Схема трансформатора: устройство, принцип работы и основные характеристики

Как устроен трансформатор. Какие виды трансформаторов бывают. Как работает трансформатор. Какие основные параметры и характеристики трансформатора. Как рассчитать коэффициент трансформации. Что такое КПД трансформатора.

Устройство трансформатора

Трансформатор представляет собой статическое электромагнитное устройство, предназначенное для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения той же частоты. Основные элементы конструкции трансформатора:

• Магнитопровод — сердечник из ферромагнитного материала
• Первичная обмотка — для подключения к источнику переменного тока
• Вторичная обмотка — для подключения нагрузки
• Изоляция между обмотками и магнитопроводом
• Система охлаждения (для мощных трансформаторов)

Магнитопровод выполняется из тонколистовой электротехнической стали для уменьшения потерь на вихревые токи. Обмотки изготавливаются из медного или алюминиевого провода.

Принцип работы трансформатора

Принцип действия трансформатора основан на явлении электромагнитной индукции. При подключении первичной обмотки к источнику переменного напряжения в ней возникает переменный ток. Этот ток создает в магнитопроводе переменный магнитный поток. Магнитный поток, пронизывая витки вторичной обмотки, индуцирует в ней ЭДС. При подключении нагрузки во вторичной цепи возникает ток.

Соотношение числа витков первичной и вторичной обмоток определяет коэффициент трансформации:

K = w1 / w2 = U1 / U2 = I2 / I1

где w1, w2 — число витков обмоток, U1, U2 — напряжения, I1, I2 — токи.

Виды трансформаторов

По числу фаз трансформаторы делятся на:

• Однофазные — для однофазных цепей переменного тока
• Трехфазные — для трехфазных систем

По назначению различают:

• Силовые — для передачи и распределения электроэнергии
• Измерительные — для измерения токов и напряжений
• Специальные — сварочные, печные и др.

По способу охлаждения:

• Сухие — с воздушным охлаждением
• Масляные — с охлаждением трансформаторным маслом

Основные параметры трансформатора

Основными параметрами, характеризующими работу трансформатора, являются:

• Номинальная мощность
• Номинальные напряжения обмоток
• Коэффициент трансформации
• КПД
• Потери холостого хода и короткого замыкания
• Напряжение короткого замыкания
• Группа соединения обмоток

Номинальная мощность — это мощность, на которую рассчитан трансформатор для длительной работы. КПД современных силовых трансформаторов достигает 99%.

Схема замещения трансформатора

Для анализа работы трансформатора используют его схему замещения. Упрощенная схема замещения содержит:

• R1, R2 — активные сопротивления обмоток
• X1, X2 — индуктивные сопротивления рассеяния
• Rm — сопротивление цепи намагничивания
• Xm — индуктивное сопротивление намагничивания

Схема замещения позволяет рассчитать внешнюю характеристику трансформатора U2=f(I2) и изменение напряжения при нагрузке.

Коэффициент полезного действия трансформатора

КПД трансформатора определяется отношением активной мощности на выходе P2 к активной мощности на входе P1:

η = P2 / P1 = P2 / (P2 + ΔP)

где ΔP — суммарные потери в трансформаторе.

КПД зависит от нагрузки трансформатора. Максимальное значение КПД достигается при равенстве магнитных и электрических потерь:

ΔPм = ΔPэл

Обычно это соответствует нагрузке 45-65% от номинальной.

Регулирование напряжения трансформатора

Для поддержания постоянного выходного напряжения при изменении нагрузки применяют регулирование напряжения трансформатора. Основные способы:

• Переключение отпаек обмоток
• Регулирование под нагрузкой с помощью РПН
• Вольтодобавочные трансформаторы

Это позволяет компенсировать изменение напряжения в сети и поддерживать требуемый уровень напряжения у потребителей.

Трехфазные трансформаторы

Трехфазные трансформаторы применяются в трехфазных системах переменного тока. Их основные преимущества:

• Меньшая масса и габариты по сравнению с группой однофазных
• Более высокий КПД
• Меньшие потери холостого хода

Обмотки трехфазных трансформаторов могут соединяться звездой, треугольником или зигзагом. Выбор схемы соединения зависит от требований к трансформатору.

Параллельная работа трансформаторов

Для увеличения мощности и надежности электроснабжения применяют параллельное включение трансформаторов. Условия включения на параллельную работу:

• Равенство коэффициентов трансформации
• Одинаковые группы соединения обмоток
• Равенство напряжений короткого замыкания

При соблюдении этих условий обеспечивается равномерное распределение нагрузки между параллельно работающими трансформаторами.

Устройство и схема трансформатора | HomeElectronics

Всем доброго времени суток! В прошлой статье я рассказывал об основных типах трансформаторов и их классификации. Не смотря на большое разнообразие их типов, трансформаторы имеют ряд параметров, которые характеризуют все типы, например, номинальная мощность, КПД, коэффициент трансформации и т.д. О значении данных параметров и их расчёте я расскажу в данной статье.

Для сборки радиоэлектронного устройства можно преобрески DIY KIT набор по ссылке.

Устройство трансформатора

Трансформатором называется статическое (то есть не имеющее движущихся частей) электромагнитное устройство, предназначенное для преобразования переменного тока одного напряжения в переменной ток другого напряжения при неизменной частоте. Простейший трансформатор имеет две обмотки, электрически изолированные друг от друга, за исключением автотрансформатора, и объединённые общим магнитным потоком. Для усиления магнитной связи обмоток и уменьшения паразитных параметров большинство трансформаторов выполняют на замкнутом магнитопроводе из ферромагнитных материалов (электротехнические стали и сплавы, ферриты, магнитодиэлектрики).

Рассмотрим устройство трансформатора на броневом Ш-образном сердечнике.

Устройство трансформатора: 1 – магнитопровод, 2 – каркас обмоток трансформатора (изоляция магнитопровода), 3 и 6 – обмотки трансформатора, 4 – межслоевая изоляция обмоток, 5 – межобмоточная изоляция трансформатора.

На рисунке выше изображён трансформатор, состоящий из двух катушек 3 и 6, называемых обмотками. Обмотки наматываются на каркас или гильзу 2, выполняющую роль изоляции магнитопровода трансформатора. Кроме изоляции магнитопровода необходимо выполнять изоляцию между обмотками 5 для предотвращения электрического контакта между ними, так как разность потенциалов может достигать десятки тысяч вольт.

Для предотвращения замыкания обмоточного провода внутри обмотки выполняют межслоевую изоляцию, а также для намотки катушек используют только изолированный провод.

Принцип действия трансформатора

От устройства трансформатора перейдём к принципу его работы. Для этого рассмотрим трансформатор изображённый на рисунке ниже.

Рабочий процесс трансформатора.

Данный трансформатор состоит из двух катушек (обмоток) I и II, находящихся на стержневом магнитопроводе. К катушке I подводится переменное напряжение u₁; это катушка называется первичной обмоткой. На выводах катушки II, называемой вторичной обмоткой, формируется напряжение u₂, которое передается приёмникам электрической энергии.

Работа трансформатора заключается в следующем. При протекании переменного тока i₁ в первичной обмотке I создаётся магнитное поле, магнитный поток, которого пронизывает не только создавшую его обмотку (магнитный поток Ф₁), но и частично вторичную обмотку (магнитный поток Ф₀). То есть обмотки трансформатора являются магнитно связанными, при этом степень связи зависит от взаимного расположения обмоток: чем дальше обмотки друг от друга, тем меньше магнитная связь между ними и меньше магнитный поток Ф₀.

Так как через первичную обмотку протекает переменный ток, то и создаваемый им магнитный поток непрерывно изменяет свою величину и свое направление. Согласно закону электромагнитной индукции, при изменении пронизывающего катушку магнитного потока, в катушке индуцируется переменная электродвижущая сила. Таким образом, в первичной обмотке индуцируется электродвижущая сила самоиндукции, а во вторичной обмотке – электродвижущая сила взаимноиндукции.

Если присоединить концы вторичной обмотки к приемнику электрической энергии (нагрузке), то через неё потечёт ток i₂. В тоже время в первичную обмотку будет поступать ток i₁ от источника энергии (генератора). Таким образом энергия от первичной обмотки во вторичную будет передаваться при помощи переменного магнитного потока Ф₀.

На рисунке видно, что часть магнитного потока первичной  Ф₁ и вторичной Ф₂ обмотки не замыкается через магнитопровод. Они не участвуют в передаче энергии, а образуют так называемое магнитное поле рассеяния.

Одной из задач проектирования трансформаторов является сведение магнитного потока рассеяния к минимуму.

Что такое коэффициент трансформации?

Одним из основных параметров трансформатора является его коэффициент трансформации. Рассмотрим в чём его смысл. Для этого примем допущение, что магнитное поле рассеяния сведено к минимуму и практически равно нулю. Тогда первичная и вторичная обмотки пронизываются одним и тем же магнитным потоком Ф_В. И в соответствии с законом электромагнитной индукции электродвижущая сила на выводах обмоток трансформатора определяется следующими выражениями

где E₁ и Е₂ – ЭДС на выводах первичной и вторичной обмотки соответственно,

ω₁ и ω₂ – число витков первичной и вторичной обмотки соответственно,

dФ_В/dt – скорость изменения магнитного потока.

Тогда приравняв последнюю часть обоих выражение получим соотношение определяющее значение коэффициента трансформации

где n – коэффициент трансформации.

Таким образом, коэффициентом трансформации n называется отношение числа витков первичной ω₁ к числу витков вторичной ω₂ обмотки.

В зависимости от величины коэффициента трансформации, трансформатор может быть понижающим, когда n > 1, и повышающим, когда n < 1. В повышающем трансформаторе ЭДС вторичной обмотки больше, чем в первичной E₁ < Е₂, а в понижающем – E₁ > Е₂.

Приведённые параметры трансформатора

Для анализа работы трансформатора как электрического устройства используется так называемая эквивалентная схема или схема замещения. Данная схема содержит в себе все основные параметры трансформатора, используемые в расчёте и теории. Эквивалентную схему строят для так называемого приведённого трансформатора, когда число витков вторичной и первичной обмоток считают одинаковыми. Приведение числа витков обмотки сопровождается приведением и всех остальных параметров трансформатора: напряжения, токов и сопротивлений. Приведённые параметры вторичной обмотки вычисляются по следующим выражениям

где n – коэффициент трансформации,

U’₂, I’₂, Z’₂ – приведённые параметры вторичной обмотки: напряжение, ток, сопротивление,

U₂, I₂, Z₂ – реальные параметры вторичной обмотки: напряжение, ток, сопротивление.

Данные выражение соответствуют параметрам вторичной обмотки приведённые к первичной. В случае необходимости можно привести параметры первичной обмотки ко вторичной. В этом случае коэффициент трансформации будет равен отношению витков вторичной обмотки ω₂ к первичной обмотке ω₁.

Эквивалентная схема трансформатора

Для расчёта электрических параметров трансформатора применяют различные эквивалентные схемы. Данные схемы должны соответствовать следующим условиям:

• схема должна учитывать наиболее существенные электромагнитные процессы и обеспечивать достаточную точность расчётных характеристик различных режимов трансформаторов;
• схема должна описываться уравнениями невысокого порядка, чтобы в явном виде определялась связь между электрическими характеристиками и конструктивными параметрами трансформатора.

Ввиду противоречивости данных условий возможно опустить из расчётов ряд конструктивных параметров, которые незначительно влияют на электрические характеристики трансформатора. Кроме того при практической реализации трансформатора его конструктивные размеры всегда отличаются в той или иной степени от расчётных значений.

Поэтому для анализа и расчёта трансформатора используют эквивалентную схему трансформатора изображённую ниже

Эквивалентная схема замещения двухобмоточного трансформатора.

В данной схеме используют следующие параметры:

L_C – индуктивность намагничивания трансформатора, усчитывающая запасание энергии в основном потоке взаимной индукции магнитопроводе при приложении напряжения к первичной обмотке,

R_C – эквивалентное сопротивление активных потерь в магнитопроводе на перемагничивание и вихревые токи,

L_S1и L’_S2 – индуктивность рассеивания первичной обмотки и приведённая индуктивность вторичной обмотки, учитывающие запасание энергии в потоках рассеяния,

R_1­ и R’₂ – активное  сопротивление первичной обмотки и приведённое сопротивление вторичной обмотки, учитывающие потери энергии при протекании по ним тока нагрузки,

С₀₁ и С’₀₂ – собственная емкость первичной обмотки и приведённая емкость вторичной обмотки,

С₁₂ – межобмоточная емкость трансформатора.

С учётом данной эквивалентной схемы запишем уравнения работы трансформатора

Большинство параметров эквивалентной схемы трансформатора рассчитываются по таким же выражениям, что и параметры эквивалентной схемы дросселя, рассмотренной в одной из предыдущих статей. Однако для трансформатора вводится новый параметр – межобмоточная ёмкость С₁₂.

Как определить паразитные параметры трансформатора?

К паразитными параметрами трансформатора, определяющие качество его работы относятся индуктивность рассеяния и емкость обмоток. При правильном расчёте и конструктивном исполнении трансформатора при частотах до сотен кГц и напряжениях в десятки вольт их влияние незначительно. Поэтому есть смысл вести расчёт только суммарных значений паразитных параметров трансформатора в целом.

Так суммарная индуктивность рассеяния трансформатора, приведённая к первичной обмотке, определяется следующим выражением

где μ₀ – магнитная постоянная, μ₀ = 4π * 10^-7 Гн/м,

ω₁ – число витков первичной обмотки,

l_cp – средняя длина витка обмотки,

b₁ и b₂ – толщина первичной и вторичной обмоток соответственно

h_ок – высота окна магнитопровода,

с_ок – ширина окна магнитопровода,

δ₁₂ – межобмоточное расстояние. Так как данная величина по сравнению с толщиной обмоток незначительна, то её можно не учитывать в расчётах и упростить формулу.

Суммарная емкость обмоток трансформатора, приведённая к первичной обмотке можно вычислить по следующей формуле

где ω₁ и ω₂ – число витков первичной и вторичной обмотки соответственно,

V_m – объем магнитопровода в см³.

Данные выражение позволяют рассчитать паразитные параметры приблизительно, так как они зависят от различных конструктивных характеристик. Так индуктивность рассеяния зависит от толщины изоляции обмоток и обмоточного провода, а емкость – от расположения обмоточного провода на каркасе сердечника.

Теория это хорошо, но необходимо отрабатывать это всё практически ПОПРОБЫВАТЬ МОЖНО ЗДЕСЬ

Упрощенная схема замещения трансформатора

Ток холостого хода в силовых трансформаторах большой и средней мощности составляют 0,5…3% от номинального, т.е.мал, поэтому при расчетах используют упрощенную схему замещения без намагничивающего контура.

В этой схеме активное сопротивление R₁ и соединяют последовательно, и они образуют результирующее активное сопротивление R

k = R₁ + . Аналогично с индуктивным сопротивлением х_k = х₁ + .. Погрешность в определении I₁ составляет 0,1%, что допустимо.

Для упрощенной схемы замещения строим векторную диаграмму.

В этой диаграмме — результирующее активное падение напряжения в приведенном трансформаторе, — результирующее реактивное падение напряжения в приведенном трансформаторе, — результирующее полное падение напряжения в приведенном трансформаторе: .

Векторная диаграмма позволяет определить изменение напряжения трансформатора в зависимости от нагрузки. Его рассчитывают при номинальном напряжении и номинальной частоте.

Если известны Uк.а, Uк.р., и Uк, то полное падение напряжения в трансформаторе и его активные и реактивные составляющие :

где β — коэффициент нагрузки,

Вторичное напряжение U₂ при нагрузке в общем случае отличается от вторичной U₂₀ при ХХ. Изменения вторичного напряжения при переходе от х.х к нагрузке при U_1H= const принято выражать в процентах от номинального напряжения.

называется процентным изменением напряжения трансформатора. Из диаграммы видно, что из-за малости угла (φ₁— φ₂) за модуль вектора можно принять его проекцию на напряжение — , т.е. отрезок ОА. Тогда . Спроектировав аналогично и, получим , т.о. относительное изменение напряжения.

При номинальной нагрузке:

или

изменение напряжения трансформатора пропорционально току нагрузки и зависит от угла φ₂ (т.е. характеристика нагрузки) поэтому используя понятие коэффициент нагрузки β

Но формула часто дает достаточно точный результат.

Для силовых трансформаторов эта формула имеет вид:

Внешние характеристики трансформатора.

Энергетическая диаграмма.

По данным опыта х.х. определяем К_транс., магнитные потери и параметры ветви намагничивания Z_m , r_m, x_m, Магнитные потери.

Внешние характеристики – это зависимости

График зависимости

выглядит так: от величины нагрузки

график зависимости ∆U от коэффициента мощности, т.е.

Наибольшее значение ∆U=U_к при равенстве углов сдвига фаз φ₂ = φ_к, т.е. Cos(φ₂ — φ₂) = 1

Чем меньше Cos φ₂, тем ниже проходит внешняя характеристика и значительнее изменяется . При активно-индуктивной нагрузке всегда <U₁; при активно-емкостной и некоторым φ₂ оно может стать больше U₁ (т.к. при φ₂>0 некоторые члены содержащие Sin φ₂ становятся отрицательными). Характер изменения вторичного напряжения в трансформаторах средней и большой мощности (при x_k>R_k) при различных значениях угла φ₂ различен.

КПД. При передаче энергии из первичной обмотки во вторичную возникают электрические потери мощности в активном сопротивлении первичной и вторичной обмоток ∆P_ЭЛ1 и ∆P_ЭЛ2, а также магнитные потери в стали магнитопровода ∆Р_М (от вихревых токов и гистерезиса).

Процесс передачи энергии в трансформаторе характеризует энергетическая диаграмма.

В соответствии с диаграммой мощность, отдаваемая трансформатором нагрузке

∆P₂=Р₁ — ∆P_ЭЛ1 — ∆P_ЭЛ2 — ∆P_М, где

Р₁ – мощность, поступающие из сети в первичной обмотку.

Мощность P_ЭМ=Р₁ — ∆P_ЭЛ1 — ∆P_М , поступающую во вторичную обмотку называют внутренней электромагнитной мощностью трансформатора. Она определяет габаритные размеры и массу трансформатора.

Коэффициент полезного действия трансформатора называют отношение отдаваемой мощности Р₂ к мощности Р₁

или

, где

∆Р — суммарные потери в трансформаторе.

С учетом энергетической диаграммы.

Согласно ГОСТа потери мощности в трансформаторе определяют по данным опытов х.х. и к.з., т.к. в этих опытах трансформатор не отдает мощность нагрузке, следовательно, вся мощность поступающая в первичную обмотку, расходуется на компенсацию имеющихся в нем потерь.

При опыте холостого хода ток I₀ невелик и электрическими потерями мощности в первичной обмотке можно пренебречь. А магнитный поток практически равен потоку при нагрузке, т.к. его значение определяется приложенным к трансформатору напряжением. Магнитные потери в стали пропорционально квадрату значения магнитного потока следовательно магнитные потери в стали магнитопровода равны мощности, потребляемой трансформатором при ХХ и номинальное первичное напряжения, т. е. ∆Р_М≈Р₀

КПД трансформатора зависит от величины нагрузки (β) и от характера нагрузки (Cosφ₂)

Максимальное значение КПД соответствует нагрузке, при которой магнитные потери равны электрическим: Отсюда значение коэффициента нагрузки, соответствует η_max

Обычно КПД трансформатора имеет max значение при β^’=0.45÷0.65

Кроме КПД по мощности пользуются значением КПД по энергии, которая представляет собой отношения количества энергии отданной трансформатором потребителю W₂ (кВт ч) в течение года, к энергии, полученной им от питающей электросети W₁ за это же время

КПД трансформатора по энергии характеризует эффективность эксплуатации трансформации.

Полное руководство по схемам силовых трансформаторов

Когда дело доходит до трансформаторов, довольно часто приходится слышать о силовых трансформаторах, поэтому в этой статье основное внимание будет уделено схеме силового трансформатора, а также различным типам трансформаторов, включая ступенчатые трансформаторы. вверх трансформаторы.

Кроме того, важно обсудить и части трансформатора.

В этой статье DAELIM, один из лучших производителей силовых трансформаторов в мире, предоставит вам всю необходимую информацию, необходимую для того, чтобы вы поняли, что такое схемы силовых трансформаторов.

Но во-первых, очень важно, чтобы вы сначала изучили основы трансформатора, прежде чем мы пройдемся по схемам силового трансформатора, чтобы вы не запутались, когда мы углубимся в статью.

Вот некоторые другие статьи, которые могут вам понравиться:

IEC 60076 -24:2020: Спецификация силовых трансформаторов с регулированием напряжения

-IEC 60076-24: Спецификация силовых распределительных трансформаторов (VRDT) . Daelim производит силовой трансформатор с 19 года.96.

15+FAQ О ТРЕХФАЗНОМ ТРАНСФОРМАТОРЕ НА ПЛОЩАДКЕ

— ТРЕХФАЗНЫЙ ТРАНСФОРМАТОР НА ПЛОЩАДКЕ представляет собой высокоинтегрированный трансформатор. Он широко используется в системах электроснабжения. Узнайте больше о 3-ФАЗНЫХ ТРАНСФОРМАТОРАХ (в том числе о том, как их купить) в этом новом руководстве.

2021 Полное руководство по трансформатору электростанции

— Изучите основы трансформатора электростанции, в том числе, что это такое, как он работает, типичные характеристики, области применения и пользовательские параметры.

14+FAQ О СИЛОВОМ ТРАНСФОРМАТОРЕ НА ПОДСТАНЦИИ

— Силовые трансформаторы на подстанциях играют жизненно важную роль в распределении электроэнергии потребителям, особенно трансформаторным подстанциям других типов. Эта статья предоставит вам полную информацию по этой теме.

Повышающая подстанция и ее значение в распределении электроэнергии

— Daelim предоставляет углубленный анализ повышающей подстанции. Читайте дальше и поймите, о чем идет речь и ее значение в распределении энергии!

Что такое Трансформеры вообще?

Итак, прежде чем мы рассмотрим, что такое силовые трансформаторы, вы должны сначала узнать, что такое трансформатор в целом, чтобы вы могли легко понять различные типы трансформаторов в этой статье.

Трансформатор — это электрооборудование, работающее по принципу индукции. Проще говоря, трансформаторы используются для передачи электрической энергии с определенного уровня напряжения на другой уровень напряжения.

Первый трансформатор существовал в начале 1880-х годов и, конечно, он не был таким функциональным по сравнению с современными трансформаторами. Однако очень впечатляло, что производителям той эпохи удалось создать действующий трансформатор.

Со временем трансформаторы постоянно модифицировались, начиная с размера (поскольку первые несколько трансформаторов были огромными). Первое коммерческое использование трансформатора было использовано несколько лет спустя.

Какие существуют типы трансформаторов?

В современном поколении было разработано множество типов трансформаторов с различными функциями, частями и принципами работы.

Тем не менее, вы сможете легко понять все эти вышеупомянутые вопросы, когда мы углубимся в статью.

Начнем с отличий однофазного трансформатора от трехфазного.

Однофазный трансформатор

Однофазный трансформатор относится к категории силовых трансформаторов, которые используются для однофазного переменного тока или переменного тока. Это означает, что этот тип трансформатора сильно зависит от цикл напряжения, работающий в единой временной фазе.

В основном отношение первичных обмоток ко вторичным обмоткам будет определять изменение тока.

трансформатор на опоре и однофазный трансформатор

Трехфазный трансформатор

С другой стороны, трехфазная система питания используется из соображений рентабельности, поскольку по сравнению с однофазными трансформаторами ее эксплуатация стоит дороже и поддерживать. Но по габаритам однофазные трансформаторы легче транспортировать, так как они имеют меньший вес и меньший вес.

Трехфазная система питания используется из-за ее экономической эффективности по сравнению с однофазными трансформаторами. Однако, учитывая размер и простоту транспортировки, подходят однофазные трансформаторы.

Кроме того, они подразделяются на типы сердечника и типы оболочки.

Тип сердечника

Тип сердечника — это тип трансформатора, обе обмотки которого размещены на боковых ветвях. Кроме того, трансформаторы с сердечником в основном имеют две магнитные цепи.

Кожуховой тип

С другой стороны, кожухообразные трансформаторы имеют только одну магнитную цепь и обмотку и размещаются на центральных плечах трансформатора.

Этот тип имеет один магнитопровод и обмотку, расположенную на центральных плечах трансформатора.

Трансформатор масляного типа

Трансформатор масляного типа — это, в основном, трансформатор, в котором масло используется в качестве охлаждающей среды. Кроме того, трансформаторное масло или минеральное масло, как известно, являются наиболее эффективной охлаждающей средой для трансформаторов.

Масляный трансформатор, монтируемый на плите

Сухой трансформатор

В отличие от масляных трансформаторов, трансформаторы сухого типа, этот тип трансформатора использует нагнетаемый воздух или сжатый воздух в качестве охлаждающей среды. Это означает, что трансформаторы сухого типа негорючи. Однако это не означает, что они не имеют своих преимуществ и недостатков.

Трехфазный сухой трансформатор на эпоксидной смоле 10 кВ

Повышающий трансформатор

Возможно, вы слышали о повышающих и понижающих трансформаторах, которые в основном представляют собой два типа трансформаторов, способных повышать или повышать повышать» уровни напряжения от низкого к высокому.

Кроме того, повышающие трансформаторы очень помогают, когда речь идет о колебаниях напряжения, поскольку этот тип электрического устройства способен стабилизировать мощность и питание и распределять их на нормальном уровне.

Понижающий трансформатор

С другой стороны, понижающие трансформаторы являются полной противоположностью повышающих трансформаторов, и они в основном понижают уровни напряжения от уровней передачи до уровней распределения для потребительского использования (например, дома, здания и т. д. )

Внутренний трансформатор

Как следует из названия, комнатные трансформаторы безопасны для эксплуатации внутри помещений. Например, трансформаторы сухого типа считаются внутренними трансформаторами, поскольку их практически можно размещать внутри зданий.

Кроме того, они используются в офисных и жилых целях.

Трансформатор для наружной установки

Трансформаторы для наружной установки, с другой стороны, являются трансформаторами, которые небезопасны для установки внутри помещений, главным образом потому, что они легко воспламеняются, так как внутри них находится минеральное или трансформаторное масло, которое может легко вызвать пожар и даже взрыв, если сработал.

Распределительный трансформатор

Распределительный трансформатор — это еще один тип трансформатора, широко используемый во всем мире.

Кроме того, эти трансформаторы обычно используются в бытовых и коммерческих целях, поскольку они имеют уровень эффективности с 50% полной нагрузкой, и они могут работать в течение 24 часов, а также с отличной регулировкой напряжения.

Измерительный трансформатор

Измерительный трансформатор представляет собой тип трансформатора, в состав которого входят трансформаторы тока и трансформаторы напряжения, которые обычно используются для снижения напряжения.

Кроме того, эти трансформаторы способны обеспечить электрическую изоляцию между силовыми цепями высокого напряжения, а также измерительными приборами.

Трансформатор, монтируемый на подушке

Трансформаторы, монтируемые на подушке, в основном представляют собой распределительные трансформаторы, запечатанные в металлическом корпусе, имеющем форму большого шкафчика, заземленного на земле, с подкладкой, расположенной под ним.

Этот трансформатор также считается общественным трансформатором, так как он обычно находится в общественных местах и ​​даже перед домами.

Однофазный и трехфазный трансформатор Daelim для монтажа на подушке

Трансформатор для монтажа на столбе

Трансформаторы для монтажа на столбе также относятся к другому типу трансформаторов, которые считаются трансформаторами общего пользования, поскольку их безопасно размещать в общественных местах.

Однако этот тип трансформатора монтируется на опоре, что означает, что это наземный трансформатор.

Трансформатор с двумя обмотками

Трансформатор с двумя обмотками используется в приложениях, зависящих от соотношения напряжений. Известно, что двухобмоточные трансформаторы используют при коэффициенте трансформации больше 2, а последний работает при коэффициенте напряжения меньше 2.

Трансформатор с автоматической обмоткой

Трансформатор с автоматической обмоткой — это электрический трансформатор, который имеет только одну обмотку. Префикс «авто» относится к одиночной катушке, которая действует независимо без участия какого-либо автоматического механизма.

Автотрансформаторы также имеют одинаковую обмотку, имеющую как первичную, так и вторичную стороны обмотки трансформатора.

Что такое силовые трансформаторы?

Теперь, когда вы знаете различные типы трансформаторов, пришло время перейти к силовым трансформаторам и их схемам силовых трансформаторов.

Основное назначение силовых трансформаторов – стабилизация колебаний напряжения питания, которые используются при продолжительных нагрузках большой мощности.

Однако силовые трансформаторы не ограничиваются только этой функцией, так как они тоже имеют несколько функций и возможностей.

Принцип работы трансформатора

Сам трансформатор работает по закону электромагнитной индукции Фарадея и принципу взаимной индукции. Основываясь на законе электромагнитной индукции Фарадея, это заставит магнитный поток изменить электродвижущую силу во вторичной катушке, которая связана с сердечником, имеющим первичную катушку.

Схема силового трансформатора

Схема силового трансформатора включает обмен напряжения на ток в цепи, не влияя при этом на общую электрическую мощность. Это означает, что потребуется электричество высокого напряжения с небольшим током, чтобы превратиться в электричество низкого напряжения с большим током, или наоборот.

Из каких частей состоит трансформатор?

Трансформаторы состоят из нескольких частей, и, в зависимости от типа трансформатора, он может иметь несколько уникальных функций.

Ниже приведены общие или основные части трансформатора.

Сердечник трансформатора

Сердечник трансформатора обеспечивает магнитный путь к потоку канала. Это необходимо
для снижения потерь холостого хода трансформатора. Кроме того, сердечник является источником тепла в трансформаторе, который увеличивается в размерах.

По этой причине в активной зоне необходимы охлаждающие каналы для регулирования температуры. Таким образом, сердечник трансформатора создает путь для магнитного потока.

Первичная обмотка

Как упоминалось ранее, трансформаторы имеют две обмотки, и первая обмотка называется первичной обмоткой.

Первичная обмотка — это катушка, которая получает энергию от источника, а вторичная обмотка — это катушка, которая отвечает за подачу энергии на трансформаторы или изменение напряжения на нагрузку. Это означает, что он будет получать и вводить от переменного источника.

Вторичная обмотка

Роль вторичной обмотки заключается в получении энергии от первичной обмотки. После этого он будет нести ответственность за передачу его в нагрузку.

Напряжения будут создаваться на каждой вторичной обмотке после того, как она будет определена витками показанного соотношения.

Преимущества силового трансформатора

На этих выборах вы узнаете о преимуществах наличия силового трансформатора, который станет важным фактором, определяющим ваше решение о покупке.

Ниже приведены основные преимущества силовых трансформаторов:

Имеет возможность повышения и понижения напряжения

Что касается способности силовых трансформаторов повышать или понижать напряжение, известно, что это электрическое устройство эффективно для этой цели.

Имеет возможность увеличивать и уменьшать напряжение переменного тока, ток или независимость.

Высокоэффективный

Еще одним преимуществом силовых трансформаторов является их высокий КПД в высокочастотном диапазоне. Это означает, что вам не придется беспокоиться о какой-либо неисправности или неправильной работе, поскольку во время работы он может работать сам по себе.

Предотвращает утечку флюса

Утечка флюса является обычным явлением для других типов трансформаторов, но схема силового трансформатора предотвращает это, что, безусловно, является хорошей функцией.

Превосходная механическая прочность

Что касается механической прочности силовых трансформаторов, вам не придется беспокоиться о неисправностях или неправильной работе, поскольку силовые трансформаторы в основном рассчитаны на длительную работу со стабильной производительностью.

Тем не менее, вам следует регулярно проводить техническое обслуживание силового трансформатора, чтобы поддерживать его в хорошем состоянии и продлить срок его службы.

Известно, что некоторые трансформаторы служат более 70 лет при правильном уходе.

Недостатки силового трансформатора

Что касается недостатков силового трансформатора, то перед принятием решения о покупке следует рассмотреть некоторые из них.

Потери в текущем потоке

Из-за материала железного сердечника силового трансформатора существует небольшая вероятность потери тока.

Высокотемпературный

Во время работы можно ожидать, что трансформатор будет выделять много тепла, требующего охлаждения. Это создаст перерыв в потоке тока.

Трансформаторы действительно могут издавать шум после начала работы.

Например, известно, что трансформаторы сухого типа издают шум из-за нагнетаемого или сжатого воздуха в трансформаторе, из-за которого части трансформатора ударяются друг о друга, издавая лязг металла.

Тем не менее, это не должно иметь большого значения, если ваш силовой трансформатор расположен в удаленном месте или в месте, где поблизости нет людей, зданий или домов.

Заключительные мысли

Без сомнения, силовые трансформаторы являются универсальными электрическими устройствами, которые могут использоваться в крупных проектах коммерческого, промышленного или делового назначения. Тем не менее, обязательно учтите некоторые элементы, прежде чем их приобретать (например, местоположение, разрешения, соответствие стандартам и т. д.)

Если у вас есть какие-либо вопросы или разъяснения относительно схемы силового трансформатора, пожалуйста, не стесняйтесь обращаться к команде профессионалов DAELIM для немедленной помощи.

Что такое идеальный трансформатор? Схема и векторная диаграмма

Содержание

Идеальный трансформатор

Идеальный трансформатор — это воображаемый трансформатор с нулевым сопротивлением, магнитной утечкой, потерями в меди и сердечнике. Другими словами, идеальный трансформатор — это теоретический трансформатор (концептуальная модель), который состоит из двух чистых индуктивных обмоток без потерь на сердечнике трансформатора. Проще говоря, вход идеального трансформатора равен выходу трансформатора. Имейте в виду, что идеальный трансформатор вообще невозможен в реальной жизни.

Практические трансформаторы имеют свойства, близкие к идеальному трансформатору. Свойства идеального трансформатора перечислены ниже.

• Сопротивление обмотки (сопротивление первичной и вторичной обмотки) равно нулю.
• Его поток рассеяния и индуктивность рассеяния равны нулю. Следовательно, весь поток имеется в сердечнике и звене в обеих обмотках.
• Проницаемость ядра бесконечна. Следовательно, для создания потока в активной зоне требуется пренебрежимо малая МДС.
• Потери произошли из-за того, что сопротивление, гистерезис и вихревые токи равны нулю.

Математически в идеальном трансформаторе,

P _в = P _Out

и

V _в = V _OUT = V _OUT

5 = V

5 = V 9336

5. OUT

Кроме того, в идеальном трансформаторе отсутствуют потери, т.е.

• Омический (резистивные потери = 0
• Потери потока рассеяния = 0
• Потери в меди и сердечнике = 0

Это показывает, что в идеальном трансформаторе входной ток и напряжение на первичной стороне равны выходному току и напряжению на вторичной стороне. Таким образом, общая потребляемая мощность трансформатора равна выходной мощности трансформатора, т.е. входная мощность трансформатора в кВА равна выходной мощности трансформатора в кВА из-за отсутствия потока рассеяния, потерь полного сопротивления и реактивных сопротивлений в обеих обмотках идеального трансформатора.

Статьи по теме

Статьи по теме:

• Трансформаторы тока (ТТ) – типы, характеристики и области применения
• Трансформатор напряжения (PT) – типы и работа трансформаторов напряжения
• Автотрансформатор — его типы, работа, преимущества и применение

Работа идеального трансформатора

В идеальном трансформаторе, как показано на рисунке ниже, электрический ток, проходящий через первичную обмотку, создает магнитное поле. Первичная и вторичная катушки намотаны на сердечник с очень высокой магнитной проницаемостью, такой как железо, так что большая часть магнитного потока проходит как через первичную, так и через вторичную катушки. Если нагрузка подключена к вторичной обмотке, ток и напряжение нагрузки будут в указанном направлении, учитывая первичный ток и напряжение в указанном направлении (на практике каждый будет переменным током, поскольку трансформатор не будет работать от источника постоянного тока). ).

Свойства идеального трансформатора не совсем такие же, как у практического трансформатора, поскольку в трансформаторе возникает множество типов потерь. Получить все вышеперечисленные свойства в практичном трансформаторе невозможно. Но мы стараемся добиться свойств практических трансформаторов, близких к вышеперечисленным свойствам.

КПД идеального трансформатора составляет 100 %, так как потери I ² R и потери в сердечнике трансформатора равны нулю. Но в практическом трансформаторе есть некоторые потери, которыми нельзя пренебрегать. И, следовательно, мы не можем достичь 100% эффективности в практическом трансформаторе.

Принципиальная схема идеального трансформатора с железным сердечником показана на рисунке ниже.

Здесь две катушки намотаны на общий магнитопровод. Катушка, подключенная к напряжению питания V ₁ , является первичной обмоткой, а катушка, подключенная к нагрузке Z _L , является вторичной обмоткой.

Как мы уже говорили в описании свойств идеального трансформатора, полное сопротивление обеих обмоток равно нулю. Следовательно, напряжение, индуцируемое в первичной обмотке, равно приложенному напряжению V ₁ . Точно так же напряжение, индуцированное во вторичной обмотке E ₂ , такое же, как вторичное напряжение V ₂ .

Для создания требуемой МДС и взаимного потока Ф _M достаточно тока питания I ₁ . Этого МДС достаточно, чтобы преодолеть размагничивающий эффект вторичного МДС в результате нагрузки.

Согласно закону Ленца, E ₁ равно и противоположно V ₁ .

Е ₁ = – В ₁

Первичная и вторичная ЭДС индуцируются одним и тем же взаимным потоком. Следовательно, E ₁ и E ₂ находятся в одном направлении и противоположны направлению V ₁ .

Ток намагничивания I _μ создает взаимный поток Ф _M в фазе. И I _μ отстает от V ₁ на 90˚. Е ₁ и Е ₂ образованы взаимным потоком Ф _М и отстают на 90˚. Вторичное напряжение В ₂ равно по величине E ₂ и противоположно первичному напряжению V ₁ .

На приведенном ниже рисунке показана векторная диаграмма идеального трансформатора.

Коэффициент трансформации (коэффициент трансформации) (a) для идеального трансформатора определяется приведенными ниже уравнениями.

Где,

• а = коэффициент трансформации
• T ₁ , T ₂ = Количество витков первичной и вторичной обмотки
• E ₁ , E ₂ = ЭДС индукции
• В ₁ = Напряжение питания (первичное напряжение)
• В ₂ = вторичное напряжение
• I ₁ , I ₂ = Ток проходит через первичную и вторичную обмотки

Из вышеуказанного уравнения,

I ₁ T ₁ = I ₂ T 2 T 2 T . витки (В) вторичной обмотки равны и противоположны намагничивающей МДС первичной обмотки идеального трансформатора.

E ₁ I ₁ = E ₂ I ₂

S ₁ =  S ₂

According to the above equation, полная мощность (вольт-ампер), потребляемая от первичного источника, равна полной мощности, передаваемой во вторичную без каких-либо потерь в идеальном трансформаторе.

Другими словами; входная полная мощность равна выходной полной мощности.

Входная полная мощность = Выходная полная мощность

Следовательно, входная мощность идеального трансформатора в кВА равна выходной мощности в кВА. Этого не происходит в случае практического трансформатора, так как есть некоторые потери.

Related Posts:

• Испытание Сампнера или встречное испытание трансформатора
• Испытание трансформатора на обрыв и короткое замыкание

Практичный трансформатор

Идеальный трансформатор объясняется с некоторыми предположениями. Эти предположения недействительны для практического трансформатора. Потому что в идеальном трансформаторе мы предположили, что обмотки имеют нулевое сопротивление, а сердечник имеет бесконечную проницаемость. Это невозможно, так как все обмотки имеют сопротивление, а материал сердечника не имеет бесконечной проницаемости.

Таким образом, в практичном трансформаторе необходимо учитывать сопротивление обмотки и реактивное сопротивление рассеяния.

Сопротивление обмотки

В практическом или реальном трансформаторе первичная и вторичная обмотки всегда имеют некоторое сопротивление. Влияние сопротивления крыльев учитывается путем добавления сопротивления последовательно с каждой обмоткой. Эквивалентная схема трансформатора после добавления сопротивления показана на рисунке ниже.

По мере добавления сопротивления к цепи в цепи возникает некоторое падение напряжения. Поэтому ЭДС индукции в обмотках не совпадает с напряжением. Таким образом, мы не можем предположить напряжение вторичной клеммы V ₂ равно E ₂ , а напряжение питания V ₁ равно E ₁ .

Напряжение вторичной обмотки V ₂ меньше ЭДС вторичной обмотки E ₂ на величину падения вторичного напряжения I ₂ R ₂ .

V ₂ = E ₂ — I ₂ R ₂

. r ₂

. r ₂

9.0335 1 и первичное падение напряжения I ₁ R ₁ .

E ₁ = V ₁ — I ₁ R ₁

515015

5

5

5

5

5

5

5

5

5

5

5

5 9001. первичная обмотка соединяет первичную и вторичную обмотки. Но в случае настоящего трансформатора не весь произведенный поток доступен в магнитном сердечнике. Некоторое количество потока отводится в окружающую среду из неферромагнитного материала. А также ядро ​​имеет конечную проницаемость. Таким образом, это небольшое количество потока, протекающего по внешнему пути, известно как первичный поток рассеяния.

Обозначается Ф _Л1 .

Вторичный ток I ₂ создает поток Ф ₂ , который противодействует основному потоку Ф _M . Часть этого потока отводится в окружающую среду. Этот поток рассеяния называется вторичным потоком рассеяния Ф _L2 . Оставшийся поток только связывает вторичные витки и индуцирует ЭДС E _L2 во вторичной обмотке.

Поэтому поток, который полностью проходит через сердечник и связывает обе обмотки, называется взаимным потоком Ф _М . Типичная диаграмма потоков в трансформаторе показана на рисунке ниже.

Из-за потока рассеяния Ф _L1 и Ф _L2 ЭДС индукции E _L1 и E _L2 отличаются от ЭДС индуцирования E _{1 Ф М . Влияние потока рассеяния учитывается добавлением индуктивности последовательно с каждой обмоткой. Он добавляется таким образом, чтобы падение напряжения на каждой последовательной индуктивности (X 1 и X 2 ) равны потокам рассеяния.}