Виды трансформаторов тока по конструктивному исполнению: типы, принцип действия, схема, устройство

Основные виды конструкций трансформаторов — ООО «УК Энерготехсервис»

Радиоэлектроника для начинающих

Трансформатор – один из самых распространённых электротехнических устройств, как в бытовой технике, так и в силовой электронике.

Назначение трансформатора заключается в преобразовании электрического тока одной величины в другую, большую, или меньшую.

В отношении трансформаторов стоит помнить одно простое правило: постоянный ток они не преобразуют! Основное их назначение — это преобразование переменного, импульсного и пульсирующего тока. Если подвести к трансформатору постоянный ток, то получится лишь раскалённый кусок провода…

На принципиальных схемах трансформатор изображают в виде двух или более катушек, между которыми проводят линию. Вот так.

Катушка под номером Ⅰ символизирует первичную обмотку. К ней подводится напряжение, которое необходимо преобразовать: понизить или повысить — смотря что требуется. Со вторичных обмоток (Ⅱ

и Ⅲ) уже снимается пониженное или повышенное напряжение. Как видите, вторичных обмоток может быть несколько.

Вертикальная линия между первичной и вторичной обмоткой символизирует магнитный сердечник или по-другому, магнитопровод.

Максимальный коэффициент полезного действия (КПД) трансформатора чрезвычайно высок и в некоторых случаях может быть более 90%. Благодаря малым потерям при преобразовании энергии трансформатор и получил такое широкое применение в электронике.

Основные функции трансформатора, которые более востребованы в бытовой электронике две, это:

• Понижение переменного напряжения электрической сети 110/127/220В до уровня в несколько десятков или единиц вольт (5 – 48 и более вольт). Связано это с тем, что большинство электронных приборов состоит из полупроводниковых компонентов – транзисторов, микросхем, процессоров, которые прекрасно работают при достаточно низком напряжении питания. Поэтому необходимо понижать напряжение до низких значений. Диапазон напряжения питания такой электроники как магнитолы, музыкальные центры, DVD – плееры, как правило, лежит в пределах 5 – 30 вольт. По этой причине понижающие трансформаторы заняли достойное место в бытовой электронике.
• Гальваническая развязка электрической сети 220В от питающих цепей электроприборов. Понизить напряжение во многих случаях можно и без использования трансформаторов. Но к этому прибегают достаточно редко. Что самое главное при пользовании электроприбором? Конечно, безопасность!
  Гальваническая развязка от электросети снижает риск поражения электрическим током за счёт того, что первичная и вторичная обмотки изолированы друг от друга. При электрическом пробое фазовое напряжение сети не попадёт на вторичную обмотку, а, следовательно, и на весь электроприбор.
  Стоит отметить, что, например, автотрансформатор гальванически связан с сетью, так как его первичная и вторичная обмотки соединены между собой конструктивно. Этот момент необходимо учитывать при настройке, отладке и ремонте электронного оборудования, дабы обезопасить себя от поражения электрическим током.

Конструктивно трансформатор состоит из двух и более обмоток – первичной, та, что подключается к сети, и вторичной, которая подключается к нагрузке (электроприбору). Обмотки представляют собой катушки медного или алюминиевого провода в лаковой изоляции.

Обе катушки плотно наматываются на изоляционный каркас, который закрепляют на магнитопровод – сердечник. Магнитопровод изготавливают из магнитного материала. Для низкочастотных трансформаторов материалом магнитопровода служит пермаллой, трансформаторная сталь.

Для более высокочастотных – феррит.

Магнитопровод низкочастотных трансформаторов состоит из набора Ш, П или Г-образных пластин. Наверняка вы уже видели такие у пунктов приёма цветного металлолома . Магнитопровод из феррита, как правило, цельнотелый, монолитный. Вот так выглядит ферритовый магнитопровод от трансформатора гальванической развязки (ТГР) сварочного инвертора.

У высокочастотных маломощных трансформаторов роль сердечника может выполнять воздушная среда. Дело в том, что с ростом частоты преобразования габариты магнитопровода резко уменьшаются.

Если сравнить трансформатор лампового телевизора с тем, который установлен в современном полупроводниковом, то разница будет ощутима. Трансформатор лампового телевизора весит пару – тройку килограммов, в то время как высокочастотный трансформатор современного телевизора несколько десятков, либо сотен граммов. Выигрыш в габаритах и весе очевиден.

Уменьшение веса и габаритов трансформаторов достигается за счёт применения высокочастотных импульсных преобразователей, где трансформатор работает на частоте в 20 – 40 кГц, а не 50-60 герц, как в случае с обычным низкочастотным трансформатором. Увеличение рабочей частоты позволяет уменьшить размеры магнитопровода (сердечника), а также существенно снизить затраты на обмоточный провод, так как количество витков в обмотках высокочастотных трансформаторов невелико.

По конструктивному исполнению трансформаторы делят на несколько видов: стержневые, броневые и тороидальные (они же кольцевые). Стержневой вариант выглядит вот так.

Броневой же имеет боковые стержни без обмоток. Такая конструкция защищает от повреждений медные обмотки, но и затрудняет их охлаждение в процессе работы. Броневые трансформаторы наиболее распространены в электронике.

Наилучшими параметрами обладают тороидальные, или по-другому, кольцевые трансформаторы.

Их конструкция способствует хорошему охлаждению, а магнитный поток наиболее эффективно распределён вокруг обмоток, что уменьшает магнитный поток рассеяния и увеличивает КПД. Из-за магнитного потока рассеяния возникают потери, что снижает эффективность трансформатора. Наибольший поток рассеяния у броневых трансформаторов.

Мощность трансформатора зависит от размеров сердечника и рабочей частоты преобразования. Во многих случаях мощность низкочастотного трансформатора (работающего на частоте 50-60 Гц) можно определить не прибегая к сложным расчётам. Об этом я уже рассказывал.

Иногда на практике требуется определить выводы первичной и вторичной обмоток. Вот несколько советов, которые помогут разобраться, как это сделать.

Первичная обмотка понижающего трансформатора всегда будет намотана более тонким проводом, чем вторичная. Связано это с тем, что при понижении напряжения возможно увеличение тока во вторичной обмотке, следовательно, нужен провод большего сечения.

В случае повышающего трансформатора вторичная обмотка наматывается более тонким проводом, чем первичная, так как максимальный ток вторичной обмотки будет меньше тока первичной.

В этой взаимосвязи и заключается преобразование: увеличиваем напряжение – уменьшается ток, уменьшаем напряжение – увеличивается ток.

Развитие силовой электроники привело к появлению, так называемых, электронных трансформаторов. Сам по себе электронный трансформатор не является электротехнической деталью — это законченное электронное устройство, которое выполняет функцию преобразования переменного напряжения.

Главная » Радиоэлектроника для начинающих » Текущая страница

Также Вам будет интересно узнать:

Элементы конструкции силовых трансформаторов



Мощный трансформатор высокого напряжения представляет собой сложное устройство, состоящее из большого числа конструктивных элементов, основными из которых являются: магнитная система (магнитопровод), обмотки, изоляция, выводы, бак, охлаждающее устройство, механизм регулирования напряжения, защитные и измерительные устройства, тележка.

Магнитная система

В магнитной системе проходит магнитный поток трансформатора (отсюда название «магнитопровод»). Магнитопровод является конструктивной и механической основой трансформатора. Он выполняется из отдельных листов электротехнической стали, изолированных друг от друга. Качество электротехнической стали влияет на допустимую магнитную индукцию и потери в магнитопроводе.

В течение многих лет применялась горячекатаная сталь ЭЧ1, ЭЧ2 с толщиной листов 0,5-0,35 мм, допускающая индукцию 1,4-1,45 Тл, с удельными потерями 2,5-3,5 Вт/кг. В настоящее время применяется холоднокатаная текстурованная сталь марок 3405, 3406, т.е.

сталь с определенной ориентировкой зерен, допускающая индукцию до 1,7 Тл, с удельными потерями 0,9-1,1 Вт/кг. Применение такой стали позволило значительно уменьшить сечение магнитопровода за счет большей допустимой магнитной индукции, уменьшить диаметр витков обмотки, уменьшить массу и габариты трансформаторов.

Масса трансформаторов на единицу мощности в 1930г. достигала 3,33 т/(МВА), а в настоящее время 0,74 т/(МВА).

Уменьшение удельных потерь в стали, тщательная сборка магнитопровода, применение бесшпилечных конструкций, соединение стержней с ярмом с помощью косой шихтовки позволяют уменьшить потери холостого хода и ток намагничивания трансформатора. В современных мощных трансформаторах ток намагничивания составляет 0,5-0,6% Iном, тогда как в трансформаторе с горячекатаной сталью ток достигал 3%; потери холостого хода уменьшились вдвое.

Листы трансформаторной стали должны быть тщательно изолированы друг от друга. Первоначально применялась бумажная изоляция — листы оклеивались с одной стороны тонким слоем специальной бумаги.

Бумага создает потную электрическую изоляцию между листами, но легко повреждается при сборке и увеличивает размеры магнитопровода. Широко применяется изоляция листов лаком с толщиной слоя 0,01 мм.

Лаковая пленка создает достаточно надежную изоляцию между листами, обеспечивает хорошее охлаждение магнитопровода, обладает высокой нагревостойкостью и не повреждается при сборке.

Последнее время все шире применяется двустороннее жаростойкое покрытие листов стали, наносимое на металлургическом заводе после проката. Толщина покрытия меньше 0,01 мм, что обеспечивает лучшие свойства магнитной системы. Стяжка стержней осуществляемся стеклобандажами, ярм — стальными полу бандажами или бандажами.

Магнитопровод и его конструктивные детали составляют остов трансформатора. На остове устанавливают обмотки и крепят проводники, соединяющие обмотки с вводами, составляя активную часть.

Рис.1. Обмотки трансформатора: а — концентрическая, б — чередующаяся

Обмотки трансформаторов

Обмотки трансформаторов могут быть концентрическими и чередующимися. В первом случае обмотки НН и ВН выполняют в виде цилиндров и располагают на стержне концентрически одна относительно другой (рис.1,а). Такое выполнение принято в большинстве силовых трансформаторов.

Во втором случае обмотки ВН и НН выполняются в виде невысоких цилиндров с одинаковыми диаметрами и располагаются на стержне одна над другой (рис.1,б).

В такой обмотке значительное число паек, она менее компактна и применяется для специальных электропечных трансформаторов или для сухих трансформаторов, так как обеспечивает лучшее охлаждение обмоток.

Обмотки трансформаторов должны обладать достаточной электрической и механической прочностью. Изоляция обмоток и отводов от нее должна без повреждений выдерживать коммутационные и атмосферные перенапряжения.

Обмотки должны выдерживать электродинамические усилия, которые появляются при протекании токов КЗ. Необходимо предусмотреть надежную систему охлаждения обмоток, чтобы не возникал недопустимый перегрев изоляции.

Для проводников обмотки используются медь и алюминий.

Как известно, медь имеет малое электрическое сопротивление, легко поддается пайке, механически прочна, что и обеспечило широкое применение меди для обмоток трансформаторов.

Алюминий дешевле, обладает меньшей плотностью, но большим удельным сопротивлением, требует новой технологии выполнения обмоток. В настоящее время трансформаторы с алюминиевой обмоткой изготовляются на мощность до 6300 кВА.

В современных трансформаторах для обмотки применяется транспонированный провод, в котором отдельные проводники в параллельном пучке периодически изменяют свое положение. Это выравнивает сопротивление элементарных проводников, увеличивает механическую прочность, уменьшает толщину изоляции и размеры магнитопровода.

Изоляция трансформатора

Изоляция трансформатора является ответственной частью, так как надежность работы трансформатора определяется в основном надежностью его изоляции.

В масляных трансформаторах основной изоляцией является масло в сочетании с твердыми диэлектриками: бумагой, электрокартоном, гетинаксом, деревом (маслобарьерная изоляция).

Значительный эффект дает применение изоляции из специально обработанной бумаги (стабилизированной), которая менее гигроскопична, имеет более высокую электрическую прочность и допускает большой нагрев. В сухих трансформаторах широко применяются новые виды изолирующих материалов повышенной нагревостойкости на основе кремнийорганических материалов.

Активную часть трансформатора вместе с отводами и переключающими устройствами для регулирования напряжения помещают в бак. Основные части бака — стенки, дно и крышка. Крышку используют для установки вводов, выхлопной трубы, крепления расширителя, термометров и других деталей. На стенке бака укрепляют охладительные устройства — радиаторы.

В трансформаторах небольшой мощности бак выполняется с верхним разъемом: при ремонтах необходимо снять крышку трансформатора, а затем поднять активную часть из бака.

Если масса активной части более 25т, то она устанавливается на донную часть бака, а затем накрывается колоколообразной верхней частью бака и заливается маслом. Такие трансформаторы с нижним разъемом не нуждаются в тяжелых грузоподъемных устройствах для выемки активной части, так как при ремонтах после слива масла поднимается верхняя часть бака, открывая доступ к обмоткам и магнитопроводу.

Для уменьшения потерь от потоков рассеяния стальные баки экранируются с внутренней стороны пакетами из электротехнической стали или пластинами из немагнитных материалов (медь, алюминий).

Расширитель трансформатора

Расширитель трансформатора представляет собой цилиндрический сосуд, соединенный с баком трубопроводом и служащий для уменьшения площади соприкосновения масла с воздухом.

Бак трансформатора полностью залит маслом, изменение объема масла при нагреве и охлаждении приводит к колебанию уровня масла в расширителе; при этом воздух вытесняется из расширителя или всасывается в него.

Масло очень гигроскопично, и если расширитель непосредственно связан с атмосферой, то влага из воздуха поступает в масло, резко снижая его изоляционные свойства. Для предотвращения этого расширитель связан с окружающей средой через силикагелевый воздухоосушитель.

Силикагель поглощает влагу из всасываемого воздуха. При резких колебаниях нагрузки силикагелевый фильтр полностью не осушает воздух, поэтому постепенно влажность воздуха в расширителе повышается.

Для предотвращения этого применяются герметичные баки с газовой подушкой из инертного газа или свободное пространство в расширителе заполняется инертным газом (азотом), поступающим из специальных эластичных емкостей. Возможно применение специальной пленки — мембраны на границе масло-воздух. Осушение воздуха в расширителе осуществляют термовымораживателями.

К баку трансформатора крепится термосифонный фильтр, заполненный силикагелем или другим веществом, поглощающим продукты окисления масла. При циркуляции масла через фильтр происходит непрерывная регенерация его.

Рис.2.

Трансформатор трехфазный трехобмоточный ТДТН-16000-110-80У1 1 — бак, 2 — шкаф автоматического управления дутьем, 3 — термосифонный фильтр, 4 — ввод ВН, 5 — ввод НН, 6 — ввод СН, 7 — установка трансформаторов тока 110 кВ, 8 — установка трансформаторов тока 35 кВ, 9 — ввод 0 ВН, 10 — ввод 0 СН, 11 — расширитель, 12 — маслоуказатель стрелочный, 13 — клапан предохранительный, 14 — привод регулятора напряжения, 15 — электродвигатель системы охлаждения,

16 — радиатор, 17 — каретка с катками

Конструкция и применение трансформатора

Уже больше века человечество повсеместно использует электричество для своей жизни. Благодаря ему мы готовим есть, заряжаем телефоны и автомобили, обеспечиваем коммуникациями население, поддерживаем работу серверов необъятных баз данных. Это все не было бы возможным, если бы не трансформатор напряжения, преобразующий переменный ток. Электромагнитный трансформатор высокого напряжения – неотъемлемая часть современной жизни всех цивилизованных стран.

К сожалению, далеко не все знают, что такое трансформатор напряжения, какие виды и для чего используются. Именно поэтому, подбирая данный прибор, следует как можно сильнее углубиться в тему, дабы не совершить неправильную покупку. Лучше всего, не заниматься этим самостоятельно, а доверить дело профессионалам, досконально знающим область.

Принцип работы трансформатора напряжения заключается в трансформации поступающего переменного тока с одного напряжения в другое, за счет использования переменного магнитного поля. Он способен передавать электроэнергию на достаточно большие расстояния, распределять ее на приемники. Область применения достаточно разнообразна, они используются в разнообразных устройствах.

Трансформатор напряжения принцип действия. Назначение трансформатора напряжения

Ток, вырабатываемый электростанцией при помощи синхронных генераторов и передается с высоким значением напряжения, что не подходит для использования в бытовых условиях.

Электроприборы используют более низкое рабочее напряжение из соображений безопасности, а также при конструировании требуют больших сложностей и усиленной изоляции. Поэтому назначение трансформатора напряжения сделать напряжение подходящим для бытовых нужд (110-380 В).

 Они могут его как понижать, так и повышать – менять коэффициент преобразования. Перед подключением электричества для его непосредственного употребления, устанавливаются РТ понижающие.

Трансформатор напряжения принцип действия которого основывается на взаимной индукции, работает таким образом, что вырабатываемый электростанциями ток высокого напряжения трансформируется в более низкое (или высокое), для удобства использования. Например, все электроприборы домашнего бытового назначения работают от 220 В, именно такое напряжение выходит из ТР.

Таким образом, мы можем пользоваться электроприборами дома и на работе, приводить в действие промышленные машины.

Наше производственное предприятие предлагает трансформатор напряжения купить высокого качества по доступной стоимости – бытового и промышленного назначения.

Специализируясь на изготовлении высоковольтного оборудования, мы работаем согласно всем нормам и стандартам, предусмотренным в данной сфере, поэтому наша продукция имеет высокое качество, подтвержденное современными технологиями.

Основные виды трансформаторов напряжения

Виды трансформаторов напряжения имеют следующие маркировочные обозначения:

• Одно- и трехфазные, компенсированные, сухие: применяются во внутренних установках до 6 кВт;
• Однофазный масляный: имеют заземление внутреннего конца;
• Трехфазный маслонаполненный с контролем изоляции: имеют масляное охлаждение, применяются в установках не более 18 кВт;
• Каскадный, или многоступенчатый, фарфоровый: не более 500 кВт.

Обычно, обмотки имеют форму цилиндра, а в производстве используется медный провод круглого (малый ток) или прямоугольного (большой ток) сечения. Устройство трансформатора напряжения различается в зависимости от вида:

• Измерительные трансформаторы напряжения: изменяют уровень напряжения с наиболее высокой точностью. Могут быть низковольтными и высоковольтными. Используются в случаях, когда нельзя подключить измерительный прибор.
• Силовые ТР: наиболее распространенные на рынке, используются в электросетях общего назначении. Имеют высокую защиту от перегрева и хорошие эксплуатационные характеристики.
• Автотрансформаторы: Применяются в пусковых устройствах электромашин промышленного типа, релейной защиты, телефонных аппаратах, для питания выпрямителей.
• Импульсный: ферромагнитный сердечник, трансформатор напряжения принцип действия немного отличный от предыдущих. Сфера применения – газовые лазеры, магнетроны, генераторы на троидах.
• Пик-трансформатор: генераторы импульсов, необходимых в управлении тиристорами или другими полупроводниками, в автоматических системах или установках для проведения различных исследований, поэтому используются в исследовательской аппаратуре. 

Конструкция трансформатора напряжения

Конструкция трансформатора напряжения имеет примерно общий вид, незначительно отличаясь в назначениях.  Прежде всего, это самостоятельный прибор. Это может быть однофазный трансформатор напряжения или трехфазный трансформатор напряжения, а также встраиваемый в приемники. Они различаются по следующим параметрам:

• Выходное напряжение: от 110 до 380 В;
• Область применения: измерительные, промежуточные, напряжения, защитные, лабораторные;
• Конструкция: одноступенчатые, каскадные;
• Тип охлаждения: воздушное или масляное: естественное, форсированное;
• Место установки: внутренние, наружные, опорные, стационарные, шинные, мобильные.

Основные составные части трансформаторов напряжения – это две обмотки (первичная и вторичная) и сердечник. Далее, конструкция может различаться, в зависимости от назначения.

Выбирая трансформатор, вы получите полною профессиональную консультацию от наших специалистов. Оборудование, изготавливаемое на Запорожском Заводе Высоковольтного Оборудования — это качество и надежность, проверенные опытом.

Электрические трансформаторы

ВИДЫ И ТИПЫ ХАРАКТЕРИСТИКИ ПРИМЕНЕНИЕ

Трансформаторы — это устройства предназначенные для преобразования электроэнергии. Их основная задача — изменение значения переменного напряжения.

Трансформаторы используются как в виде самостоятельных приборов, так и в качестве составных элементов других электротехнических устройств.

Достаточно часто трансформаторы используются при передаче электроэнергии на дальние расстояния. Непосредственно на электрогенерирующих предприятиях они позволяют существенно повысить напряжение, которое вырабатывается источником переменного тока.

Повышая напряжение до 1150 кВт, трансформаторы обеспечивают более экономную передачу электроэнергии: значительно снижаются потери электричества в проводах и появляется возможность уменьшить площадь сечения кабелей, используемых в линиях электропередач.

Принцип работы трансформатора основан на эффекте электромагнитной индукции. Классическая конструкция состоит из металлического магнитопровода и электрически не связанных обмоток выполненных из изолированного провода. Та обмотка, на которую подается электроэнергия, называется первичной. Вторая — подсоединённая к устройствам, потребляющим ток, называется вторичной.

После того как трансформатор подсоединяют к источнику переменного тока в его первичная обмотка формирует переменный магнитный поток. По магнитопроводу он передается на витки вторичной обмотки, индуцируя в них переменную ЭДС (электродвижущую силу). При наличии устройства потребления в цепи вторичной обмотки возникает электрический ток.

• Соотношение между входным и выходным напряжением трансформатора прямо пропорционально отношению количества витков соответствующих обмоток.
• Эта величина называется коэффициентом трансформации: Ктр=W1/W2=U1/U2, где:

• W1, W2 — количество витков первичной и вторичной обмоток соответственно;
• U1,U2 — входное и выходное напряжения соответственно.

Обмотки могут быть расположены либо в виде отдельных катушек либо одна поверх другой. У маломощных устройств обмотки выполняются из провода с хлопчатобумажной или эмалевой изоляцией. Микро трансформатор имеет обмотки из алюминиевой фольги толщиной не более 20—30 мкм. В качестве изолирующего материала выступает оксидная пленка, полученная естественным окислением фольги.

Виды и типы трансформаторов

Трансформаторы — это достаточно широко распространенные устройства, поэтому существует множество их разновидностей. По конструктивному исполнению и назначению они делятся на:

Автотрансформаторы.

Они имеют одну обмотку с несколькими отводами. За счет переключения между этими отводами можно получить разные показатели напряжения. К недостаткам следует отнести отсутствие гальванической развязки между входом и выходом.

Импульсные трансформаторы.

Предназначены для преобразования импульсного сигнала незначительной продолжительности (около десятка микросекунд). При этом форма импульса искажается минимально. Обычно используется в цепях обработки видеосигнала. Разделительный трансформатор.

Конструкция этого устройства предусматривает полное отсутствие электрической связи между первичной и вторичными обмотками, то есть обеспечивает гальваническую развязку между входными и выходными цепями. Используется для повышения электробезопасности и, как правило, имеет коэффициент трансформации равный единице.

Пик—трансформатор.

Используется для управления полупроводниковыми электрическими устройствами типа тиристоров. Преобразует синусоидальное напряжение переменного тока в пикообразные импульсы.

• Стоит выделить способ классификации трансформаторов по способу их охлаждения.
• Различают сухие устройства с естественным воздушным охлаждением в открытом, защищенном и герметичном исполнении корпуса и с принудительным воздушным охлаждением.

Устройства с жидкостным охлаждением могут использовать различные типы теплообменной жидкости. Чаще всего это масло, однако встречаются модели где в качестве теплообменного вещества используется вода или жидкий диэлектрик.

Кроме того производят трансформаторы с комбинированным охлаждением жидкостно-воздушным. При этом каждый из способов охлаждения может быть как естественным, так и с принудительной циркуляцией.

Характеристики трансформаторов

К основным техническим характеристиками трансформаторов можно отнести:

• уровень напряжения: высоковольтный, низковольтный, высоко потенциальный;
• способ преобразования: повышающий, понижающий;
• количество фаз: одно- или трехфазный;
• число обмоток: двух- и многообмоточный;
• форму магнитопровода: стержневой, тороидальный, броневой.

Один из основных параметров — это номинальная мощность устройства, выраженная в вольт-амперах. Точные граничные показатели могут несколько различаться в зависимости от количества фаз и других характеристик. Однако, как правило, маломощными считаются устройства, преобразовывающие до нескольких десятков вольт-ампер.

Приборами средней мощности считаются устройства от нескольких десятков до нескольких сотен, а трансформаторы большой мощности работают с показателями от нескольких сотен до нескольких тысяч вольт-ампер.

Рабочая частота – различают устройства с пониженной частотой (менее стандартной 50 Гц), промышленной частоты – ровно 50 Гц, повышенной промышленной частоты (от 400 до 2000 Гц) и повышенной частоты (до 1000 Гц).

Область применения

Трансформаторы получили широкое распространение, как в промышленности, так и в быту. Одной из основных областей их промышленного применения является передача электроэнергии на дальние расстояния и ее перераспределение.

Не менее известны сварочные (электротермические) трансформаторы. Как видно из названия, данный тип устройств применяется в электросварке и для подачи питания на электротермические установки. Также достаточно широкой областью применения трансформаторов является обеспечение электропитания различного оборудования.

В зависимости от назначения трансформаторы делят на:

Силовые.

Являются наиболее распространенным типом промышленного трансформатора. Применяются для повышения и понижения напряжения. Используется в линиях электропередач. По пути от электрогенерирующих мощностей до потребителя электроэнергия может несколько раз проходить через повышающие силовые трансформаторы, в зависимости от удалённости конкретного потребителя.

Перед подачей непосредственно на приборы потребления (станки, бытовые и осветительные приборы) электроэнергия претерпевает обратные преобразования, проходя через силовые понижающие трансформаторы.

Тока.

Выносные измерительные трансформаторы тока используются для обеспечения работоспособности цепей учета электроэнергии защиты энергетических линий и силовых автотрансформаторов. Они имеют различные размеры и эксплуатационные показатели. Могут размещаться в корпусах небольших приборов или являться отдельными, габаритными устройствами.

В зависимости от выполняемых функций различают следующие виды:

• измерительные — подающее ток на приборы измерения и контроля;
• защитные — подключаемые к защитным цепям;
• промежуточные — используется для повторного преобразования.

Напряжения.

Они применяются для преобразования напряжения до нужных величин. Кроме того, такие устройства используются в цепях гальванической развязки и электро- радио- измерениях.

© 2012-2020 г. Все права защищены.

Представленные на сайте материалы имеют информационный характер и не могут быть использованы в качестве руководящих и нормативных документов

Типы и классификация трансформаторов

Трансформаторы – особый вид оборудования, применяемый для изменения показателей напряжения в электросетях с переменным током. В основе его работы лежит такое явление как электромагнитная индукция – первичная обмотка присоединяется к источнику тока, после чего в ней начинает генерироваться магнитное поле, и во вторичных обмотках возникает электродвижущая сила.

Конструктивные особенности трансформаторов

В основе конструкции прибора находятся вторичные и первичные обмотки, сердечник из ферромагнитного сплава (обычно замкнутого типа). Обмотки располагают на магнитном проводе, они связаны между собой индуктивным способом.

Благодаря наличию магнитопривода аккумулируется значительная часть магнитного поля, и КПД устройства возрастает. Сам магнитопровод представляет собой комплекс металлических пластин, покрытых изоляцией.

Изоляция нужна для предотвращения появления паразитных токов в сердечнике.

Принципы классификации трансформаторов

Трансформаторы классифицируются по следующим принципам:

1. Назначение (лабораторные, защитные, промежуточные, измерительные).
2. Напряжение (низко- и высоковольтные).
3. Способ установки (переносные, стационарные, наружные и внутренние, опорные, шинные).
4. Количество ступеней (одно- и многоступенчатые).
5. Характер изоляции обмотки (сухая, компаундная, бумажно-масляная).

Каждый тип прибора имеет свои особенности и преимущества, о которых мы поговорим далее. Ремонт трансформаторов всех видов должен производиться профессиональными мастерами с применением соответствующего оборудования.

Типы трансформаторов

Самой распространенной категорией электрических трансформаторов являются силовые трансформаторы – они различаются между собой по количеству фаз, показателям номинального напряжения. Назначение – изменение напряжения тока в сетях освещения, питания оборудования, энергосистем.

Второй по популярности тип оборудования – измерительный. Он используется для контроля рабочих показателей напряжения, фазы или тока в первичной цепи. На измеряемую сеть работа прибора влияния практически не оказывает.

Третий тип – автотрансформаторы, обмотки в которых соединяются между собой гальваническим способом. Коэффициент трансформации невысокий, поэтому установка имеет сравнительно небольшие размеры и недорого стоит. Устанавливаются в стабилизаторах напряжения, системах релейной защиты, запуска крупных электроустановок, работающих от сети с переменным током.

Импульсные трансформаторы оборудуются феррогмагнитным сердечником, который изменяет напряжения и импульсы тока. Данный тип оборудования применяется в вычислительных устройства электронного типа, системах радиолокации, импульсной связи, в качестве главного измерителя в электросчетчиках.

Пик-трансформаторы преобразуют напряжение синусоидального типа в импульсное. Разделительные устройства отличаются от остальных тем, что в них первичная обмотка со вторичными не связана. Назначение прибора – гальваническая развязка электроцепей.

Согласующий трансформатор согласует показатели сопротивления каскадов схем таким образом, что сигнал практически не искажается. Согласующий трансформатор между рабочими участками создает схемы гальванической развязки.

Сдвоенный дроссель оснащается двумя идентичными обмотками. За счет взаимной индукции катушек дроссель имеет отличную эффективность, хотя имеет стандартные размеры. Используется в звуковой технике, в качестве фильтров блока питания. Для хранения информации обычно используется трансфлюксор – трансформатор с большой остаточной намагниченностью магнитопровода.

Трансформаторы тока. Виды и устройство. Назначение и работа

В системе обеспечения электрической энергией трансформаторы выполняют различные функции. Конструкции классического вида применяются для изменения определенных свойств тока до значений, наиболее подходящих для осуществления измерений.

Существуют и другие виды трансформаторов, которые выполняют задачи по корректировке свойств напряжения до значений, подходящих наилучшим образом для последующего распределения и передачи электроэнергии.

Трансформаторы тока согласно своему назначению имеют особенности конструкции, и перечень основных и вспомогательных функций.

Назначение

Основной задачей такого трансформатора является преобразование тока. Он корректирует свойства тока с помощью первичной обмотки, подключенной в цепь по последовательной схеме. Вторичная обмотка измеряет измененный ток. Для такой задачи установлены реле, измерительные приборы, защита, регуляторы.

По сути дела, трансформаторы тока – это измерительные трансформаторы, которые не только измеряют, но и осуществляют учет с помощью приборов. Запись и сохранение рабочих параметров тока нужно для рационального применения электроэнергии при ее транспортировке. Это одна из функций трансформатора тока. Модели конструкций бывают преобразующего типа и силовые варианты исполнений.

Устройство

Обычно все варианты исполнений трансформаторов подобного вида снабжены магнитопроводами с вторичной обмоткой, которая при эксплуатации нагружена определенными значениями параметров сопротивления.

Выполнение показателей нагрузки важно для дальнейшей точности измерений. Разомкнутая цепь обмотки не способна создавать компенсации потоков в сердечнике.

Это дает возможность чрезмерному нагреву магнитопровода, и даже его сгоранию.

С другой стороны, магнитный поток, образуемый первичной обмоткой, имеет отличие в виде повышенных эксплуатационных характеристик, что также приводит к перегреву магнитопровода.

Сердечник трансформатора тока изготавливают из нанокристаллических аморфных сплавов.

Это вызвано тем, что трансформатор может работать с более широким интервалом эксплуатационных величин, которые зависят от класса точности.

Отличие от трансформатора напряжения

Одним из некоторых отличий является способ создания изоляции между двумя обмотками. Первичную обмотку в трансформаторах тока изолируют соответственно параметрам принимаемого напряжения. Вторичная обмотка имеет заземление.

Трансформаторы тока работают в условиях, подобных к случаю короткого замыкания, так как у них небольшое сопротивление вторичной обмотки. В этом и заключается назначение трансформаторов, измеряющих ток, а также отличие от трансформатора напряжения по условиям работы.

Для трансформатора напряжения при коротком замыкании его работа опасна из-за риска возникновения аварии. Для трансформатора тока такой режим работы вполне приемлемый и безопасный. Хотя бывают у таких трансформаторов также угрозы аварии, но для этого устанавливают свои системы и средства защиты.

Виды

Трансформаторы тока имеют три основных вида. Наиболее применяемые из них:

• Сухие.
• Тороидальные.
• Высоковольтные (масляные, газовые).

У сухих трансформаторов первичная обмотка без изоляции. Свойства тока во вторичной обмотке зависят от коэффициента преобразования.

Тороидальные исполнения трансформаторов устанавливают на шины или кабели. Поэтому первичная обмотка для них не нужна, в отличие от обычных трансформаторов напряжения и тока. Первичный ток протекает по шине, которая проходит в центре трансформатора. Он дает возможность вторичной обмотке фиксировать показатели тока.

Такие трансформаторы тока редко используются для замера параметров тока, так как их надежность и точность измерений оставляет желать лучшего. Они чаще используются для дополнительной защиты от короткого замыкания.

Принцип работы и применение

При эксплуатации в цепях с большим током появляется необходимость использовать небольшие устройства, которые бы помогали контролировать нужные параметры тока бесконтактным методом. Для таких задач широко применяются токовые трансформаторы. Они измеряют ток, а также выполняют много вспомогательных функций.

Такие трансформаторы производятся в значительном количестве и имеют разные формы и модели исполнения. Отличительными параметрами этих устройств является интервал измерения, класс защиты устройства и его конструкция.

В настоящее время новые трансформаторы тока работают по простому методу, который был известен в то время, когда появилось электричество.

При действии с нагрузкой в проводе образуется электромагнитное поле, улавливающееся чувствительным прибором (трансформатором тока). Чем сильнее это поле, тем больший ток проходит в проводе.

Нужно только рассчитать коэффициент усиления прибора и передать сигнал в управляющую цепь, либо в цепь контроля.

Трансформаторы выполняют функцию рамки на силовом проводе и реагируют на значение сети питания. Современные измерительные трансформаторы выполнены из большого числа витков, имеют хороший коэффициент трансформации.

Во время настройки устройства определяют вольтамперные свойства для расчета точки перегиба кривой.

Это нужно для выяснения участка графика с интервалом устойчивости функции трансформатора, который также имеет свой коэффициент усиления.

Кроме задач измерения, измеритель дает возможность разделить цепи управления и силовые цепи, что является важным с точки зрения безопасности. Применяя современные трансформаторы тока, получают сигнал небольшой мощности, не опасный для человека и удобный в работе

В качестве нагрузки такого устройства может быть любой прибор измерения, который может работать с ним. При большом расстоянии оказывает влияние внутреннее сопротивление линии. В этом случае прибор калибруют. Также, сигнал можно передавать в цепь защиты и управления на основе электронных приборов.

С помощью них производят аварийное отключение линий. Приборы производят контроль сети, определяют нужные параметры. При проектировании встает задача по подбору прибора для измерения и контроля. Трансформаторы выбирают по средним параметрам сети и конструкции прибора измерения. Чаще всего мощные установки комплектуются своими измерительными устройствами.

На современном производстве широко применяются измерительные трансформаторы. Также они нашли применение и в обыденной жизни. Чувствительные приборы осуществляют защиту дорогостоящего оборудования, создают безопасные условия для человека. Они работают в электроцепях, создавая контроль над эксплуатационными параметрами.

Коэффициент трансформации

Этот коэффициент служит для оценки эффективности функционирования трансформатора. Его значение по номиналу дается в инструкции к прибору. Коэффициент означает отношение тока в первичной обмотке к току вторичной обмотки. Это значение может сильно меняться от числа секций и витков.

Нужно учитывать, что этот показатель не всегда совпадает с фактической величиной. Есть отклонение, определяемое условиями работы прибора. Назначение и метод работы определяют значения погрешности. Но этот фактор также не может быть причиной отказа от контроля коэффициента трансформации. Имея значение погрешности, оператор сглаживает ее аппаратурой специального назначения.

Установка

Простые трансформаторы тока, работающие на шинах, устанавливаются очень просто, и не требуют инструмента или техники. Прибор ставится одним мастером при помощи крепежных зажимов. Стационарные требуют оборудования фундамента, монтажа несущих стоек. Каркас крепится сваркой. К этому каркасу монтируется аппаратура. Комплект оснащения зависит назначение устройства и его особенности.

Подключение

Чтобы облегчить процесс соединения проводов с устройством, изготовители маркируют комплектующие детали цифровым и буквенным обозначением. С помощью такой маркировки операторы, которые обслуживают устройство, могут легко сделать соединение элементов.

Способ подключения взаимосвязан с устройством, принципом работы и назначением прибора. Также оказывает влияние и схема обслуживаемой сети. Трехфазные линии с нейтралью предполагают установку прибора только на двух фазах. Эта особенность вызвана тем, что электрические сети на напряжение 6-35 киловольт не оснащены нулевым проводом.

Контроль

Это мероприятие состоит из разных операций: визуальный осмотр, дается оценка всей конструкции, проверяется маркировка, паспортные данные и т.д. Далее, осуществляется размагничивание трансформатора с помощью медленного повышения тока на первичной обмотке. Далее, величину тока уменьшают.

Затем готовят главные мероприятия по измерению параметров. Поверка основывается на оценке правильности полярности клемм катушек по нормам, также определяют погрешность с дальнейшей сверкой с паспортными данными.

Безопасность

Основные опасности при функционировании измерительных трансформаторов обусловлены качеством намотки катушек. Необходимо учитывать, что под витками действует основа из металла, которая в открытом виде создает опасность и угрозу для обслуживающего персонала.

Поэтому создается график обслуживания, по которому проводится периодическая проверка устройства. Персонал обязан следить за состоянием обмоток катушек. Перед проведением проверки трансформатор отключается и подключаются шунтирующие закоротки и заземление обмотки.

Похожие темы:

Трансформатор

У этого термина существуют и другие значения, см. Трансформатор (значения).

Эле́ктротрансформа́тор, в разговорной речи чаще просто трансформа́тор (от лат.

 transformare — «превращать, преобразовывать») — статическое электромагнитное устройство, имеющее две или более индуктивно связанные обмотки на каком-либо магнитопроводе и предназначенное для преобразования посредством электромагнитной индукции одной или нескольких систем (напряжений) переменного тока в одну или несколько других систем (напряжений), без изменения частоты[1][2].

Трансформатор осуществляет преобразование переменного напряжения и/или гальваническую развязку в самых различных областях применения — электроэнергетике, электронике и радиотехнике.

Конструктивно трансформатор может состоять из одной (автотрансформатор) или нескольких изолированных проволочных либо ленточных обмоток (катушек), охватываемых общим магнитным потоком, намотанных, как правило, на магнитопровод (сердечник) из ферромагнитного магнитомягкого материала.

Трансформатор силовой ОСМ 0,16 — Однофазный Сухой Многоцелевого назначения мощностью 0,16 кВА

История

Для создания трансформаторов необходимо было изучение свойств материалов: неметаллических, металлических и магнитных, создания их теории[3].

В 1831 году английским физиком Майклом Фарадеем было открыто явление электромагнитной индукции, лежащее в основе действия электрического трансформатора, при проведении им основополагающих исследований в области электричества.

29 августа 1831 года Фарадей описал в своём дневнике опыт, в ходе которого он намотал на железное кольцо диаметром 15 см и толщиной 2 см два медных провода длиной 15 и 18 см. При подключении к зажимам одной обмотки батареи гальванических элементов начинал отклоняться гальванометр на зажимах другой обмотки.

Так как Фарадей работал с постоянным током, при достижении в первичной обмотке его максимального значения, ток во вторичной обмотке исчезал, и для возобновления эффекта трансформации требовалось отключить и снова подключить батарею к первичной обмотке.

Схематичное изображение будущего трансформатора впервые появилось в 1831 году в работах М. Фарадея и Д. Генри. Однако ни тот, ни другой не отмечали в своём приборе такого свойства трансформатора, как изменение напряжений и токов, то есть трансформирование переменного тока[4].

В 1848 году немецкий механик Г. Румкорф изобрёл индукционную катушку особой конструкции. Она явилась прообразом трансформатора[3].

Александр Григорьевич Столетов (профессор Московского университета) сделал первые шаги в этом направлении. Он обнаружил петлю гистерезиса и доменную структуру ферромагнетика (1872 год).

30 ноября 1876 года, дата получения патента Павлом Николаевичем Яблочковым[5], считается датой рождения первого трансформатора переменного тока. Это был трансформатор с разомкнутым сердечником, представлявшим собой стержень, на который наматывались обмотки.

Первые трансформаторы с замкнутыми сердечниками были созданы в Англии в 1884 году братьями Джоном и Эдуардом Гопкинсон[4].

В 1885 г. венгерские инженеры фирмы «Ганц и К°» Отто Блати, Карой Циперновский и Микша Дери изобрели трансформатор с замкнутым магнитопроводом, который сыграл важную роль в дальнейшем развитии конструкций трансформаторов.

Братья Гопкинсон разработали теорию электромагнитных цепей[3]. В 1886 году они научились рассчитывать магнитные цепи.

Эптон, сотрудник Эдисона, предложил делать сердечники наборными, из отдельных листов, чтобы снизить потери на вихревые токи.

Большую роль для повышения надёжности трансформаторов сыграло введение масляного охлаждения (конец 1880-х годов, Д. Свинберн). Свинберн помещал трансформаторы в керамические сосуды, наполненные маслом, что значительно повышало надёжность изоляции обмоток[6].

Трансформаторы. Описание, типы, классификация трансформаторов. Измерительные, силовые, импульсные трансформаторы

Главная Статьи «Подбор оборудования» Трансформаторы. Описание, типы, классификация трансформаторов. Измерительные, силовые, импульсные трансформаторы.

Электрический трансформатор — это устройство, предназначенное для изменения величины напряжения в сети переменного тока. Принцип действия трансформаторов основан на явлении электромагнитной индукции.

При подключении первичной обмотки к источнику переменного тока, в обмотках генерируется магнитное поле, которые взывает ЭДМ во вторичных обмотках. Данная ЭДС пропорциональна числу  витков в первичных и вторичных  обмотках.

Отношение электродвижующей силы в первичной обомотке/вторичной называется коэффициентом трансформации.

Основными элементами конструкции трансформатора являются первичные и вторичные обмотки и ферромагнитный магнитопровод (обычно замкнутого типа). Обмотки расположены на магнитопроводе и индуктивно связаны друг с другом. Использование магнитопровода позволяет саккумулировать большую часть магнитного поля внутри трансформатора, что повышает КПД устройства.

Магнитопровод обычно состоит из набора металлических пластин, покрытых изоляцией, для предотвращения возникновения «паразитных» токов внутри магнитопровода. Зачастую часть вторичной обмотки служит часть первичной и наоборот. Данный тип трансформаторов называют автотрансформаторами.

В этом случае концы первичных обмоток подключаются к сети  переменного напряжения, а концы вторичной присоединяются к потребителям электроэнергии.

Основная классификация трансформаторов

• По назначению: измерительные трансформаторы тока, напряжения, защитные, лабораторные, промежуточные.
• По способу установки: наружные, внутренние, шинные, опорные, стационарные, переносные.
• По числу ступеней: одноступенчатные, многоступенчатые (каскадные).
• По номинальному напряжения: низковольтные, высоковольтные.
• По типу изоляции обмоток: c сухой изоляцией, компаундной, бумажно-маслянной.

Основные типы трансформаторов 

Силовые трансформаторы — наиболее распространенный тип  электро. трансформаторов.  Они предназначены  для изменения  энергии переменного тока в электросетях энергосистем, в сетях освещения или питания электрооборудования. Применяются для создания комплектных трансформаторных подстанций.Классифицируются по количеству фаз и номинальному напряжения.

Наиболее известные низковольтные однофазные и трехфазные трансформаторы серии ТП и ОСМ.

Среди высоковольтных трансформаторов, наиболее используемые в данной момент в энергетике,  трансформаторы ТМГ-с масляным охлаждением в герметичном баке.. Преимуществами данной серии вляется высокий КПД (до 99%), высокие показатели защиты от перегрева, высокие эксплуатационные характеристики, и минимальное обслуживание во время использования.

Помимо силовых, существуют трансформаторы различных типов и назначения: для измерения больших напряжений и токов (измерительные трансформаторы), для преобразования напряжения синусоидальной формы в импульсное (пик-трансформаторы), для преобразования импульсов тока и напряжения (импульсные трансформаторы), для выделения переменной составляющей тока, для разделения электрических цепей на гальванически не связанные между собой части, для их согласования и т.д.

Измерительные трансформаторы— электротехнические устройства, предназначенные для изменения уровня напряжения с высокой точностью трансформации. Классифицируются по назначению, изменению уровня напряжения или тока.

Также делятся на низковольтные трансформаторы тока  типа Т, 066 ТШ-0,66, ТТИ-066 и Высоковольтные трансформаторы напряжения, такие как НАМИТ и ЗНОЛ.

Вторичные обмотки данных устройств соединены с измерительными устройствами (амперметрами, счетчиками электроэнергии, вольтметрами, фазометрами, реле тока и т.д.) Применение данного оборудования позволяет изолировать измеряющее оборудование от больших токов и напряжений измеряемой цепи, и создает возможность стандартизации измеряющего оборудования.

Автотрансформаторы – устройства, обмотки которого соеденены гальванически между собой.  Благодыря малым коэффициентам трансформации,  автотрансформаторы имеют меньшие габариты и стоимость оп сравнению с многообмоточными. Из недостатков необходимо отметить невозможность гальванической изоляции цепей.

  Основные сферы использования автотрансформаторов – изменение напряжения в пусковых устройствах крупных электрических машин переменного тока, в системах релейной защиты при плавном регулировании напряжения.

  В случае реализации в конструкции автотрансформатора изменения количества рабочих витков вторичной обмотки, появляется возможность сохранять уровень вторичного напряжения при изменении первичного напряжения. Наибольшее распространение данный  данный механизм используется в стабилизаторах напряжения.

Импульсный трансформатор — это устройство  с ферромагнитным сердечником, используемый для изменения импульсов тока  или напряжения. Импульсные трансформаторы наиболее часто используются в электронновычислительных устройствах, системах радиолокации, импульсной радиосвязи и т.д. в качестве измерительного устройства в счетчиках электроэнергии.

Основное требование импульсным трансформаторам, — при изменении импульса форма импульса должна сохраняться. Это достигается максимальным уменьшением межвитковой емкости, индуктивности рассеивания за счет использования применением сердечников малой величины, взаимным расположение и уменьшением числа обмоток. 

Пик-трансформатор — устройство, изменяющее  напряжение синусоидальной формы в импульсное напряжение с изменяющейся через каждые полпериода полярностью.  Пик-трансформаторы применяются в качестве генераторов  импульсов главным, высоковольтных исследовательских установках и системах автоматики..

Все о приборах учета электроэнергии

Виды и типы приборов учета электроэнергии, их основные характеристики.

Электрическая энергия передается на громадные расстояния между различными государствами, а распределяется и потребляется в самых неожиданных местах и объемах. Все эти процессы требуют автоматического учета проходящих мощностей и совершаемых ими работ. Состояние энергетической системы постоянно изменяется. Его необходимо анализировать и грамотно управлять основными техническими параметрами.

Измерение величин текущих мощностей возложено на ваттметры, единицей измерения которых является 1 ватт, а совершенной работы за определенный промежуток времени — на счетчики, учитывающие количество ватт в течение одного часа.

В зависимости от объема учитываемой энергии приборы работают на пределах кило-, мега-, гиго- или тера- единиц измерения. Это позволяет:

• одним главным счетчиком, расположенным на подстанции, обеспечивающей питанием крупный современный город, оценивать терабайты киловатт-часов, израсходованные на потребление всех квартир и производственных предприятий административно промышленного и жилого центра;
• большим количеством приборов, установленных внутри каждой квартиры или производства, учитывать их индивидуальное потребление.

Ваттметры и счетчики работают за счет постоянно поступающей на них информации о состоянии векторов тока и напряжения в силовой цепи, которую предоставляют соответствующие датчики — измерительные трансформаторы в цепях переменного тока или преобразователи — постоянного.

Принцип работы любого счетчика можно представить упрощенно поблочной схемой, состоящей из:

• входных и выходных цепей;
• внутренней схемы.

Приборы учета электрической энергии подразделяются на две большие группы, работающие в сетях:

1. переменного напряжения промышленной частоты;

2. постоянного тока.

Первая категория этих приборов наиболее многочисленная. С нее и начнем краткий обзор разнообразных моделей.

Приборы учета электроэнергии переменного тока

Этот класс счетчиков по конструктивному исполнению разделяют на три типа:

1. индукционные, работающие с конца девятнадцатого века;

2. электронные устройства, появившиеся не так давно;

3. гибридные изделия, сочетающие в своей конструкции цифровые технологии с индукционной или электрической измерительной частью и механическим счетным устройством.

Индукционные приборы учета

Принцип работы такого счетчика основан на взаимодействии магнитных полей. создаваемых электромагнитами катушки тока, врезанной в цепь нагрузки, и катушки напряжения, подключенной параллельно к схеме питающего напряжения.

Они создают суммарный магнитный поток, пропорциональный значению проходящей через счетчик мощности. В поле его действия расположен тонкий алюминиевый диск, установленный в подшипнике вращения. Он реагирует на величину и направление создаваемого силового поля и вращается вокруг собственной оси.

Скорость и направление движения этого диска соответствуют значению приложенной мощности. К нему подключена кинематическая схема, состоящая из системы шестеренчатых передач и колесиков с цифровыми индикаторами, которые указывают количество совершенных оборотов, выполняя роль простого счетного механизма.

Однофазный индукционный счетчик, особенности устройства

Конструкция самого обычного индукционного счетчика, созданного для однофазной сети питания переменного тока, показана в разобранном виде на картинке, состоящей из двух совмещенных фотографий.

Все основные технологические узлы обозначены указателями, а электрическая схема внутренних соединений, входных и выходных цепей приведена на следующей картинке.

Винт напряжения, установленный под крышкой, при работе счетчика всегда должен быть закручен. Им пользуются только работники электротехнических лабораторий при выполнении специальных технологических операций — поверок прибора.

Электрические индукционные счетчики подобного типа успешно дорабатывают свой ресурс в жилых домах и квартирах людей. Их подключают в электрощитках по типовой схеме через однополюсные автоматические выключатели и пакетный переключатель.

Особенности конструкции трехфазного индукционного счетчика

Устройство этого измерительного прибора полностью соответствует однофазным моделям за исключением того, что в формировании суммарного магнитного потока, воздействующего на вращение алюминиевого диска, участвуют магнитные поля, создаваемые катушками токов и напряжений всех трех фаз схемы питания силовой цепи.

Благодаря этому количество деталей внутри корпуса увеличено, а располагаются они плотнее. Алюминиевый диск к тому же сдвоен. Схема подключения катушек тока и напряжения выполняется по предыдущему варианту подключения, но с учетом обеспечения суммирования магнитных потоков от каждой отдельной.

Этот же эффект можно достичь, если вместо одного трехфазного счетчика в каждую фазу системы включить однофазные приборы. Однако в этом случае потребуется заниматься сложением их результатов вручную. В трехфазном же индукционном счетчике эта операция автоматически выполняется одним счетным механизмом.

Трехфазные индукционные счетчики могут выполняться двух видов для подключения:

1. сразу к силовым цепям, мощность которых необходимо учитывать;

2. через промежуточные измерительные трансформаторы напряжения и тока.

Приборы первого типа используются в силовых схемах 0,4 кВ с нагрузками, которые не могут причинить своей небольшой величиной вреда прибору учета. Они работают в гаражах, небольших мастерских, частных домах и называются счетчиками прямого подключения.

Схема коммутаций электрических цепей подобного прибора в электрощитке показана на очередной картинке.

Все остальные индукционные приборы учета работают непосредственно через измерительные трансформаторы тока или напряжения по-отдельности, в зависимости от конкретных условий системы электроснабжения, либо с совместным их использованием.

Внешний вид табло старого индукционного счетчика подобного типа (САЗУ-ИТ) показан на фотографии.

Он работает во вторичных цепях с измерительными трансформаторами тока номинальной величины 5 ампер и трансформаторами напряжения— 100 вольт между фазами.

Буква «А» в названии типа прибора «САЗУ» обозначает, что прибор создан для учета активной составляющей полной мощности. Замерами реактивной составляющей занимаются другие типы приборов, имеющие в своем составе букву «Р». Они обозначаются типом «СРЗУ-ИТ».

Приведенный пример с обозначением трехфазных индукционных счетчиков свидетельствует о том, что их конструкция не может учитывать величину полной мощности, затраченной на совершение работы. Для определения ее значения необходимо снимать показания с приборов учета активной и реактивной энергии и производить математические вычисления по подготовленным таблицам или формулам.

Этот процесс требует участия большого количества людей, не исключает частых ошибок, трудоемок. От его проведения избавляют новые технологии и приборы учета, работающие на полупроводниковых элементах.

Старые счетчики индукционного типа уже практически перестали выпускаться в промышленном масштабе. Они просто дорабатывают свой ресурс в составе работающего электротехнического оборудования. На вновь монтируемых и вводимых в работу комплексах их уже не используют, а ставят новые, современные модели.

Электронные приборы учета

Для замены счетчиков индукционного типа сейчас выпускают много электронных приборов, предназначенных для работы в бытовой сети или в составе измерительных комплексов сложного промышленного оборудования, потребляющего громадные мощности.

Они в своей работе постоянно анализируют состояние активной и реактивной составляющих полной мощности на основе векторных диаграмм токов и напряжений. По ним производится вычисление полной мощности, и все величины заносятся в память прибора. Из нее можно просмотреть эти данные в нужный момент времени.

Два типа распространенных систем электронных учетов

По типу измерения составных входных величин счетчики электронного типа выпускают:

• со встроенными измерительными трансформаторами тока и напряжения;
• с измерительными датчиками.

Устройства со встроенными измерительными трансформаторами

Принципиальная структурная схема электронного однофазного счетчика представлена на картинке.

Микроконтроллер обрабатывает сигналы, поступающие от трансформаторов тока и напряжения через преобразователь и выдает соответствующие команды на:

• дисплей с отображением информации;
• электронное реле, осуществляющее коммутации внутренней схемы;
• оперативно-запоминающее устройство ОЗУ, которое имеет информационную связь с оптическим портом для передачи технических параметров по каналам связи.

Устройства со встроенными датчиками

Это другая конструкция электронного счетчика. Ее схема работает на основе датчиков:

• тока, состоящего из обыкновенного шунта, сквозь который протекает вся нагрузка силовой схемы;
• напряжения, работающего по принципу простого делителя.

Приходящие от этих датчиков сигналы токов и напряжения очень малы. Поэтому их усиливают специальным устройством на основе высокоточной электронной схемы и подают на блоки амплитудно-цифрового преобразования. После них сигналы перемножаются, фильтруются и выводятся на соответствующие устройства для интегрирования, индикации, преобразований и дальнейшей передачи различным пользователям.

Работающие по этому принципу счетчики обладают чуть меньшим классом точности, но вполне отвечают техническим нормативам и требованиям.

Принцип использования датчиков тока и напряжения вместо измерительных трансформаторов позволяет по этому типу создавать приборы учета для цепей не только переменного, но и постоянного тока, что значительно расширяет их эксплуатационные возможности.

На этой основе стали появляться конструкции счетчиков, которыми можно пользоваться в обоих видах систем электроснабжения постоянного и переменного тока.

Тарифность современных приборов учета

Благодаря возможности программирования алгоритма работы электронный счетчик может учитывать потребляемую мощность по времени суток. За счет этого создается заинтересованность населения снижать потребление электроэнергии в наиболее напряженные часы «пик» и этим разгружать нагрузку, создаваемую для энергоснабжающих организаций.

Среди электронных приборов учета есть модели, обладающие разными возможностями тарифной системы. Наибольшими способностями обладают счетчики, позволяющие гибко перепрограммировать счетное устройство под меняющиеся тарифы электросетей с учетом времени года, праздников, различных скидок в выходные дни.

Эксплуатация электросчетчиков по тарифной системе выгодна потребителям — экономятся деньги на оплату электроэнергии и снабжающим организациям — снижается пиковая нагрузка.

Особенности конструкции промышленных приборов учета высоковольтных цепей

В качестве примера подобного устройства рассмотрим белорусский счетчик марки Гран-Электро СС-301.

Он обладает большим количеством полезных для пользователей функций. Как и обыкновенные бытовые приборы учета пломбируется и проходит периодическую поверку показаний.

Внутри корпуса отсутствуют подвижные механические элементы. Вся работа основана на использовании электронных плат и микропроцессорных технологий. Обработкой входных сигналов тока занимаются измерительные трансформаторы.

У этих устройств особое внимание уделяется надежности работы и защите безопасности информации. С целью ее сохранения вводится:

1. двухуровневая система пломбирования внутренних плат;

2. пятиуровневая схема организация допуска к паролям.

Система пломбирования осуществляется в два приема:

1. доступ внутрь корпуса этого счетчика ограничивается сразу на заводе после завершения его технических испытаний и окончания государственной поверки с оформлением протокола;

2. доступ к подключению проводов на клеммы блокируется представителями энергонадзора или энергоснабжающей компании.

Причем, в алгоритме работы устройства существует технологическая операция, фиксирующая в электронной памяти прибора все события, связанные со снятием и установкой крышки клеммника с точной привязкой по дате и времени.

Схема организация допуска к паролям

Система позволяет разграничить права пользователей прибора, отделить их по возможностям допуска к настройкам счетчика за счет создания уровней:

• нулевого, обеспечивающего снятие ограничений на просмотр данных местно либо удаленно, синхронизацию времени, корректировку показаний. Право предоставляется допущенным к работе с прибором пользователям;
• первого, позволяющего выполнять наладку оборудования на месте установки и записывать в оперативную память настройки рабочих параметров, не влияющие на характеристики коммерческого использования;
• второго, разрешающего допуск к информации прибора представителям энергонадзора после его наладки и подготовки к вводу в эксплуатацию;
• третьего, дающего право снимать и устанавливать крышку с клеммника для доступа к зажимам или оптическому порту;
• четвертого, предусматривающего возможность доступа к платам прибора для установки или замены аппаратных ключей, снятия всех пломб, выполнения работ с оптическим портом, модернизации конфигурации, калибровке поправочных коэффициентов.

Способы подключения промышленных счетчиков на предприятиях энергетики

Для работы приборов учета создаются разветвленные вторичные схемы измерительных цепей за счет использования высокоточных трансформаторов тока и напряжения.

Небольшой фрагмент такой схемы для токовых цепей счетчика Гран-Электро СС-301 показан на картинке. Он взят с рабочей документации.

Для этого же прибора учета фрагмент подключения цепей напряжения показан ниже.

Объединение приборов учета в единую систему АСКУЭ

Система автоматизированного контроля и учета электрической энергии стала активно развиваться благодаря возможностям электронных счетчиков и разработкам способов дистанционной передачи информации. Для подключения приборов учета индукционной системы разработаны специальные датчики.

Основной задачей системы АСКУЭ является быстрый сбор информации в едином центре управления. При этом на него поступают потоки данных со всех потребителей действующих подстанций. Они содержат сведения по вопросам потребленной и отпущенной мощности с возможностью анализов способов ее выработки и распределения, расчета стоимости и учета экономических показателей.

Для решения организационных вопросов системы АСКУЭ обеспечивается:

• установка высокоточных приборов учета в местах учета электроэнергии;
• передача информации от них выполняется цифровыми сигналами с помощью «сумматоров», имеющих оперативную память;
• организация системы связи по проводным и радиоканалам;
• осуществление схемы обработки получаемой информации.

Приборы учета электроэнергии постоянного тока

Модели счетчиков этого класса фиксируют энергию в разных технологических режимах, но чаще всего они применяются на оборудовании электроподвижного состава городского транспорта и на железных дорогах.

Они созданы на основе электродинамической системы.

Основной принцип работы подобных счетчиков состоит во взаимодействии сил магнитных потоков, образованных двумя катушками:

1. первая закреплена стационарно;

2. вторая имеет возможность вращения под действием сил магнитного потока, величина которого пропорционально зависит от значения тока, протекающего по цепи.

Параметры вращения катушки передаются на счетный механизм и учитываются расходом электрической энергии. 

Ранее ЭлектроВести писали, что несмотря не бушующие в мире кризисы и обвал цен на нефть, развитие солнечной энергетики на Ближнем Востоке продолжается.


По материалам: electrik.info.

Трансформаторы морского исполнения — Проектэлектротехника

Назначение

Трансформаторы морского исполнения предназначены для установки в энергетических системах судов морского и речного флота неограниченного района плавания, для обеспечения питания цепей берегового и портового освещения, цепей управления автоматики и сигнализации, портов и маяков, промышленных предприятий, расположенных в прибрежной зоне, а также прочего судового и берегового оборудования.

Трансформаторы серии ТСМ, ТСЗМ, ТЛСМ, ТЛСЗМ выпускаются в климатическом исполнении ОМ4 для применения в сетях трехфазного переменного тока частотой 50 (60) или 400 Гц.

Трансформаторы соответствуют требованиям морского регистра судоходства.

1. Правил классификации и постройки морских судов
2. Правил технического наблюдения за постройкой судов и изготовлением материалов и изделий для судов.
3. Правил классификации, постройки и оборудования плавучих буровых установок и морских стационарных платформ.

Виды и основные технические параметры:

МОРСКИЕ СУДОВЫЕ НИЗКОВОЛЬТНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ ПО ГОСТ 9879-76

Номинальная мощность, кВА	Частота, Гц	Ном. напряжение первичной обмотки, В	Ном. напряжение вторичной обмотки, В	Исполнение по степени защиты по ГОСТ 14254
4; 6,3; 10; 16; 25;  40; 63	50; 400	220	133, 230	IP 21 — IP 54
		380	133, 230, 400
10; 16; 25;  40; 63
100		220	133, 230	IP 21 — IP 54
		380	133, 230, 400
160		380	133, 230

Также возможно изготовление трансформаторов с другими номинальными напряжениями ВН/НН и характеристиками по согласованию с Заказчиком.

МОРСКИЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ ВЫСОКОВОЛЬТНЫЕ ПО ГОСТ Р 52719-2007

Номинальная мощность, кВА	Ном. напряжение первичной обмотки, В	Ном. напряжение вторичной обмотки, В	Исполнение по степени защиты по ГОСТ 14254
25; 40; 63	6; 10	0,1; 0,4; 0,69	IP 21 — IP 54;
100
160
250
400
500
630
800
1000
1250
1600
2000
2500
3150
4000
5600

Также возможно изготовление трансформаторов с другими номинальными напряжениями ВН/НН и характеристиками по согласованию с Заказчиком.

Конструкция

Трансформаторы по своему конструктивному исполнению разделяются на следующие разновидности:

• трансформаторы ТСМ, ТСЗМ с сухой воздушно-барьерной изоляцией,
• трансформаторы ТЛСМ, ТЛСЗМ с литой изоляцией.

Магнитопроводы трансформаторов изготовлены для исполнения 50 (60)Гц по ГОСТ 21427.1-83 из электротехнической стали, для 400Гц — из анизотропной текстурированной холоднокатаной стали по ГОСТ 21427.4-78 по ГОСТ 21427.4-78.

Обмотки трансформаторов многослойные, выполнены медным проводом (фольгой).

По согласованию сторон трансформаторы могут изготавливаться без защитных кожухов со степенью защиты IP00 по ГОСТ 14254-96 и в защитных кожухах со степенью защиты от IP21 до IP54.

Кабели ВН и НН у морских трансформаторов подводятся к контактным зажимам снизу через специальные уплотнительные сальники, расположенные на дне защитных кожухов.

Базовая комплектация:

• комплект датчиков температуры, температурное реле
• переключатель ПБВ
• рым-болты для подъема и транспортирования
• транспортировочные колеса
• паспорт на трансформатор и температурное реле
• протокол ПСИ
• руководство по эксплуатации
• инструкция по монтажу и вводу в эксплуатацию
• сертификаты соответствия

Дополнительная комплектация:

• защитная оболочка со степенью защиты до IP54
• комплект антивибрационных опор
• укосины-талрепы
• шкаф тепловой защиты и управления вентиляцией (ШТЗ и УВ)
• система принудительной вентиляции обмоток и оболочки
• ЗИП

Услуги:

• шеф-монтаж
• сервисное обслуживание
• рекомендации по установке
• посгарантийное обслуживание
• ремонт трансформаторного оборудования других производителей

Условия эксплуатации

• в исполнении для умеренного климата У3: от -45°С до +40°С
• в исполнении для умеренного и холодного климата УХЛ3: от -60°С до +40°
• режим работы непрерывный, продолжительный

Гарантия

• 3 года со дня ввода в эксплуатацию;
• Срок службы — 30 лет.

Основные понятия и классификация трансформаторов, Автотрансформатор кратко…

Сразу хочу сказать, что здесь никакой воды про классификация трансформаторов, и только нужная информация. Для того чтобы лучше понимать что такое классификация трансформаторов, трансформатор, автотрансформатор , настоятельно рекомендую прочитать все из категории Источники питания радиоэлектронной аппаратуры.

трансформатор — это статический электромагнитный аппарат, преобразующий параметры электрической энергии переменного тока (напряжение, ток, форму, число фаз и пр.). Трансформатор представляет собой магнитопровод с нанесенной на него одной или несколькими обмотками .

классификация трансформаторов

В зависимости от назначения трансформаторы делят на силовые, согласующие, разделительные и импульсные.

По схемному исполнению различают однообмоточные или автотрансформатор ы и многообмоточные (рисунок 1).


Рисунок 1 – Автотрансформатор (а) и многообмоточный трансформатор (б)

По конструктивному исполнению трансформаторы различают: броневые, стержневые, тороидальные, трехфазные, кольцевые и кабельные. Все они отличаются условиями охлаждения и индуктивностью рассеяния. Расположение обмоток на магнитопроводах (сердечниках) черным цветом показано на рисунке 2.


Рисунок 2. – Конструктивное исполнение трансформаторов

Часть магнитопровода, на которую нанесена обмотка, называется стержень, а открытая часть – ярмо. Наименьшей индуктивностью рассеяния обладает тороидальный трансформатор (весь магнитопровод охвачен обмотками!), а наибольшей – кабельный. Наихудшими условиями охлаждения сердечника также обладает тороидальный трансформатор, поскольку потерям (теплу) из сердечника уходить некуда. Наиболее известны и распространены первые три конструкции. Их расположение в порядке возрастания индуктивности рассеяния: в, б, а. Расположение в порядке улучшения условий охлаждения сердечника такое же: в, б, а. Именно проблема отвода тепла привела к появлению трансформаторов с воздушными радиаторами, с водяным и с масляным охлаждением, но это уже специальные типы трансформаторов.

А́втотрансформа́тор — вариант трансформатора, в котором первичная и вторичная обмотки соединены напрямую и имеют за счет этого не только магнитную связь, но и электрическую. Обмотка автотрансформатора имеет несколько выводов (как минимум 3), подключаясь к которым, можно получать разные электрические напряжения.

Преимуществом автотрансформатора является более высокий КПД, поскольку лишь часть мощности подвергается преобразованию — это особенно существенно, когда входное и выходное напряжения отличаются незначительно. Недостатком является отсутствие электрической изоляции (гальванической развязки) между первичной и вторичной цепью. В промышленных сетях, где наличие заземления нулевого провода обязательно, этот фактор роли не играет, зато существенным является меньший расход стали для сердечника, меди для обмоток, меньший вес и габариты, и в итоге — меньшая стоимость.

Распространены аббревиатуры:

ЛАТР — Лабораторный АвтоТрансформатор Регулируемый.

РНО — Регулятор Напряжения Однофазный.

РНТ — Регулятор Напряжения Трехфазный.

Схема «безопасного» автотрансформатора . Об этом говорит сайт https://intellect.icu . Слева — обычное включение. Справа — через разделительный трансформатор( применяются там, где необходима гальваническая развязка первичной и вторичной (нагрузка) цепей, а также изоляция подключаемого оборудования от контура заземления. Для повышения электробезопасности электрооборудование рекомендуется подключать в сеть через разделительный трансформатор)

Принцип работы автотрансформатора

Схема понижающего автотрансформатора с плавной регулировкой выходного напряжения

Предположим, что источник электрической энергии (сеть переменного тока) подключен к виткам ω 1 обмотки автотрансформатора, а потребитель — к некоторой части этой обмотки ω 2.

При прохождении переменного тока по обмотке автотрансформатора возникает переменный магнитный поток, индуцирующий в этой обмотке электродвижущую силу, величина которой прямо пропорциональна числу витков обмотки.

Следовательно, если во всей обмотке автотрансформатора, имеющей число витков ω 1, индуцируется электродвижущая сила E1, то в части этой обмотки, имеющей число витков ω 2, индуцируется электродвижущая сила E2. Соотношение величин этих ЭДС выглядит так: — коэффициент трансформации.

Так как падение напряжения в активном сопротивлении обмотки автотрансформатора относительно мало, то им практически можно пренебречь и считать справедливыми равенства

где U1 — напряжение источника электрической энергии, поданное на всю обмотку автотрансформатора, имеющую число витков ω 1;

U2 — напряжение, подаваемое к потребителю электрической энергии, снимаемое с той части обмотки автотрансформатора, которая обладает количеством витков ω 2.

Следовательно, .

Напряжение U1, приложенное со стороны источника электрической энергии ко всем виткам ω 1 обмотки автотрансформатора, во столько раз больше напряжения U2, снимаемого с части обмотки, обладающей числом витков ω 2, во сколько раз число витков ω 1 больше числа витков ω 2.

Если к автотрансформатору подключен потребитель электрической энергии, то под влиянием напряжения U2 в нем возникает электрический ток, действующее значение которого обозначим как I2.

Соответственно в первичной цепи автотрансформатора будет ток, действующее значение которого обозначим как I1.

Однако ток в верхней части обмотки автотрансформатора, имеющей число витков(ω 1-ω 2) будет отличаться от тока в нижней ее части, имеющей количество витков ω 2. Это объясняется тем, что в верхней части обмотки протекает только ток I1, а в нижней части — некоторый результирующий ток, представляющий собой разность токов I1 и I2. Дело в том, что согласно правилу Ленца индуцированное электрическое поле в обмотке автотрансформатора ω 2 направлено навстречу электрическому полю, созданному в ней источником электрической энергии. Поэтому токи I1 и I2. в нижней части обмотки автотрансформатора направлены навстречу друг другу, то есть находятся в противофазе.

Сами токи I1 и I2., как и в обычном трансформаторе, связаны соотношением или .

Так как в понижающем трансформаторе и результирующий ток в нижней обмотке автотрансформатора равен I2-I1.

Следовательно, в той части обмотки автотрансформатора, с которой подается напряжение на потребитель, ток значительно меньше тока в потребителе, то есть I2-I1 << I2.

Это позволяет значительно снизить расход энергии в обмотке автотрансформатора на нагрев ее проволоки (См. Закон Джоуля — Ленца) и применить провод меньшего сечения, то есть снизить расход цветного металла, уменьшить вес и габариты автотрансформатора.

Если автотрансформатор повышающий, то напряжение со стороны источника электрической энергии подводится к части витков обмотки трансформатора ω 1, а на потребитель подводится напряжение со всех его витков ω 2.

Применение автотрансформаторов

Автотрансформатор для питания телевизоров, СССР, 1960-е — 1970-е гг. Напряжение плавно регулировалось перемещением «ползунка» на верхней панели, контроль по показаниям вольтметра.

Автотрансформатор с регулированием напряжения. Защитный кожух снят. Сзади видна снятая верхняя панель со шкалой, деления показывают, какое напряжение будет подаваться потребителю.

Автотрансформаторы применяются в телефонных аппаратах, радиотехнических устройствах, для питания выпрямителей и т. д. Достаточно широкое применение автотрансформаторы получили в СССР: для ручной стабилизации питающего напряжения ламповый телевизор подключался к сети через ЛАТР и перед включением самого телевизора производилась ручная регулировка напряжения до номинального значения. Причиной этому было то, что в электросетях зачастую регулярно наблюдалось повышенное или пониженное напряжение, что могло повредить дорогостоящий телевизионный приемник и даже привести к возгоранию.

В дальнейшем для этой задачи более эффективно применялись автоматические феррорезонансные стабилизаторы. В последующих моделях телевизоров (УПИМЦТ и тп), вместо пожароопасного силового трансформатора стал применяться импульсный блок питания, что сделало использование внешних стабилизаторов напряжения излишним.

Схема автотрансформатора с плавной регулировкой выходного напряжения

Электрификация железных дорог по системе 2×25 кВ

Электрификация железных дорог

На постсоветском пространстве часть железных дорог электрифицирована на переменном токе 25 киловольт, частотой 50 Герц. С тяговой подстанции в контактный провод подается высокое напряжение , обратным проводом служит рельс. Однако, на малонаселенных территориях нет возможности часто располагать тяговые подстанции (к тому же трудно найти квалифицированный персонал для их обслуживания, а также создать для людей должные жилищно-бытовые условия).

Для малонаселенных территорий разработана система электрификации 2×25 кВ (два по двадцать пять киловольт).

На опорах контактной сети (сбоку от железнодорожного полотна и контактного провода) натянут специальный питающий провод, в который подается напряжение 50 тыс. вольт от тяговой подстанции. На железнодорожных станциях (или на перегонах) установлены малообслуживаемые понижающие автотрансформаторы, вывод обмотки w₁ подключен к питающему проводу, а вывод обмотки w₂ — к контактному проводу. Общим (обратным) проводом является рельс. На контактный провод подается половинное напряжение от 50 кВ, то есть 25 кВ .

Данная система позволяет реже строить тяговые подстанции, а также уменьшаются тепловые потери. Электровозы и электропоезда переменного тока в переделке не нуждаются.

См. также

Статью про классификация трансформаторов я написал специально для тебя. Если ты хотел бы внести свой вклад в развии теории и практики, ты можешь написать коммент или статью отправив на мою почту в разделе контакты. Этим ты поможешь другим читателям, ведь ты хочешь это сделать? Надеюсь, что теперь ты понял что такое классификация трансформаторов, трансформатор, автотрансформатор и для чего все это нужно, а если не понял, или есть замечания, то нестесняся пиши или спрашивай в комментариях, с удовольствием отвечу. Для того чтобы глубже понять настоятельно рекомендую изучить всю информацию из категории Источники питания радиоэлектронной аппаратуры

Трансформатор что это такое — Морской флот

Стандартный трансформатор является статическим электромагнитным устройством с двумя и более обмотками, индуктивно связанными между собой посредством магнитопровода. Его основная функция заключается в преобразовании одного значения напряжения в другое, с сохранением одной и той же частоты. Трансформатор в электрических цепях применяется в самых различных областях. Он используется для передачи электроэнергии, а также в электронных и радиотехнических схемах.

Что такое трансформатор

По своей сути, трансформатор является преобразователем электрического тока. Для изменения напряжения используется электромагнитная индукция.

Основные принципы работы данных устройств заключаются в следующем:

• Электрический ток изменяется во времени и создает магнитное поле, подверженное аналогичным изменениям.
• Измененный магнитный поток, проходящий через обмотку трансформатора, вызывает появление в ней электромагнитной индукции. Некоторые устройства с высокими или сверхвысокими частотами могут не иметь магнитопровода. В идеальном варианте не должно быть потерь электроэнергии, расходуемой на потоки рассеивания и нагрев обмоток.

Трансформаторы могут работать в различных режимах:

• Холостой ход. В данном случае вторичная цепь устройства разомкнута и ток по ней не проходит. Компенсация напряжения источника питания происходит за счет компенсации электродвижущей силы индукции в первичной обмотке.
• Режим нагрузки. Вторичная цепь находится в замкнутом состоянии. В ней появляется ток, под действием которого в магнитопроводе возникает магнитный поток. Он действует в противоположном направлении относительно магнитного потока, возникающего в первичной обмотке. Равновесие ЭДС индукции с источником питания оказывается нарушенным. В результате, ток в первичной обмотке будет увеличиваться, пока значение магнитного потока не выйдет на прежний уровень. Это основной рабочий режим для любого трансформатора.
• В режиме короткого замыкания вторичная цепь замыкается накоротко. Данное состояние позволяет определить, насколько теряется полезная мощность трансформатора при нагреве проводов. Подача небольшого переменного напряжения осуществляется на первичную обмотку. Его величина должна быть одинаковой с номинальным током устройства.

Из чего состоит трансформатор

Основой каждого трансформатора является замкнутый сердечник, выполняющий функцию магнитопровода. Для его изготовления применяется электротехническая сталь в виде листов, толщиной 0,35 – 0,5 мм. На магнитопровод наматываются изолированные медные провода.

Участки сердечника с обмотками носят название стержней, а те, которые без обмоток, называются ярмами. Обмотка, на которую поступает электроэнергия, именуется первичной. Другая обмотка, из которой выходит преобразованный ток, называется вторичной. Они обе разделены между собой путем электрической изоляции, кроме автоматических трансформаторов.

Величины каждой обмотки определенным образом соотносятся между собой. Например, отношение напряжения между концами первичной и вторичной обмотки такое же, как и соотношение количества витков в этих обмотках.

В процессе работы трансформатора электрическая энергия, поступающая из сети в первичную обмотку, преобразуется в магнитное поле. Далее, попадая во вторичную обмотку, энергия магнитного поля вновь превращается в электроэнергию с такой же частотой, но с другим значением. На практике таких показателей достичь невозможно, поскольку КПД устройства всегда меньше единицы, поскольку имеют место потери энергии при нагреве обмоток и стержней. Если трансформатору обеспечен нормальный режим работы, то в этом случае КПД может составить даже 0,98 – 0,99.

Виды трансформаторов

Современные трансформаторные устройства имеют множество разновидностей и применяются в самых различных областях.

Силовые трансформаторы

Передача электроэнергии на расстояние осуществляется с помощью силовых трансформаторов. Эти низкочастотные приборы выполняют ее прием и преобразование. Название силовых они получили из-за работы с напряжением, которое может достигать более 1000 киловольт.

В городах такие трансформаторы понижают напряжение до 0,4 кВ, превращая в 380 или 220 вольт, необходимых для нормального потребления. Эти устройства оборудуются двумя, тремя и более обмоток, что позволяет одновременно преобразовывать напряжение сразу с нескольких генераторов. Нормальный температурный баланс поддерживается с помощью трансформаторного масла, а в особо мощных приборах дополнительно установлена система активного охлаждения.

Сетевые трансформаторы

До недавнего времени практически во всех электрических приборах устанавливались сетевые однофазные трансформаторы. С помощью этих устройств, обычное напряжение сети в 220 вольт снижалось до необходимого уровня в 5, 12, 24 и 48 В.

В сетевых трансформаторах практиковалась установка сразу нескольких вторичных обмоток. Такая конструкция обеспечивала питание разных частей схемы сразу от нескольких источников питания. Например, трансформатор накаливания обязательно присутствовал в схемах с радиолампами.

В современных приборах этого типа используются Ш-образные, тороидальные или стержневые сердечники. Их основой являются пластины, выполненные из электротехнической, стали. При тороидальной форме магнитопровода трансформаторы получаются более компактными, обмотка проходит по всей поверхности, не оставляя пустых участков ярма.

Автотрансформаторы

Автотрансформаторы также относятся к низкочастотным устройствам, в которых первичная и вторичная обмотка дополняет друг друга. Между ними существует не только магнитная, но и электрическая связь. Единственная обмотка оборудована сразу несколькими выводами, что позволяет получать разные значения напряжения. Данные устройства отличаются более низкой стоимостью, поскольку провода для обмоток нужно меньше, как и стали для сердечника. В итоге общая масса прибора также снижается.

Лабораторные трансформаторы

Для выполнения специфических задач используются лабораторные трансформаторы. С его помощью выполняется плавная регулировка напряжения. Конструкция выполнена в виде тороидального трансформатора. В единственной обмотке имеется неизолированная дорожка, позволяющая подключаться к любому витку. Для контакта с дорожкой используется скользящая угольная щетка, для управления которой предусмотрена специальная поворотная ручка. Данные устройства чаще всего применяются в лабораторных условиях, чтобы выполнить наладку оборудования.

Трансформаторы тока

Многие измерительные работы проводятся с применением трансформаторов тока. Специфика работы этих устройств заключается в подключении первичной обмотки к источнику тока, а вторичной – к измерительным или защитным приборам с незначительным внутренним сопротивлением.

В состав первичной обмотки входит всего один виток в виде единственного провода. Для проведения измерений выполняется его последовательное включение в цепь переменного тока. В результате, возникает пропорция между токами первичной и вторичной обмотки, используемой только под нагрузкой. В противном случае, слишком высокое напряжения во вторичной обмотке может привести к пробою изоляции. Кроме того, ее размыкание приведет к выгоранию магнитопровода под действием наведенного некомпенсированного тока.

Конструкция прибора состоит из сердечника, материалом для которого служит кремнистая шихтованная холоднокатаная электротехническая сталь. На него наматываются изолированные обмотки в количестве одной или нескольких, выполняющие функции вторичных. В качестве первичной обмотки чаще всего используется обычная шина или провод с измеряемым током, пропущенный через отверстие в магнитопроводе. Основным параметром трансформатора тока является коэффициент трансформации.

Импульсные трансформаторы

Многие устройства, например, сварочные аппараты, сетевые блоки питания, инверторы и другие аналогичные устройства не могут обойтись без импульсных трансформаторов. Основным конструктивным элементом стандартного прибора служит ферритовый сердечник, представленный большим количеством разнообразных форм. Их главным преимуществом является способность работы на частоте 500 кГц и выше.

Поскольку данное устройство относится к высокочастотным трансформаторам, его габаритные размеры существенно снижаются с увеличением частоты. Обмотки требуют меньшего количества проводов, а высокочастотный ток в первичной цепи вырабатывается за счет применения полевых или биполярных транзисторов.

Маркировка трансформаторов

Очень многие пользователи не всегда обращают внимания на маркировку трансформаторов, а некоторые просто не умеют правильно ее расшифровывать. Основные конструкции маркируются как ТМ, ТМЗ, ТСЗ, ТСЗС, ТРДНС, ТМН, ТДН, ТДНС и так далее.

Буквенные обозначения соответствуют следующим характеристикам:

• Т – трехфазное устройство.
• Р – разделение обмотки низкого напряжения на две части.
• С – сухой трансформатор.
• М – наличие масляного охлаждения с естественной циркуляцией.
• Ц – принудительная циркуляция воды и масла. Вода циркулирует по трубам, а масло течет между ними в виде ненаправленного потока.
• МЦ – циркуляция воздуха – естественная, а масло циркулирует принудительно, ненаправленным потоком.
• Д – движение масла принудительное, а воздуха – естественное.
• ДЦ – принудительное движение воздуха и масла.
• Н – регулировка напряжения осуществляется под нагрузкой.
• С – если проставлена в конце маркировки, значит трансформатор используется для собственных нужд электростанции.
• З – трансформатор без расширителя, герметичный, с азотной подушкой.

Трансформаторы с тремя обмотками маркируются как ТМТН, ТДТН, ТДЦТН, где на три обмотки указывает вторая буква Т. Наличие буквы А указывает на автотрансформатор, О – однофазное устройство, Г – грозоупорная конструкция.

Кроме того, в маркировке указывается класс напряжения, применяемый в работе, режим и условия функционирования, а также точная конструкция устройства. Номинальная мощность и класс напряжения проставляется после буквенной маркировки через дефис. Обозначение имеет вид дроби, где числитель является номинальной мощностью в киловольт-амперах, а знаменатель соответствует классу напряжения в киловольтах.

Применение трансформатора

Недостаточно только выработать электрическую энергию. Не меньшую сложность представляет ее передача на значительные расстояния и дальнейшее распределение среди потребителей. И здесь не обойтись без специальных аппаратов – трансформаторов, выполняющих повышение или понижение напряжения.

Каждый трансформатор в электрических цепях может применяться на открытом воздухе или внутри помещений. Эти устройства дали возможность передачи электроэнергии с минимальными потерями в проводах, за счет уменьшенной площади сечения.

Высокое напряжение, поступающее со станции, не может напрямую поставляться потребителям. Поэтому на входе производится установка понижающих трансформаторов. Они доводят ток до нужного значения, при котором нормально функционирует оборудование и бытовая техника.

Трансформаторы — это устройства предназначенные для преобразования электроэнергии. Их основная задача — изменение значения переменного напряжения. Трансформаторы используются как в виде самостоятельных приборов, так и в качестве составных элементов других электротехнических устройств.

Достаточно часто трансформаторы используются при передаче электроэнергии на дальние расстояния. Непосредственно на электрогенерирующих предприятиях они позволяют существенно повысить напряжение, которое вырабатывается источником переменного тока.

Повышая напряжение до 1150 кВт, трансформаторы обеспечивают более экономную передачу электроэнергии: значительно снижаются потери электричества в проводах и появляется возможность уменьшить площадь сечения кабелей, используемых в линиях электропередач.

После того как трансформатор подсоединяют к источнику переменного тока в его первичная обмотка формирует переменный магнитный поток. По магнитопроводу он передается на витки вторичной обмотки, индуцируя в них переменную ЭДС (электродвижущую силу). При наличии устройства потребления в цепи вторичной обмотки возникает электрический ток.

Эта величина называется коэффициентом трансформации: Ктр=W₁/W₂=U₁/U₂ , где:

• W1, W2 — количество витков первичной и вторичной обмоток соответственно;
• U1,U2 — входное и выходное напряжения соответственно.

Обмотки могут быть расположены либо в виде отдельных катушек либо одна поверх другой. У маломощных устройств обмотки выполняются из провода с хлопчатобумажной или эмалевой изоляцией. Микро трансформатор имеет обмотки из алюминиевой фольги толщиной не более 20—30 мкм. В качестве изолирующего материала выступает оксидная пленка, полученная естественным окислением фольги.

ВИДЫ И ТИПЫ ТРАНСФОРМАТОРОВ

Трансформаторы — это достаточно широко распространенные устройства, поэтому существует множество их разновидностей. По конструктивному исполнению и назначению они делятся на:

Они имеют одну обмотку с несколькими отводами. За счет переключения между этими отводами можно получить разные показатели напряжения. К недостаткам следует отнести отсутствие гальванической развязки между входом и выходом.

Предназначены для преобразования импульсного сигнала незначительной продолжительности (около десятка микросекунд). При этом форма импульса искажается минимально. Обычно используется в цепях обработки видеосигнала.

Конструкция этого устройства предусматривает полное отсутствие электрической связи между первичной и вторичными обмотками, то есть обеспечивает гальваническую развязку между входными и выходными цепями. Используется для повышения электробезопасности и, как правило, имеет коэффициент трансформации равный единице.

Используется для управления полупроводниковыми электрическими устройствами типа тиристоров. Преобразует синусоидальное напряжение переменного тока в пикообразные импульсы.

Различают сухие устройства с естественным воздушным охлаждением в открытом, защищенном и герметичном исполнении корпуса и с принудительным воздушным охлаждением.

Устройства с жидкостным охлаждением могут использовать различные типы теплообменной жидкости. Чаще всего это масло, однако встречаются модели где в качестве теплообменного вещества используется вода или жидкий диэлектрик.

Кроме того производят трансформаторы с комбинированным охлаждением жидкостно-воздушным. При этом каждый из способов охлаждения может быть как естественным, так и с принудительной циркуляцией.

ХАРАКТЕРИСТИКИ ТРАНСФОРМАТОРОВ

К основным техническим характеристиками трансформаторов можно отнести:

• уровень напряжения: высоковольтный, низковольтный, высоко потенциальный;
• способ преобразования: повышающий, понижающий;
• количество фаз: одно- или трехфазный;
• число обмоток: двух- и многообмоточный;
• форму магнитопровода: стержневой, тороидальный, броневой.

Один из основных параметров — это номинальная мощность устройства, выраженная в вольт-амперах. Точные граничные показатели могут несколько различаться в зависимости от количества фаз и других характеристик. Однако, как правило, маломощными считаются устройства, преобразовывающие до нескольких десятков вольт-ампер.

Приборами средней мощности считаются устройства от нескольких десятков до нескольких сотен, а трансформаторы большой мощности работают с показателями от нескольких сотен до нескольких тысяч вольт-ампер.

Рабочая частота – различают устройства с пониженной частотой (менее стандартной 50 Гц), промышленной частоты – ровно 50 Гц, повышенной промышленной частоты (от 400 до 2000 Гц) и повышенной частоты (до 1000 Гц).

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

Трансформаторы получили широкое распространение, как в промышленности, так и в быту. Одной из основных областей их промышленного применения является передача электроэнергии на дальние расстояния и ее перераспределение.

Не менее известны сварочные (электротермические) трансформаторы. Как видно из названия, данный тип устройств применяется в электросварке и для подачи питания на электротермические установки. Также достаточно широкой областью применения трансформаторов является обеспечение электропитания различного оборудования.

В зависимости от назначения трансформаторы делят на:

Являются наиболее распространенным типом промышленного трансформатора. Применяются для повышения и понижения напряжения. Используется в линиях электропередач. По пути от электрогенерирующих мощностей до потребителя электроэнергия может несколько раз проходить через повышающие силовые трансформаторы, в зависимости от удалённости конкретного потребителя.

Перед подачей непосредственно на приборы потребления (станки, бытовые и осветительные приборы) электроэнергия претерпевает обратные преобразования, проходя через силовые понижающие трансформаторы.

Выносные измерительные трансформаторы тока используются для обеспечения работоспособности цепей учета электроэнергии защиты энергетических линий и силовых автотрансформаторов. Они имеют различные размеры и эксплуатационные показатели. Могут размещаться в корпусах небольших приборов или являться отдельными, габаритными устройствами.

В зависимости от выполняемых функций различают следующие виды:

• измерительные — подающее ток на приборы измерения и контроля;
• защитные — подключаемые к защитным цепям;
• промежуточные — используется для повторного преобразования.

Они применяются для преобразования напряжения до нужных величин. Кроме того, такие устройства используются в цепях гальванической развязки и электро- радио- измерениях.

–>

© 2012-2019 г. Все права защищены.

Все представленные на этом сайте материалы имеют исключительно информационный характер и не могут быть использованы в качестве руководящих и нормативных документов

Трансформатором называется электрическое устройство, которое передает электроэнергию от одного контура на другой с помощью магнитной индукции. Трансформаторы стали наиболее применяемыми электрическими устройствами, применяющимися в быту и промышленности. Эти устройства используются для повышения или понижения напряжения, а также в схемах блоков питания для преобразования входящего переменного тока в постоянный ток на выходе.

Способность трансформаторов передавать электроэнергию применяется для передачи мощности между разными схемами несогласованных электрических цепей. Рассмотрим различные виды и типы силовых трансформаторов, их установку и технические свойства.

Устройство трансформатора

Конструкции трансформаторов имеют различное строение. В зависимости от этого ведется расчет номинального напряжения, либо между фазой и землей, либо между двумя фазами.

1 — Первичная обмотка 2 — Вторичная обмотка 3 — Сердечник магнитопровода 4 — Ярмо магнитопровода

Конструкция обычного стандартного трансформатора состоит из двух обмоток с общим ярмом, для создания электромагнитной связи между обмотками. Сердечник изготавливают из электротехнической стали. Катушка, на которую входит электрический ток, является первичной обмоткой. Катушка на выходе называется вторичной.

Существует такой вид трансформаторов, как тороидальный. У такого трансформатора катушки индуктивности являются пассивными компонентами, состоящими из магнитного сердечника в виде кольца. Сердечник имеет повышенную магнитную проницаемость, изготовлен из феррита. Вокруг кольца намотана катушка. Тороидальные фильтры и катушки применяются для трансформаторов высокой частоты. Они используются для испытаний мощности.

Переменный ток поступает на первичную обмотку трансформатора, образуется электромагнитное поле, которое развивается в магнитном потоке сердечника. По принципу электромагнитной индукции во вторичной обмотке образуется переменная ЭДС, которая образует напряжение на клеммах выхода трансформатора.

Силовые трансформаторы, имеющие две обмотки, не рассчитаны на постоянный ток. Однако, в момент подключения их к постоянному току, они образуют короткий импульс напряжения на выходе.

Вид уличного силового трансформатора

Конструкция силового трансформатора подобна обычному бытовому трансформатору.

Виды

Существует множество факторов, по которым можно классифицировать силовые трансформаторы. При общем рассмотрении этих устройств, можно сказать, что они преобразуют электрическую энергию одного размера напряжения в электроэнергию с большим или меньшим размером напряжения.

В зависимости от различных факторов силовые трансформаторы делятся на виды:

• По выполняемой задаче . Понижающие трансформаторы. Применяются для получения низкого напряжения из высоковольтных линий питания. Повышающие, используются для увеличения значения напряжения.
• По числу фаз . Трансформаторы 3-фазные, 1-фазные. Широко применяются в трехфазной сети питания. Оптимальным вариантом будет в трехфазной сети установить три однофазных трансформатора на каждую отдельную фазу.
• По количеству обмоток . Двухобмоточные и трехобмоточные.
• По месту монтажа . Наружные и внутренние.

Существует много других разных факторов, по которым можно разделять силовые трансформаторы. Например, по способу охлаждения или соединения обмоток, и т.д. При установке оборудования важную роль играют условия климата, что также разделяет трансформаторы на классы.

Трансформаторное оборудование бывает универсальным, и специального назначения мощностью до 4000 кВт напряжением 35000 вольт. Конкретную модель выбирают по возлагаемой на трансформатор задаче.

Принцип действия

Трансформатором называется электромагнитное статическое устройство, у которых имеется 2 или больше обмоток, связанных индуктивно. Они предназначены для изменения одного переменного тока в другой. Вторичный ток может различаться любыми свойствами: значением напряжения, количеством фаз, формой графика тока, частотой. Широкое использование в электроустановках, а также в распределительных системах получили силовые трансформаторы.

С помощью таких устройств преобразуют размер напряжения и тока. При этом количество фаз, форма графика тока, частота не изменяются. Элементарный силовой трансформатор имеет магнитопровод из ферромагнитного материала, две обмотки на стержнях. Первая обмотка подключена к линии питания переменного тока. Ее называют первичной. Ко второй обмотке подсоединена нагрузка потребителя. Ее назвали вторичной. Магнитопровод вместе с катушками обмоток располагается в баке, наполненном трансформаторным маслом.

Принцип работы заключается в электромагнитной индукции. При включении питания на первичную обмотку в виде переменного тока в магнитопроводе образуется переменный магнитный поток. Он замыкается на магнитопроводе и образует сцепление с двумя обмотками, в результате чего в обмотках индуцируется ЭДС. Если к вторичной обмотке подключить какую-либо нагрузку, то под действием ЭДС в цепи этой обмотки образуется ток и напряжение.

В повышающих силовых трансформаторах напряжение на вторичной обмотке всегда выше, чем напряжение в первичной обмотке. В понижающих трансформаторах напряжения первичной и вторичной обмоток распределяются в обратном порядке, то есть, на первичной напряжение выше, а на вторичной ниже. ЭДС обеих обмоток отличаются по количеству обмоток.

Поэтому, используя обмотки с необходимым соотношением количества витков, можно получить конструкцию трансформатора для получения любого напряжения. Силовые трансформаторы имеют свойство обратимости. Это значит, что трансформатор можно применить как повышающий прибор, или понижающий. Но, чаще всего, трансформатор предназначен для определенной задачи, то есть, либо он должен повышать напряжение, либо снижать.

Сфера использования

Энергетика в современное время не обходится без устройств, преобразующих электроэнергию в сетях и магистралях, а также принимающих и распределяющих ее. Когда появились силовые трансформаторы, то произошло снижение расхода использования цветных металлов, а также уменьшились потери энергии.

Для эффективной работы оборудования нужно рассчитать потери в силовом трансформаторе. Для этого необходимо обратиться к специалистам. Мощные трансформаторы нашли применение на линиях высокого напряжения и станциях распределения энергии. Без них не обходится ни одна отрасль промышленности, где необходимо преобразование энергии. Вот некоторые области применения силовых трансформаторов:

• В сварочном оборудовании.
• Для электротермических устройств.
• В схемах электроизмерительных устройств и приборов.
Свойства и расчет трансформатора

Чаще всего основные свойства устройства указаны в инструкции в его комплекте. Для силовых трансформаторов такими основными свойствами являются:

• Номинальное значение напряжения и мощности.
• Наибольший ток обмоток.
• Габаритные размеры.
• Вес устройства.

Мощность трансформатора по номиналу определяется изготовителем, и выражается в кВА (киловольт-амперы). Номинальное значение напряжения указывается первичное, для соответствующей обмотки, и вторичное, на клеммах выхода. Размеры этих значений могут не совпадать на 5% в ту или иную сторону. Чтобы ее вычислить, нужно сделать простой расчет.

Номинальный ток и мощность устройства должны удовлетворять стандартам. На сегодняшний день производятся модели сухих трансформаторов, которые имеют такие данные мощности от 160 до 630 кВА. Обычно мощность трансформатора обозначена в его паспорте. По ее значению определяют номинальный размер тока. Для расчета применяют формулу:

I = S х √3U, где S и U – это мощность по номиналу, и напряжение.

Для каждой обмотки в формулу входят свои значения величин. Чтобы рассчитать мощность силового трансформатора при работе с потребляющей энергию нагрузкой, необходимо проводить довольно сложные расчеты, которые могут сделать специалисты. Такие расчеты необходимы во избежание негативных моментов, которые могут возникнуть при функционировании трансформатора.

Номинальное напряжение – это линейная величина напряжения холостого хода на обмотках. Они вычисляются, исходя из мощности трансформатора.

Установка и эксплуатация

Многие варианты исполнения силовых трансформаторов имеют большую массу. Поэтому на место монтажа их доставляют на специальных транспортных платформах. Их привозят в собранном готовом к подключению виде.

Силовые трансформаторы устанавливаются на специальном фундаменте, либо в определенном для этого помещении. При массе трансформатора до 2 тонн установка производится на фундамент. Корпус трансформатора в обязательном порядке заземляют.

Перед монтажом трансформатор подвергают лабораторным испытаниям, в ходе которых измеряется коэффициент трансформации, проверяется качество всех соединений, проверяется изоляция повышенным напряжением, производится контроль качества масла.

Перед установкой трансформатор необходимо тщательно осмотреть. Нужно обратить особое внимание на наличие утечек масла, проконтролировать состояние изоляторов, соединений контактов.

После ввода в эксплуатацию нужно периодически производить измерение температуры нагрева специальными стеклянными термометрами. Температура должна быть не более 95 градусов.

Во избежание аварий при эксплуатации силового трансформатора нужно периодически производить замеры нагрузки. Это дает информацию о перекосах фаз, искажающих напряжение питания. Осмотр силового трансформатора производится два раза в год. Периоды осмотра могут изменяться в зависимости от состояния устройства.

Для чего используют трансформатор

В электротехнике довольно часто возникает необходимость измерения величин с большими значениями. Для решения этой задачи применяются трансформаторы тока, назначение и принцип действия которых делает возможным проведение любых измерений. С этой целью выполняется последовательное включение первичной обмотки устройства в цепь с переменным током, значение которого необходимо измерить. Вторичная обмотка подключается к измерительным приборам. Между токами в первичной и вторичной обмотке существует определенная пропорция. Все трансформаторы этого типа отличаются высокой точностью. В их конструкцию входит две и более вторичных обмоток, к которым подключаются защитные устройства, измерительные средства и приборы учета.

Что такое трансформатор тока?

К трансформаторам тока относятся устройства, в которых вторичный ток, применяемый для измерений, находится в пропорциональном соотношении с первичным током, поступающим из электрической сети.

Включение в цепь первичной обмотки осуществляется последовательно с токопроводом. Подключение вторичной обмотки выполняется на какую-либо нагрузку в виде измерительных приборов и различных реле. Между токами обеих обмоток возникает пропорциональная зависимость, соответствующая количеству витков. В трансформаторных устройствах высокого напряжения выполняется изоляция между обмотками из расчета на полное рабочее напряжение. Как правило производится заземление одного из концов вторичной обмотки, поэтому потенциалы обмотки и земли будут примерно одинаковыми.

Все трансформаторы тока предназначены для выполнения двух основных функций: измерения и защиты. В некоторых устройствах обе функции могут совмещаться.

• Измерительные трансформаторы передают полученную информацию к подключенным измерительным приборам. Они устанавливаются в цепях с высоким напряжением, в которые невозможно включить напрямую приборы для измерений. Поэтому только во вторичную обмотку трансформатора выполняется подключение амперметров, счетчиков, токовых обмоток ваттметров и прочих приборов учета. В результате, трансформатор преобразует переменный ток даже очень высокого значения, в переменный ток с показателями, наиболее приемлемыми для использования обычных измерительных приборов. Одновременно обеспечивается изоляция измерительных приборов от цепей с высоким напряжением, повышается электробезопасность обслуживающего персонала.
• Защитные трансформаторные устройства в первую очередь передают полученную измерительную информацию на устройства управления и защиты. С помощью защитных трансформаторов, переменный ток любого значения преобразуется в переменный ток с наиболее подходящим значением, обеспечивающим питание устройств релейной защиты. Одновременно выполняется изоляция реле, к которых имеется доступ персонала, от цепей высокого напряжения.

Назначение трансформаторов

Трансформаторы тока относятся к категории специальных вспомогательных приборов, используемых совместно с различными измерительными устройствами и реле в цепях переменного тока. Главной функцией таких трансформаторов является преобразование любого значения тока до величин, наиболее удобных для проведения измерений, обеспечения питания отключающих устройств и обмоток реле. За счет изоляции приборов, обслуживающий персонал оказывается надежно защищен от поражения током высокого напряжения.

Измерительные трансформаторы тока предназначены для электрических цепей с высоким напряжением, когда отсутствует возможность прямого подключения измерительных приборов. Их основное назначение заключается в передаче полученных данных об электрическом токе на измерительные устройства, подключаемые к вторичной обмотке.

Немаловажной функцией трансформаторов является контроль над состоянием электрического тока в цепи, к которой они подключены. Во время подключения к силовому реле, выполняются постоянные проверки сетей, наличие и состояние заземления. Когда ток достигает аварийного значения, включается защита, отключающая все используемое оборудование.

Принцип работы

Принцип работы трансформаторов тока основан на законе электромагнитной индукции. Напряжение из внешней сети поступает на силовую первичную обмотку с определенным количеством витков и преодолевает ее полное сопротивление. Это приводит к появлению вокруг катушки магнитного потока, улавливаемого магнитопроводом. Данный магнитный поток располагается перпендикулярно по отношению к направлению тока. За счет этого потери электрического тока в процессе преобразования будут минимальными.

При пересечении витков вторичной обмотки, расположенных перпендикулярно, происходит активация магнитным потоком электродвижущей силы. Под влиянием ЭДС появляется ток, который вынужден преодолевать полное сопротивление катушки и выходной нагрузки. Одновременно на выходе вторичной обмотки наблюдается падение напряжения.

Классификация трансформаторов тока

Все трансформаторы тока можно классифицировать, в зависимости от их особенностей и технических характеристик:

1. По назначению. Устройства могут быть измерительными, защитными или промежуточными. Последний вариант используется при включении измерительных приборов в токовые цепи релейной защиты и других аналогичных схемах. Кроме того, существуют лабораторные трансформаторы тока, отличающиеся высокой точностью и множеством коэффициентов трансформации.
2. По типу установки. Существуют трансформаторные устройства для наружной и внутренней установки, накладные и переносные. Некоторые виды приборов могут встраиваться в машины, электрические аппараты и другое оборудование.
3. В соответствии с конструкцией первичной обмотки. Устройства разделяются на одновитковые или стержневые, многовитковые или катушечные, а также шинные, например, ТШ-0,66.
4. Внутренняя и наружная установка трансформаторов предполагает проходные и опорные способы монтажа этих устройств.
5. Изоляция трансформаторов бывает сухая, с применением бакелита, фарфора, и других материалов. Кроме того, применяется обычная и конденсаторная бумажно-масляная изоляция. В некоторых конструкциях используется заливка компаундом.
6. По количеству ступеней трансформации, устройства могут быть одно- или двухступенчатыми, то есть, каскадными.
7. Номинальное рабочее напряжение трансформаторов может быть до 1000 В или более 1000 В.

Все характерные классификационные признаки присутствуют в условных обозначениях трансформаторов тока, состоят из определенных буквенных и цифровых символов.

Параметры и характеристики

Каждый трансформатор тока обладает индивидуальными параметрами и техническими характеристиками, определяющими область применения этих устройств.

Номинальный ток. Позволяет устройству работать в течение длительного времени без перегрева. В таких трансформаторах имеется значительный запас по нагреву, а нормальная работа возможна при перегрузках до 20%.

Номинальное напряжение. Его значение должно обеспечивать нормальную работу трансформатора. Именно этот показатель влияет на качество изоляции между обмотками, одна из которых находится под высоким напряжением, а другая заземлена.

Коэффициент трансформации. Представляет собой отношение между токами в первичной и вторичной обмотке и определяется по специальной формуле. Его действительное значение будет отличаться от номинального в связи с определенными потерями в процессе трансформации.

Токовая погрешность. Возникает в трансформаторе под влиянием тока намагничивания. Абсолютное значение первичного и вторичного тока различается между собой как раз на эту величину. Ток намагничивания приводит к созданию в сердечнике магнитного потока. При его возрастании, токовая погрешность трансформатора также увеличивается.

Номинальная нагрузка. Определяет нормальную работу устройства в своем классе точности. Она измеряется в Омах и в некоторых случаях может заменяться таким понятием, как номинальная мощность. Значение тока является строго нормированным, поэтому значение мощности трансформатора полностью зависит лишь от нагрузки.

Номинальная предельная кратность. Представляет собой кратность первичного тока к его номинальному значению. Погрешность такой кратности может достигать до 10%. Во время расчетов сама нагрузка и ее коэффициенты мощности должны быть номинальными.

Максимальная кратность вторичного тока. Представлена в виде отношения максимального вторичного тока и его номинального значения, когда действующая вторичная нагрузка является номинальной. Максимальная кратность связана со степенью насыщения магнитопровода, при котором первичный ток продолжает увеличиваться, а значение вторичного тока не меняется.

Возможные неисправности трансформаторов тока

У трансформатора тока, включенного под нагрузку, иногда возникают неисправности и даже аварийные ситуации. Как правило, это связано с нарушениями электрического сопротивления изоляции обмоток, снижением их проводимости под влиянием повышенных температур. Негативное влияние оказывают случайные механические воздействия или некачественно выполненный монтаж.

В процессе работы оборудования наиболее часто происходит повреждение изоляции, вызывающее межвитковые замыкания обмоток, что существенно снижает передаваемую мощность. Токи утечки могут появиться в результате случайно созданных цепей, вплоть до возникновения короткого замыкания.

С целью предупреждения аварийных ситуаций, специалистами с помощью тепловизоров периодически проверяется вся действующая схема. Это позволяет своевременно устранить дефекты нарушения контактов, снижается перегрев оборудования. Наиболее сложные испытания и проверки проводятся в специальных лабораториях.

Трансформаторы — это устройства предназначенные для преобразования электроэнергии. Их основная задача — изменение значения переменного напряжения. Трансформаторы используются как в виде самостоятельных приборов, так и в качестве составных элементов других электротехнических устройств.

Достаточно часто трансформаторы используются при передаче электроэнергии на дальние расстояния. Непосредственно на электрогенерирующих предприятиях они позволяют существенно повысить напряжение, которое вырабатывается источником переменного тока.

Повышая напряжение до 1150 кВт, трансформаторы обеспечивают более экономную передачу электроэнергии: значительно снижаются потери электричества в проводах и появляется возможность уменьшить площадь сечения кабелей, используемых в линиях электропередач.

После того как трансформатор подсоединяют к источнику переменного тока в его первичная обмотка формирует переменный магнитный поток. По магнитопроводу он передается на витки вторичной обмотки, индуцируя в них переменную ЭДС (электродвижущую силу). При наличии устройства потребления в цепи вторичной обмотки возникает электрический ток.

Эта величина называется коэффициентом трансформации: Ктр=W₁/W₂=U₁/U₂ , где:

• W1, W2 — количество витков первичной и вторичной обмоток соответственно;
• U1,U2 — входное и выходное напряжения соответственно.

Обмотки могут быть расположены либо в виде отдельных катушек либо одна поверх другой. У маломощных устройств обмотки выполняются из провода с хлопчатобумажной или эмалевой изоляцией. Микро трансформатор имеет обмотки из алюминиевой фольги толщиной не более 20—30 мкм. В качестве изолирующего материала выступает оксидная пленка, полученная естественным окислением фольги.

ВИДЫ И ТИПЫ ТРАНСФОРМАТОРОВ

Трансформаторы — это достаточно широко распространенные устройства, поэтому существует множество их разновидностей. По конструктивному исполнению и назначению они делятся на:

Они имеют одну обмотку с несколькими отводами. За счет переключения между этими отводами можно получить разные показатели напряжения. К недостаткам следует отнести отсутствие гальванической развязки между входом и выходом.

Предназначены для преобразования импульсного сигнала незначительной продолжительности (около десятка микросекунд). При этом форма импульса искажается минимально. Обычно используется в цепях обработки видеосигнала.

Конструкция этого устройства предусматривает полное отсутствие электрической связи между первичной и вторичными обмотками, то есть обеспечивает гальваническую развязку между входными и выходными цепями. Используется для повышения электробезопасности и, как правило, имеет коэффициент трансформации равный единице.

Используется для управления полупроводниковыми электрическими устройствами типа тиристоров. Преобразует синусоидальное напряжение переменного тока в пикообразные импульсы.

Различают сухие устройства с естественным воздушным охлаждением в открытом, защищенном и герметичном исполнении корпуса и с принудительным воздушным охлаждением.

Устройства с жидкостным охлаждением могут использовать различные типы теплообменной жидкости. Чаще всего это масло, однако встречаются модели где в качестве теплообменного вещества используется вода или жидкий диэлектрик.

Кроме того производят трансформаторы с комбинированным охлаждением жидкостно-воздушным. При этом каждый из способов охлаждения может быть как естественным, так и с принудительной циркуляцией.

ХАРАКТЕРИСТИКИ ТРАНСФОРМАТОРОВ

К основным техническим характеристиками трансформаторов можно отнести:

• уровень напряжения: высоковольтный, низковольтный, высоко потенциальный;
• способ преобразования: повышающий, понижающий;
• количество фаз: одно- или трехфазный;
• число обмоток: двух- и многообмоточный;
• форму магнитопровода: стержневой, тороидальный, броневой.

Один из основных параметров — это номинальная мощность устройства, выраженная в вольт-амперах. Точные граничные показатели могут несколько различаться в зависимости от количества фаз и других характеристик. Однако, как правило, маломощными считаются устройства, преобразовывающие до нескольких десятков вольт-ампер.

Приборами средней мощности считаются устройства от нескольких десятков до нескольких сотен, а трансформаторы большой мощности работают с показателями от нескольких сотен до нескольких тысяч вольт-ампер.

Рабочая частота – различают устройства с пониженной частотой (менее стандартной 50 Гц), промышленной частоты – ровно 50 Гц, повышенной промышленной частоты (от 400 до 2000 Гц) и повышенной частоты (до 1000 Гц).

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

Трансформаторы получили широкое распространение, как в промышленности, так и в быту. Одной из основных областей их промышленного применения является передача электроэнергии на дальние расстояния и ее перераспределение.

Не менее известны сварочные (электротермические) трансформаторы. Как видно из названия, данный тип устройств применяется в электросварке и для подачи питания на электротермические установки. Также достаточно широкой областью применения трансформаторов является обеспечение электропитания различного оборудования.

В зависимости от назначения трансформаторы делят на:

Являются наиболее распространенным типом промышленного трансформатора. Применяются для повышения и понижения напряжения. Используется в линиях электропередач. По пути от электрогенерирующих мощностей до потребителя электроэнергия может несколько раз проходить через повышающие силовые трансформаторы, в зависимости от удалённости конкретного потребителя.

Перед подачей непосредственно на приборы потребления (станки, бытовые и осветительные приборы) электроэнергия претерпевает обратные преобразования, проходя через силовые понижающие трансформаторы.

Выносные измерительные трансформаторы тока используются для обеспечения работоспособности цепей учета электроэнергии защиты энергетических линий и силовых автотрансформаторов. Они имеют различные размеры и эксплуатационные показатели. Могут размещаться в корпусах небольших приборов или являться отдельными, габаритными устройствами.

В зависимости от выполняемых функций различают следующие виды:

• измерительные — подающее ток на приборы измерения и контроля;
• защитные — подключаемые к защитным цепям;
• промежуточные — используется для повторного преобразования.

Они применяются для преобразования напряжения до нужных величин. Кроме того, такие устройства используются в цепях гальванической развязки и электро- радио- измерениях.

–>

© 2012-2019 г. Все права защищены.

Все представленные на этом сайте материалы имеют исключительно информационный характер и не могут быть использованы в качестве руководящих и нормативных документов

Трансформатор – это статическое электромагнитное устройство основное назначение, которого, преобразование переменного тока одного напряжения той же частоты подающегося на его входную обмотку, в другое переменное напряжение поступающиеся с его выходной обмотки.

Если на вход трансформатора поступает напряжение ниже, чем образующиеся на его выходе то такой трансформатор называют повышающим. Если на вход поступает напряжение выше чем образующие на его выходе, то это понижающий трансформатор.

Есть некая аналогия с передаточным числом шестереночной передачей.

Назначение и принцип действия трансформатора

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

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

Повышая напряжение (U), и снижая силу тока (I), передаваемая мощность (Р) остается неизменна.

Формула мощности P = U * I или P = U 2 / I

Это позволяет экономить на линиях электропередач:

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

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

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

Для понижения напряжения используются различные понижающие трансформаторы. Любой трансформатор можно использовать как для повышения, так и для понижения напряжения.

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

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

Трансформатор работает только с переменным напряжением, на постоянном токе не работает, так как не будет создаваться переменного магнитного поля, которое и составляет принцип работы любого трансформатора.

Изобретение трансформатора

Трансформатор изобрел выдающийся русский ученый П.И. Яблочковым в 1876г. Он использовал индукционную катушку с двумя обмотками для питания своей знаменитой лампы, «свечи Яблочкова». Это был первый генератор переменного тока. Этот трансформатор имел незамкнутый сердечник. Замкнутые сердечники, которые используются сейчас, появились только в 1884 г.

В 1889 году русский ученый М. О. Доливо-Добровольским изобрел трехфазную систему переменного тока и построил первый трехфазный асинхронный двигатель и первый трехфазный трансформатор.

С 1891г, он демонстрирует на электротехнической выставке в Франкфурте-на-Майне передачу высоковольтного трехфазного тока на расстояние более 100 км. Его трехфазный генератор имел мощность 230 кВА и напряжение U =95V. С помощью трехфазного трансформатора напряжение повышалось до 15 кВ и понижалось в точке приема до 65V (фазное напряжение), питая трехфазный асинхронный двигатель мощностью 75 кВт насосной установки. С помощью последовательного включения двух обмоток высокого напряжения удалось повысить 28 кВ и увеличить КПД электропередачи до 77%, что в то время было достаточно высоким.

Как устроен трансформатор

Простейший трансформатор – это две обмотки катушек, намотанные на магнитопроводе (замкнутом сердечнике трансформатора) с изоляцией по которым пропускают переменный ток.
Для наглядности обмотки расположены на разных стержнях стального сердечника. На самом деле часть обмоток может находится на одном стержне, а часть на другом. Такое расположение обмоток улучшает магнитную связь и снижает потери на магнитный поток рассеяния. Обмотка, на которую подают напряжение, называют первичной обмоткой, а обмотка трансформатора, с которой снимают напряжение, называют вторичной.

Изображение трансформатора на схеме

Обычно в быту для питания различных устройств, применяют понижающие трансформаторы, где напряжение первичной обмотки всегда больше напряжения на вторичной обмотке.
Трансформаторы предназначены не только для передачи электроэнергии, но и служат в различных электронных устройствах: компьютерах, телевизорах и осветительной аппаратуре. В современном мире трансформаторы являются наиболее употребительными и универсальными устройствами.

Видео: Трансформатор. Принцип работы и советы конструкторам

Видео доступным языком объясняет работу трансформатора и даёт некоторые конструктивные советы

Простое объяснение принципа работы трансформатора

Чтобы понять, что такое трансформатор, попробуем собрать его, попутно разбираясь в каждом шаге.

Для начала соберем электромагнит. Самый простейший электромагнит это кусок ферромагнетика, например гвоздь (сотка), вокруг которого намотана проволока. (катушка).

катушка индуктивности

Намотайте катушку, скажем витков 20-30 на гвоздь, подключите к батарейке или любому блоку питания постоянного напряжения (например 9 вольт).

При подаче тока на катушку, гвоздь усиливает свое магнитное свойство и становится постоянным электромагнитом — полной копией простого магнита.

Количеством витков, их толщиной (сечением провода), напряжением и током, материалом сердечника, способом намотки (например в два провода) Вашей катушки — Вы можете регулировать степень магнитной силы Вашего электромагнита.

А подключением намотки Вы можете регулировать положение полюсов Вашего электромагнита. (это важно)

Поднесите к Вашему электромагниту простой магнит любым из полюсов. Вы увидите электромагнитное взаимодействие. Магнит будет отталкиваться Вашим электромагнитом.

Теперь поменяйте провода от Вашей батарейки местами, т. е. плюс на минус. При этом Вы заметите, что электромагнит поменял направление силы — теперь он наоборот притягивает.

Чем чаще Вы переключаете плюс на минус, тем чаще Ваш магнит будет менять направление силы. Иными словами электромагнит будет притягивать отталкивать с частотой питающей его сети.

Северный и южный полюса магнита будут меняться между собой, потому что ВЫ создали переменное напряжение с частотой Вашего переключения плюс на минус.

Теперь на гвозде намотайте вторую точно такую же катушку и Вы получите простейший трансформатор.

Трансформатор это прибор, который трансформирует напряжение и ток одной величины в напряжение и ток другой величины.

Первая катушка называется первичной обмоткой, а вторая катушка вторичной обмоткой.

Итак соберите такую конструкцию.

• Гвоздь, на нем две одинаковые катушки.
• Подключите первичную обмотку к блоку питания с возможностью менять направление тока.
• Ко второй катушке подключите мультиметр.

Теперь включите блок питания и начинайте переключать полярность с некоторой частотой. На второй катушке у Вас начнет появляться напряжение, которое передается посредством того, что называют электромагнитной индукции. В итоге на Вашем гвозде у Вас работают два электромагнита, на первый вы подаете ток и напряжение, а на втором электромагните этот ток и напряжение индуктируются.

Виды трансформаторов

Силовой трансформатор

Этот виды трансформаторов относится к трансформаторам работающих в сетях промышленных и бытовых установках частотой питающей сети 50-60 Гц. Силовые трансформаторы предназначены для преобразование электрической энергии для передачи ее по ЛЭП например, с 38 кВ до 6кВ, 380V на 220V (380/220В). Электро цепи где используется высокое напряжение принято называть в электротехнике силовыми цепями, а трансформаторы соответственно силовые трансформаторы.

Конструкция силового трансформатора состоит из двух или трёх обмоток, возможно больше. Располагаются обмотки на броневом сердечнике, изготавливаемом из листов электротехнической стали. Некоторые силовые трансформаторы (с расщепленными обмотками) могут иметь несколько обмоток с низшего напряжения (НН) которые запитаны параллельно. Это позволяет получать напряжение больше чем от одного генератора и передавать больше электроэнергии, тем самым повышая КПД электроустановки.

Мощные силовые трансформаторы очень часто делают масляными, то есть его обмотки помещают в бак со специальным трансформаторным маслом. Трансформаторное масло служит для активного охлаждения и одновременной изоляции его обмоток.
Трансформаторы мощностью 400 кВА обладают большим весом и монтируются на специальных платформах или помещениях. Они поступают с завода в собранном состоянии, готовыми к подключению нагрузки на подстанциях или электростанциях. Основное исполнение силовых трансформаторов – это трехфазные трансформаторы. это связно с тем, что потери КПД однофазных трансформаторов на 15% больше.

Сетевые трансформаторы

Сетевые трансформаторы это самый распространенный вид трансформаторов, который можно встретить практически в любом бытовом электроприборе. Все сетевые трансформаторы, как правило, делают однофазными. Эти трансформаторы служат для преобразования высокого напряжение сети 220V до приемлемого напряжения, используемого в том или ином электроприборе. Понижающее напряжение может быть: 220/12V или 220/9V, 220/36V и т.д.

Многие изготавливают сетевые трансформатор не с одной, а с несколькими вторичными обмотками, что делает трансформатор более универсальным, часто используемый на разное напряжение одновременно.

Например, часть схемы запитана напряжение 12 Вольт, а другая 3 Вольта от одного трансформатора с несколькими обмотками.

конструкция магнитопроводов трансформатора

Изготавливают сетевые трансформаторы чаще всего из электротехнической стали на Ш – образных или стержневых сердечниках. Встречаются тороидальные сердечники. Ш-образный сердечник набирается из пластин, на которые надевают каркас на который наматываются обмотки трансформатора.

Тороидальный трансформатор имеет преимущества из-за своего более компактного вида и обладают более лучшими характеристиками. Обмотки тороидального трансформатора полностью охватывают магнитопровод, нет пустого пространства незанятого обмоткой в отличие от стержневых или броневых трансформаторов.

Сварочные трансформаторы также можно отнести к сетевым, мощность которых не превышает 6 кВт. Все сетевые трансформаторы работают на низкой частоте равной 50-60 Гц.

Автотрансформатор


Автотрансформатор – это трансформатор где обмотки низшего напряжения являются частью обмотки высшего. Обмотки автотрансформатора имеют прямую электрическую связь, а не только посредством магнитопровода. Делая отводы от одной обмотки можно получить различное напряжение. Отличить обмотки низшего и высшего напряжение можно по различному сечению использованного для намотки провода.

Преимущество автотрансформатора – это меньшие размеры, меньше использованного провода, меньше сердечник, меньше затрачено стали на его изготовление в итоге меньшая цена автотрансформатора.

Главный недостаток трансформатора — это гальваническая связь обмоток низшего и высокого напряжения. Возможность попадания сети высшего напряжения в сеть низшего. Невозможность применение автотрансформаторов в сетях с заземлением.
Автотрансформаторы применяют в сетях трехфазного тока с соединением обмоток в чаще всего в звезду, реже в треугольник.

Автотрансформаторы часто применяют в устройствах управления напряжением, в высоковольтных установках, в промышленности для пуска мощных асинхронных электродвигателей переменного тока. Мощность автотрансформаторов может быть до 100 МВт.

Преимущество автотрансформаторов увеличивается с увеличением коэффициента трансформации близкими (К=1-2).

Лабораторный автотрансформатор (ЛАТР)

Разновидностью автотрансформатора можно назвать лабораторный трансформатор (ЛАТР). Его основное назначение — это плавная регулировка напряжения, подающаяся к нагрузке, к любому потребителю электроэнергии. Конструкция автотрансформатора представляет собой тороидальный трансформатор у которого есть только одна обмотка, по которой бежит ползунок (угольный роликовый контакт) подключающий каждый виток не изолируемой обмотки (дорожки) автотрансформатора к схеме. Таким образом, создается регулирующий эффект.

При замыкании соседних витков роликовым ползунком в ЛАТР, не происходит межвитковых замыканий, так как токи питающей сети и нагрузки автотрансформатора в общей обмотке близки друг к другу и направлены встречно. Самые распространенные ЛАТРы регулируют напряжение от 0 до 250V. Трехфазные регулируют от 0/450 вольт. Автотрансформаторы ЛАТРы часто используют в научно исследовательских лабораториях для пусконаладочных работ различного назначения.

Трансформаторы тока

Трансформатор тока служит в основном в измерительной технике. Первичную обмотку такого трансформатора подключают к источнику тока, вторичная обмотка используется для различных измерительных приборов при небольшом внутреннем сопротивлении (R вн).
Первичная обмотка – это, как правило, всего виток провода включенного последовательно с измеряемой цепью переменного тока. Ток первичной обмотки прямо пропорционален току вторичной, в чем и достигается измерение величины силы тока (А).

Главная особенность трансформаторов тока состоит в том, что вторичная обмотка должна быть всегда нагружена, иначе происходит пробой изоляции высоким напряжением, также при отключенной нагрузке магнитопровод трансформатора тока просто сгорает от некомпенсированных наведенных токов.

Конструктивно трансформатор тока это одна или несколько изолированных обмоток намотанных на шихтованную холоднокатаную электротехническую сталь называемую сердечником. Первичная обмотка может быть просто провод, который пропущенный через окно магнитопровода трансформатора тока который измеряет силу тока проходящий через этот провод или шину. Коэффициент трансформации здесь 100/5, безопасны, так как отсутствует гальваническая связь между обмотками.

Применение трансформаторов тока: измерения силы тока в схемах релейной защиты, в измерительной аппаратуре. Выпускают с 1-2 группами вторичных обмоток. Одна группа может, подсоединяется к защитным устройствам, другая к измерительным приборам и счетчикам.

Трансформаторы напряжения

Трансформаторы напряжения – это трансформаторы, преобразующие высокие напряжения пропорционально и точно в соответствии с фазами в величины, пригодные для измерения. Трансформаторы среднего напряжения имеют единственный магнитопровод и могут быть выполнены с одной или несколькими вторичными обмотками. Заземляемые трансформаторы напряжения по желанию помимо измерительной или защитной обмотки могут быть выполнены с дополнительной обмоткой для регистрации замыкания на землю.

Импульсный трансформатор тока

Применяются для измерения направления или силы тока в импульсных схемах. Импульсный трансформатор состоит из кольцевого ферритового сердечника с одной обмоткой. Измеряемый провод проходит сквозь кольцо, обмотку подключают к сопротивлению нагрузки (Rн).
Если обмотка содержит 1000 витков провода, то ток, проходящий через измеряемый провод будет равен 10001, то есть на сопротивлении нагрузки будет ток, который в 1000 раз меньше тока проходящего через измеряемый провод.

Производители трансформаторов тока изготовляют импульсные трансформаторы тока с различным коэффициентом трансформации. Инженеру проектировщику нужно лишь рассчитать сопротивление нагрузки и соответствующую схему измерения.
Если нужно измерить направление тока, то вместо сопротивления нагрузки подключают два стабилитрона с встречным включением.

Импульсный трансформатор

Распространен во всех современных электронных схемах. Импульсный трансформатор предназначен для сварочных устройств, блоков питания, импульсных преобразователей. Заменили в настоящее время низкочастотные трансформаторы с сердечниками из шихтованной стали, которые имели больше габариты и вес.
Состоит из ферритового магнитопровода различной формы: кольцо, чашечка, стержень, Ш — образный, П – образный. Ферритовый сердечник импульсных трансформаторов дает им несравненное преимущество перед старыми трансформаторами из стали в том, что они могут работать на частотах до и свыше 500 000 гц.

Импульсный трансформатор – это ВЧ (высокочастотный) трансформатор габариты и вес, которого с ростом частоты становиться только меньше!
Обмотка требует меньшего количества витков, а для регистрации высокочастотного тока достаточно полевого или биполярных транзисторов включенных по специальной схеме:

• Прямоходовая;
• Двухтактная;
• Полумостовая;
• Мостовая схема

Применяют импульсные трансформаторы и дроссели на феррите в энергосберегающих лампах, зарядных для мобильных устройств, в мощных инверторах тока, сварочных аппаратах.

Трансформатор Тесла

Трансформатор Николы Теслы — это аппарат, с помощью которого получают токи высокой частоты. Реализовывается при помощи первичной и вторичной обмотки, но первичная обмотка получает питание на частоте резонанса вторичной обмотки, при этом напряжение на выходе возрастает в десятки раз.

По мнению специалистов, Тесла изобретал трансформатор для решения глобального вопроса передачи электрической энергии из одного пункта в другой без применения проводов. Для того чтобы получилась задуманная изобретателем передача энергии при помощи эфира, необходимо на двух удаленных точках иметь по одному мощному трансформатору, которые работали бы на одной частоте в резонансе. сли проект реализовать, тогда не понадобятся гидроэлектростанции, мощные ЛЭП, наличие кабельных линий, что, конечно, противоречит монопольному владению электрической энергией разными компаниями.

С проектом Николы Теслы каждый гражданин общества мог бесплатно воспользоваться электричеством в нужный момент в любом месте, где бы он ни находился.

С точки зрения бизнеса эта система нерентабельна, так как она не окупится, ведь электричество становится бесплатным, именно по этой причине патент №645576 до сих пор ожидает своих инвесторов.

Видео: Принцип работы трансформатора

Основы — как работает трансформатор, первичная и вторичная обмотка, каким образом понижается или повышается напряжение у трансформатора за счет магнитного поля, для чего нужен магнитопровод и что такое взаимоиндуктивность — обо всем этом смотрите в видео!

Как подключить реле тока — больше инструкций на 100ампер.ру

Токовое реле — устройство, контролирующее определенную цепь и подающее сигнал о превышении установленной величины тока, а также отключающие питание при перегрузках и в случае КЗ.

Прибор сравнивает поступающие извне электрические сигналы и, если они не совпадают с его настройками, молниеносно реагирует на них.

Все существующие токовые реле относят к различным типам. Классифицируют их как по конструктивному исполнению, так и по принципу действия.

Схема реле тока

В классическом исполнении схема токового реле включает:

• электромагнитную катушку с сердечником;
• подвижный якорь;
• контакты.

Ток, проходя по катушке, формирует магнитное поле. Это провоцирует намагничивание сердечника, он притягивает якорь, а в результате контакты срабатывают. Так как катушка ТР отличается небольшим числом витков провода, напряжения на ней падает незначительно. Этот момент очень важен по той причине, что по отношению к подконтрольной цепи подключение ТР осуществляют последовательно.

В отдельных приборах ток срабатывания регулируется. В большинстве случаев — за счет перемены натяжки пружины якоря. Иногда установка токового реле, контролирующего большие токи, предусматривает его подключение через трансформатор тока.

Основной параметр токового реле — время срабатывания. У реле контроля максимального тока оно небольшое, составляющее иногда десятки миллисекунд.

Инструкция по подключению реле тока

Принципиальная схема подключения реле контроля тока для приборов разных видов может отличаться. Монтаж устройств типа ЕРР, которые используют в системах РЗА (релейной защиты и автоматики), работающих на переменном токе, состоит из следующих шагов:

• Отключают питание.
• На шине в РЩ устанавливают реле.
• Подсоединяют питание согласно техдокументации.
• Проводят кабель измеряемой линии через сквозной канал подключения реле.
• К соответствующим контактам устройства контроля тока в порядке очереди присоединяют провод питания сигнализации.
• Устанавливают пороговые токовые и временные параметры на шкале тока прибора.

Схема подключения токового реле

Реле тока, которое отключает неприоритетные цепи, если допустимый порог электропотребления превышен, применяют, когда сеть питает минимум двух потребителей, работающих автономно. Когда они подключатся одновременно, используя полный ресурс, реле отключит второстепенную линию, а приоритетная цепь останется в рабочем состоянии.

Краткая инструкция по подключению реле тока этого типа:

• Напряжение подключают к нулевому зажиму и к фазе.
• Неприоритетную цепь подсоединяют к соответствующему зажиму и нулю.
• Приоритетную линию подключают к контакту и нулевому проводу.

Для исключения ложных срабатываний при кратковременном росте величины тока, в тандеме с токовым реле применяют реле времени. Оно задерживает отключение цепи.

Типы трансформаторов тока

и их применение

Типы трансформаторов тока

и их применение — Трансформаторы тока (ТТ) используются в установках среднего (MV) и высокого напряжения (HV), чтобы дать изображение электрического выхода для устройств защиты и реле, а также для измерения. инструменты. Они предназначены для подачи тока во вторичную обмотку, соответствующего току, протекающему в первичной обмотке. В другом посте мы объяснили основные принципы конструкции и работы трансформатора тока.Теперь мы представим несколько практических типов трансформаторов тока и их применения.

Что такое трансформатор тока?

Трансформатор — это электрический прибор, используемый для передачи электрической энергии из одной цепи в другую без изменения ее частоты, который может быть получен за счет электромагнитной индукции. По сути, трансформаторы бывают двух видов: с сердечником и оболочкой. Основная операция — понижать и повышать напряжение.

Измерительные трансформаторы используются для целей измерения, поскольку эти трансформаторы измеряют напряжение, ток, мощность и энергию.Они используются в нескольких устройствах, таких как амперметр, вольтметр, ваттметр и счетчик энергии. Эти трансформаторы делятся на два основных типа, а именно трансформатор напряжения и трансформатор тока. В этом посте мы полностью обсудим определение, типы и применение трансформаторов тока.

Что такое трансформатор тока? (Ссылка: elprocus.com )

Измерительный трансформатор, который используется для создания переменного тока во вторичной части трансформатора, представлен как трансформатор тока.Он также представлен как последовательный трансформатор, поскольку он сконфигурирован последовательно со схемой для измерения различных параметров электроэнергии. Здесь ток во вторичной части соотносится с током в первичной. В основном они используются для уменьшения токов высокого напряжения на выходах низкого напряжения.

Принцип работы трансформатора тока

Принцип работы трансформатора тока несколько отличается при его измерении с помощью трансформаторов стандартного типа.Он содержит две обмотки, аналогичные обычному трансформатору напряжения. Когда переменный ток подается через первичную секцию, может создаваться переменный магнитный поток, тогда переменный ток будет стимулироваться через вторичную секцию. В этой форме сопротивление нагрузки очень низкое. Следовательно, это устройство работает в условиях короткого замыкания. Таким образом, ток через вторичную часть основан на токе в первичной обмотке, но не на импедансе нагрузки.

Типы трансформаторов тока

Типы трансформаторов тока представлены на рынке несколькими типами.В этом посте мы представим их основные виды. Трансформаторы тока подразделяются на четыре основных типа, которые включают следующее:

Внутренний трансформатор тока

Внутренние трансформаторы тока обычно используются в низковольтных цепях. Сами они делятся на разные формы, такие как оконные, раневые и стержневые. Обмоточный тип состоит из двух обмоток, включая первичную и вторичную, аналогичную основному типу. Они используются для суммирования из-за их высокой точности и больших значений ампер-витков первичной обмотки.

Инструмент стержневого типа содержит первичный стержень с вторичными сердечниками. В этой форме первичная планка является важной частью. Точность этого устройства может быть снижена из-за эффекта намагничивания в сердечнике. Форма окна может быть установлена ​​в области первичного проводника, поскольку моделирование этих трансформаторов может быть выполнено без первичной обмотки.

Эти формы трансформаторов существуют в исполнении с разъемным сердечником и монолитным. Первичный провод должен быть отсоединен перед подключением этого типа трансформатора, тогда как в случае разъемного сердечника он может проходить прямо в секции проводника, не разделяя его.

Наружные трансформаторы тока

Наружные трансформаторы тока используются в высоковольтных цепях, таких как распределительные устройства и подстанции. Они представлены в двух формах: изоляция для газа SF6 и заполненная маслом. Трансформаторы тока с элегазовой изоляцией легче, если сравнивать их с маслонаполненными трансформаторами.

Бак-пик может быть прикреплен к первичной части, которая представлена ​​в виде конструкции трансформатора тока под напряжением.В этой конструкции используются небольшие вводы, поскольку и первичный проводник, и резервуар имеют одинаковую емкость. Первичная обмотка разделенного типа используется для трансформаторов тока с несколькими передаточными числами.

Таким образом, отводы сконфигурированы на резервуаре, предназначенном для первичной секции, поэтому с помощью этих устройств можно достичь переменного тока. Когда отводы подаются на вторичную обмотку, то рабочие ампер-витки могут быть изменены, пока они подаются на первичную часть, так что неиспользованный медный зазор можно оставить, исключая самый низкий уровень.

Втулочный трансформатор тока

Этот тип трансформатора аналогичен стержневой форме, в которой вторичная часть и сердечник устанавливаются в секции первичного проводника. Вторичная часть трансформатора может быть скручена в круговую, отличную от кольцевого сердечника. Он прикреплен к высоковольтному вводу силовых трансформаторов, автоматических выключателей, распределительного устройства или генераторов.

Когда проводник проходит через проходной изолятор, он работает как первичная обмотка, и конфигурацию сердечника можно выполнить, заключив изолирующую втулку.Эти формы трансформаторов тока используются в высоковольтных системах для целей реле, поскольку они не дороги.

Переносные трансформаторы тока

Эти трансформаторы представляют собой высокоточные трансформаторы, в основном используемые для анализаторов мощности и высокоточных амперметров. Эти трансформаторы существуют в нескольких типах, таких как переносные, гибкие и с разъемным сердечником. Измерение уровня тока для переносной формы трансформаторов тока разных типов различается от 1000А до 1500 А.Эти устройства обычно используются для обеспечения изоляции измерительных приборов от цепей с большим напряжением. Посетите здесь, чтобы полностью узнать типы трансформаторов тока.

В дополнение к четырем основным типам, рассмотренным ранее, существуют другие типы трансформаторов тока, в том числе:

Типы трансформаторов тока (Ссылка: ksinstrumnets.net )
Стандартный измерительный трансформатор тока

Стандартные измерительные трансформаторы тока используются в комбинация с амперметрами для контроля высоких токов, которые понижаются до нормального выходного уровня 1 А или 5 А.Состояние напряжения переменного тока трансформатора тока согласуется с уровнем напряжения переменного тока измерительного прибора или амперметра.

Форма 200/5 FSD (полное отклонение) трансформатора тока используется в сочетании с токарным амперметром с номиналом от нуля до 200 A. Амперметр идентифицируется калибровкой, так что FSD происходит после выхода трансформатор тока — 5 А.

Стандартный измерительный трансформатор тока (Ссылка: talema.com )

Нагрузка R устройства должна быть как можно меньшей, чтобы обеспечить близкое к короткому замыканию замыкание для обеспечения беспрепятственного выхода вторичной обмотки.Нагрузка R, используемая в сочетании с вольтметром, также должна быть как можно меньше, чтобы вторичное напряжение трансформатора тока оставалось небольшим для повышения точности.

Стандартные номинальные значения напряжения переменного тока для обычных измерительных ТТ составляют 10, 5 и 2,5 В. Для измерительных устройств важно обеспечить насыщение в соотношении, которое гарантирует безопасность измерительного устройства при выходе, превышающем номинальное, или в ситуациях с недостаточным уровнем неисправности.

Если амперметр исключен из системы, вторичная обмотка полностью разомкнута, и устройство работает как повышающий трансформатор.Частично это связано с очень сильным увеличением намагничивающей среды в сердечнике трансформатора тока, поскольку во вторичной части нет противоположного выхода, чтобы предотвратить это.

Это может вызвать очень большое напряжение во вторичной обмотке, такое же, как и отношение V _p (N _s / N _p ), улучшающееся через вторичную обмотку. По этой причине трансформатор тока никогда не должен находиться в разомкнутом состоянии. Если необходимо снять нагрузку (или амперметр), сначала необходимо установить устройство защиты от короткого замыкания рядом с клеммами вторичной обмотки, чтобы снизить риск поражения электрическим током.

Измерительный трансформатор тока

Измерительный трансформатор тока сконструирован для непрерывного измерения тока и работы в точном соответствии с номинальным уровнем тока. Пределы сдвига фаз и погрешность тока определяются классом точности. Классы точности включают 0,1, 0,2, 0,5 и 1.

В счетчиках энергии, ваттметрах и измерителях коэффициента мощности из-за сдвига фазы возникают ошибки. Хотя объяснение электронных счетчиков энергии и мощности позволило откалибровать текущую фазовую ошибку.

Когда ток превышает стандартный уровень, измерительный трансформатор тока насыщается, тем самым ограничивая скорость тока через прибор. Основные вещества для трансформаторов тока такого типа обычно имеют небольшой уровень насыщения, например нанокристаллические.

Формы Nuvotem AP и AQ — это точные трансформаторы тока с нормальной точностью 0,1–0,2%, что делает их желательными для случаев, когда требуется высокая точность и, по крайней мере, сдвиг фаз.

Защитный трансформатор тока

Защитный трансформатор тока смоделирован для хорошей работы в состоянии перегрузки по току.Это позволяет конкретным реле точно контролировать токи короткого замыкания даже в ситуациях с очень большим током. Вторичный выход используется для запуска защитного реле, которое может изолировать участок энергетической цепи, находящийся в состоянии неисправности. Материал сердечника для этого типа ТТ имеет высокий уровень насыщения и обычно изготавливается из кремнистой стали.

Типы трансформаторов тока: стандартная форма (Ссылка: talema.com )
Первичная обмотка

В этой форме первичная обмотка практически соединена последовательно с проводником, контролирующим ток.Первичная часть состоит из одного витка и находится внутри устройства. Проволочные обмотки трансформаторов тока могут использоваться для измерения токов в диапазоне от 1 до 100 А.

Шина

В этой форме шина базовой схемы сама выполняет роль первичной секции с одним витком. Итак, линейный трансформатор включает только вторичные обмотки. Сам корпус трансформатора тока обеспечивает изоляцию между землей и первичной цепью.Такие трансформаторы можно использовать при самых высоких напряжениях передачи, используя масляную изоляцию и фарфоровые вводы.

Кольцевой тип

В этой форме трансформатор тока устанавливается над шиной или изолированным проводом, а вторичная обмотка имеет лишь низкую степень изоляции. Для достижения нестандартных уровней или для других конкретных целей через кольцо следует пропустить более одного витка первичного провода. Сердечник обычно изготавливается из слоистой кремнистой стали, а обмотки — из меди.

Суммирование

Суммирующие трансформаторы используются для сравнения значений реле, полученных на выходе в трех фазах первичной части. Это выполняется путем преобразования трехфазных значений в однофазные величины. Трансформаторы тока линии прикреплены к первичной части вспомогательного трансформатора тока. Эти инструменты применяются для обеспечения надлежащего функционирования релейных цепей.

Ошибки типов трансформаторов тока

Ошибки, возникающие в различных типах трансформаторов тока, включают следующее:

• Первичная часть трансформатора нуждается в MMF (магнитодвижущей силе) для создания магнитного потока, который вызывает ток намагничивания в системе. .
• Выход холостого хода трансформатора содержит элемент отходов сердечника, что приводит к гистерезисным и вихретоковым потерям.
• Пока сердечник устройства насыщен, плотность потока намагничивающей нагрузки может быть снижена, и могут произойти другие потери.
Как выбрать трансформатор тока разных типов?

Перед выбором лучшего трансформатора тока для приложения необходимо учесть следующие особенности:

• Номинальный первичный ток
• Напряжение цепи
• Номинальный вторичный ток
• Номинальная нагрузка на вторичной стороне
• Класс точности

Этот выбор также следует делать с учетом максимальной интенсивности первичной цепи и профиля проводника.

Применение трансформатора тока

Двумя основными областями применения трансформаторов тока являются измерение тока и защита. Они также используются для изоляции между измерительными приборами и высоковольтными электрическими сетями. Это гарантирует безопасность не только пользователя, но и используемого конечного инструмента. Рекомендуется использовать трансформаторы тока для приложений 40А и более.

Измерительный трансформатор тока

Измерительный трансформатор тока сконструирован для измерения тока на сплошном основании.Эти типы трансформаторов тока работают с большой точностью, но в пределах номинального уровня тока. Измерительные трансформаторы тока включают в себя первичную секцию, в которую подается измеряемый ток. Измерительные приборы прикреплены к вторичной секции. Это делает их пригодными для использования в сочетании с другими измерительными приборами и продуктами для определения мощности — от простых счетчиков мощности до счетчиков энергии, таких как:

• Амперметры
• Счетчики киловатт-часов
• Измерительные блоки
• Реле управления
Трансформаторы тока в системе защиты электропитания

Защитный трансформатор тока используется для уменьшения токов в электрических сетях, тем самым защищая их от сбоев.Эти типы трансформаторов тока измеряют фактический ток в первичной обмотке и генерируют пропорциональные выходные сигналы на вторичных сторонах, которые полностью изолированы от первичной цепи.

Этот выходной ток затем используется как вход для защитной части, которая автоматически изолирует это реле силовой цепи в случае пробоя. Поскольку изолирована только неисправная часть, остальная часть конфигурации может продолжать нормально работать.

Трансформаторы тока в системе защиты электропитания (Ссылка: ksinstruments.net )

Некоторые из важных случаев применения трансформаторов тока:

• Управление высоковольтными электрическими подстанциями и электросетью
• Активация защитного реле в случае возникновения тока сбоя и изоляция компонента части или всей системы от основного источника питания
• Коммерческие измерительные приборы
• Система дифференциальной защиты, защиты от замыканий на землю и защиты шин
• Двигатели и генераторные установки
• Панель управления (APFC, VCB, MCC, AMF, PCC и Релейные панели) и приводы
• Стандартные типы для лабораторных целей
• Тип проходного изолятора, масляный трансформатор тока в силовом трансформаторе
• Измерение, мониторинг, регистрация и управление током

Высоковольтные трансформаторы тока RHM с сухой технологией

Трансформаторы тока в основном используются для обеспечения изоляции между главной высоковольтной первичной цепью и вторичной цепью управления. и приборы учета.Эта изоляция достигается за счет магнитной связи двух цепей. Два основных применения трансформаторов тока — это измерение тока в высоковольтной линии и определение условий неисправности питания для срабатывания соответствующих систем защиты.

Таким образом, они являются стратегическими компонентами сети высокого напряжения. Отказ в любой форме может быть очень опасным и дорогостоящим.

Наши трансформаторы тока основаны на конструкции U-образного ввода с изоляцией HV DryShield ® на первичной цепи.Их полностью сухая, прочная и простая конструкция обеспечивает надежное измерение и защиту до 600 кВ и 5000 А (8000 А при определенных условиях) без риска взрыва или утечки токсичных веществ.

В частности, преимущества для наших клиентов:

Нет риска взрыва — защитите свой персонал и оборудование
Повышение уровня надежности в сети — снижение рисков простоя
Отсутствие риска утечки токсичных веществ — безвредно для окружающей среды
Полностью не требует обслуживания — очень низкие эксплуатационные расходы
Легче, чем традиционные технологии — более универсальный
Класс точности измерения: 0.2, 0,2S, 0,5, 0,5S
Класс точности защиты: 5P, 10P, TPY (другие классы по запросу)
До 10 вторичных обмоток
До 8000 А для особых условий

Основным преимуществом HV DryShield ® является установка и поддержание низкого и стабильного коэффициента диэлектрического рассеяния (tan?) При сохранении очень низкого уровня частичных разрядов (ЧР) во время работы в полевых условиях.

Технические и экономические преимущества по сравнению с традиционными технологиями с изоляцией маслом или элегазом можно качественно резюмировать следующим образом:


Ссылки на наши трансформаторы:

Трансформаторы тока Osborne Transformer

Институт инженеров по электротехнике и электронике определяет трансформатор тока (IEEE Std C57.13) как «трансформатор, предназначенный для воспроизведения во вторичной цепи в определенной и известной пропорции тока своей первичной цепи с существенным сохранением фазового соотношения». Его первичная обмотка соединена последовательно с проводником, по которому проходит измеряемый или управляемый ток, а вторичная обмотка соединена с устройствами измерения, защиты или управления. Osborne разрабатывает и производит трансформаторы тока, которые используются для измерительных приборов, другие, которые используются для приложений синхронизации энергосистемы, и другие, которые используются в приложениях схем защиты.Они были разработаны с учетом указанных коэффициентов тока, импеданса нагрузки и ошибок преобразования.

Давайте поговорим о вашем проекте.

Свяжитесь с нами

Спецификация	Доступный диапазон
Входные напряжения:	0 — 600 В
Выходные напряжения:	0 — 600 В
Температурные вольтамперные характеристики:	0.250 — 5000 Вольт
Номинальное значение компенсированного напряжения:	0,250 — 5,000 Вольт
Коэффициент мощности нагрузки:	0–100% отставание или опережение
Частота:	20 — 100 000 Гц
Фаза:	Один — несколько
Электростатическое экранирование:	Одинарный — несколько экранов
Клеммы:	Проволочные отводы с защитой пальцев
Корпуса:	Открытый сердечник и змеевик — опасная среда
Разрешения агентств:	UL, CSA, CE и / или TUV

«Варианты конструкции» относятся к типам функций, обычно доступных для трансформаторов тока Osborne .Мы делимся этими вариантами, чтобы помочь вам определить, подходят ли возможности Осборна для вашего проекта.

Если вы хотите разработать трансформатор тока по индивидуальному заказу, и он соответствует диапазонам таблицы вариантов конструкции трансформатора тока Osborne, есть большой шанс, что мы сможем реализовать ваш проект. Позвоните Осборну сегодня по телефону 800-229-9410.

Трансформаторы тока премиум-класса идеально подходят для некоторых приложений. Ваш проект требует исключительных дизайнерских услуг и высокой производительности? Если это так, пожалуйста, ознакомьтесь с нашей страницей «Варианты дизайна» для получения подробной информации о преимуществах в производительности разработки для конкретного приложения.Затем мы рекомендуем вам посетить нашу страницу партнеров, чтобы получить четкое представление об уникальном подходе Osborne к совместной разработке.

(PDF) Оптимальная конструкция, модернизация и испытания трансформатора тока 50: 5A для промышленных требований среднего напряжения

IVC RAISE 2020

IOP Conf. Серия: Материаловедение и инженерия 1055 (2021) 012137

IOP Publishing

doi: 10.1088 / 1757-899X / 1055/1/012137

13

9.2. Проверка полярности

Полярность трансформатора тока определяется направлением катушки, в которой они намотаны

вокруг сердечника трансформатора либо против часовой стрелки, либо по часовой стрелке, а также способом в

, в котором выводы выводятся из тока. трансформатор.Все трансформаторы тока имеют полярность

, называемую вычитающей полярностью. Испытуемый трансформатор тока считается имеющим правильную полярность

, если направление мгновенного тока в первичной и вторичной обмотках противоположно друг другу.

Знаки полярности, указанные на трансформаторе тока, представляют относительное направление первичного и

вторичного токов в нем. Проверка полярности  проводится для подтверждения утверждения, что прогнозируемое направление тока

во вторичной обмотке трансформатора тока является правильным для данного направления первичного тока в трансформаторе тока

.Важно проверить правильность полярности при установке трансформатора тока

и подключении его к реле защиты и измерения мощности. В момент, когда первичный ток

поступает на первичный вывод трансформатора тока, соответствующий вторичный ток

должен выходить из аналогично обозначенного или помеченного вторичного вывода. Предполагается, что испытываемый трансформатор тока

имеет правильную и правильную полярность, если направление мгновенного тока для первичного

и вторичного тока противоположно друг другу.Трансформатор тока полярности имеет решающее значение, когда он

используется вместе в однофазных или трехфазных приложениях. В последние дни современное испытательное оборудование трансформатора

способно выполнять автоматическое испытание коэффициента передачи с использованием упрощенной испытательной установки отведения

, которая будет отображать полярность как правильную или неправильную. Проверить полярность трансформатора тока можно

вручную, используя батарею 9 В и аналоговый вольтметр.

9.3.Испытание на возбуждение (насыщение)

Когда трансформатор тока насыщен, магнитный путь внутри трансформатора тока будет действовать

как короткое замыкание в линии передачи. Вся энергия, обеспечиваемая первичной обмоткой,

шунтируется от вторичной обмотки и используется для создания магнитного поля внутри трансформатора тока

. Испытание на насыщение [3] для ТТ описывает номинальную точку перегиба как точку, при которой трансформатор тока

больше не может быть пропорциональным выходному току в заданном соотношении.Проверка правильности возбуждения

выполняется путем подачи переменного напряжения на вторичную обмотку трансформатора тока

и выполняется ступенчатым увеличением напряжения до точки насыщения [3] трансформатора тока

. Достигнут. Точка «изгиба» трансформатора тока получается путем отслеживания небольшого увеличения напряжения

, которое приводит к значительному увеличению значения тока. Испытательное напряжение постепенно снижается до нуля, чтобы размагнитить трансформатор тока.Результаты, полученные при испытании

, наносятся на логарифмический график, и он также оценивается на основе периода перехода между нормальным режимом работы

и работой в точке насыщения. Испытания на возбуждение были выполнены устройством

, подававшим переменное напряжение на вторичную обмотку трансформатора тока, и путем увеличения напряжения на

шагов до тех пор, пока не будет достигнута точка насыщения трансформатора тока. Опубликованные данные производителя

следует сравнить с результатами испытания на возбуждение или предыдущими записями, чтобы определить любые отклонения

от кривых, полученных ранее.Согласно стандарту IEEE, насыщение может быть определено

как точка, в которой касательная находится под углом 45 градусов к вторичному току возбуждения. Она также известна как точка колена

. Этот тест помогает проверить правильность номинальной точности трансформатора тока и в

, чтобы подтвердить отсутствие коротких замыканий в первичной или вторичной обмотке трансформатора тока

, который проходит испытания.

9.4. Проверка сопротивления изоляции

Трансформаторы тока и катушки Роговского

Благодарим вас за посещение Magnelab, одного из самых уважаемых в мире разработчиков и производителей датчиков переменного тока и трансформаторов тока. Мы являемся производителем преобразователей тока с разъемным сердечником. Наши трансформаторы и преобразователи тока измеряют номинальный ток от микроампер до 20 000 ампер. Наши трансформаторы Роговского с гибким сердечником Rope CT имеют длину от 12 до 48 дюймов с различными номинальными значениями тока.Magnelab также разрабатывает ряд высококачественных магнитных устройств на заказ. Мы работаем вместе с частными лицами и организациями в области текущего мониторинга, компьютеров, медицины и многого другого.

Датчики переменного токаМы производим ряд датчиков переменного тока, многие из которых пользуются огромным спросом во всем мире. Например, наш трансформатор тока с разъемным сердечником SCT-1250 невероятно популярен, как и наш гибкий сердечник Роговского. Если вы можете придумать датчик переменного тока, мы, вероятно, его поставим на склад. Если вы обнаружите, что требуемые спецификации недоступны, свяжитесь с нами, и мы постараемся либо найти их, либо настроить наш продукт в соответствии с вашими потребностями.

Преобразователи тока

Точно так же мы являемся лидером в производстве преобразователей тока. Наш преобразователь тока с разъемным сердечником известен как самый эффективный в мире. Мы хотим быть уверены в том, что любую работу можно выполнить должным образом, поэтому у нас есть такой огромный выбор. Опять же, свяжитесь с нами, если вы не можете найти нужное устройство, и мы постараемся разработать его специально для вас.

Датчики постоянного тока

У нас также есть полный ассортимент датчиков тока. Они предназначены для правильного выполнения любых электромонтажных работ.У нас есть ряд различных типов продуктов и спецификаций, доступных в диапазоне датчиков постоянного тока, и мы можем помочь создать все, что у нас нет в стандартной комплектации.

Гибкий / трос CT

Наши гибкие тросы СТ являются одними из самых уважаемых в отрасли. Наша гибкая веревка CT на самом деле является зарегистрированной торговой маркой, которая демонстрирует, насколько высоки наши стандарты качества. Наша цель — помочь вам правильно выполнить вашу работу. Все наши гибкие / тросовые трансформаторы тока фиксируются катушками Роговского.Вальтер Роговски является разработчиком измерений переменного тока (переменного тока), а также разработал высокоскоростные импульсы тока. Катушки Роговского — это высокотехнологичные устройства, и мы гордимся качеством наших разработок.

Трансформаторы напряжения

Наконец, у нас также есть полный ассортимент трансформаторов напряжения. Они необходимы для того, чтобы убедиться, что работа выполняется должным образом, и что у нас есть полный ассортимент типов и спецификаций. Как всегда, мы будем рады помочь вам сориентироваться в нашем обширном каталоге, подобрать изолирующий трансформатор, который вам нужен, и даже спроектировать или изготовить что-то в соответствии с вашими спецификациями, если нет стандартного оборудования.Наши трансформаторы напряжения предназначены для использования в качестве повышающих или понижающих трансформаторов. Дополнительно можно использовать электрический трансформатор для изоляции электрических цепей. Некоторые из наших самых популярных трансформаторов включают силовой трансформатор, трансформатор низкого напряжения, электрический трансформатор, трансформатор обратного хода, трансформатор 24 В, трансформатор высокого напряжения, трансформатор тока, тороидальный трансформатор и управляющий трансформатор. Показать меньше

Измерительные трансформаторы | Schneider Electric США

Трансформаторы тока

Square D доступны в конфигурациях с круглым, торцевым, проходным, прямоугольным и разъемным сердечником.

• Универсальные круглые трансформаторы тока — специально разработаны для амперметров и твердотельных преобразователей. Конструкция позволяет создавать недорогие компактные решения с хорошими электрическими характеристиками.
• Торидальные трансформаторы тока — Доступен чрезвычайно широкий диапазон передаточных чисел, а также широкий диапазон размеров окон от 1,13 дюйма (28 мм) до 8,13 дюйма (206 мм).
• Прямоугольные трансформаторы тока — конструкция для шинопроводов вместо провода; 2 размера окна.
• Трансформаторы тока с разъемным сердечником — конструкция для легкой установки на существующие шинные или кабельные соединения; доступен в 2-х конфигурациях.
Втулочные трансформаторы тока
• — Разработаны для установки в люльку выключателя, что позволяет центрировать шину в трансформаторе тока, позволяя поддерживать потенциал ниже 600 В даже в средах напряжения.

Square D предлагает 3 модели трансформаторов напряжения:

• 450R : Предназначен для точных измерений напряжения с 0.3 кучности; разработан для использования в распределительном щите с широким спектром электрических показывающих, регистрирующих приборов и защитных реле в энергосистемах
• 460R : Предназначен для индикации напряжения с меньшей точностью и меньшими нагрузками; разработан для использования с вольтметрами, преобразователями и другими типами электрических показывающих и регистрирующих приборов.
• 470R : Разработан для чрезвычайно точного измерения напряжения там, где должна использоваться низкая нагрузка; идеально подходит для таких приложений, как ввод в модули ПЛК и другие электронные устройства с высоким входным сопротивлением

Трансформаторы тока

• Высокие термические характеристики для кратковременного использования
• Литые термопластические корпуса
• Постоянные отметки полярности, отлитые в корпус и большие, легко читаемые соотношения
• Прочные монтажные кронштейны
• Большая комбинация продуктов, доступных через Square D (2 распределительных центра)

Трансформаторы напряжения

• ANSI C57.13 и CSA C13
• Признанный UL XODW2
• Знаки постоянной полярности встроены в корпус
• Соотношение четко указано на корпусе
• Полностью изолированные резьбовые шпильки и гайки для соединений заказчика
• 10 кВ BIL, 60 Гц, 600 В, ANSI C57. 13

Внутренняя конструкция трансформаторов тока

Трансформатор тока

А позволяет преобразовывать большие токи в измеримый диапазон токов. Реле, включенные в несколько систем защиты, реализованы таким образом, что ток, подаваемый трансформатором тока, может использоваться для их приведения в действие.Также считается трудным измерять переменные токи большой величины с помощью обычных амперметров низкого диапазона, и поэтому трансформаторы тока используются в качестве промежуточной ступени для целей измерения и изоляции.

Рисунок 1. Различные трансформаторы тока. Изображение любезно предоставлено Talema Group.

Магнитные компоненты, как правило, десятилетиями используются в различных силовых электронных устройствах. Они используются для управления, передачи и кондиционирования электроэнергии на разных этапах и в различных формах.

Дизайнеры всегда ищут новые материалы, топологии и процессы для повышения производительности. Было время в истории, когда создание магнетиков считалось скорее искусством, чем наукой. Это связано с тем, что дизайн в основном зависел от методов проб и ошибок, эмпирических формул и практических соображений. Кроме того, было несколько попыток стандартизировать процесс проектирования, чтобы сделать его более надежным и повторяемым.

Читайте дальше, чтобы узнать больше о принципе работы трансформатора тока и ключевых концепциях.

Трансформаторы тока и обзор схем

Трансформаторы тока используются для измерения тока, протекающего в цепях большой мощности, обычно для цепей измерения или обратной связи. Использование трансформаторов тока предпочтительнее измерения токов с использованием токовых шунтов, включенных последовательно с путем прохождения тока, из-за преимуществ трансформатора тока, таких как обеспечение изоляции между силовой цепью и измерительной цепью, меньший вклад в потери мощности и хорошее подавление синфазных помех. [1].Как правило, трансформатор поддерживает связь по переменному току, преобразование уровня напряжения и тока наряду с изоляцией по постоянному току [2].

Рисунок 2. Использование трансформатора тока для измерения высокого тока. [3]

При проектировании трансформаторов тока учитывается их способность эффективно проводить необходимые значения токов первичной и вторичной обмоток. Это означает правильный выбор проводников, а также возможность достижения адекватной связи мощности.В идеале желательны жесткое регулирование напряжения без утечки и потерь тока — гистерезисных или вихревых — а также низкие общие искажения тока возбуждения.

Если все эти цели проектирования должны быть полностью выполнены, конечный продукт может быть громоздким, что опять-таки не предназначено. Таким образом, достичь наилучшего возможного дизайна на основе этих соображений крайне сложно.

Принцип работы

Трансформаторы тока относятся к семейству преобразователей тока, которые генерируют вторичный ток, по величине пропорциональный току, протекающему через первичную обмотку.

Первичная обмотка спроектирована таким образом, что она состоит из одного или нескольких витков с большой площадью поперечного сечения и обычно подключается последовательно с цепью, которую необходимо определять на предмет протекания тока [4].

Вторичная обмотка имеет большее количество витков и изготовлена ​​из провода с меньшим поперечным сечением. Вторичная обмотка подключается к рабочей катушке реле или к измерителю тока.

Рисунок 3.Изображение трансформатора тока [4]

Область применения трансформатора тока определенного типа определяется его точностью, соотношением первичного и вторичного токов, типом используемой изоляции, механической конструкцией и внешними условиями эксплуатации.

Трансформатор тока работает аналогично обычным силовым трансформаторам, поскольку они в основном работают как повышающие трансформаторы напряжения. Обычно значение тока будет ниже на стороне высокого напряжения и наоборот.Таким образом, когда первичная сторона находится под напряжением, ампер-витки на первичной стороне создают магнитное поле в сердечнике.

Электродвижущая сила индуцируется на вторичной стороне из-за генерируемого магнитного потока, который, в свою очередь, управляет вторичным током. Ампер-витки сбалансированы в первичной и вторичной обмотках, а также падение напряжения на первичной обмотке намного меньше, что делает первичный ток независимым от вторичного тока.

Анализ конструкции трансформаторов тока

Конструкция трансформатора тока — это компромисс по стоимости, весу, количеству витков в обмотке и ее общим характеристикам [1].Увеличение площади ядра увеличивает производительность, но отрицательно сказывается на стоимости и габаритах. Используются ферритовые или стальные сердечники, предпочтительно большее количество вторичных витков. Как правило, при хорошей конструкции трансформатора тока основное внимание уделяется более низкому напряжению на вторичной стороне, использованию материала с высокой проницаемостью, большой площади сердечника и большим виткам вторичной обмотки.

Обычно при выборе материалов сердечника учитываются низкие потери в сердечнике, низкое значение сопротивления и низкая плотность потока. В изоляционных целях используются бумажные, лаковые, ленточные материалы и их разновидности.

Трансформатор тока может быть намотанным или стержневым. В случае применения низковольтного типа с обмоткой вторичные витки наматываются на бакелит, за которыми следуют первичные витки с соответствующей изоляцией между слоями. В стержневом типе одиночный стержень образует первичную обмотку и проходит через центр сердечника.

Рисунок 4. Трансформаторы тока могут быть стержневыми или намотанными.

Ключевые ссылки:

1. Л.Умананд, С. Бхат, «Конструкция магнитных компонентов для импульсных преобразователей мощности», Wiley Eastern Limited.
2. Мариан К. Казимерчук, «Высокочастотные магнитные компоненты», John Wiley and Sons, Ltd.
3. Марсель Деккар, «Справочник по проектированию трансформаторов и индукторов», 2004 г.