Зачем нужны трансформаторы. Трансформаторы напряжения: назначение, принцип работы и применение

Что такое трансформатор напряжения. Для чего он нужен. Как работает трансформатор напряжения. Какие бывают виды трансформаторов напряжения. Где применяются трансформаторы напряжения.

Что такое трансформатор напряжения и для чего он нужен

Трансформатор напряжения (ТН) — это специальный тип трансформатора, предназначенный для преобразования высокого напряжения в низкое с целью измерения, контроля и защиты в электрических сетях. Основные задачи трансформатора напряжения:

• Понижение высокого напряжения до стандартных значений (обычно до 100 В) для подключения измерительных приборов и устройств релейной защиты
• Обеспечение гальванической развязки между цепями высокого и низкого напряжения
• Расширение пределов измерения стандартных электроизмерительных приборов
• Обеспечение безопасности персонала при проведении измерений в высоковольтных цепях

Принцип работы трансформатора напряжения

Принцип действия трансформатора напряжения основан на явлении электромагнитной индукции. Конструктивно ТН состоит из следующих основных элементов:

• Магнитопровод из электротехнической стали
• Первичная обмотка, подключаемая к высокому напряжению
• Одна или несколько вторичных обмоток низкого напряжения
• Изоляция между обмотками и корпусом

При подаче переменного напряжения на первичную обмотку в магнитопроводе возникает переменный магнитный поток. Этот поток индуцирует ЭДС во вторичных обмотках. Величина ЭДС зависит от количества витков в обмотках. Подбирая нужное соотношение витков, получают требуемый коэффициент трансформации.

Основные виды трансформаторов напряжения

Трансформаторы напряжения классифицируют по нескольким признакам:

1. По числу фаз:

• Однофазные
• Трехфазные

2. По типу изоляции:

• Масляные
• Сухие
• С литой изоляцией
• Элегазовые

3. По конструкции:

• Электромагнитные
• Емкостные
• Каскадные

4. По способу установки:

• Опорные
• Проходные
• Встроенные

Где применяются трансформаторы напряжения

Трансформаторы напряжения широко используются в энергетике для различных целей:

• На электрических подстанциях для измерения высокого напряжения
• В системах релейной защиты и автоматики
• Для коммерческого и технического учета электроэнергии
• В высоковольтных лабораториях для проведения испытаний
• В составе комплектных распределительных устройств

Преимущества использования трансформаторов напряжения

Применение трансформаторов напряжения в электроэнергетике дает ряд важных преимуществ:

• Повышение безопасности обслуживающего персонала за счет гальванической развязки
• Возможность использования стандартных измерительных приборов в высоковольтных сетях
• Высокая точность измерений напряжения
• Унификация вторичных цепей подстанций
• Снижение затрат на измерительное оборудование

Особенности эксплуатации трансформаторов напряжения

При эксплуатации трансформаторов напряжения необходимо учитывать некоторые важные особенности:

• Нормальный режим работы ТН близок к холостому ходу
• Недопустимы режимы короткого замыкания во вторичных цепях
• Требуется периодический контроль изоляции и проверка метрологических характеристик
• Необходимо соблюдать допустимые нагрузки вторичных обмоток
• Важно правильное заземление вторичных цепей

Как выбрать трансформатор напряжения

При выборе трансформатора напряжения учитывают следующие основные параметры:

• Номинальное напряжение первичной обмотки
• Номинальное напряжение вторичной обмотки (обычно 100 В)
• Класс точности (0.2, 0.5, 1, 3)
• Номинальная мощность
• Климатическое исполнение
• Конструктивное исполнение

Правильный выбор трансформатора напряжения обеспечивает надежную и точную работу систем измерения, защиты и автоматики в электроэнергетике.

Перспективы развития трансформаторов напряжения

Современные тенденции в развитии трансформаторов напряжения включают:

• Применение новых изоляционных материалов для повышения надежности
• Разработку цифровых трансформаторов напряжения
• Создание комбинированных устройств (трансформатор тока и напряжения в одном корпусе)
• Совершенствование конструкций для работы в сетях с высшими гармониками
• Повышение точности измерений в широком диапазоне нагрузок

Эти инновации направлены на повышение эффективности и надежности электроэнергетических систем.

устройство, принцип работы, назначение и применение

Люди, незнакомые с электрикой, могут и не знать, для чего нужен трансформатор и как он выглядит. Роль этого устройства для технического прогресса можно считать одной из самых недооценённых, хотя благодаря его изобретению человечество получило широкий доступ к электроэнергии. За более чем 100 лет эволюции трансформаторы стали ключевыми компонентами не только энергетических систем, но и самых разнообразных радиоэлектронных устройств.

• Принцип работы и виды
• Транспортировка электроэнергии
• Преобразователи напряжения в схемах питания

Принцип работы и виды

Трансформатором называют электрическое устройство, предназначенное для переноса электроэнергии переменного тока от одной цепи к другой с сохранением первоначальной частоты. Основа его конструкции — ферромагнитный сердечник с несколькими обмотками провода. Входное напряжение подключается к так называемой первичной обмотке, а выходное снимается со вторичных.

Переменный ток в первичной катушке индуцирует переменный магнитный поток, который локализуется в сердечнике, изменяет своё направление в течение каждого электрического цикла. Он же индуцирует переменный ток в каждой из вторичных обмоток.

Различные виды трансформаторов классифицируются в зависимости от конструкции, типа питания, охлаждения и так далее. Подробнее:

• По целям. Здесь различают два основных типа — повышающие и понижающие напряжение. Существуют также разделительные трансформаторы, задачей которых является гальваническая развязка цепей без изменения параметров.
• По типу питания. Различают однофазные и трехфазные. Три отдельных однофазных, соединённых в общую электрическую схему, могут работать в качестве трёхфазного.
• По способу охлаждения. Разделяют на естественное и принудительное, воздушное и масляное.

Большинство трансформаторов в мире — это однофазные устройства воздушного охлаждения, понижающие напряжение.

Но самые массивные и мощные из них работают как раз на повышение напряжения.

Транспортировка электроэнергии

Генераторы электростанций вырабатывают электроэнергию до десятков киловольт. Теоретически её в неизменном виде можно передать потребителям. Но с ростом мощности источника и расстояния транспортировки растут и проблемы потерь на нагрев проводов. При определённых значениях сама передача энергии может терять всякий смысл. Уменьшить потери можно только двумя способами:

• снижением сопротивления проводов;
• повышением напряжения передаваемой электроэнергии.

Первый способ реализуется увеличением площади поперечного сечения проводов. Это крайне дорого и сложно технически, так как влечёт за собой не только удорожание и утяжеление самих линий, но и усиление конструкций, их удерживающих. На больших расстояниях это просто невыгодно экономически, а то и нереально.

Во втором случае, согласно закону Ома, при уменьшении силы тока потери снижаются пропорционально квадрату силы тока. Это очень привлекательно с позиции снижения капитальных затрат на строительство и содержание системы энергопередачи. Поднять напряжение и одновременно снизить ток при неизменной мощности — вот зачем нужны трансформаторы в этом случае.

Поскольку электроэнергия высокого напряжения не может быть распределена между потребителями непосредственно, её приводят к желаемым параметрам с помощью понижающих трансформаторов. Таким образом, транспортировка энергии не обходится без предварительного и последующего преобразования, поэтому без силовых трансформаторов передача электроэнергии на большие расстояния в современном мире невозможна.

Преобразователи напряжения в схемах питания

Бытовые электрические сети стандартизированы по напряжению и частоте переменного тока, а вот приборы, которые подключаются к ней, могут нуждаться в совсем иных параметрах питания.

Например, процессоры и компоненты электроники работают только в низковольтных цепях постоянного тока. Для того чтобы универсальность источника не была преградой для работы техники, подключаемые устройства комплектуют встроенными или наружными преобразователями напряжения на основе трансформаторов.

В линейных или традиционных источниках питания используются силовые трансформаторы. Они великолепно справляются с большой нагрузкой, но обладают некоторыми недостатками:

• Большие размеры, обусловленные частотой сети 50 Гц. Это сказывается на весе источников питания, например, при выходном напряжении 16 В на каждый ампер выходного тока требуется приблизительно 0,5 кг массы.
• Сравнительно большие потери мощности на тепло и, как следствие, низкий КПД.
• Заметное потребление на холостом ходу.

Из-за перечисленных недостатков они были вытеснены импульсными преобразователями в зарядных устройствах и компьютерной технике. В подобных блоках питания электроэнергия попадает на трансформатор через фильтр и электронную схему в виде тока с очень высокой частотой. Благодаря этому КПД передачи мощности резко возрастает. Таким образом, блоки питания, работающие на этом принципе, значительно меньше и легче традиционных аналогичной мощности.

Но если сравнивать силовые трансформаторы с импульсными преобразователями питания, то первые являются меньшими источником электромагнитных помех, особенно в диапазоне высоких частот. Это свойство важно для их применения в аудиофильской технике, лабораторном оборудовании и радиоаппаратуре.

Преобразование электроэнергии для передачи её от производителя до потребляющих приборов — очень ёмкая, но далеко не единственная область применения трансформаторов. Огромное разнообразие этих устройств можно встретить в самых непохожих местах — от звукоснимателя и микрофона до сварочного аппарата и мощных измерительных приборов. А в качестве преобразователя напряжения сети трансформаторы окружают человека повсюду.

Зачем нужен трансформатор напряжения? — flagman-ug.ru

Содержание

• Трансформаторы напряжения — назначение и принцип действия
• Принцип работы ТН
• Классификация трансформаторов напряжения
• Трансформаторы тока и напряжения
• Зачем нужны измерительные трансформаторы напряжения
• Трансформаторы напряжения и их конструкция
• Зачем нужны трансформаторы тока
• Принцип действия и конструкция трансформаторов тока
• Видео про трансформаторы тока
• Что такое трансформатор напряжения
• Трансформатор напряжения принцип работы
• Схемы включения трансформаторов напряжения
• Трансформатор напряжения при напряжении до 35 кВ
• Трёхфазный трансформатор
• Чем отличаются трансформаторы напряжения от трансформаторов тока
• Расшифровка аббревиатур устройств
• Виды и их особенности
• Критерии выбора оборудования
• Как работает
• Чем отличаются
• Измерительные трансформаторы
• Феррорезонанс и способы защиты от него
• Заземляемые устройства
• Незаземляемые приборы
• Ремонт оборудования
• Трансформатор напряжения — что это?
• Принцип действия ↑
• Предназначение ↑

Трансформаторы напряжения — назначение и принцип действия

Они встречаются везде, где присутствует необходимость преобразовать высокое напряжение сети в пропорционально более низкое значение. В этом и есть их назначение: преобразование величины напряжения. ТН-ы используют для:

• уменьшения величины напряжения до величины, которую безопасно и удобно использовать в цепях измерения (вольтметры, ваттметры, счетчики), защиты, автоматики, сигнализации
• защиты от высокого напряжения вторичных цепей, а следовательно и человека
• повышения напряжения при испытаниях изоляции различного эо
• на подстанциях ТН используют для контроля изоляции сети, работы в составе устройства сигнализации или защиты от замыканий на землю

Если бы не существовало трансформаторов напряжения, то, например, чтобы измерить напряжение на шине 10кВ, пришлось бы сооружать супермощный вольтметр с изоляцией, выдерживающей 10кВ. А это уже габариты ого-го. А ещё плюс к этому необходимо соблюсти точность измерений. Проблемка, но и это не всё. Если в таком приборе что-то коротнет, то электрик ошибается однажды…. при выборе профессии. 10кВ, а ведь есть и 750кВ, как там померить? Загвоздочка. Поэтому отдаем почести изобретателям трансформаторов, и в частности трансформаторов напряжения. Отвлеклись, продолжаем.

Прежде, чем двигаться дальше, нарисую однофазный ТН, чтобы было наглядно и более понятнее далее в изложении материала.

Значит на рисунке сверху у нас приходит напряжение на выводы А, Х трансформатора напряжения на первичную обмотку(1). Это напряжение номинальное напряжение, первичное напряжение. Далее оно трансформируется до величины вторичного напряжения, которое находится на вторичной обмотке (3). Выводы вторичной обмотки — а, х. Вывод вторичной обмотки заземляются. В — это вольтметр, но это может быть и другое устройство. (2) — это магнитопровод ТНа.

Принцип работы ТН

Принцип действия трансформатора напряжения аналогичен принципу работы трансформатора тока. Обозначим это еще раз. По первичной обмотке проходит переменный ток, этот ток образует магнитный поток. Магнитный поток пронизывает магнитопровод и обмотки ВН и НН. Если ко вторичной обмотке подключена нагрузка, то по ней начинает течь ток, который возникает из-за действия ЭДС. ЭДС наводится из-за действия магнитного потока. Подбирая разное количество витков первичной и вторичной обмоток можно получить нужное напряжение на выходе. Более подробно это показано в статье про векторную диаграмму трансформатора напряжения.

Если на ТН подавать постоянное напряжение, то ЭДС не создается постоянным магнитным потоком. Поэтому ТНы выпускают на переменное напряжение. Коэффициентом трансформации трансформатора напряжения называют естественно отношение напряжения первичной обмотки к напряжению вторичной и записывают через дробь. Например, 6000/100. Когда приходят молодые студенты, они иногда на вопрос какой коэффициент отвечают 60. Не стоит так делать.

Классификация трансформаторов напряжения

ТНы классифицируются по следующим параметрам:

• напряжение первичной обмотки (3, 6, 10 … 750кВ)
• напряжение основной вторичной обмотки (100 В — для однофазных, включаемых между фазами, трехфазных; 100√3 — однофазных, включаемых между фазой и землей напряжение дополнительной вторичной обмотки (100В — однофазные в сети с заземленной нейтралью, 100√3 — однофазные в сети с изолированной нейтралью
• число фаз (однофазные, трехфазные)
• количество обмоток (двухобмоточные, трехобмоточные)
• класс точности (0,1 0,2 0,5 1 3 3Р 6Р)
• способ охлаждения (сухие, масляные, газонаполненные)
• изоляция (воздушно-бумажная, литая, компаунд, газ, масло, фарфор)

На напряжение 6, 10кВ используют литые ТНы, залитые эпоксидной смолой. Эти аппараты устанавливают в распредустройствах. Они занимают меньшие габариты, по сравнению с масляными. Также к их плюсам стоит отнести меньшее количество ухода за ними.

электромагнитные и емкостные

Если открыть объемы и нормы испытаний электрооборудования на странице ТНов, то можно увидеть, что трансформаторы напряжения там разделяются на электромагнитные и емкостные. В чем же состоит различие этих типов оборудования.

Электромагнитными считаем все ТНы в которых преобразование происходит по принципу, описанному выше (магнитные потоки, ЭДС и так далее). Индукционный ток, в брошюрах западных производителей их называют индуктивными, в противоположность емкостным. По моему всё именно так.

А вот емкостные трансформаторы напряжения, или же всё таки емкостные делители напряжения… Тут история умалчивает. Принцип работы такого оборудования можно понять, если нарисовать схему.

Вот, например схема ТН марки НДЕ-М. Они выпускаются на напряжение выше 110кВ. Состоит из емкостного делителя и электромагнитного устройства. Емкостной делитель состоит из конденсаторов С1 и С2. Принцип емкостного делителя в следующем. Напряжение линии Л делится обратно пропорционально величинам емкостей С1 и С2. То есть мы подключаем к С2 наш ТН и напряжение на нем пропорционально входному, которое идет по Л, но гораздо меньше его. Раз рассматриваем НДЕ, то вот табличка величин напряжения для разных классов оборудования.

Электромагнитное устройство состоит из понижающего трансформатора, реактора и демпфера.

Реактор предназначен для компенсации емкостного сопротивления и следовательно уменьшения погрешности.

Электромагнитный демпфер предназначен для устранения субгармонических колебаний, которые могут возникать при включениях и коротких замыканиях в обмотках ТНа.

Чем выше класс напряжения, тем емкостные трансформаторы напряжения выгоднее своих собратьев. За счет снижения размеров изоляции и материалов.

Сохраните в закладки или поделитесь с друзьями

Трансформаторы тока и напряжения

Без электроснабжения невозможно представить нашу жизнь. Чтобы электрическая система работала без сбоев или не пришла в негодность из-за неисправности в кабеле или в силовом оборудовании, её параметры необходимо контролировать, замерять. Диагностика, заключающаяся в проведении электрических измерений, способна выявить причины сбоев и вовремя устранить их. Для этого применяются приборы, измеряющие величины токов, напряжений, мощности.

Но если в электроустановках с низким напряжением возможно подключение измерительных приборов напрямую, непосредственно к измеряемому узлу, то в высоковольтных цепях проблематично отследить параметры без применения измерительных трансформаторов. В электроустановках напряжение доходит до 750 кВ и выше, а токи устанавливаются в десятки килоампер и более. Для «прямого» измерения потребовались бы громоздкое и дорогое оборудование, а иногда измерения вообще не возможно было бы произвести. Также, при обслуживании приборов, напрямую подключенных к сети высокого напряжения, персонал подвергался бы опасности поражения током.

Измерительные трансформаторы тока (ТТ) и напряжения (ТН) способствуют расширению пределов измерений обычных измерительных устройств и одновременно изолируют их от цепей высокого напряжения. Измерительные трансформаторы создаются с высоким классом точности. Во время эксплуатации их метрологические характеристики подлежат первичной и периодической поверке на правильность работы.

Наиболее часто в сетях переменного тока применяются электромагнитные трансформаторы. Они состоят из магнитопровода, первичной и одной или нескольких вторичных обмоток. ТТ преобразовывает замеряемый высокий ток в малый, а ТН — измеряемое высшее напряжение в низшее. Измерительные трансформаторы включаются в цепи между высоковольтным оборудованием и контрольно-измерительными приборами: амперметрами, вольтметрами, ваттметрами, приборами релейной защиты, телемеханики и автоматики, счетчиками энергии.

Зачем нужны измерительные трансформаторы напряжения

Измерительные ТН относятся к преобразователям электрической энергии, которые:

• трансформируют напряжение участка сети или установки в напряжение приемлемой величины для осуществления измерений с помощью стандартных измерительных устройств, питания релейной защиты, устройств сигнализации, автоматики, телемеханики;
• изолируя вторичные приборы и цепи, защищают оборудование от высокого напряжения и персонал, имеющего доступ к обслуживанию электроустановок, от поражения током.

Подключение ТН к высоковольтной части электроустановки осуществляется соединением его первичной обмотки «в параллель» к цепи высокого напряжения. Номинал вторичных обмоток трансформатора напряжения составляет обычно 100 В. Так как сопротивление измерительных приборов, подключаемых к вторичной обмотке, велико, током можно пренебречь. Поэтому основной режим работы ТН подобен режиму холостого хода типового силового трансформатора.

Трансформаторы напряжения и их конструкция

Трансформаторы напряжения подразделяются:

• по числу фаз: на одно- и трехфазные;
• по числу вторичных обмоток: двухобмоточный ТН имеет одну вторичную обмотку, трехобмоточный — две: основную и дополнительную;
• по назначению вторичных обмоток: с основной вторичной обмоткой, с дополнительной, со специальной компенсационной — для контроля изоляции цепи;
• по особенностям исполнений — на трансформаторы защищенного типа, водозащищенного типа (защита от капель и влаги), герметичные, со встроенным предохранителем и с антирезонансной конструкцией;
• по принципу действия и особенностям конструкций: на каскадные, ёмкостные, заземляемые и не заземляемые.

У каскадного ТН первичная обмотка разделена на несколько поочередно соединенных секций, передача энергии от которых к вторичным обмоткам происходит посредством связующих и выравнивающих обмоток. У ёмкостного ТН в конструкции имеется ёмкостный делитель. Заземляемый однофазный ТН — устройство, у которого один конец первичной обмотки должен быть заземлен. У заземляемого трехфазного ТН должна быть заземлена нейтраль первичной обмотки. Все части первичной обмотки не заземляемого ТН изолированы от земли.

Зачем нужны трансформаторы тока

Трансформатор тока — базовый измерительный аппарат в электроэнергетике, применяемый для преобразования тока первичной сети во вторичный стандартный ток величиной 5 А или 1 А. Первичная обмотка соединяется непосредственно с цепью высокого напряжения последовательным способом подключения. Вторичная обмотка включается во вторичные цепи измерений, защиты и учета. 5А — часто встречающийся номинал вторичной обмотки.

Принцип действия и конструкция трансформаторов тока

Первичная обмотка ТТ включается в разрез линейного провода (последовательно с нагрузкой), в котором измеряется сила тока. Вторичная обмотка замкнута на измерительное устройство с малым сопротивлением. Поэтому, в отличие от силового трансформатора, для которого режим короткого замыкания является аварийным, нормальным режимом для измерительного ТТ являются условия, близкие к КЗ, так как сопротивление во вторичной цепи у него мало.

Через первичную обмотку, имеющую определённое количество витков, течет ток. Вокруг катушки наводится магнитный поток, который улавливается магнитопроводом. Пересекая перпендикулярно ориентированные витки вторичной обмотки, магнитный поток формирует электродвижущую силу. Под влиянием последней возникает ток, протекающий по катушке и нагрузке на выходе. Одновременно на зажимах вторичной цепи образуется падение напряжения.

По конструктиву и применению ТТ условно подразделяются на несколько разновидностей:

• Опорные монтируются на опорной плоскости.
• Проходные используются в качестве ввода и устанавливаются в металлических конструкциях, в проемах стен или потолков.
• Встраиваемые размещаются в полости оборудования: электрических выключателей, генераторов и других электроаппаратов и машин.
• Разъемные не имеют своей первичной обмотки. Их магнитопроводы из двух половинок, стягиваемых болтами, можно размыкать и закреплять вокруг проводников под током. Эти проводники исполняют роль первичных обмоток.
• Шинные изготавливаются тоже без первичных обмоток — их роль выполняют пропущенные сквозь окна магнитопроводов ТТ токоведущие шины распредустройств.
• Накладные надеваются сверху на проходной изолятор.
• Переносные предназначаются для лабораторных и контрольных измерений.

По выполнению первичной обмотки ТТ подразделяются на одновитковые и многовитковые, а по числу вторичных обмоток — на устройства с одной обмоткой и с несколькими вторичными обмотками (до четырёх, пяти). По числу ступеней трансформации — на одноступенчатые и каскадные.

К общей классификации трансформаторов обоих типов относятся: количество коэффициентов трансформации (однодиапазонные и многодиапазонные), критерии по материалу диэлектрика между первичной и вторичной обмотками и по материалу внешней изоляции — маслонаполненные, газонаполненные, сухие, с литой, фарфоровой и прессованной изоляцией, с вязкими заливочными компаундами, комбинированные бумажно-масляные. ТТ и ТН устанавливаются на открытом воздухе, в закрытых и в подземных установках, на морских и речных судах, внутри оболочек электроустановок и связываются контрольными проводами и кабелями с оборудованием вторичных цепей. По диапазону рабочего напряжения выделяют трансформаторы, функционирующие в устройствах до 1000 В и выше 1000 B. Трансформаторы также классифицируются по классу точности.

Видео про трансформаторы тока

Кратко о назначении трансформатора тока, составе и особенностях конструкции, о схеме и принципе работы. Почему нельзя допускать размыкание вторичных цепей трансформатора тока без предварительного их замыкания накоротко? Почему на напряжение выше 330 кВ изготавливаются ТТ каскадного типа? Об этом и об измерительном трансформаторе тока для подстанции 750 кВ вы узнаете из видео.

Что такое трансформатор напряжения

Трансформатор напряжения — это одна из разновидностей трансформаторов, который нужен для:

1. преобразования электрической мощности и питания различных устройств,
2. гальванической развязки цепей высокого напряжения (6 кВ и выше) от низкого (обычно 100 В) напряжения вторичных обмоток.
3. измерения напряжения на подстанциях и питания всевозможных реле защиты

измерительный трансформатор напряжения

Измерительный трансформатор напряжения служит для понижения высокого напряжения, подаваемого в установках переменного тока на измерительные приборы и реле защиты и автоматики.

Трансформатор напряжения принцип работы

Для непосредственного включения на высокое напряжение потребовались бы очень громоздкие приборы и реле вследствие необходимости их выполнения с высоковольтной изоляцией. Изготовление и применение такой аппаратуры практически неосуществимо, особенно при напряжении 35 кВ и выше.

Применение трансформаторов напряжения позволяет использовать для измерения на высоком напряжении стандартные измерительные приборы, расширяя их пределы измерения; обмотки реле, включаемых через трансформаторы напряжения, также могут иметь стандартные исполнения.

Кроме того, трансформатор напряжения изолирует (отделяет) измерительные приборы и реле от высокого напряжения, благодаря чего он обеспечивает безопасность их обслуживания на подстанции.

Основное принципиальное отличие измерительных трансформаторов напряжения (ТН) от трансформаторов тока (ТТ) состоит в том, что они, как и все силовые модели, рассчитаны на обычную работу без закороченной вторичной обмотки.

В то же время, если силовые трансформаторы предназначены для передачи транспортируемой мощности с минимальными потерями, то измерительные трансформаторы напряжения конструируются с целью высокоточного повторения в масштабе векторов первичного напряжения.

измерительный трансформатор напряжения

Принципы работы трансформатора напряжения

Конструкцию трансформатора напряжения, как и трансформатора тока, можно представить магнитопроводом с намотанными вокруг него двумя обмотками:

Специальные сорта стали для магнитопровода, а также металл их обмоток и слой изоляции подбираются для максимально точного преобразования напряжения с наименьшими потерями. Число витков первичной и вторичной катушек рассчитывается таким образом, чтобы номинальное значение высоковольтного линейного напряжения сети, подаваемое на первичную обмотку, всегда воспроизводилось вторичной величиной 100 вольт с тем же направлением вектора для систем, собранных с заземленной нейтралью.

Если же первичная схема передачи энергии создана с изолированной нейтралью, то на выходе измерительной обмотки будет присутствовать 100/√3 вольт.

Для создания разных способов моделирования первичных напряжений на магнитопроводе может располагаться не одна, а несколько вторичных обмоток.

Устройство однофазного трансформатора напряжения

Устройство однофазного трансформатора напряжения:

• а — общий вид трансформатора напряжения;
• б — выемная часть;
• 1,5 — проходные изоляторы;
• 2 — болт для заземления;
• 3 — сливная пробка;
• 4 — бак;
• 6 — обмотка;
• 7 — сердечник;
• 8 — винтовая пробка;
• 9 — контакт высоковольтного ввода

Однофазные трансформаторы напряжения получили наибольшее распространение. Они выпускаются на рабочие напряжения от 380 В до 500 кВ.

Конструктивные размеры и масса ТН определяются не мощностью, как у силовых трансформаторов, а в основном объемом изоляции первичной обмотки и размерами её выводов высокого напряжения.

Трансформаторы напряжения с номинальным напряжением от 380 В до 6 кВ имеют исполнение с сухой изоляцией (обмотки выполняются проводом марки ПЭЛ и пропитываются асфальтовым лаком).

Свердловский завод трансформаторов тока выпускает трансформаторы напряжения на 6, 10, 35 кВ с литой изоляцией.

У трансформаторов напряжением 10 — 500 кВ изоляция масляная (магнитопровод погружен в трансформаторное масло).

Пример назначение и область применение трансформаторов напряжения ЗНОЛ-НТЗ

Трансформаторы предназначены для наружной установки в открытых распределительных устройствах (ОРУ). Трансформаторы обеспечивают передачу сигнала измерительной информации измерительным приборам и устройствам защиты и управления, предназначены для использования в цепях коммерческого учета электроэнергии в электрических установках переменного тока на класс напряжения 35 кВ. Трансформаторы выполнены в виде опорной конструкции.

Корпус трансформаторов выполнен из компаунда на основе гидрофобной циклоалифатической смолы «Huntsman», который одновременно является основной изоляцией и обеспечивает защиту обмоток от механических и климатических воздействий. Рабочее положение трансформаторов в пространстве — вертикальное, высоковольтными выводами вверх.

схема включения обмоток трансформатора напряжения ЗНОЛ-НТЗ

• См. трансформаторы ЗНОЛ, схемы характеристики в таблице

Схемы включения трансформаторов напряжения

Измерительные трансформаторы применяются для замера линейных и/или фазных первичных величин. Для этого силовые обмотки включают между:

• проводами линии с целью контроля линейных напряжений;
• шиной или проводом и землей, чтобы снимать фазное значение.

Важным элементом безопасности измерительных трансформаторов напряжения является заземление их корпуса и вторичной обмотки.

На заземление трансформаторов напряжения обращается повышенное внимание, ведь при пробое изоляции первичной обмотки на корпус или во вторичные цепи в них появится высоковольтный потенциал, способный травмировать людей и сжечь оборудование.

Преднамеренное заземление корпуса и одной вторичной обмотки отводит этот опасный потенциал на землю, чем предотвращает дальнейшее развитие аварии.

Трансформатор напряжения при напряжении до 35 кВ

Трансформатор напряжения при напряжении до 35 кВ по принципу выполнения ничем не отличается от силового понижающего трансформатора. Он состоит из магнитопровода, набранного из пластин листовой электротехнической стали, первичной обмотки и одной или двух вторичных обмоток. На рис. 2.1. показана схема трансформатора напряжения с одной вторичной обмоткой. На первичную обмотку подается высокое напряжение Ub a напряжение вторичной обмотки U2 подведено к измерительному прибору.

рис. 2.1 Схема включения однофазного трансформатора напряжения

Трансформаторы применяются в наружных (типа НОМ-35, серий ЗНОМ и НКФ) или внутренних установках переменного тока напряжением 0,38-500 кВ и номинальной частотой 50 Гц. Трехобмоточные трансформаторы НТМИ предназначены для сетей с изолированной нейтралью, серии НКФ (кроме НКФ-110-5 8) — с заземленной нейтралью.

В электроустановках используются однофазные, трехфазные (пятистержневые) и каскадные трансформаторы напряжения (ТН). Выбор того или иного типа трансформатора напряжения зависит от напряжения сети, значения и характера нагрузки вторичных цепей и назначения трансформатора напряжения (для целей изменения, для контроля однофазных замыканий на землю, для питания устройств релейной защиты и автоматики).

Ввиду относительно высокой стоимости ТН для сетей 110-750 кВ они в ряде случаев, там, где это возможно по условиям работы систем измерения, защиты и автоматики электроустановок, заменяются емкостными делителями напряжения.

По изоляции различают трансформаторы напряжения с сухой и масляной изоляцией.

Обозначение трансформатора напряжения на схеме

Предохранители трансформаторов осуществляют защиту трансформаторов напряжения от повреждения в случае их работы в ненормальном режиме — при однофазном замыкании на землю, при возникновении в сети феррорезонансных явлений или в случае наличия короткого замыкания в первичной обмотке трансформатора напряжения.

Трёхфазный трансформатор

Среди электромагнитных устройств данного типа выделяется трёхфазный трансформатор. Он имеет магнитную и гальваническую связи фаз. Наличие схемы первого типа обусловлено соединением магнитопроводов в одну систему. При этом потоки магнитного воздействия расположены относительно друг друга под углом 120 °. Стержень в данной системе не нужен, так как при объединении центров трёх фаз сумма электромагнитных русел равняется нулю вне зависимости от времени. Благодаря этому схема с шестью стержнями преобразуется в трёхстержневую.

В соединении обмоток устройства можно использовать схемы трёх типов:

• Соединение в виде звезды может осуществляться с выводом от общих точек или же без него. Здесь каждую обмотку соединяют с нейтральной точкой.
• По треугольной схеме фазы соединяются последовательно.
• Зигзаг-это схема, которая чаще всего применяется во время отвода от общей точки. В ней соединяются три обмотки, расположенные на разных стержнях магнитопроводов.

Применение трёхфазного трансформатора является более экономичным, чем использование соединённых однофазных конструкций.

Нагрузка трансформаторов напряжения

Вторичная нагрузка трансформатора напряжения—это мощность внешней вторичной цепи. Под номинальной вторичной нагрузкой понимают наибольшую нагрузку, при которой погрешность не выходит за допустимые пределы, установленные для трансформаторов данного класса точности.

Конструкции трансформаторов напряжения

В установках напряжением до 18 кВ применяются трехфазные и однофазные трансформаторы, при более высоких напряжениях — только однофазные.

При напряжениях до 20 кВ имеется большое число типов трансформаторов напряжения: сухие (НОС), масляные (НОМ, ЗНОМ, НТМИ, НТМК), с литой изоляцией (ЗНОЛ). Следует отличать однофазные двухобмоточные трансформаторы НОМ от однофазных трехобмоточных трансформаторов ЗНОМ. Трансформаторы типов ЗНОМ-15, -20 -24 и ЗНОЛ-06 устанавливаются в комплектных токопроводах мощных генераторов. В установках напряжением 110 кВ и выше применяют трансформаторы напряжения каскадного типа НКФ и емкостные делители напряжения НДЕ.

Измерительные трансформаторы напряжения

Измерительные трансформаторы напряжения предназначены для уменьшения первичных напряжений до значений, наиболее удобных для подключения измерительных приборов, реле защиты, устройств автоматики. Применение измерительных трансформаторов обеспечивает безопасность работающих, так как цепи высшего и низшего напряжения разделены, а также позволяет унифицировать конструкцию приборов и реле.

Видео: Трансформаторы напряжения

Технические характеристики трансформаторов напряжения, схемы включения. Факторы, влияющие на класс точности. Виды трансформаторов напряжения, расшифровка маркировки.

Чем отличаются трансформаторы напряжения от трансформаторов тока

Давайте разберемся, для чего нужен трансформатор напряжения и какие функции он выполняет? Данное устройство необходимо службам, занимающимся учетом электроснабжения. Функция электросетей – выработка энергии, передача ее на большие расстояния и перераспределение электрической энергии между потребителями. Именно для этих целей существует данный прибор.

Трансформаторы промышленного типа широко используются на электроподстанциях. Более мелких размеров трансформаторы находят свое применение во многих цепях бытовых электроприборов. Такие устройства изменяют напряжение – увеличивают либо понижают его. Появления трансформатора стало возможным после того, как Майкл Фарадей открыл в 1831 году электромагнитную индукцию.

В статье информация о всех особенностях трансформаторов напряжения, описаны их технические характеристики. В качестве бонуса, в статье содержится видеоролик о трансформаторах, а также материл на данную тему.

Расшифровка аббревиатур устройств

Различаются и по способу изоляции, сухая, она же литая и масляной. У каждого свое, буквенное обозначение трансформатора. Есть на разные классы напряжения, такие как, нтми-10, ном-10, зном-35, ном-35, нкф-110, нами-10. В предыдущем предложении, цифры означают номинальное напряжение. Начнём с самой важной буквы, которая находится в самом начале практически всех аббревиатур, это буква Н. Она как раз и означает трансформатор напряжения. Кстати говоря, его сокращённо называют просто ТН.

Следующие по списку и по важности буква это, Т и О, которые означаю количество фаз. Трехфазный и однофазный соответственно. У буквы Т есть ещё одно значение, она означает что, трансформатор трёх обмоточный. Следующие буквы, относятся к изоляции и способам охлаждения. Она может быть, литой (Л), С сухой, Естественное мысленно охлаждение, маркируется буквой М.

Следующие значения, можно отнести к дополнительным функциям. Для подключения измерительных приборов, наносится (И). Если видим (К), следует понимать, что в трансформаторе напряжения есть дополнительная обмотка, которая уменьшает угловую погрешность или каскад. «З» – наличие заземляющего вывода. Активную часть, часто помещают в фарфоровую покрышку, поэтому присутствует символ «Ф». (У) — относится к установки в умеренно климате. Д, Е – делитель, имеет определённую ёмкость.

Виды и их особенности

Кроме рассмотренных выше понижающих и повышавших приборов выпускаются и другие модели:

• тяговые;
• лабораторные, в которых возможно регулировать напряжение;
• для выпрямительных установок;
• источники питания для радиоаппаратуры.

Все они относятся к одной большой группе трансформаторов – силовым. Есть еще одна разновидность такого оборудования. Это устройства, используемые для подключения к цепям высокого напряжения различных электроизмерительных приборов. Они получили название измерительных трансформаторов напряжения. Также эти приборы находят широкое применение при электросварке. Имеют отличия и в конструктивном исполнении. В зависимости от этого различают двух и многообмоточные измерительные трансформаторы тока и напряжения. Такие приборы используются для проведения измерений и питания цепей автоматики, релейной защиты. Они могут быть одно- или трехфазные с масляным или воздушным охлаждением.

Влияет на классификацию, и форма магнитопровода. Он может быть:

При этом различают два вида конструкции обмоток:

По классу точности устройства подразделяются на 4 категории:

Еще одним параметром, влияющим на специфику применения измерительных трансформаторов тока и напряжения, является способ установки. В зависимости от него изделия бывают следующих типов:

Критерии выбора оборудования

Трансформатор напряжения состоит из двух обмоток и сердечника. Обмотки также подразделяются на первичную и вторичную. Вот тут и начинаются различия, если сравнивать трансформатор напряжения с трансформатором тока. Первичная обмотка трансформатора напряжения содержит значительно больше витков, чем вторичная.

На первичную обмотку подается напряжение, которое нам нужно измерить а к вторичной обмотке подсоединяется вольтметр. Обычно приобретая оборудование ориентируются не его основные параметры. Для трансформатора таковыми являются:

• напряжения обмоток, которые указываются на щитке;
• коэффициент трансформации;
• угловой погрешности.

Необходимо также ориентироваться на условия эксплуатации. Поэтому самыми важными параметрами при выборе оказываются нагрузка, сфера применения и напряжение короткого замыкания трансформатора. На первом этапе необходимо убедиться в том, что мощности модели будет достаточно для того чтобы справиться не только с поставленной задачей, но и возможными перегрузками. Неплохо иметь прибор, параметры которого могут быть изменены в процессе эксплуатации.

Но ориентироваться только на эти характеристики недопустимо. Так как для эффективной работы трансформатора напряжения 110 кВ важны и его технические характеристики:

1. частота тока;
2. фазность;
3. способ установки;
4. место расположения;
5. нагрузка.

Кроме этого нужно определить подходит ли вам цена устройства, а также стоимость его дальнейшего обслуживания. Параметры выбора трансформаторов тока приведены в таблице ниже.

Как работает

После того, как в первичной обмотке появится переменное напряжение U1, в магнитопроводе возникает переменный магнитный поток Ф, который возбуждает напряжение во вторичной обмотке U2. Это наиболее простое и краткое описание принципа работы трансформатора напряжения. Самым главным параметром трансформаторов является «коэффициент трансформации» и обозначается латинской «n». Он вычисляется делением напряжение в первичной обмотке на напряжение во вторичной обмотке или количества витков в первой катушки на количество витков во второй катушке.

Этот коэффициент позволяет рассчитать необходимые параметры вашего трансформатора для выбранного устройства. Например, если первичная обмотка имеет 2000 витков, а вторичная -100 витков, то n=20. При напряжении сети 240 вольт, на выходе устройства должно быть 12 вольт. Так же, можно определить количество витков при заданных, входном и выходном, напряжениях.

Чем отличаются

По определению эти устройства предназначены для работы с разными электрическими величинами, как основными и соответственно, схемы включения будут различными. Например, трансформатор тока питается от источника тока и не работает, даже может выйти из строя, если его обмотки не нагружены и через них не идет электрический ток. Трансформатор напряжения питаются от источников напряжения и, наоборот, не может долго работать в режиме с большими токовыми нагрузками.

Измерительные трансформаторы

При эксплуатации оборудования с высокими рабочими напряжениями и большими токами потребления встает вопрос их измерения и контроля. Здесь на помощь приходят измерительные трансформаторы. Они обеспечивают гальваническую развязку измерительного оборудования от цепей с повышенной опасностью и снижение измеряемой величины до уровня, необходимого для замеров.

Прежде чем покупать трансформатор напряжение, нужно проанализировать все требования, выдвигаемые к устройству. Необходимо учитывать не только рабочие напряжения, но и токи нагрузки при использовании трансформатора в различных приборах.

Трансформаторы напряжения можно изготовить самому, но если вам нужен простой бытовой трансформатор с напряжением на 220 вольт и понижением до 12 вольт, то лучше его приобрести. Сколько стоят трансформаторы напряжения можно узнать на любом интернет-сайте, как правило, на бытовые понижающие трансформаторы напряжения цены не очень высоки.

Феррорезонанс и способы защиты от него

Феррорезонансный контур в сети с изолированной нейтралью — это контур нулевой последовательности с нелинейной характеристикой намагничивания. Трехфазный заземляемый трансформатор напряжения, по конструктиву, это три однофазных трансформатора, соединенные по схеме звезда/звезда, с обособленной магнитной системой. При перенапряжениях в сети индукция в магнитопроводе увеличивается, как минимум в 1,73 раза.

Существует множество способов защиты ТН от резонансных явлений в сети:

• изготовление ТН с максимально уменьшенной рабочей индукцией;
• включение в цепь ВН и НН дополнительных демпфирующих сопротивлений;
• изготовление трехфазных трансформаторов напряжения с единой магнитной системой в пятистержневом исполнении;
• применение специальных устройств, включаемых в цепь разомкнутого треугольника;
• заземление нейтрали трехфазного трансформатора напряжения через токоограничивающий реактор;
• применение специальных компенсационных обмоток и т.д.;
• применение специальных релейных схем, для защиты обмотки ВН от сверхтоков.

Все эти меры в той или иной степени защищают измерительный трансформатор напряжения, но не решают проблему в корне.

Заземляемые устройства

Заземляемые трансформаторы напряжения применяются в сетях с изолированной нейтралью. Заземление нейтрали ТН позволяет осуществлять контроль изоляции сети с помощью дополнительных вторичных обмоток, соединенных по схеме звезда/треугольник. На наш взгляд, это основная функция заземляемых трансформаторов, функция измерения и учета — дополнительная.

Зачастую, в электрических сетях эксплуатируются заземляемые трансформаторы напряжения, у которых защитные обмотки не используются. Применение заземляемых трансформаторов без использования функции контроля изоляции сети — неоправданный риск. Это связано с тем, что:

• заземляемые трансформаторы напряжения подвержены влиянию феррорезонансных явлений;
• изоляцию обмотки ВН невозможно испытать в условиях эксплуатации приложенным одноминутным напряжением промышленной частоты.

Незаземляемые приборы

Для решения всех вопросов, связанных с эксплуатацией заземляемых трансформаторов напряжения в сетях с изолированной нейтралью, на нашем предприятии разработана новая трехфазная группа. Трехфазная 3хНОЛ.08-6(10)М группа, состоящая из трех незаземляемых трансформаторов, соединенных по схеме треугольник/треугольник. Основное преимущество 3хНОЛ.08-6(10)М — отсутствие заземляемого вывода с ослабленной изоляцией.

Это значит, что трансформатор не подвержен влиянию феррорезонанса и не требует дополнительных защит от его воздействия. Также изоляцию этого трансформатора возможно испытать приложенным одноминутным напряжением промышленной частоты в условиях эксплуатации, так как в этом случае нет необходимости в источнике повышенной частоты.

У незаземляемых трансформаторов нет высоковольтных выводов с ослабленной изоляцией, что так-же позволит избежать нарушений, которые зачастую случаются в эксплуатации, при определении сопротивления изоляции вывода «Х», так как есть разночтения в нормативной документации. На сегодняшний день большое количество пунктов коммерческого учета (ПКУ) имеют в своем составе заземляемые трансформаторы напряжения со встроенными предохранителями (ЗНОЛП). При однофазных замыканиях на землю, а они как указывалось выше, случаются достаточно часто в воздушных распределительных сетях, срабатывает встроенное защитное предохранительное устройство (ЗПУ). Встраиваемое ЗПУ, прежде всего, предназначено для защиты трансформатора напряжения от коротких замыканий во вторичных цепях.

Так как ток срабатывания предохранителя достаточно мал, то при различных перенапряжениях, вызванных, в том числе, и однофазными замыканиями на землю, — происходит отключение ТН. ЗПУ защищает обмотку ВН от сверхтоков, которые возможны при различных технологических нарушениях в электрических сетях. При срабатывании предохранителя учет электроэнергии будет отсутствовать. Для восстановления учета, необходимо заменить плавкую вставку ЗПУ.

Ремонт оборудования

Что касается ремонтных работ, то для их проведения прибор должен быть отключен от сети. Запрещено эксплуатировать трансформатор с незаземленным цоколем, а все неисправности должны устраняться специалистами. Исправное оборудование в процессе работы издает равномерный звук без треска и резких шумов. Кроме того, в сетях до 10 кВ случаются резонансные повышения напряжения. Причиной их появления считается многократные разряды емкости, получающиеся в результате дугового замыкания. Это в свою очередь приводит к образованию феррорезонанса в трансформаторе напряжения и выходу его из строя. Избежать этого можно при заземлении нейтрали через резистор.

Трансформатор напряжения — что это?

В первую очередь необходимо разобраться: трансформатор напряжения — что это такое. Это особое устройство, которое необходимо для образования гальванической развязки. Иными словами, без прямого контакта с помощью данного устройства соединяются цепи высокого и низкого напряжения. С помощью него можно удешевить эксплуатацию оборудования, а также сделать его надежнее и проще в работе одновременно. Также необходим трансформатор для того, чтобы обеспечить безопасность.

Чаще всего подобный агрегат работает на холостом ходу. Он не предназначен для огромных потоков мощности и их преобразования, а всего лишь правильно соединяет вторичные обмотки в любых электрических системах. Это простое действие дает серьезный результат. Оно достаточно сильно может понизить или повысить напряжение в зависимости от того, что необходимо в данный момент.

Инженерный центр «ПрофЭнергия» имеет все необходимые инструменты для качественного проведения обслуживания трансформаторных подстанций, слаженный коллектив профессионалов и лицензии, которые дают право осуществлять все необходимые испытания и замеры. Оставив выбор на электролаборатории «ПрофЭнергия» вы выбираете надежную и качествунную работу своего оборудования!

Если хотите заказать обслуживание трансформаторных подстанций или задать вопрос, звоните по телефону: +7 (495) 181-50-34 .

Принцип действия ↑

В основе лежит тот же принцип, что и в обычном понижающем трансформаторе. В центре располагается листовой сердечник с обмоткой. Сделан он по максимально точным, выверенным расчетам, с многослойными металлами и слюдой, а также с учетом того, что в результате получается правильная амплитуда и угол. Тщательно продуманная конструкция необходима для того, чтобы без лишних проблем подключить к сети абсолютно любой прибор. Трансформатор обязан нормализовать напряжение: он «играет» с этой величиной так, как это необходимо в данный момент, выставляя свой личный коэффициент, независимо от начальных данных.

Наиболее популярным сегодня становится трехфазный трансформатор. Основной принцип его действия заключается в том, что чем ближе действие к холостому ходу, на котором чаще всего и работает подобное устройство, тем коэффициент трансформации все ближе к номинальному значению. Таким образом, получается, что наиболее эффективен подобный трансформатор именно на холостом ходу, как бы странно это не звучало. Это помогает прибору работать максимально безопасно и стабильно, практически полностью исключая любые непредвиденные поломки.

Необходимо правильно настроить это устройство, потому что трансформатор может работать одновременно в нескольких классах точности. А именно в половину, единицу, а также в три единицы измерения.

Следует подумать и о мерах безопасности. Это означает — прежде всего — высокое качество самого прибора. Трансформатор «из Китая» или же самодельный совершенно необязательно будет четко выполнять свои функции, более того — иногда может произойти самовозгорание.

Предназначение ↑

Чтобы четко понять, что же представляет из себя трансформатор напряжения, необходимо рассмотреть его назначение.

Основная особенность данной техники в том, что она легко преобразует низкое напряжение в высокое или наоборот — в зависимости от вида и настройки конкретного аппарата. В повседневной жизни это отличные предохранители.

Именно с помощью трансформаторов каждое устройство получает необходимое напряжение, будь то болгарка или же простой кипятильник. Аналогично работает техника и в промышленных масштабах, когда разница становится еще более значительной.

На самом деле трансформаторов напряжения достаточно много. Каждый из них может пригодиться в определенной ситуации. Потому необходимо тщательно рассмотреть все характеристики, положительные и отрицательные стороны, чтобы понять, для чего нужен трансформатор напряжения конкретного типа. Они отличаются, прежде всего, конструкцией: именно она накладывает определенные особенности на эксплуатацию.

Заземляемый

Этот трансформатор напряжения представляет собой однофазное или трехфазное устройство. Обязательно один его конец должен быть заземлен, именно поэтому он и получил подобное название. В землю уходит нейтраль первичной обмотки.

Наземляемый

Этот вариант трансформатора не нуждается в заземлении. Вся его конструкция находится на поверхности. Обязательно должны быть изолированы все уровни, особенно это касается зажимов. В зависимости от уровня напряжения необходимо поднимать некоторые части на определенную высоту.

Трансформатор здесь состоит из первичной обмотки, которая строго разделена на несколько секций. Они располагаются на разном уровне от земли и имеют вид каскада. Соединены между собой все эти части с помощью дополнительных связующих обмоток.

Подобный трансформатор имеет дополнительную деталь — емкостный делитель, из-за него и появилось название.

Двухобмоточный

Помимо первичной обмотки, здесь имеется и вторичная.

Трехобмоточный

Подобная модель трансформатора мало отличается от предыдущей, но вторичных обмоток две.

Каждый тип создан специально для определенной ситуации. В случае необходимости можно любой трансформатор приспособить под определенную электрическую систему, но лучше всего следовать рекомендациям, которые гарантируют полноценную и стабильную работу с минимальными затратами ресурсов.

Для чего нужен трансформатор во встраиваемых светильниках?

Встраиваемые осветительные приборы – одна из основных тенденций современного ремонта. Это удобное и практичное решение, которое позволяет добиться дополнительного комфорта при минимуме затрат. Светильники могут встраиваться не только в потолок, но и в мебель, что позволяет организовать качественную подсветку труднодоступных мест. Сегодня мы поговорим о том, зачем для встраиваемых моделей может потребоваться специальный трансформатор, а также попытаемся ответить на наиболее популярные вопросы потребителей.

Для начала необходимо понимать, что термин «трансформатор» в данном случае – это не условное обозначение маленького прибора питания. Наоборот, он представляет собой полноценное устройство, аналогичное по принципу действия одноимённому крупному. Трансформатор для встраиваемых светильников необходим для того, чтобы преобразовывать входной переменный ток бытовой электросети к выходному току питания прибора. Наиболее популярна трансформация к 12 В, однако также существуют светильники, которые работают от 5, 6, 15, 24, 36 В и т.д. В наше время такие изделия довольно трудно найти на рынке, поскольку двенадцативольтовый стандарт закрепился как основной и почти вытеснил все остальные. Далее в статье мы будем подразумевать, что речь идёт о преобразовании из 220 В к 12 В.

Зачем же нужен подобный трансформатор? На просторах Интернета можно найти утверждение о том, что данный блок выступает средством защиты источника света от типовых электрических опасностей – перегрева светильника или питающей проводки, возникновения в цепи короткого замыкания. Кроме того, на него многие возлагают функцию регулировки плавности включения света. Такое понимание назначения трансформатора является некорректным: используемый в светильниках для бытовых нужд узел подобными свойствами не обладает. Зачастую это довольно простой электромагнитный блок с обмоткой, который по всем правилам следует называть преобразователем напряжения. Он не способен защитить какие-либо элементы системы от перегрева, да и предохранить от перегрузок и КЗ может не каждая модель – по своему строению и принципу действия изделие довольно далеко от автоматического выключателя. Что касается возможности «плавного пуска», она действительно имеет место, однако ввиду повсеместного использования светодиодных лампочек вместо ламп накаливания острая необходимость в подобном подходе почти отпала. Вместе с тем, введение трансформатора в цепь питания подсветки действительно увеличивает стабильность работы системы и продлевает срок жизни ламп любого известного типа.

 

 

 

 

• Правда ли, что лампы на 12 В более энергоэффективны?

Очень многие потребители при выборе ламп твёрдо уверены, что использование лампочек, работающих от 12 В, гораздо более экономично, чем эксплуатация стандартных моделей, рассчитанных на питание от 220 В. Причём это заблуждение остаётся достаточно популярным даже среди людей с техническим образованием. На самом деле для ответа на подобный вопрос достаточно вспомнить базовый курс физики: на величину энергопотребления влияет не напряжение как таковое, а потребляемая мощность изделия. То есть, потребитель может приобрести как маломощную лампу накаливания, так и очень мощную светодиодную лампу. С другой стороны, два положительных аспекта в использовании низковольтных изделий всё же есть. Во-первых, светодиодные модели, которые и являются низковольтными, действительно обеспечивают очень высокую экономию электроэнергии. А во-вторых, применение качественных трансформаторов в цепи питания продлевает общий срок службы системы, то есть снижает расходы на замену её элементов и ведёт к определённой экономии.

• Все ли встраиваемые светильники работают через собственный трансформатор?

В целях оптимизации пользовательских свойств, габаритов и энергопотребления производители осветительных приборов пришли к тому, что встраиваемые модели светодиодных светильников работают только через трансформатор. В свою очередь, лампы накаливания для подобного способа монтажа сейчас не применяются, однако по своему принципу подключения преобразователя не требуют. Наконец, галогеновые модели, которые ещё сохраняют некоторую актуальность в этом сегменте рынка, могут как нуждаться в трансформаторе, так и быть способными работать без него – всё зависит от конкретной модели.

• Какой тип лампочек для встраиваемых светильников рекомендуют специалисты?

Наилучшим соотношением параметров, несомненно, обладают полупроводниковые модели. Срок службы диодов исчисляется десятками тысяч часов эксплуатации, уровень энергопотребления при этом минимален, а нагрев рабочих частей можно считать близким к нулевому в сравнении с другими типами ламп, обеспечивающими тот же световой поток. Кроме того, при аналогичных технических характеристиках галогенная лампочка будет иметь большие габариты, чем LED-модель, что очень часто оказывает решающее влияние на выбор. Компактные изделия проще встраивать – порой они могут поместиться туда, куда модели другого типа смонтировать было бы невозможно (например, тонкая стенка шкафа или вертикальная гипсокартонная перегородка). Среди минусов светодиодных решений можно назвать только чуть более высокую цену, поскольку по всем остальным характеристикам им равных нет.

• В каких условиях подключение через трансформатор является единственно возможным?

В целом, для жилых помещений и хозпостроек жёсткого требования подключать источники света только через трансформатор не выдвигается. Вместе с тем, есть зоны, в которых такой способ крайне рекомендован по объективным причинам. В частности, в ванных комнатах и туалетах, подвалах и погребах, мастерских и гаражах микроклимат всегда имеет более высокий показатель влажности. Чтобы увеличить надёжность системы, недостаточно только лишь использовать высокозащищённые светодиодные светильники с IP65, ведь эта мера защитит контур только на небольшом участке, в пределах корпуса прибора. Включение трансформатора в осветительную цепь таких помещений повысит надёжность, убережёт человека от электротравм, а имущество – от пожара.

 

 

 

• Какие существуют разновидности трансформаторов?

Для бытовых осветительных сетей применяются импульсные электронные модели. Они имеют комплекс характеристик, который полностью отвечает потребностям домашней электросети. Тороидальные электромагнитные трансформаторы используют в промышленности и медицине, где нужен определённый дополнительный функционал. Изделия такого типа вводятся в цепи питания охранных систем, медицинской электроники, сигнализации, контуров питания военных радиоустановок и пр. Преимуществом первого, импульсного типа является максимальная лёгкость и небольшие габариты в сравнении с другими типами. Обычно корпус подобного трансформатора представляет собой блок размером около 4х10 см, который легко помещается в отверстие, подготовленное для монтажа потолочного встраиваемого светильника.

• Всегда ли трансформатор скрывается за декоративным потолком?

Некоторых потребителей пугает одна только мысль, что устройство с устрашающим названием «трансформатор» будет полностью скрыто от их глаз за плоскостью потолка без возможности лёгкого доступа. На самом деле, поступать так необязательно, но это самый удобный способ спрятать все неэстетичные элементы осветительного контура. При этом подобный подход совершенно безопасен. Если фальш-потолок сделан из гипсокартона, для ревизии можно сделать небольшой лючок, а в случае использования натяжного полотна имеет смысл положить трансформатор на заранее заготовленную скобу из профиля, находящуюся в межпотолочном пространстве в непосредственной близости от светильника.

• Можно ли отводить трансформаторы в соседние помещения, в кладовые и пр.?

В данном случае необходимо смотреть по ситуации. В ряде случаев это может быть возможно, а порой этому мешают объективные обстоятельства. Считается, что длина провода или кабеля на отрезке между устройством-потребителем и трансформатором не должна превышать двух метров. Этот запрет связан и с естественным электрическим сопротивлением жилы проводника, и с сохранением возможности идентифицировать нужный провод при возникновении необходимости в этом. Обычно мастера не рекомендуют выводить трансформаторы в кладовые и чуланы по соседству – лучше оставить их в межпотолочном пространстве или, в крайнем случае, оборудовать небольшую малозаметную полочку под потолком для сохранения лёгкого доступа к органам питания подсветки. В особо стеснённых условиях лучше вообще пойти по пути наименьшего сопротивления и с самого начала приобрести светильники с уже встроенными в них трансформаторами.

• Сколько трансформаторов нужно в одну комнату?

Число необходимых трансформаторов исчисляется не комнатами, а количеством и параметрами светильников, которые входят в осветительный контур помещения. В зависимости от производителя, на один блок питания может приходиться от трёх до пяти источников света (в случае монтажа комплектом) или к каждому светильнику при продаже поставляться свой БП. Для устройств с патронами под низковольтные лампы рассчитать допустимое значение очень просто: сложите величину мощности всех светильников, а затем прибавьте 10% в качестве запаса. Получившийся результат и будет минимально допустимой характеристикой трансформатора. Если Вы хотите через один узел запитать более шести устройств, запас должен быть увеличен до 15%, более восьми – до 20%. Светодиодные светильники сегодня сразу комплектуются нужными драйверами.

 

 

 

 

• Нужен ли трансформатор для подсветки в шкафах?

Как уже было сказано ранее, именно в таких местах, с малым свободным пространством и тонкими стенками, как раз наиболее активно и используются светодиодные источники. А поскольку решающим фактором является их компактность, все второстепенные элементы конструкции выносятся отдельно. Таким образом, для подсветки полок и шкафов трансформатор будет необходим совершенно точно.

• Для мебельной подсветки и освещения потолка используются разные трансформаторы?

В обоих случаях требуется получить один и тот же эффект от предельно похожих (а порой даже одинаковых) светильников, так что здесь вполне подойдёт одна и та же модель блока питания. Другой вопрос, что для общего освещения зачастую требуется большее число светильников с высокой мощностью, а это означает необходимость подбирать устройство в первую очередь по этой характеристике.

• Нормально ли, что трансформатор гудит? Нужно ли что-то предпринимать?

Лёгкий гул – это одна из неотъемлемых частей работы трансформатора. Звук получается из-за того, что проводники в обмотке устройства колеблются при прохождении через них переменного тока. Такой шум присутствует во всех моделях – крупных и мелких, дорогих и дешёвых, без исключения. При этом изделия с более высокой ценой не всегда могут оказаться более тихими. Обычно уровень гула довольно умеренный и не мешает жизнедеятельности человека.

• Нормально ли, что трансформатор греется? Нужно ли что-то предпринимать?

Опасностьнагрева характеризуется её величиной: слабый нагрев вполне нормален, это всего лишь проявление теплового эффекта электричества – опасности такая ситуация не представляет. В свою очередь, существенный перегрев говорит о том, что нагрузка на трансформатор была рассчитана неправильно и он работает без запаса по мощности. Всё, что Вы можете сделать, это заново вычислить нагрузку и перебросить избыточную мощность на другой трансформатор, не забыв о величине запаса и для него.

 

Подведём итоги. Запланировав установку встраиваемых светильников, тщательно продумайте способ их питания. От него будет зависеть последовательность монтажа коммуникаций и их простота. Кроме того, следует вовремя рассчитать количество необходимых трансформаторов и предусмотреть место для них. Помните, что наибольшую экономию Вам принесёт использование светодиодных решений, поскольку именно они предлагают оптимальное соотношение между качеством светового потока, экономичностью, компактностью и длительностью эксплуатации.

Без трансформаторов, нет электричества

Эльза Канту

Включите свет на кухне, включите кофеварку и одну из конфорок на плите; ничего с этим, вы делаете это без мысли. Вы не думаете об электричестве, которое зажигает лампочку, обогащает кофе и нагревает горелку. Вы включаете телевизор, чтобы узнать первые новости. Вы принимаете горячий душ. Опять же, вы не думаете об электричестве или о том, что обеспечивает правильное напряжение, протекающее от настенной розетки к вашему телевизору или водонагревателю.

Так как же все это работает?

Электростанции производят огромное количество электроэнергии, используемой для питания вашего дома, вашего бизнеса, вашего города. Обычно это все, на что смотрит большинство людей, пытаясь ответить, как все это работает. Но чтобы быть полезными, эти огромные объемы электроэнергии должны быть сначала транспортированы, как правило, на большие расстояния до ваших городов, домов или предприятий, где вы включаете свет или включаете кофеварку.

Но если бы электрическая энергия на электростанции просто передавалась напрямую через эти большие воздушные кабели, которые пересекают ландшафт, то по мере того, как энергия перемещалась бы на расстояние, она расходовалась бы на усилия, подобно воздуху в воздушном шаре, который пускают в ход. свободный.

Мы вернулись к вопросу о том, как это работает.

Разрешение можно узнать в преобразователе.

Трансформаторы на генерирующих электростанциях используются для повышения напряжения до уровня, необходимого для передачи электроэнергии на большие расстояния. Их снова можно найти на подстанциях по пути, где истощенная мощность получает еще один импульс для следующего этапа пути. Когда электрическая энергия, наконец, достигает места назначения, трансформаторы снова используются, но теперь для понижения напряжения снова и снова, пока оно не станет пригодным для использования в вашем доме или на работе. Таким образом, трансформаторы являются жизненно важным связующим звеном между источником электроэнергии и приложением.

DET4TC компании Megger

Но что происходит, когда трансформаторы где-либо на этой линии начинают выходить из строя? В сегодняшних стареющих электросетях есть тысячи стареющих трансформаторов, и они представляют собой потенциальную потерю доходов и высокие затраты на ремонт для коммунальных служб.

В свете вышесказанного становится очевидным, что улучшение мониторинга и тестирования жизненно необходимо.

Проверка трансформатора

Учитывая важность трансформаторов для передачи электроэнергии высокого напряжения, очевидно, что трансформаторы должны работать на пиковой или близкой к пиковой мощности днем ​​и ночью.

Можно выполнить несколько тестов, чтобы убедиться, что трансформаторы находятся в состоянии, близком к пиковому. Megger предлагает множество различных типов испытаний трансформаторов и инструментов для поддержания работы этих трансформаторов и обеспечения функционирования бизнеса.

Типы испытаний трансформаторов и инструменты:

• пост. испытание сопротивления изоляции для оценки состояния жизненно важных и уязвимых компонентов. Для неразрушающего контроля могут использоваться напряжения от 5 кВ и 10 кВ. Диагностические тестеры с высокой производительностью и, при необходимости, с высоким подавлением шума, такие как S1-554, идеально подходят.
• Для проверки целостности обмоток, а также работы устройства РПН используется испытательный комплект TTR. Megger поставляет тестовые наборы TTR в различных формах, самые популярные серии тестируют сразу все 3 фазы. Уникальные процедуры тестирования и возможности хранения серии TTR300 ускоряют настройку и тестирование, позволяя точно измерять коэффициент трансформации, фазовое отклонение и ток возбуждения.
• Сопротивление обмотки — еще один ключевой показатель состояния обмоток трансформатора и соответствующего устройства РПН. MTO210 может одновременно измерять первичную и вторичную обмотки, обеспечивая полностью автоматическое измерение сопротивления обмотки.

Применяя ток балансировки для ослабления циркулирующего тока, индуцируемого при подаче испытательного тока на первичную обмотку, достигается десятикратное улучшение времени считывания. После завершения устройство автоматически размагничивает трансформатор.

• Проверка соединения также важна, проверка непрерывности соединений с трансформатором имеет жизненно важное значение, независимо от того, проверяется ли сопротивление соединения заземляющей перемычки или жизнеспособность соединений с сетью. DLRO10 — легкий и прочный микроомметр.
• Анализ частотной характеристики развертки (FRA) — это мощный инструмент для оценки состояния трансформатора. При условии, что первоначальное сканирование отпечатков пальцев было выполнено при удовлетворительном функционировании трансформатора, этого достаточно, чтобы дать хорошую характеристику.

Эту кривую необходимо сохранить вместе с условиями подключения трансформатора для сравнения в будущем.

После инцидента выполнение нового сканирования является самым быстрым и простым методом проверки состояния всего трансформатора.

• Системы заземления трансформаторов также требуют внимания. Для проектирования системы исследование обычно выполняется с использованием измерителя заземления с высоким разрешением, такого как DET2/2, который благодаря превосходному подавлению шума позволяет измерять низкие значения заземления, необходимые для таких установок.

MEGGER’S DLRO10

FRAX101 — небольшой и прочный инструмент FRA

. 0049 Гарантированная воспроизводимость благодаря надежному кабелю и высокопроизводительному оборудованию
• Самый высокий в отрасли динамический диапазон и точность
• Соответствует всем международным стандартам для измерений SFRA
• Беспроводная связь и питание от батареи
• Расширенный анализ и поддержка принятия решений, встроенная в программное обеспечение

DET2/2 можно также с успехом использовать для оценки состояния системы заземления.

Megger’s FRAX101

DET4TC можно использовать с клещами для проверки частей системы заземления без отключения.

• Испытание коэффициента мощности Tan ō является полезным инструментом для контроля износа или загрязнения ввода, который подвергается значительным электрическим и механическим нагрузкам в течение срока службы трансформатора. Емкость и тангенс ō записываются по мере увеличения напряжения. Поскольку эти параметры отслеживаются во времени, Delta3000 со встроенным блоком питания Power DB является идеальным инструментом.
• Спектроскопия в частотной области (FDS), также известная как диэлектрическая частотная характеристика, представляет собой метод изучения внутренней части трансформатора путем измерения емкости и тангенса угла между обмотками трансформатора на различных частотах. IDAX300 применяет этот метод к полевым испытаниям, выявляя проблемы, связанные с содержанием влаги в изоляции трансформатора, в частности, в материале на основе целлюлозы, который значительно ускоряет старение трансформаторов.
• Влажность масла можно определить с помощью метода кулонометрического титрования Карла-Фишера. Приборы серии KF автоматизировали этот процесс, чтобы обеспечить простое считывание.
• Мониторинг изоляционных свойств масла в трансформаторе — один из самых простых тестов, который часто используется при техническом обслуживании трансформаторов. Такие тестеры, как наборы для тестирования масла серии OTS, могут определить ухудшение изоляционных свойств из-за окисления, воздействия кислот, газообразного шлама и водопоглощения.

Megger’s IDAX300

Эти тесты и эти инструменты предназначены для предупреждения коммунальных служб о потенциальных проблемах или сбоях. Периодическое тестирование может не только предотвратить проблемы, но и продлить срок службы этих трансформаторов и позволить коммунальным предприятиям запланировать возможную замену. Трансформаторы — это жизнь наших массивных электрических сетей, и регулярное техническое обслуживание и испытания продлевают срок службы этих трансформаторов.

---

Об авторе:
Эльза Канту является менеджером по маркетингу Megger в Соединенных Штатах и ​​базируется в Далласе, штат Техас.

---

Экономьте на страховке — проверьте свои трансформаторы

Предприятиям, у которых на объекте произошел сбой силового трансформатора, могут быть выставлены счета на сотни тысяч долларов. Будем надеяться, что это досадное событие будет покрыто страховкой.

Тем не менее, большинству страховых компаний потребуется подтверждение режима технического обслуживания, чтобы показать, что этому дорогостоящему активу уделялось внимание и забота на протяжении всего срока его службы, чтобы свести к минимуму риск отказа. Если отчеты об испытаниях и техническом обслуживании недоступны, существует риск того, что страховая компания попытается минимизировать свою ответственность.

Новый силовой трансформатор того типа, который используется на местных подстанциях, может стоить от нескольких тысяч долларов до более 1 миллиона долларов, и время доставки нередко составляет много месяцев. Добавьте время простоя из-за отказа и стоимость альтернативных временных поставок, а общие убытки, понесенные предприятием в результате отказа трансформатора, могут быть огромными.

В результате неудивительно, что страховщики заботятся о том, чтобы все аспекты их полиса были выполнены, прежде чем они выплатят такие крупные претензии. А политика, напечатанная мелким шрифтом, неизменно возлагает на владельца трансформатора ответственность за принятие всех возможных мер по поддержанию его в хорошем состоянии, что по существу означает регулярное тестирование и техническое обслуживание.

Многие владельцы предприятий предполагают, что силовые трансформаторы на их объектах находятся в ведении коммунальной компании, которая снабжает их электроэнергией. Хотя обычно это так, во многих случаях за трансформатор отвечает компания, которая владеет или арендует участок.

«Мы настоятельно рекомендуем любой компании, у которой есть силовой трансформатор, проверить, несут ли они за него ответственность», — говорит консультант по предотвращению потерь. «Если да, то они должны, по крайней мере, рассмотреть вопрос о создании регулярной программы тестирования. Это не только поможет их страховщикам быть довольными, но также сведет к минимуму риск серьезного сбоя в бизнесе, который неизменно следует за отказом трансформатора».

Для проведения испытаний и профилактического обслуживания компания Megger предлагает широкий ассортимент оборудования для испытаний трансформаторов.

Сюда входят анализаторы диагностики изоляции, использующие диэлектрическую частотную характеристику для точного измерения содержания влаги в изоляции трансформатора, и анализаторы частотной характеристики с разверткой, которые могут обнаруживать электромеханические изменения внутри трансформаторов. Компания Megger также предлагает наборы для проверки коэффициента трансформации, анализаторы трансформаторного масла и трансформаторные омметры.

Другие продукты коммунального назначения Текущие выпуски статей
Другие архивы продуктов коммунального назначения Статьи выпусков

---

Экономьте на страховке — проверьте свои трансформаторы

Общие сведения об электрических трансформаторах — Westline Electrical Services бытовая техника обычно работает при напряжении всего 110-250 В. Поскольку электрические опоры несут электричество, которое более чем в сто раз мощнее, чем требуется вашим бытовым приборам, прямое подключение к ним зарядного устройства для телефона или стиральной машины может привести к их взрыву.

Даже энергоемкое заводское оборудование потребляет около 10% электроэнергии, проходящей по линиям электропередач. Так как же нам держать наши электрические устройства (и самих себя) подключенными к розетке?

Если вы когда-нибудь задумывались о том, как безопасно электричество поступает от электростанций по улицам и в ваши дома, вам следует поблагодарить электрические трансформаторы.

 

Что такое трансформаторы?

Как следует из названия, эти электрические устройства получают электричество из одного источника, преобразуют его напряжение, а затем передают эту энергию в другую цепь. Трансформаторы часто используются для распределения электроэнергии на большие расстояния.

Трансформаторы используются практически везде, включая электростанции, промышленные предприятия, коммерческие помещения и жилые районы. Они могут быть высотой с многоэтажный дом или даже достаточно маленькими, чтобы поместиться внутри электрической зубной щетки.

Трансформаторы работают за счет электрической индукции, что означает, что они направляют электричество через изменяющееся магнитное поле. Они производят тепло, поэтому ваши приборы нагреваются через некоторое время после того, как они были включены.

Почему мы используем трансформаторы?

Несмотря на то, что современный мир использует трансформаторы по многим причинам, основными из них являются удобство и стоимость.

Никакое другое электрическое устройство не работает так же, как трансформатор. Трансформаторы на самом деле не производят энергию, но они помогают эффективно и безопасно распределять ее в другие места. По сравнению с другими системами, трансформаторы имеют меньше отходов при передаче энергии, что делает их очень полезными для распределения электроэнергии в отдаленные места.

Энергия, которую вырабатывает электростанция, используется для самых разных целей, от заводских машин до небольших домов. Каждая установка имеет свои собственные требования к электричеству и напряжению. Гораздо проще производить электричество высокого напряжения, а затем использовать трансформаторы для преобразования его в более низкое напряжение по мере необходимости.

Как работают трансформаторы?

Базовый трансформатор состоит из четырех основных частей:

Входное соединение – это сторона, к которой подключается источник питания, который необходимо преобразовать, также называемый первичная сторона .

Выходное соединение – Второй контур подключается к выходному соединению. Преобразованная энергия вытекает отсюда; в зависимости от того, что требуется, напряжение выше или ниже мощности, поступающей через входное соединение.

Обмотки – Обмотки состоят как минимум из двух катушек. Первая катушка, подключенная к вводу питания, называется первичной катушкой . Вторичная катушка подает преобразованное электричество на выходное соединение. Эти катушки могут быть дополнительно разделены на большее количество катушек, чтобы уменьшить магнитный поток и обеспечить большую мощность.

Сердечник — Сердечник представляет собой материал, через который может проходить ток. Он обеспечивает контролируемый путь для магнитного потока. Он может быть изготовлен из нескольких тонких листов многослойной стали (железный сердечник) или немагнитных материалов (воздушный сердечник).

Когда электрический ток течет от входного соединения к первичной катушке, он создает магнитное поле вокруг катушки. Если вы поместите вторичную катушку рядом с первой, на эту катушку воздействует магнитное поле, в результате чего в ней также появляется ток. Это называется электрической индукцией.

Обмотки определяют, как напряжение преобразуется внутри устройства. Каждая катушка имеет определенное количество витков; чтобы изменить напряжение, вторичная катушка должна иметь больше или меньше витков, чем первичная катушка. Отношение витков определяет выходное напряжение. Если вторичная катушка имеет больше витков, чем первичная, выходное напряжение будет больше. Если у него меньше витков, то и выходное напряжение будет ниже.

Например, у вас входное напряжение 30В, а первичная обмотка имеет 2000 витков. Вторичная обмотка имеет 1000 витков или половину количества витков первичной обмотки. Это означает, что выходное напряжение также будет вдвое меньше входного напряжения, в результате чего на выходе будет 15 В. Простая формула, чтобы запомнить это:

Количество витков в первичной обмотке    =    Входное напряжение

Количество витков во вторичной обмотке        Выходное напряжение

Из-за особенностей трансформаторов все они выделяют тепло. Если он станет слишком горячим, трансформатор может перегреться, получить повреждения и сделать его менее надежным. Обычно это не большая проблема с небольшими предметами, такими как зарядные устройства, но с этой проблемой могут столкнуться более крупные машины с более высокими требованиями к напряжению. Чтобы снизить риск перегрева, многие трансформаторы предназначены для поддержания температурного баланса и могут иметь встроенные системы охлаждения.

 

Типы трансформаторов

Существуют различные способы классификации трансформаторов, например, на основе напряжения или использования.

 

Напряжение

Наиболее распространенная и широко используемая классификация трансформаторов — по напряжению. Они бывают двух видов: повышающие трансформаторы и понижающие трансформаторы.

Повышающие трансформаторы — это трансформаторы, в которых вторичная обмотка имеет больше витков, чем первичная обмотка. Это означает, что выходное напряжение будет выше, чем входное, поэтому название «шаг-9».0213 до ». Их можно найти в генераторах электростанций, подключенных к электрическим сетям.

Понижающие трансформаторы устроены наоборот: во вторичной обмотке на меньше витков, чем в первичной обмотке. Выходное напряжение будет ниже входного. Это преобразует высоковольтную мощность электростанций в более низкий уровень, более пригодный для использования в офисах, домах и фабриках.

 

Применение

Трансформаторы разного размера используются для разных уровней ввода и вывода. Трансформаторы большего размера (например, в энергосистемах) часто могут обеспечивать передачу гораздо более высокого напряжения, чем трансформаторы меньшего размера (например, в бытовой технике).

 

Силовой трансформатор – Силовые трансформаторы используются на электростанциях и передающих подстанциях. Они могут выдерживать очень высокие напряжения, более 33 000 В.

Распределительный трансформатор . Распределительный трансформатор меньше силового трансформатора, менее эффективен и рассчитан на более низкое напряжение, но его также проще установить. Они используются для распределения энергии от 110 до 220 В.

Трансформаторы также можно классифицировать по материалам сердечника, обмотки и источнику питания.

 

Электрические трансформаторы — это крупная технологическая инновация, которая предоставила нам безопасную и эффективную энергию, которую можно использовать для самых разных целей. Благодаря индукционному процессу мы можем без проблем подключать наши приборы и оборудование — все с различными требованиями к напряжению — к сети.

 

Мы надеемся, что эта статья оказалась для вас информативной. Помните, что если вам нужна помощь в понимании трансформаторов или у вас есть какие-либо общие вопросы по электрике, пожалуйста, свяжитесь с нашими дружелюбными и лицензированными подрядчиками по электротехнике в Перте.

Ищете надежного электрика в Перте?
Свяжитесь с нами сегодня по телефону 0410 112 903

 

Особая сила: «Гибкий трансформатор» может стать новым супергероем сети смотрите, страны устанавливают ветряные турбины на полях и у берегов, переходят с угля на природный газ, строят гидроаккумуляторы и изучают ядерные реакторы следующего поколения. Однако один компонент, общий для всех этих усилий, остается в основном вне поля зрения общественности, если не вне поля зрения инженеров-электриков, работающих над тем, чтобы этот глобальный энергетический переход произошел. Составной частью является электрическая сеть.

Электрические сети — это огромные энергетические сети с миллионами ответвлений, которые простираются от электростанций до домов и предприятий и иногда переправляют электроэнергию через целые страны. Несмотря на свои огромные размеры, они всегда должны поддерживать тонкий баланс между спросом и предложением, чтобы система не рухнула.

Это уравновешивание было достаточно трудным, когда мощность перешла от обычных электростанций с предсказуемой мощностью к потребителям. Добавление энергоемких и сильно изменчивых нагрузок, таких как электромобили и зависящие от погоды источники энергии, такие как ветряные и солнечные фермы, к двухтактной системе, включая домовладельцев с панелями на крыше, которые теперь могут продавать энергию обратно в сеть, поднимает эту сложность до уровня. новый уровень.

«Сеть — это крупнейшая промышленная система, созданная человечеством, — говорит Вера Сильва, технический директор подразделения Grid Solutions компании GE Renewable Energy. Она говорит, что современная сеть должна «облегчать доступ» ко всем этим источникам, гарантируя, что «система работает как швейцарские часы».

Сохранение баланса и работоспособности всего в эпоху, когда необычные погодные явления могут внезапно поставить на колени части энергосистемы, еще более впечатляет, когда вы понимаете, что большая часть технологий, составляющих основу энергосистемы, была изобретена более век назад. Но сейчас инженеры GE и Prolec работают над тем, чтобы облегчить работу коммунальных предприятий и операторов сетей. Они разрабатывают новый тип «гибкого» трансформатора, который может помочь защитить сеть от непредвиденных обстоятельств, таких как сбои в линиях электропередач или экстремальные погодные условия, помочь предотвратить серьезные отключения и быстрее восстановить электроэнергию, когда они происходят, а также помочь операторам подключить больше возобновляемых источников энергии. В то же время это также может сделать современную сеть дешевле в строительстве и обслуживании.

 

 

GE и Prolec GE, дочерняя компания совместного предприятия GE и частной компании Xignux с равным участием 50:50, три недели назад в Колумбии, штат Миссисипи, успешно запустили первый в мире «гибкий силовой трансформатор». эксплуатируется местной коммунальной компанией Cooperate Energy. Проект финансирует Управление электроэнергетики Министерства энергетики США. Инженеры на площадке проведут шестимесячные испытания устройства и полевых учений, чтобы проверить его работу и оценить, как оно может помочь преобразовать энергосистему и вывести ее на уровень 21 века.

В электросети есть несколько частей, более важных, чем трансформатор. Его основная функция заключается в повышении напряжения на электростанции для эффективной передачи по высоковольтным проводам. На другом конце, иногда в сотнях миль, другая серия трансформаторов снижает напряжение, чтобы его можно было безопасно подключить к розетке.

Но вот загвоздка: трансформатор, по сути, представляет собой живое ископаемое, относящееся к заре электричества. «Как и большая часть энергосистемы, конструкция трансформатора не изменилась за последние 100 лет, — говорит Ибрахима Ндиайе, инженер GE Research, возглавляющий эту работу. «Если бы Уильям Стэнли, изобретатель, который построил первый практичный трансформатор, пришел сегодня, он указал бы на трансформатор и сказал: «Эй, это моя конструкция». Мы добавили немного контроля и мониторинга тут и там, но в целом ничего не изменилось» (Стэнли объединил свой трансформаторный бизнес с GE в 1919 году).03.)

Другие факторы, которые следует учитывать: Сегодня около 70% трансформаторов в сети старше 25 лет, а около 15% уже достигли или превышают свой средний ожидаемый срок службы в 40 лет.

Ндиайе хочет это изменить. Выросший в Сенегале, с раннего возраста он разбирал радиоприемники и ремонтировал телевизоры, а также изучал математику у своего отца, преподавателя местного колледжа. Затем он изучал электротехнику в Марокко, получил докторскую степень в Канаде и десять лет назад устроился в GE Research, где начал искать способы модернизации энергосистемы. Вездесущий трансформатор был хорошей отправной точкой. «Гибкая конструкция трансформатора возникла из-за необходимости иметь более универсальное устройство», — говорит Ндиайе. «Сегодня трансформаторы очень дорогие, а их закупка занимает много времени. Причина, по которой они дороги, заключается в том, что они адаптированы к нужному вам приложению, месту, куда они идут, напряжению, которое они будут выдерживать, какой будет мощность, которая вам нужна, и другим факторам. Именно так его и спроектирует производитель. В результате он может работать только в этом или идентичном месте».

Это похоже на то, как если бы вы пришли в магазин и купили радио, которое настроено на одну станцию ​​— скажем, NPR в Нью-Йорке — и поставляется с предустановленной громкостью, чтобы вы могли слушать его дома. Но если вы возьмете его на шумную Таймс-сквер или в другой город, вам не повезет, если вы захотите послушать любимую передачу. Гибкий трансформатор больше похож на традиционный радиоприемник. По сути, это позволяет операторам сети «настраивать» свои трансформаторы в тех местах, где они хотят, чтобы они работали. «Сегодня, если мне нужно заменить трансформатор или если он выйдет из строя, я должен иметь его наготове точно так же, как близнец; иначе я никуда не пойду», — говорит Ндиайе. «Если у меня нет запасного, мне нужно подождать два или три года, чтобы он пришел. надежности».

В результате коммунальные службы держат много запасных трансформаторов, которые могут быть дорогими. «Если у меня есть 20 разных трансформаторов, технически мне нужно 20 запасных», — говорит Ндиайе. Но с гибким трансформатором «я смогу эксплуатировать то же количество трансформаторов с той же надежностью с одним запасным. Подумайте, насколько это поможет снизить стоимость ваших запасов».

Возможность перенастроить гибкий трансформатор в нужное место и значительно сократить расходы будет огромным преимуществом. Но есть еще кое-что. Гибкий трансформатор также поставляется с новой «ручкой», которая позволяет операторам изменять импеданс трансформатора, что-то вроде изменения громкости вашего радио. Это то, что они не могли сделать раньше. Импеданс — это, по сути, сопротивление в цепях, использующих переменный ток (AC), и изменение его по своему усмотрению в соответствии с условиями в реальном времени позволяет операторам сети изменять состояние сети и динамически устанавливать более оптимальные условия, например, для повышения нестабильности. электроэнергия из возобновляемых источников онлайн. Выход солнечной фермы может меняться от минуты к минуте, когда облака перемещаются, потенциально нарушая хрупкий баланс спроса и предложения, который должен существовать в сети.

Сегодня, когда мощность ветра падает, коммунальные предприятия могут потребовать увеличения выработки электроэнергии из других источников, иногда с использованием ископаемого топлива, или они должны переконфигурировать свои линии и изменить поток энергии. Но гибкий трансформатор и здесь сможет помочь. «Представьте, насколько велика сеть и все инциденты, которые могут произойти с этим балансом, от небольших, таких как включение и выключение света, и более крупных, таких как ветряная турбина, которая не работает должным образом из-за слабого ветра, или облако, движущееся в над солнечной фермой», — говорит Ндиайе. «Когда у вас много возобновляемых источников энергии, ваша энергия может быстро исчезнуть. Вот почему вам нужны гораздо более быстрые элементы управления и гибкое оборудование для работы с ними. Возможность изменять импеданс может помочь вам улучшить управление линией и сделать ее более стабильной и оптимальной».

Возможность изменять импеданс также может помочь им справляться со сбоями. Например, они могут быстрее изолировать части сети, которые могли быть повреждены, скажем, из-за сильного шторма, и защитить другие части системы от каскада неисправностей.

Одной из замечательных особенностей нового гибкого транзистора является то, что команде удалось внедрить новую технологию в те же места, что и существующие трансформаторы.