволоки, которая содержит в себе изоляцию. Сердечник должен изготавливаться из железа.

Виды силовых трансформаторов

Силовой трансформатор в зависимости от области применения может иметь несколько видов:

  1. Силовое понижающее устройство. Его часто используют для понижения напряжения.
  2. Трехфазный и однофазный трансформатор. Достаточно часто их используют в трехфазной электрической системе. Вам предпочтительно будет применять три однофазных трансформатора. Они необходимо для того чтобы обеспечивать предприятие постоянным током.
  3. Электрический силовой трансформатор. Его используют для распределения нагрузки. Эти устройства применяют для защиты системы электроснабжения.
  4. Силовой автотрансформатор. Используется на тех предприятиях, где разница между высоким и низким напряжением не превышает 2%.
  5. Открытый трансформатор. Его используют для установки на улице. Он способен работать даже при минусовых температурах.

Силовой трансформатор и его принцип работы

Переменный ток должен пройти через обмотку и произвести постоянно меняющийся ток. Этот поток постоянно будет меняться по своей амплитуде и направлению. Согласно закону Фарадея ЭДС должно индуцироваться за одну секунду. Он имеет такой же принцип работы как и трансформатор Тесла. Это время считается оптимальным. Если цепь в последней обмотке будет закрыта, тогда через нее сможет пройти электрический ток.

Если силовой трансформатор использует переменный ток, тогда он будет окружать катушку. Но если рядом расположить еще одну катушку, тогда потокосцепление станет направленным.

Ремонт и защита силового трансформатора тока

Отремонтировать силовой трансформатор достаточно сложно. Этот процесс отнимает не только много времени, но и денег. Выполнять этот процесс должен только специалист со стажем. Если в его конструкции будут неправильные соединения, то это может поставить вашу жизнь под угрозу. Существует немного заводов, которые могут выполнить его ремонт. Вот основные компании, которые могут взяться за эту работу:

Дифференциальная защита должна обеспечиваться в силовом трансформаторе. Она считается более эффективной, чем релейная защита. Для того чтобы надежно защитить современные силовые трансформаторы можно использовать специальную программу Transformer Designer.

Дифференциальное реле должно сравнивать между собою мощность первичного и вторичного тока. Если в вашем трансформаторе образуется дисбаланс, то реле активизируется, и будет защищать реакторы. Вторичная обмотка должна быть подключена к текущей катушке реле. Защита трансформатора должна быть пропорциональна смещению и или отклонению коэффициента разности токов.

Обмотку трансформатора можно провести самостоятельно. В обмотке должен находиться четный слой обмотки. Провод должен быть выведен обратно через выходное отверстие. Между слоями обмотки необходимо устанавливать хлопковые полосы, которые будут использованы от перегревания. Следить за повышением температуры можно также с помощью специальной жидкости, которая будет пропитывать слой изоляции. Собирать силовой трансформатор можно только опытным электрикам. Многие изготовители трансформаторов заботятся о том, чтобы вы самостоятельно смогли определить причину поломки. Определить поломку можно с помощью релейной защиты.

Схемы соединения обмоток силовых трансформаторов

В первичной обмотке каждая фаза должна распределяться под углом в 120 градусов. Первичная обмотка должна магнитно быть связана с вторичной через нейтральные точки. Ток может иметь значительное количество нечетных составляющих. Если силовые трансформаторы соединены с каждой фазой, то они смогут возвращаться в нормальное положение. Благодаря этой схеме вы узнаете как сделать трансформатор своими руками.

Эта схема обмотки считается наиболее простой. Также иногда часто может искажаться уровень выходящего напряжения. Технология линейного соединения может использоваться крайне редко. На сегодняшний день выбор силовых трансформаторов значительно увеличился.

Читайте также: измерительные трансформаторы.

Масляные трансформаторы – что это такое, устройство и принцип работы

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”.

Изображение масляного трансформатора.

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.

схема устройства масляного трансформатора

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.

Масляные трансформаторы – что это такое, устройство и принцип работы

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.

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.
Масляные трансформаторы – что это такое, устройство и принцип работы

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.

Масляные трансформаторы – что это такое, устройство и принцип работы

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.

Масляные трансформаторы – что это такое, устройство и принцип работы

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.

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.

Масляные трансформаторы – что это такое, устройство и принцип работы

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.

Масляные трансформаторы – что это такое, устройство и принцип работы

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.

Характеристики масляных трансформаторов

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 сечением 12мм

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

Основные узлы силового трансформатора

К основным узлам трансформатора относятся: магнитопровод (остов) с магнитной цепью из активной стали со всеми креплениями и деталями; обмотки с изоляцией, отводами и креплениями; переключатель ответвлений; бак с арматурой и элементами охлаждения; вводы; защитные и контрольно-измерительные устройства. На рисунке 1 показан общий вид силового трансформатора. силовой трансформатор 1 — бак; 2 — радиатор; 3 — расширитель; 4 — маслоуказатель; 5 — ввод ВН; 6 — привод переключающего устройства; 7 — ввод НН. Рисунок 1 - Внешний вид силового трансформатора.

Магнитопровод.

В трехфазных трансформаторах I—II габаритов наибольшее распространение получили несимметричные магнитопроводы трехстержневого шихтованного типа. Магнитопровод собран из отдельных тонких пластин электротехнической стали, изолированных друг от друга пленкой специального жаростойкого покрытия или лака КФ-965. Шихтовка — сборка пластин в переплет (рисунок 2), получается при чередовании слоев: пластины стержней переходят в ярма, а пластины ярм — в стержни. Поперечное сечение стержней — многоступенчатое, приближающееся по форме к кругу для лучшего использования пространства внутри обмоток (рисунок 3). Сечение ярм может применяться разное: многоступенчатое (повторяющее форму стержней) , прямоугольное (рисунок 4,а), Т-образное (рисунок 4,б) и крестообразное (рисунок 4,в). пластины магнитопровода трансформатора Рисунок 2 - Сборка пластин магнитопровода в переплет D0 — диаметр описанной окружности стержня Рисунок 3 - Форма поперечного сечения стержней магнитопровода ярма магнитопроводов трансформатора Рисунок 4 - Поперечные сечения ярм магнитопроводов Пластины ярм как верхнего, так и нижнего скрепляют ярмовыми балками, стянутыми тремя горизонтальными прессующими шпильками. Шпильки изолируют от стали ярма бумажно-бакелитовыми трубками и изоляционными шайбами. Активную сталь магнитопровода заземляют луженой медной лентой 2 (рисунок 5), вставленной одним концом между пластинами первого пакета, а другим — между электрокартонной прокладкой и ярмовой балкой стороны низшего напряжения (НН). заземления магнитопровода трансформатора Рисунок 5 - Установка заземления магнитопровода

Обмотки трансформаторов

Трансформаторы I—II габаритов имеют в основном цилиндрические двух- и многослойные обмотки (рисунок 6). Обмотки НН наматывают проводом прямоугольного сечения, а ВН — круглого. Сечение витка обмотки НН значительно больше, чем ВН, так как число витков у обмотки НН меньше, а ток в ней больше (отношение токов в обмотках НН и ВН связано с отношением их напряжений и в зависимости от схемы и группы соединений обмоток входит в определение коэффициента трансформации). Виток обмотки НН с низким номинальным напряжением (230 В), изображенной на рисунке 6, состоит из двух параллельных проводов. Провода изолируют бумажной изоляцией, которая достаточна для изоляции между витками. Соседние слои изолируют дополнительно кабельной бумагой. Число слоев зависит от мощности трансформатора. Начиная с мощности 100 кВА все слои каждой обмотки разделяют на две части охлаждающим каналом, образуемым деревянными или электрокартонными рейками. Обмотки трансформаторов а — обмотка НН — двухслойная с двумя параллельными проводами; б — обмотка ВН — многослойная Рисунок 6 - Обмотки трансформаторов I—II габаритов Трансформаторные заводы изготовляют обмотки НН и ВН раздельно. Каждую обмотку наматывают на бумажно-бакелитовый цилиндр толщиной 1,5—2,5 мм, а затем в обмотку ВН с натягом впрессовывают обмотку НН (вместе с рейками, образующими канал между обмотками). Раньше собранные и проверенные обмотки пропитывали глифталевым лаком, а затем запекали в печах при атмосферном давлении и температуре 80—90° С. Обмотки становились жесткими, монолитными, что, как предполагалось, должно было предохранить их от механических повреждений. Однако специальными испытаниями было доказано, что механическая прочность обмоток благодаря пропитке повышается незначительно, но это создает некоторое удобство при сборке. Но динамическую устойчивость обмоток при коротких замыканиях в трансформаторе пропитка не повышает. Более действенными мерами, которые сейчас применяют как трансформаторные, так и электроремонтные заводы, являются: введение магнитосимметричных схем обмоток; пофазная намотка, при которой непосредственно на обмотку НН, не снимая ее со станка, наматывают обмотку ВН, и др. Следует также учитывать, что трансформаторное масло с применяемыми сейчас присадками с течением времени растворяет глифталевый лак, который уходит в шлам. Была изготовлена опытная партия трансформаторов с непропитанными обмотками, она успешно прошла серию специальных испытаний. И сейчас обмотки трансформаторов I—II габаритов не пропитывают. Некоторые трансформаторы старых серий имели обмотки других типов: винтовые (ТСМАН), непрерывные (типа ТМ-560/10). Внутренняя изоляция трансформатора состоит из главной изоляции обмоток, продольной изоляции обмоток, изоляции отводов и переключателя ответвлений относительно бака и других заземленных частей. Главная изоляция обмоток изолирует обмотки друг от друга и от заземленных частей (рисунок 7). Это, кроме цилиндров обмоток и масляных каналов между стержнем магнитопровода и обмоткой НН и между обмотками НН и ВН, междуфазная перегородка (между обмоткой ВН разных фаз) из листа электрокартона толщиной 2—3 мм, а также ярмовая и уравнительная изоляции. изоляции обмоток в трансформатора а — схема изоляции обмоток фазы А; б — размещение деталей главной изоляции обмоток в трансформаторе Рисунок 7 - Главная изоляция обмоток Ярмовая изоляция изолирует обмотки от ярма и располагается вверху и внизу между торцовой частью обмотки и уравнительной изоляцией. Последняя выравнивает плоскость ярмовых балок с горизонтальной плоскостью ярма. Конструкции ярмовой и уравнительной изоляции у трансформаторов I—II габаритов самые различные. На рисунке 8 изображена ярмовая изоляция, представляющая собой кольцеобразную шайбу из электрокартона толщиной 2—3 мм с прикрепленными по обеим сторонам подкладками. Уравнительную изоляцию изготовляют в виде настила из деревянных планок. Иногда этот настил служит одновременно и ярмовой и уравнительной изоляцией, а между обмоткой и ярмом устанавливают электрокартонные щитки. Ярмовая изоляция трансформатора Рисунок 8 - Ярмовая изоляция Продольная изоляция обмотки включает в себя витковую изоляцию и изоляцию между слоями обмотки. Изоляцией отводов и переключателя ответвлений относительно бака и других заземленных частей у трансформаторов I—II габаритов является только масляный промежуток, его величина зависит от напряжения и от формы заземленной и токоведущей частей: при заостренной форме масляный промежуток больше, а при плоской меньше. У трансформаторов 10 кВ обмотка ВН отстоит от стенки бака не менее чем на 25 мм; отвод с твердой изоляцией толщиной 2 мм на сторону — не менее чем на 10 мм. Отводы — это провода, соединяющие концы обмоток между собой, с вводами и с переключателем ответвлений. Отводы НН выполняют из алюминиевых шин. При напряжении до 525 В их не изолируют. Сечение отводов выбирают из расчета плотности тока не более 4,8 А/мм2. Отводы ВН выполняют из медных прутков или гибкого медного кабеля. Прутки диаметром до 5,2 мм изолируют кабельной бумагой, при большем диаметре на них насаживают бумажно-бакелитовые трубки. Для изолированных медных отводов допускаемая плотность тока составляет 2,5 А/мм2.

Переключатель ответвлений трансформатора

Все трансформаторы для распределительных сетей имеют устройства переключения ответвлений обмоток: либо под нагрузкой (устройства РПН), либо без возбуждения (устройства ПБВ). Устройства РПН для трансформаторов I—II габаритов практически не применяются. Устройства ПБВ применяются на стороне ВН для регулирования напряжения в диапазоне ±5% номинального значения. Устройство состоит из переключателя ответвлений, расположенного внутри трансформатора, на ярмовой балке магнитопровода или под крышкой бака, и ручного привода, выведенного наружу, на крышку бака. Переключатели ответвлений выполняют на три или на пять ступеней регулирования: «номинал» и два крайних положения или «номинал» и ±2X2,5%. На трансформаторах, выпущенных в разное время разными заводами, могут встретиться самые различные переключатели ответвлений. Это как «нулевые» так и строенные трехфазные системы. На рисунках 9—11 показаны наиболее распространенные переключатели трансформаторов I—II габаритов: ламельный «нулевой», сегментный «нулевой» и реечный строенный. переключатель ответвлений трансформатора 1, 9, 18, 26 — шайбы; 2 — винт; 3 — втулка; 4 — сальниковая набивка; 5 — гайка сальника; 6 — гайка фланца; 7 — болт; 8 — колпак; 10 — фланец; 11 и 12 — прокладки; 13, 21 — колпаки; 14 — корпус переключателя; 15 — неподвижный контакт; 16 — пружинная шайба; 17 — гайка; 19 — звезда; 20 - пружина; 22 — диск; 23 — контргайка; 24 — шплинт; 25 — вал Рисунок 9 - Высоковольтный переключатель ответвлений переключатель ответвлений трансформатора
а — внешний вид; б — схема контактов; 1 — неподвижные контакты; 2 — цилиндр; 3 — коленчатый вал; 4 — подвижные контакты; 5 — приводной вал; 6 — фланец; 7 — колпак; 8 — стопорный болт; 9 — стрелка; 10 — ось Рисунок 10 - Переключатель ответвлений типа ТПСУ-9-120/10
переключатель ответвлений трансформатора
1 — бумажно-бакелитовая трубка; 2 — неподвижный контакт: 3 —подвижный контакт; 4 — пружина; 5 — болт; 6 — рейка; 7 — винт; 8 — держатель; 9 — колпак; 10 — указатель ступеней; 11 — фиксатор; 12 — шестерня; 13, 15 -- валы; 14 — бумажно-бакелитовая трубка; 16, 19 - втулки; 17 — сальниковая набивка; 18, 21 — гайки; 20, 22 — винты; 23 — кольцо Рисунок 11 - Реечный переключатель ответвлений типа ПТО-10/63-65

Вводы трансформатора

Вводы служат для подключения трансформатора к сети. Вводы устанавливают в отверстиях на крышке или реже на боковой стенке бака. Существуют разные конструкции вводов, они зависят от электрических параметров (класса напряжения и величины тока), рода установки (внутренней или наружной) и от способа присоединения к обмоткам трансформатора. Токоведущий стержень или провод изолируют от крышки фарфоровыми изоляторами. Фарфор и металл крышки имеют разное объемное расширение при колебаниях температуры и поэтому жесткое крепление между ними не может обеспечить необходимой маслоплотности. Ранее применяли соединение изоляторов с металлическими деталями через специальную армировочную замазку. На рисунке 12 показан ввод ВН. Изолятор армирован в круглый фланец. Вводы НН рассчитаны на большие токи порядка сотен и тысяч ампер, и во избежание нагрева фланцев возникающими в них вихревыми токами, все три изолятора вводов НН (рисунок 13) армируют в обойму, которая крепится в общем отверстии крышки шпильками и гайками на уплотнении. высоковольтный ввод трансформатора 1 — фарфоровый изолятор; 2 — токоведущая шпилька: 3 — резиновая шайба: 4 — колпак; 5 — фланец; б — прокладка; 7 — электрокартонная шайба; 8— стальная шайба; 9— крышка трансформатора; 10 — армировочная замазка Рисунок 12 - Армированный ввод ВН НН ввода трансформатора Рисунок 13 - Установка вводов НН в обойме Теперь все трансформаторные заводы перешли на изготовление съемных вводов, которые более технологичны в ремонте: для замены поврежденного фарфорового изолятора не требуется разборка трансформатора и отсоединение отводов внутри бака. Изолятор (рисунок 14) ввода ВН крепится к крышке через кулачки из алюминиевого сплава. Их фиксирует в строгом положении стальной фланец. ВН ввод трансформатора 1 - контактный наконечник; 2 — болт с гайками и шайбами; 3 — болт наконечника; 4 — специальная гайка; 5 — латунная втулка; 6 — резиновое кольцо; 7 — латунный колпак; 8 — винт для выпуска воздуха; 9 — резиновая шайба; 10 — выступ шпильки: 11 — электрокартонная шайба; 12 — буртик шпильки; 13 — фарфоровый изолятор; 14 - токоведущая шпилька; 15 — установочная шпилька; 16 — гайка; 17 — фланец; 18 — кулачок; 19 — резиновая прокладка; 20 — крышка трансформатора; 21 — гетинаксовая втулка; 22 —медная шайба; 23 — гайка Рисунок 14 - Съемный ввод ВН Отверстия в крышке для вводов НН соединяются прорезью, заваренной немагнитным металлом. Магнитопровод с обмотками, внутренней изоляцией, переключателем ответвлений и отводами в собранном виде называют активной частью трансформатора. Активную часть устанавливают в баке трансформатора, закрывают крышкой и заливают трансформаторным маслом. Существуют две принципиально различные конструкции установки активной части в баке. В трансформаторах старых выпусков активная часть механически связана с крышкой при помощи вертикальных шпилек. После установки крышки производят полную сборку деталей и частей, компонуемых на ней: привода переключателя и вводов во фланцах или в обоймах. Затем активную часть вместе с крышкой опускают в бак, от перемещений она удерживается деревянными планками и раскосами. Такая конструкция имеет ряд недостатков. Требуется очень тщательная подгонка длины шпилек по месту; изменение размеров баков и магнитопроводов даже в пределах допусков ведет либо к вспучиванию крышки, либо к появлению зазора между активной частью и дном бака. В обоих случаях трансформатор при транспортировке может выйти из строя. Другим недостатком является необходимость уплотнять соединения шпилек с крышкой, что создает дополнительные возможности для просачивания масла. Теперь у всех трансформаторов I—II габаритов активную часть механически с крышкой не связывают; она крепится в баке двумя или четырьмя крюками. Бак закрывают крышкой и только затем собирают все наружные элементы.

Бак с арматурой.

Бак трансформатора выполняет много функций. Это, во-первых, механическая основа, на ней внутри и снаружи крепятся все элементы трансформатора; это также и элемент охлаждения, передающий в окружающий воздух тепловые потери, и резервуар для масла, обладающий достаточной маслоплотностью. Ранее изготовлялись волнистые и трубчатые баки. Теперь все баки гладкие, овальной или прямоугольной формы. Для охлаждения используются ребра, приваренные к баку, или радиаторы из тонколистовых труб овального сечения (см. рисунок 1). Радиаторы могут быть съемными или вваренными. Съемные радиаторы легче ремонтировать, но от вибрации в их уплотнениях часто возникает течь масла. На баке крепится табличка паспортных данных. На ней обозначены все данные, требуемые при включении трансформатора в сеть, а также основные массы. К арматуре трансформатора относятся все вспомогательные устройства для нормальной длительной работы в условиях, для которых этот трансформатор предназначен: термосифонный фильтр для постоянной очистки масла от продуктов старения и случайно попадающей в него влаги; расширитель, обеспечивающий заполнение бака маслом и отсутствие в нем воздуха при колебаниях наружной температуры от +40 до —45°С; воздухоосушитель, через который сообщается воздушная полость расширителя с окружающим воздухом. Сорбент, засыпанный в воздухоосушитель, отбирает влагу из воздуха, поступающего в трансформатор при охлаждении и понижении уровня масла в расширителе. Об увлажнении и необходимости замены сорбента или его восстановления свидетельствует изменение цвета с голубого на розовый индикаторного силикагеля, засыпанного в прозрачный колпак воздухоосушителя. У современных трансформаторов воздухоосушитель встраивают в расширитель. К арматуре относятся также все сливные и заливные пробки с уплотнениями и пробка для взятия пробы масла (она, как правило, совмещается со сливной пробкой).
Защитные и контрольно-измерительные устройства — несложные, но весьма ответственные; от их исправности зависят надежность работы трансформатора и безопасность людей, находящихся в непосредственной близости от подстанции.

Трансформаторы с низшим напряжением до 525 В снабжают пробивным предохранителем (рисунок 15), который при пробое изоляции между обмотками ВН и НН или между отводами и появлении высокого потенциала на стороне НН соединяет цепь с землей (показано пунктиром). Рабочий элемент предохранителя — слюдяная прокладка с отверстиями, образующими искровые промежутки, которые пробиваются, т. е. перекрываются электрической дугой. Правильно налаженная релейная защита должна своевременно отключить трансформатор от сети, чтобы повреждение не распространялось и его легко можно было устранить.
Пробивной предохранитель
1 — обмотка ВН; 2 — обмотка НН; 3 — болт крепления крышки бака; 4 — перемычка; 5 — скоба; 6 — верхняя часть контактной головки; 7 — цокольный контакт; 8 — слюдяная прокладка с искровыми промежутками; 9 — нижняя часть контактной головки; 10 — центральный контакт; 11 — нулевой ввод; 12 — стенка бака; 13 — заземление бака Рисунок 15 - Пробивной предохранитель
Контрольно-измерительными приборами у трансформаторов I—II габаритов являются маслоуказатель и стеклянный термометр. Маслоуказатель (см. рисунок 1) у современных трансформаторов выполнен почти заподлицо со съемным дном расширителя. Он показан на рисунке 16. На масломерном стекле или на дне расширителя имеются три риски, соответствующие нормальному уровню масла в расширителе (при +15°С), минимальному (при —45° С) и максимальному (при +40° С). У трансформаторов старых выпусков маслоуказатели делались трубчатые. Риски на дне расширителя соответствовали другим минимальному и максимальному значениям температуры: —35 и +35° С.
маслоуказатель трансформаторов
1 — продольное окно в дне расширителя; 2 — плоский фасонный фланец; 3 — резиновая прокладка; 4 — плоское стекло; 5 — шпилька; 6 — гайка; 7 — шайба Рисунок 16 – Маслоуказатель трансформаторов
Термометр, показывающий температуру масла под крышкой трансформатора, устанавливают в специальной гильзе, пропущенной через крышку внутрь бака. Дно гильзы завальцовывают. Ранее допускалось применение ртутных термометров. Однако в связи со случаями их поломки и попаданием ртути внутрь бака на токоведущие части, что явилось причиной аварий трансформаторов, в настоящее время применяют только спиртовые термометры или электронные датчики.

4 устройства защиты силовых трансформаторов подробно описаны

Защита масляных трансформаторов

Защита силового трансформатора реализуется с помощью двух различных типов устройств, а именно устройств , измеряющих электрические величины , воздействующих на трансформатор через измерительные трансформаторы, и устройств, которые указывают состояние физических величин на самом трансформаторе.

4 Power Transformer Protection Devices - explained in details 4 Power Transformer Protection Devices - explained in details 4 Устройства защиты силовых трансформаторов - подробно объяснено (на фото: трансформатор подстанции 69 кВ Bayer; кредит: ietc-team.ком)

Примером первой может быть дифференциальная защита на основе тока, а второй - контроль температуры масла.

Защитные устройства //

Далее обсуждаются защитные устройства, обычно поставляемые как часть поставки силового трансформатора .

  1. Реле Бухгольца (Газ)
  2. Реле давления
  3. Устройство контроля уровня масла
  4. Термометр обмотки

Защита силового трансформатора в целом и использование представленных ниже защитных устройств здесь не обсуждаются.


1. Реле Бухгольца (Газ)

Защита Бухгольца - это механический детектор неисправностей для электрических неисправностей в масляных трансформаторах. Реле Бухгольца (газа) находится в трубопроводе между основным баком трансформатора и расширителем масла. Труба консерватора должна быть слегка наклонена для надежной работы.

Часто существует обходная труба, которая позволяет вывести реле Бухгольца из строя.

Installed Buchholz gas relay Installed Buchholz gas relay Установлено газовое реле Бухгольца

Защита Бухгольца - это , быстрый и чувствительный детектор неисправностей .Он работает независимо от количества обмоток трансформатора, положения устройства РПН и измерительных трансформаторов. Если устройство РПН относится к типу резервуара (контейнера) и имеет собственный масляный кожух с масляным расширителем, то для устройства РПН предусмотрено специальное реле Бухгольца.

Типичная защита Бухгольца включает в себя поворотный поплавок (F) и поворотную лопасть (V) , как показано на рисунке 1. Поплавок несет один ртутный переключатель, а лопасть также содержит другой ртутный переключатель.Обычно корпус заполнен маслом, а ртутные выключатели разомкнуты.

Buchholz relay principal construction Buchholz relay principal construction Рисунок 1 - Принципиальная конструкция реле Бухгольца
При незначительной неисправности…

Здесь предполагается, что незначительная неисправность происходит внутри трансформатора. Газы, образующиеся при незначительных повреждениях, поднимаются от места повреждения до верхней части трансформатора. Затем пузырьки газа проходят вверх по трубопроводу к консерватору. Пузырьки газа будут отводиться в корпус защиты Бухгольца.

Это означает, что газ заменяет масло в обсадной колонне. Когда уровень масла падает, поплавок (F) будет следовать, а ртутный выключатель наклоняется и замыкает цепь аварийной сигнализации.

Когда происходит серьезная ошибка ...

Предполагается также, что в трансформаторе происходит серьезное замыкание на землю между фазами или обмотками. Такие неисправности быстро производят большие объемы газа (более 50 см3 / (кВт) и пары масла, которые не могут выйти.

Поэтому они создают резкое повышение давления и вытесняют масло.Это устанавливает быстрый поток от трансформатора к консерватору. Лопасть (V) реагирует на высокий поток нефти и газа в трубе к реставратору. В этом случае ртутный выключатель замыкает цепь отключения. Время срабатывания размыкающего контакта зависит от места повреждения , а величины тока повреждения .

Испытания, проведенные в смоделированных условиях эксплуатации, показали, что возможна работа в диапазоне времени 0,050-0,10 секунды .Время работы не должно превышать с 0,3 секундами .

Реле газового аккумулятора также обеспечивает долгосрочное накопление газов , связанное с перегревом различных частей проводника трансформатора и систем изоляции. Это позволит обнаружить источники неисправностей на ранних стадиях и предотвратить значительные повреждения.

A typical outlook of a Buchholz relay with flanges on both sides for pipe connections A typical outlook of a Buchholz relay with flanges on both sides for pipe connections Рисунок 2 - Типичный вид реле Бухгольца с фланцами с обеих сторон для подсоединения труб

Когда трансформатор впервые вводится в эксплуатацию, воздух, уловленный в обмотках, может дать ненужных сигналов тревоги .Обычно воздух в силовых трансформаторах удаляют вакуумной обработкой при заполнении бака трансформатора маслом.

Газ, накопленный без этой обработки, будет, конечно, воздухом, что можно подтвердить, если посмотреть, что он не воспламеняется.

Кроме того, реле Бухгольца может обнаружить , если уровень масла упадет ниже уровня реле в результате утечки из бака трансформатора.

Другие технические статьи, связанные с реле Бухгольца //

    Защитный масляный трансформатор
  1. с реле Бухгольца
  2. Цель трансформаторного газового реле

Вернуться к оглавлению №


2.Реле давления

Многие силовые трансформаторы со встроенным устройством РПН имеют защиту от давления для отдельного масляного отсека устройства РПН. Эта защита обнаруживает внезапное увеличение скорости давления внутри масляного отсека устройства РПН.

На рисунке 3 показан принцип реле давления.

Pressure relay Pressure relay Рисунок 3 - Реле давления

Когда давление перед поршнем превышает противодействующее усилие пружины, поршень будет перемещать рабочие переключающие контакты.Микровыключатель внутри блока переключения герметично закрыт и герметизирован азотом.

Внутренняя неисправность в маслонаполненном трансформаторе обычно сопровождается избыточным давлением в баке трансформатора .

Простейшим видом устройства для сброса давления является широко используемый ломкий диск . Волна масла, вызванная сильной внутренней неисправностью, разрывает диск и позволяет быстро слить масло. Сброс и ограничение повышения давления предотвращают взрывной разрыв резервуара и последующий пожар.

Также, если используется, отдельный масляный корпус устройства РПН может быть оснащен устройством для сброса давления .

Principle construction of a pressure relief device Principle construction of a pressure relief device Рисунок 4 - Принципиальная конструкция устройства для сброса давления

Устройство сброса давления может быть оснащено контактным блоком для подачи сигнала на цепи отключения автоматического выключателя .

A pressure relief device with contact units A pressure relief device with contact units Рисунок 5 - Устройство сброса давления с контактными устройствами

Недостатком хрупкого диска является то, что масло, оставшееся в баке, остается открытым в атмосферу после разрыва .Этого избегают в более эффективном устройстве, предохранительном клапане, который открывается, чтобы позволить слив масла, если давление превышает предварительно установленный предел.

Обеспечивая трансформатор предохранительным клапаном, избыточное давление может быть ограничено величиной, безвредной для трансформатора.

Если ненормальное давление относительно высокое, этот пружинный клапан может работать в течение нескольких миллисекунд и обеспечивать быстрое отключение, когда установлены подходящие контакты.Клапан закрывается автоматически, когда внутреннее давление падает ниже критического уровня.

Вернуться к оглавлению №


3. Устройство контроля уровня масла

Трансформаторы с масляным консерватором (расширительным баком) часто имеют монитор уровня масла. Обычно монитор имеет двух контактов для сигнализации . Один контакт предназначен для сигнализации максимального уровня масла, а другой - для сигнализации минимального уровня масла.

A typical outlook of an oil level monitor device A typical outlook of an oil level monitor device Рисунок 6 - Типичный вид устройства контроля уровня масла

Верхний масляный термометр имеет жидкостную лампочку термометра в кармане в верхней части трансформатора.Термометр измеряет температуру масла в верхней части трансформатора. Верхний масляный термометр может иметь от одного до четырех контактов, которые последовательно замыкаются при последовательно более высокой температуре.

При наличии четырех контактов два нижних уровня обычно используются для запуска вентиляторов или насосов для принудительного охлаждения , третий уровень - для подачи сигнала тревоги и четвертый шаг - для отключения выключателей нагрузки или отключения трансформатора или обоих.

На рисунке ниже показана конструкция верхнего термометра для масла капиллярного типа , в котором колба находится в «кармане», окруженном маслом сверху трансформатора.Колба соединена с измерительным сильфоном внутри основного блока через капиллярную трубку. Сильфон перемещает индикатор по механическим связям, что приводит к срабатыванию контактов при заданных температурах.

Capillary type of top-oil temperature measurement device Capillary type of top-oil temperature measurement device Рисунок 7 - Капиллярный тип устройства для измерения температуры верхнего масла

Температура верхнего масла может быть значительно ниже температуры обмотки, особенно вскоре после внезапного увеличения нагрузки. Это означает, что верхний масляный термометр не является эффективной защитой от перегрева.

Тем не менее, если политика в отношении потерь трансформаторов позволяет, срабатывание при температуре масла в верхней части может быть удовлетворительным . Это дает дополнительное преимущество непосредственного контроля температуры масла, чтобы гарантировать, что оно не достигает температуры вспышки.

Вернуться к оглавлению №


4. Обмоточный термометр

Термометр обмотки , показанный на рисунке ниже, реагирует как на температуру масла в верхней части, так и на эффект нагрева от тока нагрузки.

Capillary type of winding thermometer Capillary type of winding thermometer Рисунок 8 - Капиллярный тип обмоточного термометра

Термометр обмотки создает изображение самой горячей части обмотки. Температура верхнего масла измеряется с помощью метода, аналогичного описанному ранее. Измерение дополнительно расширяется сигналом тока, пропорциональным току нагрузки в обмотке.

Этот сигнал тока принимается от трансформатора тока , расположенного внутри проходного изолятора этой конкретной обмотки. Этот ток подводится к резисторному элементу в основном блоке.Этот резистор нагревается, и в результате протекающего через него тока он, в свою очередь, нагревает измерительный сильфон, что приводит к увеличению движения индикатора.

Top-oil thermometer and winding thermometer main units fitted on the side of a power transformer Top-oil thermometer and winding thermometer main units fitted on the side of a power transformer Рисунок 9 - Термометр с верхним маслом и основные блоки термометра обмотки, установленные на боковой части силового трансформатора

Смещение температуры пропорционально сопротивлению электрического нагревательного (резисторного) элемента.

Результат прогрева обеспечивает данные для регулировки сопротивления и, тем самым, смещения температуры .Смещение должно соответствовать разнице между температурой горячей точки и температурой верхнего масла. Постоянная времени нагрева кармана должна соответствовать постоянной времени нагрева обмотки.

Затем датчик температуры измеряет температуру, равную температуре обмотки, если смещение равно разности температур и постоянные времени равны.

Термометр обмотки может иметь от одного до четырех контактов , которые последовательно замыкаются при последовательно более высокой температуре.

С четырьмя контактами два нижних уровня обычно используются для запуска вентиляторов или насосов для принудительного охлаждения , третий уровень для включения тревоги и четвертый шаг для отключения выключателей нагрузки или обесточивания трансформатора или обоих.

В случае, если силовой трансформатор оснащен термометром с верхним маслом и обмоточным термометром, последний обычно отвечает за контроль принудительного охлаждения.

Вернуться к оглавлению №

Справочник // Справочник по автоматизации распределения - ABB

,

частей силового трансформатора

Что такое трансформатор?

Трансформатор - это электрическое устройство, которое передает электрическую энергию из одной цепи в другую посредством электромагнитной индукции (также называемой действием трансформатора). Он используется для повышения или понижения переменного напряжения.

Основные части трансформатора

Это основные компоненты трансформатора.

  1. Ламинированный сердечник
  2. обмоток
  3. Изоляционные материалы
  4. Трансформаторное масло
  5. РПН
  6. Консерватор масла
  7. Дыхательный аппарат
  8. Охлаждающие трубки
  9. Реле Бухгольца
  10. Взрывное отверстие

Из вышеперечисленного ламинированный сердечник из мягкого железа, обмотки и изоляционный материал являются основными частями и присутствуют во всех трансформаторах, тогда как остальные можно увидеть только в трансформаторах, имеющих мощность более 100 кВА.

Сердечник

Сердечник действует как опора для обмотки в трансформаторе. Это также обеспечивает низкий путь сопротивления магнитному потоку. Он сделан из ламинированного мягкого железного сердечника, чтобы уменьшить потери на вихревые токи и гистерезисные потери. Состав сердечника трансформатора зависит от таких факторов, как напряжение, ток и частота. Диаметр сердечника трансформатора прямо пропорционален потерям меди и обратно пропорционален потерям железа. Если диаметр сердечника уменьшается, вес стали в сердечнике уменьшается, что приводит к меньшим потерям в сердечнике трансформатора и увеличению потерь в меди.Когда диаметр сердечника увеличивается, наоборот.

Обмотка

Два комплекта обмоток выполнены над сердечником трансформатора и изолированы друг от друга. Обмотка состоит из нескольких витков медных проводников, связанных вместе и соединенных последовательно.

Намотка может быть классифицирована двумя различными способами:

  1. На основе входного и выходного питания
  2. На основании диапазона напряжений

В классификации входов / выходов обмотки подразделяются на следующие категории:

  1. Первичная обмотка - это обмотка, к которой подается входное напряжение.
  2. Вторичная обмотка - это обмотка, к которой подается выходное напряжение.

В рамках классификации диапазона напряжения обмотки подразделяются на следующие категории:

  1. Обмотка высокого напряжения - изготовлена ​​из медного провода. Число выполненных витков должно быть кратным числу витков в обмотке низкого напряжения. Используемый проводник будет тоньше, чем у обмотки низкого напряжения.
  2. Обмотка низкого напряжения - состоит из меньшего числа витков, чем обмотка высокого напряжения.Изготовлен из толстых медных проводников. Это связано с тем, что ток в обмотке низкого напряжения выше, чем в обмотке высокого напряжения.

Входное питание для трансформаторов может быть подано либо от обмотки низкого напряжения, либо от высокого напряжения, в зависимости от требований.

Изоляционные материалы

Изоляционная бумага и картон используются в трансформаторах для изоляции первичной и вторичной обмоток друг от друга и от сердечника трансформатора.

Трансформаторное масло - еще один изоляционный материал.Трансформаторное масло выполняет две важные функции: в дополнение к изолирующей функции оно также может охлаждать сердечник и катушку в сборе. Сердечник и обмотка трансформатора должны быть полностью погружены в масло. Обычно углеводородные минеральные масла используются в качестве трансформаторного масла. Загрязнение маслом является серьезной проблемой, поскольку загрязнение лишает масло его диэлектрических свойств и делает его бесполезным в качестве изолирующей среды.

Консерватор

Консерватор экономит трансформаторное масло.Это герметичный металлический цилиндрический барабан, установленный над трансформатором. Резервуар консерватора выпускается в атмосферу в верхней части, и нормальный уровень масла находится примерно в середине консерватора, чтобы позволить маслу расширяться и сжиматься при изменении температуры. Консерватор подключен к основному резервуару внутри трансформатора, который полностью заполнен трансформаторным маслом через трубопровод.

Передышка

Передышка контролирует уровень влажности в трансформаторе.Влага может возникнуть, когда колебания температуры вызывают расширение и сжатие изолирующего масла, что приводит к изменению давления внутри консерватора. Изменения давления уравновешиваются потоком атмосферного воздуха в и из консерватора, что позволяет влаге проникать в систему.

Если изоляционное масло встречает влагу, это может повлиять на изоляцию бумаги или даже привести к внутренним неисправностям. Следовательно, необходимо, чтобы воздух, поступающий в резервуар, не содержал влаги.

Передышка трансформатора представляет собой цилиндрический контейнер, заполненный силикагелем. Когда атмосферный воздух проходит через силикагель сапуна, влага воздуха поглощается кристаллами кремнезема. Передышка действует как воздушный фильтр для трансформатора и контролирует уровень влажности внутри трансформатора. Это связано с концом дыхательной трубы.

Tap Changer

Выходное напряжение трансформаторов зависит от его входного напряжения и нагрузки.В условиях нагрузки напряжение на выходной клемме уменьшается, тогда как в условиях без нагрузки выходное напряжение увеличивается. Чтобы сбалансировать изменения напряжения, используются устройства РПН. Устройство РПН может быть либо устройством РПН, либо устройством РПН. В переключателе отводов под нагрузкой ответвление можно менять, не изолируя трансформатор от источника питания. В устройстве РПН, это происходит после отключения трансформатора. Автоматические устройства РПН также доступны.

Охлаждающие трубки

Охлаждающие трубки используются для охлаждения масла трансформатора. Трансформаторное масло циркулирует через охлаждающие трубки. Циркуляция масла может быть естественной или принудительной. В естественной циркуляции, когда температура масла повышается, горячее масло естественным образом поднимается наверх, а холодное масло опускается вниз. Таким образом, масло естественным образом циркулирует по трубам. При принудительной циркуляции для циркуляции масла используется внешний насос.

Реле Бухгольца

Реле Бухгольца представляет собой контейнер защитного устройства, размещенный над соединительной трубой от основного резервуара к резервуару консерватора.Он используется для определения неисправностей, возникающих внутри трансформатора. Это простое реле, которое работает от газов, выделяющихся при разложении трансформаторного масла при внутренних неисправностях. Это помогает в обнаружении и защите трансформатора от внутренних неисправностей.

Взрывной клапан

Взрывной клапан используется для удаления кипящего масла в трансформаторе во время тяжелых внутренних неисправностей, чтобы избежать взрыва трансформатора. При тяжелых неисправностях масло выливается из вентиляционного отверстия.Уровень вентиляционного отверстия обычно поддерживается выше уровня резервуара зимнего сада.

Подробнее о трансформаторах

Я написал серию статей, чтобы помочь читателю понять силовые трансформаторы. Я перечислил два здесь, и если вы хотите найти больше, вы можете найти их, нажав на мой профиль автора в верхней части этой статьи.

Как работает трансформатор - Основные принципы работы трансформатора.

,

Силовые трансформаторы

  • Изучив этот раздел, вы сможете описать:
  • • Постукивание.
  • • Ламинированные и тороидальные сердечники силовых трансформаторов.
  • • Изоляция.
  • • Автотрансформаторы.
  • • Трансформаторы импульсного источника питания.
  • • Неисправности трансформатора.

Рис. 11.3.1 Трансформатор с многослойным сердечником.

Силовые трансформаторы с сердечником из ламината

Работа силового трансформатора в электронной системе состоит в том, чтобы снабдить эту систему несколькими источниками переменного тока различных напряжений и подходящих значений тока от высоковольтного общественного электроснабжения. Кроме того, может потребоваться обеспечить электрическую изоляцию между электронной схемой и внешним источником питания общего пользования.Типичная конструкция силового трансформатора с использованием многослойного сердечника показана на рисунке 11.3.1.

Сердечник из тонких стальных пластин в форме "E" и "I" используется для уменьшения влияния вихревых токов. Они зажаты вместе, и первичная и вторичная обмотки намотаны на форму, расположенную вокруг центральной части сердечника. Обмотки могут быть отдельными, как показано, или часто, для большей эффективности, намотаны концентрически в слоях (первичные, вторичные, первичные, вторичные и т. Д.). Трансформаторы часто изготавливаются специально для конкретного применения или оборудования, в котором они используются.Поэтому для правильной идентификации обмоток может потребоваться ссылка на данные производителей.

Рис. 11.3.2. Схема силового трансформатора
.

постукиваний.

Для того, чтобы трансформаторы могли подавать диапазон вторичных напряжений к различным частям цепи, силовые трансформаторы обычно имеют «обмотки с ответвлениями». То есть обмотки разделяются на различные секции с использованием ряда соединений, выведенных из одной обмотки, каждое из которых имеет определенное количество витков вдоль обмотки, как показано на схематической диаграмме символов на фиг.11.3.2 ниже.

Это обеспечивает выбор разных соотношений витков между первичным и вторичным, что позволяет использовать разные входные напряжения и получать диапазон разных выходных напряжений.

При использовании обмотки с центральным ответвлением, например 9 В 0 В 9 В, может быть обеспечен сбалансированный источник питания, дающий два равных напряжения (9 В) противоположной полярности или один 18 В источник питания.

Тороидальные силовые трансформаторы

Рис. 11.3.3 Тороидальный силовой трансформатор

Популярная конструкция для силовых трансформаторов основана на тороидальном сердечнике, показанном на рисунке 11.3.3, (Тороид - это просто сердцевина в форме до-гайки). Эта конструкция обеспечивает отличную связь между первичной и вторичной обмотками, поскольку обе катушки намотаны друг на друга вокруг одного и того же сердечника, а не на отдельные обмотки, используемые на сердечниках трансформатора E-I. Потери на вихревые токи в тороидальном сердечнике поддерживаются на низком уровне путем изготовления сердечника из спиральной полосы из зернистой стали или формования сердечника из ферритового сердечника с высокой проницаемостью. Тороидальная конструкция трансформатора, хотя, как правило, более дорогая, чем у ламинированных стальных сердечников в форме E, тороидальный сердечник обеспечивает меньший и более легкий трансформатор, чем при заданной номинальной мощности, вместе с более высокой эффективностью и меньшей утечкой магнитного поля вокруг трансформатора.

Изоляция.

Одно преимущество трансформаторов (за исключением автотрансформаторов) заключается в том, что отсутствует электрическое соединение между входной цепью, подключенной к первичной обмотке, и выходной цепью, подключенной к вторичной обмотке; поэтому их можно использовать для электрической изоляции двух цепей.

Изолирующие трансформаторы

сети (линии) используются для обеспечения большей безопасности пользователей электрооборудования, такого как наружные электроинструменты, а также техников, обслуживающих оборудование, к которым можно прикоснуться к проводам и компонентам под напряжением, путем обеспечения входных и выходных клемм, которые электрически изолированы от главная цепь.

Большие изолирующие трансформаторы обычно способны выдерживать выходную мощность около 250-500 ВА (вольт-ампер) без перегрузки. Их первичный соединен напрямую с сетевым питанием, и для подачи выходного напряжения сети (или линии) их отношение витков составляет 1: 1, как показано на рис. 11.3.4. Они также имеют заземленный металлический экран между первичной и вторичной обмотками для предотвращения прохождения переменного тока электростатическим (емкостным), а также индуктивной связью между двумя обмотками.

Рис. 11.3.4 Сетевой изолирующий трансформатор.

Использование изолирующего трансформатора значительно снижает риск поражения электрическим током для 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 предотвращает удары по любому человеку, одновременно касающемуся под напряжением и нейтрали.

Гораздо меньшие изолирующие трансформаторы используются в оборудовании для передачи голоса и данных, таком как факсимильные аппараты и модемы, где их задача состоит в том, чтобы безопасно изолировать оборудование, которое может в условиях неисправности допускать наличие высоких напряжений на их интерфейсе с телефонной системой общего пользования.Они также используются для согласования импеданса входов и выходов оборудования с импедансом телефонных линий.

Рис. 11.3.5 Принципиальная схема
Автотрансформатора.

Автотрансформаторы.

Это специальный тип трансформатора, который имеет только одну обмотку. Он часто используется для преобразования между различными сетевыми (линейными) напряжениями, что позволяет использовать электрооборудование на международном уровне. Одиночная непрерывная обмотка делится на несколько «отводов», как показано на рис.11.3.5 для получения разных напряжений. Соответствующее количество витков обеспечивается между каждым ответвлением для создания требуемого напряжения на основе отношения витков между полной обмоткой и ответвлением. Полезный метод расчета неизвестных напряжений на автотрансформаторе, если число витков на различных ответвлениях известно, заключается в использовании 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 применений, как системы зажигания автомобилей и электронно-лучевые трубки в ЭЛТ-телевизорах и мониторах.

Часть имени «Авто» в данном случае не означает «автоматическая», а имеет значение «действовать самостоятельно», как в «Авто», номинант .

Трансформаторы с импульсным питанием

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 50-60 Гц. В дополнение к тому, что SMPS более эффективны, у них есть преимущество в том, что многие компоненты в цепи питания могут быть физически намного меньше и легче, включая трансформатор. В трансформаторах SMPS, работающих на частоте около 500 кГц, как в примере на рис. 11.3.6 в телевизионном приемнике, вместо многослойных сердечников используется феррит, поскольку потери на феррите на высоких частотах намного меньше, чем в многослойных сердечниках. Сигналы, обрабатываемые трансформаторами в SMPS, помимо высокой частоты, обычно имеют форму прямоугольной волны.Из-за этого они будут содержать много гармоник на еще более высоких частотах. Это создает проблему из-за «эффекта кожи»; высокочастотные токи, протекающие в проводах, имеют тенденцию течь только вдоль внешней оболочки проводов, что усложняет обычные расчеты площади поперечного сечения проводов. Поскольку эффективная площадь поперечного сечения изменяется с частотой, то и эффективная индуктивность обмотки будет изменяться. Кроме того, расположение компонентов относительно трансформаторов SMPS требует тщательного проектирования, поскольку 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 при нормальных условиях мало энергии рассеивается в виде тепла (во многих компонентах это самый большой убийца!). Как и в случае любого электронного устройства, именно те, которые обеспечивают наибольшую мощность, являются наименее надежными, поэтому силовые трансформаторы, особенно те, которые работают с высоким напряжением, более подвержены поломкам, чем трансформаторы других типов.

Перегрев, вызванный внутренней неисправностью или перегрузкой, может привести к опасным, даже полным «расплавленным» ситуациям. По этой причине многие силовые трансформаторы могут быть оснащены предохранителем или выключателем, работающим по температуре. В случае маловероятного появления этого устройства обычно первичная обмотка оказывается разомкнутой. Часто бывает трудно или невозможно снять и / или отремонтировать предохранитель, который будет закопан глубоко внутри обмоток. Это также, вероятно, неразумно, поскольку трансформатор перегрелся по одной из двух возможных причин:

  • 1.Трансформатор был серьезно перегружен в течение значительного времени; в этом случае возможно внутреннее повреждение изоляции. Самый безопасный вариант - заменить трансформатор.
  • 2. Трансформатор подвергся внутреннему короткому замыканию. Это означает, что изоляция между двумя витками обмотки сломалась. Эффект от этого заключается в создании обмотки за один оборот. Коэффициент трансформации сейчас огромен! Представьте себе трансформатор с 1000 витками на своей первичной и 100 витками на вторичной обмотке, испытывая короткое замыкание на вторичной обмотке.Коэффициент поворотов только что изменился с 10: 1 до 1000: 1! В результате очень мало вторичного напряжения, но огромный ток. В этом случае снова единственным решением является замена.

Единственной неисправностью, с которой я лично столкнулся при любой регулярности в течение 26 лет обслуживания электроники, было повреждение изоляции трансформаторов очень высокого напряжения; тип, используемый для генерации нескольких тысяч вольт в телевизионных приемниках. Большинство этих неисправностей произошло в субботу днем ​​летом, причина? Люди, возвращающиеся из отпуска, часто делали это в субботу днем, и телевизор не использовался неделю или больше.В течение этого времени сырость проникла в обмотки трансформатора, и когда снова было подано высокое напряжение, возникла дуга, и трансформатор сразу же получил короткое замыкание.

При любой неисправности, в которой подозревается трансформатор (любого типа), вероятность того, что он является виновником, очень мала в списке вероятностей.

,

Силовые трансформаторы - Введение

Одно из фундаментальных требований к системам распределения переменного тока - иметь возможность изменять величину напряжений. Более эффективно передавать энергию при высоких напряжениях на большие расстояния, тогда как безопаснее и практичнее использовать низкое напряжение для управления приборами и оборудованием. Для этого используются трансформаторы.

Общая теория

Трансформатор - это устройство, состоящее из двух (или более) обмоток, соединенных между собой магнитом.Изменяющийся ток в одной обмотке (обычно называемой первичной) создает магнитное поле. Это магнитное поле связывается со второй обмоткой (обычно называемой вторичной) и будет индуцировать ток в этой обмотке.


Принцип работы трансформатора

На рисунке показано, как напряжение V 1 , приложенное к первичной обмотке N 1 витков, создает ток I 1 , который вызывает генерацию магнитного потока в сердечнике.Поток в сердечнике с напряжением V 2 генерируется во вторичной обмотке N 2 витков, давая ток I 2 в нагрузке.

Сердечник - для облегчения распределения магнитного поля сердечники трансформатора обычно изготавливаются из стальных пластин. Ламинации предпочтительнее сплошных стальных сердечников, так как они снижают потери.

Соотношение между напряжением, числом витков и током определяется как:

и

Совет - КПД трансформатора высокий, и, предполагая, что входная мощность равна выходной мощности, легко вывести вышеуказанные зависимости напряжения и тока: входная мощность (в ВА) = V 1 x I 1 с равной выходной мощностью = V 2 x I 2 , которые переставлены, дают вышеуказанное.

Трансформаторы не совершенны и есть потери. Это можно разделить на два типа:

  1. I 2 R потери - в обмотках возникают из-за резистивных потерь в первичной и вторичной обмотках. Резистивные потери увеличиваются с величиной нагрузки.
  2. Потери в сердечнике - результат вихревых токов и гистерезисных потерь внутри сердечника трансформатора. Потери в сердечнике довольно постоянны независимо от нагрузки.

Суммарные потери представляют собой сумму потерь в сердечнике P c и резистивных потерь из-за тока первичной обмотки I 1 , сопротивления первичной обмотки R 1 , тока вторичной обмотки I 2 и сопротивления вторичной обмотки R 2 :

КПД трансформатора можно выразить как:

трехфазный трансформатор


Принцип работы трансформатора Трехфазные трансформаторы могут быть изготовлены путем объединения однофазных трансформаторов.Одной из наиболее распространенных реализаций является создание ядра из трех конечностей, закрытых сверху и снизу. Каждый отдельный сердечник содержит первичную и вторичную обмотки одной фазы.

Обмотки

могут быть подключены как звезда, так и треугольник, в зависимости от требований. На рисунке показана одна пусковая клемма и одна треугольная обмотка.

Практические аспекты

Векторная группа

Трансформаторы

могут быть намотаны в различных конфигурациях (звезда-звезда, звезда-звезда и т. Д.)). В зависимости от конфигурации между первичной и вторичной обмоткой трансформатора будет сдвиг фазы. Конфигурация трансформатора и фазовый сдвиг называются векторной группой.

Группа векторов представлена ​​заглавной буквой для первичной обмотки, строчной буквой для вторичной обмотки, за которой следует число (от 1 до 11). Буквой обозначено расположение обмоток - D = Delta, Y = Star и Z = Zigzag. Число является сдвигом фазы, кратным 30 градусам.Например:

Dy11 - первичный, треугольный, 330 ° (-30 °) фазовый сдвиг
Dd0 - первичный соединенный треугольником, вторичный треугольником, без фазовой задержки

Иногда добавляется третья буква для обозначения нейтрали, например, Dyn11 (трансформатор звезда-треугольник с выведенной вторичной нейтралью).

Преобразователь трансформаторов


Трехфазный трансформатор (обмотка типа сердечника) Номинальное напряжение трансформатора связано с соотношением оборотов между первичным и вторичным контурами.При использовании первичное напряжение может варьироваться, а вторичный ток может варьироваться. Оба они будут влиять на выходное напряжение трансформатора.

Чтобы удовлетворить различные первичные и вторичные условия, трансформаторы часто оснащены отводами на одной из обмоток; так что коэффициент поворотов можно отрегулировать несколько. Они часто выражаются в виде чисел.

Например, трансформатор низкого напряжения может иметь отводы -5%, -2,5%, 0%, + 2,5% и + 5%. При отводе 0% трансформатор будет работать с заданными оборотами.При + 2,5% вторичное напряжение трансформатора будет на 2,5% больше, чем было бы, если бы оно было установлено на 0% (для того же первичного напряжения и тока вторичной обмотки).

Примером использования может быть установка отвода + 2,5% или + 5% на трансформаторе, который сильно загружен, чтобы помочь компенсировать падение напряжения в кабелях.

Снижение температуры

Согласно стандартам [1] [2] [3] , трансформаторы предназначены для:

  • максимальная температура - 40 ° С
  • 30 ° C среднемесячный месяц самого жаркого месяца
  • 20 ° C в год в среднем
  • наружный трансформатор минимальная температура -25 ° C
  • Внутренний трансформатор
  • минимальная температура -5 ° C

Если трансформатор предназначен для работы, когда температура охлаждающего воздуха превышает максимально допустимую, пределы повышения температуры должны быть уменьшены на величину превышения.

В качестве альтернативы разность температур может быть учтена путем регулировки мощности трансформатора:

Температура окружающей среды
(среднегодовое значение)
Вместимость

-20 ° C

124%

-10 ° C

118%

0 ° C

112%

+10 ° C

106%

+20 ° C

100%

+30 ° C

93%

Повышение высоты над уровнем моря

Трансформаторы

рассчитаны на высоту 100 м над уровнем моря.Для других высот ограничение среднего повышения температуры в обмотке должно быть уменьшено на [2] [3] :

  • погруженного в масло воздуха с естественным охлаждением - 1 К на каждые 400 м выше расчетной высоты
  • Сила погруженного в масло охлаждения - 1 К на каждые 200 м выше расчетной высоты
  • масло с водяным охлаждением - без поправки на высоту
  • воздух сухого типа с естественным охлаждением - 2,5% на каждые 500 м выше расчетной высоты
  • воздушного охлаждения сухого типа - 5% на каждые 500 м выше расчетной высоты

Список литературы

  • [1] - IEC 60076-1: «Силовые трансформаторы - Общее», 2000-2004 гг.
  • [2] - IEC 60076-2: «Силовые трансформаторы. Повышение температуры», 1997
  • [3] - МЭК 60076-11; Силовые трансформаторы - сухие трансформаторы
  • [4] - Siemens: ‘Руководство по применению. Часть 2. Проект планирования ', 2007
,

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *