Как работает силовой трансформатор

������� ��������������

������� / ������ / 2016 / ������� ��������������

����� ������� ������ ��� ��������������� �������������� �� ������������ ����������, ����������� ����� �������������, ������� ����������� � �������������� ��������� ������������� ����������� ���� � ��������� ����������.

���������� ��� �������� ���: ��������� ������������ ��������������, ������� �� �������� �������� �� ����������, ��� ��������� ���������� ����������, � ��� �������� ������ �� ��������� ����� ����������. ������ ���������� �������� �������� ������� � ������������ ���������� ������� ����� �������������, �������������� ������� �� ��������� �� ���������� ��������.

� ����������� �� ���������� �� ��������� ���������� �� ��������� �����������, �������� � ��������������� ������� �����, ������������� ���������� ����� ���� ����� ����������.

�� ������ ���������� ���� ����������� ������������������ ���������� � ������� ��������������, �� ������� � ���������� ���.

���������� ������� ��������������� ����������� � �������������� �������������� � ���������� ������ ��� ��������������� �� ��������� � �����������.

�������� ������������� ������� ���������������

���������� ��������� ���������, �� ������� ���������� ������������� ������� ���������������. �������� ���������������� ������� � ���������� �� �������� ��������� � ����������� �� �������� � ����������.

��������� ��������� ���� ������� ���������������:

• 1-� ������ (������� � ��������� �� 100 ���);
• 2-� ������ (�������� �������� �� 160 �� 630 ���);
• 3-� ������ (�� 1000 �� 6300 ���);
• 4-� ������ (���������� �������� ���� 10000 ���);
• 5-� ������ (��� �������������� � ��������� ���� 40000 ���);
• 6-� ������ (�������� �� 100000 ���).

���� ����� � �������� ������������ ��������� ������ ���������� � ��������������, �� ����� �������� ��������� ���� ������� ���������������:

• ���������� ��� � ���� ��� ���. ���������� ������� ������������� �������� �������� ���������������� ������������������ �����������, ������� ������������ �� �����������;
• ����� ������� � ����- ��� ��������������;
• �� ������ ���������� �������������� ����� ���� ����������� ��� �����������;
• ���� ����� �� �������� ����� ���������, �� ��������� ������� � ���������� ����������;
• �� ���� ���������� ���������� ������� �� ��� ��������� � ������� ����� �������������� (� ��������� �����������) � ������� �������� ��������������.

��� ����������� �� ����, ���������� ������������� ��� ���������� �������� ������� �������� �������� �������������� ���������� �� ������ ������� ���������������� ��������.

��� ������ �� ���������� ���� � ������������� ���������������� �� �������� ����� ��������� ������������� � �������� �� ��������� � ��������� �������.

� ����������� �� ����� ������ � �������� ������������ ����������� ����������. ���� � ��������� ������� ����� ������ ������ � �� ��� ���������� �������������, ���� ��������, �� ���� ���� � ���������� ��������������.

�� ����� �������������� ��������� ������� ������� �������������?

����������� �������� �������������� ������� �� ��������� ���������:

• ������� �����;
• ����������;
• ����������, ����������� ������������ ������� ����������;
• �������� ������������.

����� ����������� � ���������� �������, ������� ����������� ��������� ���������� ���������.

����� ������� ���������������

�������� ���������� � �������� �� ������������� �������������� ����� ����������� ���������� � ������� �����.

� ����������� �� ���� ������� ��� ����� ���������� ������� ������� ��� ������ � ���� �������� ������� (��� ����� ���������������). � ��������������� ��������� ���� ����� ������������� ������������� ������� (�� ������ ������� ��� �����). ������������ �������� �������� �������� ������ �� ����������� ����������.

�� ����������� ���������� ���������� ��������� �������������� ������ � ��������� ����� ��������:

• ����������;
• ��������������;
• ����������;
• ����������;
• �������-��������;
• �������������� ���������.

����������

������������ ������� ����������� ������ �������� ��������������. ������� ���������� ������������� �������, ������� ����� �������������, ������������� � �����. ����������� ������������� �������, ����������� ������, ��������� � ���������� ����������.

��� ���� ����� ������������ ��������� ����������:

• ���������. ������������� ���������� ������� �� ������������� ������� ��������� ������������, ������� �������� ������� �����������������, ����� ������� � ��������� �������� ������� � ��������� ��� ��������� ����������� �����;
• ������������� ���. ������������� ���������� ��� ��������� ��������� ��������. ������������� �� ��������� � ���� �������� � ������� ��� �����. ����� ��������� ��������� ������� � ���������� ������������� ������������;
• �������������� ����������. �������� ����������� ��������� ��� ��������������� ������� ��������. ��������� ����������� ��������������� ���������� ������� �������� ������������������ ������� �� 20-25%;
• ���������� �������-�������. �� ����������� ���� ����� ��������������� ����������� ������������ ���� ����� ��������� �� �������� � ������� �������������;
• �������������� ������. ���������� ������������ ���������� ����������� �������� ����� � ������ ������, ������� ��� ��������.

����������� ���������� ������� ���������������

����� �������� ����������� ������������� �������� ��������������, � ����������� ������������� ���������� ��� ����������� ����������. ���������� ��� ��������� ��� ����������� ���������� ������ � �������.

� ����������� �� ���� ���������� ��� ����� �������� ��� �������� ��� ��� ������������ ����������.

�������������� ������������

���������� �������� �������������� �������� � ���� ��������� ���� ��������������� ��������� ������������:

• ������� ����. ��� ���������� ��������� �������� �������. ��� ������������ ������ �������������� (�������� ������� ����������, ����������� ���������� ����), ����� �������� ���������� ����������� �� ������� ������������. � �������� ���������� ������������ ���������� �����. ���� ������� ��������� ��������, �� ���������� ������ ��������������� ������, � ���� ��� ���������� ������� ������, �� ���� ������ ��������� �������������;
• ���������� �����������. ����������� ������� �� ������ �������� ��������� �������� ������ ����������� ����� � ����� ������� ������;
• ����������� �����. ��� ��� ����������� ���������������� ������� �� �������� ��������� �����������, �� ��� ������� ����� ������������ ������� ���������. ����������� ���������� ��������� ����� � ������������ ��������� �� � �����;
• ������� ���������� ����������� �����;
• ������ �� ��������� �������� ������ �������. ������� ������������� � ������������ ������ ������� �������� � �������� � �������������� ������;
• ��������� ������ �����. � ����������� ������� �� �������� � ���� ������� � ����������� � �������� ��� � ���� ������, ������� ��������� ������ � ��������� � �������� �� �������� ������������ �������.

������ ���������� � ����������� ������� ���������������, �� �������� ��������������, ����� ����������� � �������� ����������� � ���� ����� ����� ������ �� ������������� �������� ��������. ����������� ��������� �� ���������� ��� �����������.

������� ������ ���� ������:

������������, ������������, ������, ������, ���. ������������ ������� ���������������

������������� �������������� ���� � ����������
����������, ������� �������� ������������� ���������������, � ����� �� ������ � ������.

Источник: https://www.elektro-expo.ru/ru/articles/2016/silovye-transformatory/

Из чего состоит трансформатор силовой

Силовой трансформатор это устройство, в котором используется принцип электромагнитной индукции для преобразования значения напряжения переменного тока без изменения его частоты. Может преобразовываться как значение напряжения, так и его система (трехфазная, однофазная) с сохранением мощности (с учетом КПД).

Основная область применения силовых трансформаторов это распределение и передача электрической энергии. В цепи передачи электроэнергии от электростанции до конечных потребителей задействовано несколько силовых трансформаторов, первый из которых установлен в начале линии, возле электростанции.

Потери в линиях электропередач тем ниже, чем выше напряжение, поэтому первичные трансформаторы делаются повышающими.

Конечные потребители используют низкие значения напряжения. В зависимости от системы распределения и передачи электроэнергии на пути к потребителю может устанавливаться большое количество трансформаторов для понижения напряжения.

Можно использовать следующую классификацию силовых трансформаторов по таким их параметрам как:

• количеству обмоток — двух- и многообмоточные;
• количеству фаз — одно- и трехфазные;
• назначению — понижающие и повышающие;
• типу исполнения — сухие, масляные и с жидким негорючим диэлектриком;
• возможности регулирования выходного напряжения — нерегулируемые и регулируемые (регулируемые под нагрузкой РПН и с переключателем без возбуждения ПБВ);
• климатическому исполнению — наружные и внутренние.

Мощность силового трансформатора может начинаться от 4 кВА и превышать 200000 кВА, а напряжение на обмотках достигать значения выше 330 кВ.

Конструкция и устройство

Конструкцию трансформатора составляют сердечник и несколько обмоток. Переменный ток, проходящий через витки первичной обмотки создает магнитный поток в сердечнике, который, в свою очередь, индуцирует ЭДС во всех остальных обмотках.

Основу любого силового трансформатора составляет сердечник из ферромагнитного материала с несколькими обмотками. Для магнитопровода сердечника используется специальное тонколистовое трансформаторное железо с магнитомягкими свойствами.

Листы железа в сердечнике собираются таким образом, чтобы стержни, на которых размещаются обмотки, имели форму, которая приближается в сечении к кругу.

Это облегчает намотку провода и улучшает использование площади магнитопровода. Отдельные листы сердечника укладываются таким образом, чтобы стыки между отдельными пластинами перекрывались целыми листами. Это позволяет избежать лишних потерь и повышает КПД трансформатора.

Обмотки трансформатора выполняют в большинстве случаев из изолированных медных проводов круглого или прямоугольного сечения. Обычно первой наматывается обмотка низкого напряжения, поскольку уменьшаются затраты на изолирование обмотки от сердечника.

Между отдельными слоями обмоток, а также между самими обмотками при изготовлении предусматривают пустоты для циркуляции охладителя.

Масляная система охлаждения оборудована устройствами для компенсации температурного расширения масла и удаления из него влаги. Имеются устройства защиты, которые размыкают электрическую цепь при резком повышении давления и клапаны сброса давления.

Особые технологи выполнения обмоток и изоляции позволили производить силовые трансформаторы, которые не нуждаются в громоздком и пожароопасном масляном оборудовании. Такие изделия получили название «сухих».

Основные технические характеристики

Силовые трансформаторы характеризуются:

• мощностью;
• значением напряжений высоковольтной и низковольтной обмоток;
• типом соединения и количеством катушек.

Для удобства классификации все силовые трансформаторы разбиты на 9 габаритных групп по своим основным характеристикам. Так, силовые трансформаторы с мощностью от 4 до 100 кВА и напряжением не выше 35 кВ, входят в первую группу.

Трансформаторы, у которых мощность выше 200000 кВА, а напряжение от 35 до 330 кВ, входят в 8-ю группу. Более мощные силовые трансформаторы находятся в 9-й группе.

Два основных класса трансформаторов — сухие и масляные, характеризуются способами охлаждения – естественное или принудительное.

Отдельное место занимает способ изменения напряжения на низковольтной вторичной обмотке. Таких способов два — регулируемые под нагрузкой и требующие отключения нагрузки. Обычно регулировка выполняется со стороны высоковольтной обмотки, поскольку по ней протекает меньший ток и снижаются требования к контактным группам.

Такое решение также увеличивает точность регулировки, поскольку для переключения на одну и ту же величину, количество витков обмотки высокого напряжения больше.

Регулировка с отключением нагрузки (переключатель без возбуждения — ПБВ) конструктивно проще, но имеет небольшой предел изменения напряжения — не больше ± 5% и требует полного отключения питания и нагрузки во время переключения. Более сложно выполняется регулировка под нагрузкой — РПН, но там гораздо больший предел регулирования — вплоть до 16 % в обе стороны.

Следующая характеристика силовых трансформаторов — конструктивные особенности и климатическое исполнение. Основным параметром здесь является степень защиты электрооборудования.

Выбор силового трансформатора

Основным критерием выбора трансформатора на предприятии является его мощность и требования к надежности питания. Для отдельных категорий потребителей необходимо увеличивать количество устанавливаемых устройств для обеспечения бесперебойного питания.

Для обеспечения бесперебойного питания на предприятиях устанавливается два силовых трансформатора. Их мощность рассчитывается с тем условием, чтобы при неисправности одного из них, второй мог обеспечить потребителей нормальным питанием с учетом перегрузочной способности.

То есть, если на предприятии установлены два трансформатора, и они работают с коэффициентом загрузки по 0.7 каждый, то при отказе одного из них, второй будет работать с перегрузкой 40 %.

При выборе силовых трансформаторов также необходимо уделять внимание защите. Защита бывает двух основных видов — защита от перегрузок т от внутренних повреждений. Для защиты от перегрузок применяется дифференциальная защита, в основе которой лежат трансформаторы тока, установленные на каждой фазе.

К внутренней защите относятся устройства, которые контролируют:

• уровень и давление масла;
• температуру обмоток и сердечника;
• наличие газов.

Ремонт и техническое обслуживание

Силовые трансформаторы работают с большими значениями напряжений и мощностей, поэтому их надежность во многом зависит от правильности и полноты технического обслуживания.

Для того оборудования, которое установлено в местах с постоянным нахождением дежурного персонала, производятся ежедневные осмотры с контролем показаний измерителей температуры и давления. Контролируются следующие показатели:

• уровень масла;
• степень истощения влагопоглотителя;
• состояние устройств регенерации масла;
• отсутствие подтеканий и механических повреждений корпуса и радиаторных трубопроводов.

Для тех устройств, где не предусмотрено постоянное дежурство персонала, осмотры производятся один раз в месяц. Еще реже — 1 раз в полгода, осматриваются трансформаторные пункты.

В случае необходимости производят доливку масла или его смену, если по данным обследования, оно не удовлетворяет требованиям. Критерием при визуальном осмотре является цвет масла. При наличии аварийных режимов или резкой смены температуры окружающего воздуха производят внеплановые осмотры устройств. При этом проверяется также состояние устройств защиты.

Источник: https://crast.ru/instrumenty/iz-chego-sostoit-transformator-silovoj

Быстродействующие регулирующие устройства силовых трансформаторов

Подробности Категория: Трансформаторы

С ростом мощности энергосистемы или энергопредприятия становится невозможным применение регулирующих устройств типа РНТ, в которых используются токоограничивающие реакторы.

Их выполнение на большие мощности привело бы к резкому увеличению размеров силовых трансформаторов, что, несмотря на определенные преимущества применения реакторов для ограничения тока в процессе переключения, экономически нецелесообразно. В быстродействующих регулирующих устройствах применяются для ограничения тока при переключениях ответвлений обмоток активные сопротивления.

Поскольку активные сопротивления не рассчитаны на длительное прохождение номинального тока силового трансформатора, для большей надежности Бремя их работы строго ограничивается. Если это время не ограничивать, то сопротивление требовалось бы изготовить большим и громоздким, что также увеличивало бы габариты регулирующего устройства и, как следствие, силового трансформатора.

Ограничение времени прохождения тока через сопротивления обеспечивается быстродействием работы переключающего устройства. Быстродействующие переключающие устройства относятся к регулирующим устройствам типа РПН. Они применяются в трансформаторах 35—750 кВ самой различной мощности до 1000 тыс. кВ • А для регулирования напряжения у линейных выводов обмоток напряжением 35—110—220 кВ, а также в нейтрали обмоток.

Эти устройства применяются для регулирования напряжения в обмотках, соединенных в звезду, и в обмотках, соединенных в треугольник. Наиболее распространена ступенчатая система регулирования, она надежна и обеспечивает широкие пределы регулирования, что очень важно для потребителя. К ее недостаткам следует отнести относительную сложность конструкции и ступенчатое (а не плавное) регулирование величины напряжения.

Но поскольку величину ступени регулирования напряжения практически возможно выполнить достаточно малой, ступенчатая система обеспечивает достаточную гибкость регулирования напряжения.

Процесс переключения в схемах регулирования напряжения осуществляется так, чтобы в цепи тока не было разрыва (появляющийся в короткозамкнутой секции обмотки циркулирующий ток не должен превышать по величине номинального тока этой обмотки) и не происходило больших колебаний напряжения в сети.

Эти требования к процессу регулирования напряжения и определяют способы практического решения схемы и конструкции быстродействующих устройств регулирования напряжения в силовых трансформаторах. По характеру гашения дуги регулирующие устройства разделяются на устройства с масляным гашением дуги и устройства с вакуумными дугогасительными камерами. В настоящее время наибольшее распространение имеют регулирующие устройства с гашением дуги в масле.

В этих устройствах применяются контакторы рычажного и роторного типов. Принцип гашения дуги в них основан на быстром растягивании ствола дуги, вследствие чего дуга гасится при первом прохождении тока через «нуль». Рычажный контактор проще и обладает более высокой отключающей способностью, но контакты его быстрее изнашиваются. Роторный контактор более надежен и долговечен, но сложнее по конструкции и технологии изготовления. Гашение дуги в контакторах происходит в масле за счет большой скорости размыкания контактов, без каких-либо специальных средств гашения, при первом переходе тока через нулевое значение после размыкания контактов, т. е. длится около 0, 01 с. Дальнейшее снижение времени гашения дуги в масляных контакторах нецелесообразно, так как это вызывает опасные по величине перенапряжения. Современные масляные контакторы регулирующих устройств достигли практически своего предела по отключающей способности.

Контакторы с использованием вакуумных дугогасительных камер получают широкое применение в силовых трансформаторах.

В вакуумных устройствах гашение дуги происходит в вакууме, что исключает загрязнение масла и потребность в отдельном кожухе для контактора, позволяет сделать ход подвижного контакта весьма малым (в современных аппаратах он составляет всего 3 мм) и создать быстродействующее переключающее устройство большой мощности. Эти преимущества вакуумных устройств делают их более перспективными по сравнению с обычными масляными устройствами.

Схемы ступенчатого регулирования напряжения в трансформаторах.

Применяющиеся схемы регулирования напряжения предусматривают изменение величины напряжения силового трансформатора путем изменения числа витков одной из обмоток при помощи специального регулирующего устройства.

В трансформаторах с быстродействующим регулированием напряжения под нагрузкой используется ступенчатое регулирование путем перехода с одного ответвления на другое без разрыва цепи главного тока. Схемы эти могут быть различны (рис.

1), но все они имеют переключающее устройство-избиратель И и контакторное устройство или просто контактор К.

В этих схемах избиратель предназначен для переключения ответвлений регулируемой обмотки трансформатора в обесточенном состоянии, а коммутация тока и гашение дуги происходят в контакторе.

Поэтому (регулирующие устройства, работающие по этим схемам, состоят из двух отдельных узлов: избирателя И и контактора К, размещаемых отдельно друг от друга.

Если избиратель размещается в баке силового трансформатора или в отдельном кожухе, то контактор всегда находится в отдельном кожухе, в котором масло изолировано от масла бака трансформатора.

Принцип действия ступенчатой схемы быстродействующего регулирования.

Допустим, что силовой трансформатор работает на первом ответвлении, обеспечивающем нужную в данное время величину напряжения на выводах его обмоток.

Рис. 1.

Схемы ступенчатого регулирования напряжения, а — с 13 ответвлениями (без реверса); б — с реверсом и с тремя ответвлениями на номинальном напряжении; в — с реверсом и с одним ответвлением на номинальном напряжении; г — с тонкой и грубой ступенями; б — с тонкой и грубой ступенями и с одним ответвлением на номинальном напряжении.

По условиям режима необходимо произвести переключение на четвертое ответвление. Как при этом работает устройство, чтобы не вызвать разрыва цепи главного тока? Конструкция избирателя предусматривает два подвижных контакта Mi и Hz, а конструкция контактора — два плеча Кг и Кп контактора (рис. 2).

Рис. 2. Принцип действия ступенчатой схемы. а — первое: б — второе; в — третье; г — четвертое положения переключающего устройства; /Сг, — контакторы; Ни Иг — избиратели; R — ограничивающее сопротивление.

В исходном положении контакты H1 и И2 избирателя замыкают неподвижные контакты соответственно первого и второго ответвлений регулировочной обмотки.

Правильность работы регулирующего устройства обеспечивается соблюдением определенной очередности работы контактов избирателя и контактора. Рассмотрим это на примере регулирования напряжения с 1-го положения до 4-го, т. е. с ответвления 1 на ответвление 4.

При переходе на ответвление 2 избиратель не работает, контактор перебрасывает свои контакты, замыкая правое плечо Кп\ теперь в цепь тока включено ответвление 2 — 2-е положение (рис. 2, б).

Поскольку замкнуто правое плечо контактора, при последующем переключении со 2-го на 3-е положение сначала переходит подвижный контакт верхнего нечетного ряда избирателя с ответвления 1 на ответвление 3 и лишь после этого срабатывает контактор, замыкая левое плечо Ki и размыкая правое плечо Кп. Теперь ток проходит через ответвление 3 (рис. 2, в).

При дальнейшем вращении привода в том же направлении контакты нижнего четного ряда избирателя перейдут с ответвления 2 на ответвление 4 и только после этого сработает контактор, замыкая правое плечо Кп -4-е положение (рис. 2, г) и т. д. При обратном переключении с 4-го положения на 1-е, т. е.

при изменении направления вращения привода, избиратель сначала не работает, срабатывает только контактор, переключая таким образом цепь тока с ответвления 4 на ответвление 3, а при последующем — переключаются контакты избирателя с ответвления 4 на ответвление 2, замыкается правое плечо Кп контактора, а уже затем контакты избирателя переключаются с ответвления 3 на ответвление 1 и замыкается левое плечо Ki контактора.

Таким образом, при переключении ответвлений на одно положение в направлении, противоположном предшествующему направлению регулирования, срабатывает только контактор, а в дальнейшем при последовательном переключении ответвлений поочередно работают контакты нечетного и четного рядов избирателя при работе контактора. Контакты избирателя четного ряда работают всегда при разомкнутом правом плече Ки контактора, а

Контакты нечетного ряда избирателя — при разомкнутом Левом плече Ki переключателя. Рассмотрим порядок работы контактов при переключении контактора. Допустим, что в исходном положении (рис. 3, а) замкнуто левое плечо Ki контактора, т. е.

главный K1, вспомогательный K2 и дугогасительный Кз контакты замкнуты, а главный K6, вспомогательный K5 и дугогасительный K4 контакты правого плеча Кп разомкнуты.

В этом положении включено одно из нечетных ответвлений, и ток проходит через контакты Ki и Ki контактора.

Рис. 3. Порядок работы контактов контактора. Кг — левое плечо контактора; Ki. Кг и Кг — соответственно главный, вспомогательный и дугогасительный контакты левого плеча; /(г1 — правое плечо контактора; R, Лб, Ке — соответственно дугогасительный, вспомогательный и главный контакты правого плеча; R — сопротивление ограничивающее. В начале переключения контактора размыкается главный контакт Ki и весь ток проходит через вспомогательный контакт Кг (рис. 3,6). В последующем размыкается вспомогательный контакт K2 и весь ток идет через токоограничивающее сопротивление R и дугогасительный контакт Кз (рис. 3, в). Замыкается дугогасительный контакт K4 правого плеча, в результате оказываются замкнутыми дугогасительные контакты обоих плеч, и ток проходит по двум параллельным ветвям (рис. 3, г) —это так называемое положение «мост», при котором регулируемая секция обмотки замкнута на оба токоограничивающих сопротивления R, В дальнейшем размыкается дугогасительный контакт К3, при этом полностью отключается левое плечо К\ контактора, и ток проходит теперь через токоограничивающее сопротивление и дугогасительный контакт Kt правого плеча Кп контактора (рис. 3,д), замыкается вспомогательный контакт Кь, шунтируя токоограничивающее сопротивление (рис. 3, е) и за ним — главный контакт Кв. Правое плечо Кп контактора оказывается полностью замкнутым, ток идет через контакты Къ и Кб (рис. 3, ж) и четное ответвление избирателя. В ряде схем (рис. 1, б, в) применяется предызбиратель ПИ, который переключает регулировочную обмотку, т. е. изменяет направление (реверсирует) подключения ее по отношению к основной обмотке трансформатора в процессе регулирования напряжения. В зависимости от положения контактов 9—11 или 10—11 предызбирателя к основной обмотке будет подключено начало 1 или конец 7 регулировочной обмотки. Реверсирование регулировочной обмотки позволяет без увеличения числа ответвлений расширить диапазон (предел) регулирования напряжения у силового трансформатора или уменьшить величину регулируемого напряжения ступени без изменения диапазона регулирования, т. е. сделать регулирование напряжения более тонким (гибким).

Таким образом, контакты избирателя и предызбирателя в процессе регулирования напряжения тока не разрывают, а только пересоединяют ответвления регулировочной обмотки. Контакты контактора разрывают цепь тока и через одно срабатывание повторяют свой цикл. Гашение дуги при разрыве тока происходит в контакторе.

Источник: https://leg.co.ua/info/transformatory/bystrodeystvuyuschie-reguliruyuschie-ustroystva-silovyh-transformatorov.html

Что такое силовой трансформатор, его назначение и конструктивные особенности

Между генераторами электроэнергии и потребителями может быть десятки, а то и сотни километров.

Для минимизации потерь при транспортировке применяется специальная технология, суть которой заключается в повышении напряжения, передачи его посредством ЛЭП и понижении до уровня потребительской сети.

Последний этап преобразования осуществляется на подстанциях, оборудованными силовыми трансформаторами (далее по тексту СТ). В данной публикации мы расскажем, что представляют собой эти устройства, их основные конструктивные элементы и особенности.

Что такое силовой трансформатор и его назначение

Это аппарат, преобразующий амплитуду переменного напряжения, оставляя неизменным его частоту. В основу работы такого устройства положен принцип электромагнитной индукции. Мы не будем отвлекаться на его описание, всю подробную информацию можно найти на страницах нашего сайта.

Основная сфера применения СТ связана с передачей и распределением электроэнергии, упрощенно это представлено на рисунке ниже.

Схема передачи электроэнергии

Как видно из рисунка, в цепи между генератором и потребителем может быть установлено несколько СТ. Первый повышает напряжение до 110 кВ (чем оно выше, темь меньше потерь при передаче на дальние расстояния) и подает его на ЛЭП. На выходе линии установлен второй СТ на районной подстанции, откуда производится передача по подземному кабелю на трансформаторный пункт, откуда запитываются конечные потребители.

Трансформаторный пункт

Принятые классификации

Учитывая немалый вес и размеры СТ, чтобы упростить ряд работ, связанных с обслуживанием, транспортировкой и планированием, данные устройства принято делить на габаритные группы. Ниже представлена таблица, где показано соответствие.

Таблица габаритов СТ:

Габаритная группа	Минимальная мощность (кВ*А)	Максимальная мощность(кВ * А)	UМАКС (кВ)
I	10,0	100,0	35,0
II	160,0	630,0
III	1000,0	6300,0
IV-1	10000,0	40000,0
IV-2	6300,0	63000,0	110,0
V-1	100000,0	250000,0
V-2	10000,0	250000,0	220,0-330,0
VI-1	250000,0 и более	от 330,0 и более
VI-2	без ограничения по мощности и напряжению

Силовой трансформатор 5-й габаритной группы ТРДЦН-63000/220, вес около 130 тонн

Помимо габаритного распределения, СТ также классифицируют по следующим показателям:

• число фаз (как правило, подстанции оборудованы трехфазными преобразователями);
• количество обмоток (две или три);
• функциональное назначение (понижение или повышение амплитуды);
• исполнение (установка внутри помещения или снаружи);
• система отвода тепла (воздушная или масляная).

Конструктивные особенности

Несмотря на разнообразие видов СТ их конструкция неизменно включает следующие обязательные элементы:

• выводы катушек высокого и низкого напряжения (ВН и НН), их принято называть силовыми вводами;
• систему отвода тепла;
• устройства, позволяющие регулировать рабочее напряжение;
• дополнительное оборудование, для контроля работы и обслуживания аппарата.

На рисунке ниже представлена типовая конструкция СТ с масляной системой отвода тепла.

Конструкция силового трансформатора с масляным охлаждением

Обозначения:

• А – бак расширителя, служит для выравнивания уровня масла при изменении его объема вследствие температурных колебаний.
• В – силовой ввод для ВН.
• С — ввод для НН.
• D – переключатель рабочего напряжения.
• E – радиатор, представляет собой трубы, по которым циркулирует масло.
• F – корпус, также играет роль бака для масла.
• G и H – катушки ВН и НН.
• I – магнитопроводный сердечник.

Теперь рассмотрим подробно назначение основных конструктивных элементов.

Назначение силовых вводов

Данный элемент конструкции необходим для подключения питания и нагрузки к СТ. Их расположение может быт как внутренним (закрытые клеммные колодки) так и внешним. Обратим внимание, что первый вариант расположение используется только в СТ с воздушной системой отвода тепла.

Обязательно наличие изоляции, между вводом и корпусом, она может быть маслобарьерной, элегазовой, конденсаторной-проходной или же выполнена из материалов, не проводящих электричество (фарфор, полимеры и т.д.).

Рис. 4. Фарфоровые изоляторы на вводах силового трансформатора

Система отвода тепла

В процессе преобразования электроэнергии часть потерь выделяется в виде тепла, поэтому система его отвода неизменно присутствует в любом СТ. Мощные аппараты снабжены для этого специальной двухконтурной системой, охлаждение масла в которой производится следующими способами:

• Посредством радиаторов (см. Е на рис. 4), обеспечивающих отвод тепла во вторичную или внешнюю среду.
• Бак-корпус с гофрированной поверхностью (применяется в маломощных аппаратах).
• Установка вентиляционного оборудования. Такое решение позволяет увеличить производительность на четверть.Вентиляторы принудительной системы охлаждения СТ
• Дополнительные системы водяного охлаждения. Это один из самых простых и эффективных способов отвода тепла.
• Применение специальных насосов, обеспечивающих циркуляцию масла в системе отвода тепла.

Устройства управления рабочим напряжением

В некоторых случаях возникает необходимость повысить или понизить напряжение нагрузки СТ, для этой цели в большинстве конструкций предусмотрено специальный переключатель. По сути, он меняет коэффициент трансформации путем переключения на большее или меньшее число витков в катушках.

Как правило, такие манипуляции выполняются при снятой нагрузке, но существуют устройства позволяющие изменять КТ без отключения потребителей.

Виды дополнительного оборудования

Для обеспечения стабильной работы и обслуживания СТ их конструкция может включать следующие устройства, именуемые навесным или дополнительным оборудованием:

• Реле давления газа, представляет собой защитную систему. Если СТ переходит в нештатный режим работы, то в результате большого выделения тепла происходит разложение масла. Данный процесс сопровождается выделением газа. При его быстром образовании срабатывает защита, отключающая аппарат от питания и нагрузки. Если процесс газообразования протекает медленно, включается оповещение.
• Термоиндикаторы, показывают нагрев масла в различных узлах системы отвода тепла.Индикатор температуры масла
• Влагопоглотители. Применяются в негерметичных масляных системах отвода тепла, препятствуют образованию водяного конденсата.
• Системы маслорегенерации.
• Датчики давления, если оно превышает определенный порог, автоматически включается устройство сброса для нормализации.
• Датчик уровня заполнения масла в системе отвода тепла.

Принятая маркировка

Буквенно-цифровые обозначения СТ производится в соответствии с представленным ниже рисунком.

Маркировка силового трансформатора

Обозначения:

1. Указывается тип аппарата. Возможны варианты «А», «Л», «Е» или отсутствие символа, что соответствует автотрансформатору, линейному или печному устройству. Отсутствие символа указывает на обычный СТ.
2. «О» или «Т», соответствует однофазному или трехфазному аппарату.
3. Используемая вариант отвода тепла (для масляных систем), возможные варианты:

• М – принудительные системы не используются.
• Д – производится принудительный обдув.
• ДЦ – производится принудительный обдув с ненаправленной циркуляцией.
• НЦ – водяно-масляное охлаждение с направленной циркуляцией.
• Ц – водно-масляное охлаждение с ненаправленной циркуляцией.

1. Указание мощности в кВ*А.
2. Допустимый уровень ВН (кВ).
3. Вариант исполнения (наружное или внутреннее размещение, особые климатические условия и т.д.)

Особенности обслуживания

СТ являются важными звеньями в схемах передачи электроэнергии, от них зависит работа всей системы. Для обеспечения надежности и бесперебойной работы этих устройств необходимо регулярное обслуживание подготовленными специалистами, имеющих соответствующий уровень допуска.

Если оборудование используется там, где предусмотрено наличие штатного дежурного персонала, то его обязанности входит проведение регулярных осмотров, при которых снимаются показания приборов, характеризующих текущее состояние СТ. Регламентом предписывается контролировать:

• Показания уровня масла в теплоотводных системах.
• Состояние влагопоглотителей.
• Работу системы маслорегенерации.
• Состояние внешнего корпуса аппарата и основных его узлов.

При обнаружении отклонения от нормы, подтеков, повреждений или других признаков, свидетельствующих о нештатной работе контролируемых аппаратов, персонал должен принять предписанные инструкцией меры.

Для автономного оборудования, работа которого не требует наличия дежурного персонала, положено проводить технический осмотр ежемесячно. Что касается трансформаторных пунктов, то для них эта норма снижена до полгода.

При обнаружении недостатка масла в системе отвода тепла следует произвести доливку, а в случае несоответствия нормам – полную замену. Определить необходимость замены масла, можно по его цвету.

Свидетельством нештатного режима работы оборудования может быть повышение температуры в помещении подстанции. При обнаружении прямых или косвенных свидетельств анормального функционирования СТ, предписывается проводить внеплановый осмотр с проверкой общего состояния элементов защитного оборудования.

Согласно правилам эксплуатации необходимо раз в год брать пробу масла для лабораторного анализа. Это же действие предписывается в случае капитального ремонта.

Помимо этого при обслуживании периодически приходится производить подстройку рабочего напряжения.

Необходимость этого связана с тем, что со временем латунные и медные контакты покрываются оксидной пленкой, что приводит к увеличению переходного сопротивления.

Что бы не допустить этого, раз в полгода с СТ снимается нагрузка и питание, после чего производится переключение регулятора напряжения во всем позициям. Процедуру рекомендуется повторить несколько раз, перед тем как вернуть исходное положение.

Источник: https://www.asutpp.ru/silovye-transformatory.html

Силовые трансформаторы

Электрика »Электрооборудование »Трансформаторы »Силовые

УСТРОЙСТВО
ХАРАКТЕРИСТИКИ
ВЫБОР
ОБСЛУЖИВАНИЕ

Силовой трансформатор это устройство, в котором используется принцип электромагнитной индукции для преобразования значения напряжения переменного тока без изменения его частоты.

Может преобразовываться:

• значение напряжения;
• его система (трехфазная, однофазная) с сохранением мощности (с учетом КПД).

Основная область применения силовых трансформаторов это распределение и передача электрической энергии. В цепи передачи электроэнергии от электростанции до конечных потребителей задействовано несколько силовых трансформаторов, первый из которых установлен в начале линии, возле электростанции.

Потери в линиях электропередач тем ниже, чем выше напряжение, поэтому первичные трансформаторы делаются повышающими.

Конечные потребители используют низкие значения напряжения. В зависимости от системы распределения и передачи электроэнергии на пути к потребителю может устанавливаться большое количество трансформаторов для понижения напряжения.

Также к силовым относятся преобразователи, используемые для технологических целей — сварочные и электропечные для питания плавильных печей.

Можно использовать следующую классификацию силовых трансформаторов по таким их параметрам как:

• количеству обмоток — двух- и многообмоточные;
• количеству фаз — одно- и трехфазные;
• назначению — понижающие и повышающие;
• типу исполнения — сухие, масляные и с жидким негорючим диэлектриком;
• возможности регулирования выходного напряжения — нерегулируемые и регулируемые (регулируемые под нагрузкой РПН и с переключателем без возбуждения ПБВ);
• климатическому исполнению — наружные и внутренние.

Мощность силового трансформатора может начинаться от 4 кВА и превышать 200000 кВА, а напряжение на обмотках достигать значения выше 330 кВ.

Высоковольтные силовые трансформаторы, характеристики, конструкция, применение, как работает

Трансформатор – это электромагнитное статическое устройство с двумя (или более) обмотками, преобразующее электроэнергию напряжения переменного тока с одними характеристиками в электроэнергию с другими характеристиками (такими как напряжение, частота, форма напряжения, фазность). Преобразование электроэнергии в трансформаторах реализуется посредством переменного магнитного поля.

Наиболее распространенным и востребованным электротехническим устройством сегодня является силовые высоковольтные трансформаторы, напряжения, номинальные мощности которых варьируются очень в широких пределах от нескольких десятков киловатт до сотен мегаватт при напряжении от 6кВ до 1150 — 1500кВ.

Поскольку потери электроэнергии в электросетях пропорциональны квадрату тока, протекающего по воздушной линии, то для передачи электроэнергии выгодно использовать высокие напряжения и, соответственно, малые токи.

Электроэнергия на электростанциях вырабатывается генераторными установками (турбо-, гидрогенераторами и пр.) на напряжении 16 — 24кВ, реже 35кВ.

Поскольку этот уровень напряжения является довольно высоким для использования его в быту и на производстве, но и при этом является и недостаточно выгодным и обоснованным, для наиболее экономичной передачи электроэнергии на значительные расстояния.

Поэтому и используют повышающие трансформаторы, служащие для преобразования электроэнергии до уровней 110, 150, 220, 330, 500, 750 и 1150 кВ, и понижающие трансформаторы, которые позволяют снизить напряжение до стандартных значений 10; 6; 3; 0,66; 0,38 и 0,22 кВ, предназначенных для использования в быту, сельском хозяйстве и промышленности.

Помимо этого, выпуск приемников электроэнергии (вращающихся машин, осветительных приборов и пр.) с высокими номинальными напряжениями обуславливает значительные конструктивные сложности, требующие усиленной изоляции и, следовательно, повышенных материальных затрат.

В связи с этим высокое номинальное напряжение не может быть напрямую использовано, питание осуществляется через понижающие трансформаторы.

Таким образом, электроэнергию, вырабатываемую электростанциями, на пути от генераторной установки до потребителей преобразуют по 3-4 раза. Понижающие трансформаторы используют с целью распределения электроэнергии между потребителями, а повышающие – для передачи электрической энергии на большие расстояния.

Многообразие применения высоковольтных трансформаторов обусловило весьма значительную номенклатуру этих устройств. В зависимости от напряжения, режима нейтрали и номинальной мощности, высоковольтные трансформаторы классифицируют на несколько, так называемых габаритов:

— I — до 100 кВА и до 35кВ;

— II — более 100 до 1000кВА и до 35кВ;

— III — более 1000 до 6300кВА и до 35кВ;

— IV – более 6300кВА и до 35кВ;

— V — до 32000кВА и более 35 до 110кВ;

— VI — более 32000 до 80000кВА и до 330кВ;

— VII — более 80000 до 200000кВА и до 330кВ;

— VIII – более 200000кВА и свыше 330кВ.

В зависимости от типа охлаждения

В зависимости от типа охлаждения трансформаторы разделяют на:

— масляные;

— сухие;

— трансформаторы, в качестве изоляции у которых выступает жидкий диэлектрик.

Условно силовые трансформаторы обозначаются как определенными буквами (тип, количество фаз, число обмоток, способ охлаждения, вид переключения ответвлений), так и цифрами (мощность, напряжение).

Буквенные обозначения (некоторые могут отсутствовать) строго в той последовательности, что приведена ниже, позволяют получить следующую информацию:

1.Назначение

— автотрасформатор – А;

— электропечной – Э;

2.Число фаз

— однофазные – О;

— трехфазные – Т;

3.Присутствие расщепленной обмотки НН – Р;

4.Способ охлаждения

4.1. У сухих трансформаторов:

— естественное воздушное: в открытом исполнении – С, в закрытом –СЗ, в герметичном СГ;

— принудительное воздушное – СД;

4.2.У масляных трансформаторов:

— естественная циркуляция воздуха и масла – М; при наличии дополнительной защиты в виде азотной подушки без применения расширителя – МЗ;

— принудительная циркуляция воздуха: с естественной масляной – Д, с принудительной масляной – ДЦ;

— принудительная водомасляная циркуляция – Ц;

4.3. С применением в качестве охлаждающего теплоносителя негорючего жидкого диэлектрика:

— естественное – Н;

— с дутьем – НД:

5.Конструктивные особенности

— литая изоляция — Л;

— трехобмоточный – Т;

— наличие РНТ – Н;

— с выводами, расположенными во фланцах стенок корпуса: с азотной подушкой и без расширителя — З; с расширителем –Ф;

— без расширителя в гофробаке – Г;

— с симметрирующим устройством – У;

— подвесное исполнение для размещения на опорах ВЛ– П;

— энергосберегающий (с пониженными потерями в режиме х.х.) – э.

6.Область применения

— обеспечение собственных потребностей электростанций – С;

— ЛЭП постоянного тока – П;

— металлургическая отрасль – М;

— обеспечение электропитания: погружных насосов – ПН; экскаваторов – Э;

— подогрев (при необходимости) грунта, бетона, а также использование в буровых установках – Б;

— термическая обработка грунта и бетона, питание ручного электроинструмента различного назначения, а также обустройство временного освещения – ТО.

Затем числовой дробью в числителе дается информация о номинальной мощности (кВ*А), а в знаменателе — класс напряжения обмотки (кВ).

Использование силовых трансформаторов в зависимости от климатических условий

Информация о возможностях использования силовых трансформаторов в зависимости от климатических условий (в соответствие с ГОСТом 15150-69):

— умеренный климат– У;

— холодный – ХЛ;

-тропический – Т;

Кроме того, в зависимости от месторасположения, трансформаторы делят на следующие категории, допускающие их эксплуатацию:

— на открытом воздухе – 1;

— в помещениях с несущественными отличиями колебаний температуры и влажности относительно внешней среды – 2;

— в закрытых помещениях, где, благодаря естественной вентиляции, перепады температуры и влажности существенно ниже, чем с внешней стороны – 3;

— в закрытых помещениях со специально созданными и регулируемыми климатическими параметрами -4;

— в помещениях с повышенной влажностью — 5.

Источник: https://pue8.ru/podstantsii/481-vysokovoltnye-transformatory.html

Устройство и принцип работы силового трансформатора

Электроэнергия является одним из необходимых ресурсов. Без нее жизнь человека была бы лишена многих удобных вещей. Но напряжение в магистральных сетях не всегда соответствует требуемому потребителем. Поэтому на распределительных станциях используется специальное оборудование, работа которого заключается в изменении параметров и передаче электроэнергии пользователям.

Одними из таких приборов являются трансформаторы. Они бывают нескольких типов и способны решать различные задачи. В этой статье будет рассмотрен один из самых распространенных – силовой. Что представляет собой устройство силового трансформатора и где он применяется? Для решения каких задач он необходим? Вот что следует узнать, прежде чем приобретать такое оборудование.

Область применения

Современная электроэнергетика не сможет обходиться без приборов, используемых для преобразования энергии в магистральных сетях и установках, занимающихся ее приемом и распределением. Благодаря их появлению удалось значительно сократить расход цветных металлов и снизить потери. Но чтобы оборудование работало эффективно необходимо предварительно выполнить расчет потерь в силовом трансформаторе. Сделать это можно как самостоятельно, так и при помощи специалистов.

Силовые трансформаторы применяются на высоковольтных линиях и распределительных станциях. Они стали необходимым элементом во многих отраслях промышленности, где необходимо преобразование или распределение электроэнергии:

• В схемах включения вентилей;
• Для сварки;
• Для питания электротермических установок;
• Для цепей с электроизмерительными и другими приборами.

Устройство и принцип действия

Чтобы понять, как работает такой прибор необходимо изучить его комплектацию. В устройство силового трансформатора включены как основные части, так и дополнительные детали.

Устройство трансформатора

К первым относятся:

• Магнитопровод;
• 2 или 3 обмотки;
• Расширитель;
• Корпус;
• Входы;
• Изоляционные элементы.

Магнитопровод представлен как система, выполненная из электромеханической стали. Эта часть устройства силового трансформатора служит основой для крепления различных деталей. Обмотки – это часть электроцепи. Они изготавливаются из провода и изоляции. Кабель может быть медном или алюминиевым. В конструктивном плане обмотки – это последовательные катушки. Их фазы допускается соединять двумя способами:

• в виде треугольника;
• звездой.

Магнитопровод с обмотками находится в баке с минеральным маслом. Эта конструкция называется силовым трансформатором. Она может оснащаться радиатором, предназначенным для отвода тепла. Некоторые модели таких устройств имеют в своей конструкции также защитные системы. Обычно оборудование этого класса устанавливаются на улице.

Принцип действия силового трансформатора базируется на физическом законе электромагнитной индукции. Он заключается в следующем. Подсоединение обмотки устройства к электросети приводит к образованию магнитного потока. Он индуцирует ЭДС в другой обмотке прибора. Такой принцип работы объясняется наличием магнитной связи в приборе.

Классификация установок

Деление оборудования на классы зависит от различных параметров.

Оно может осуществляться по:

1. Назначению;
2. Способу установки;
3. Числу ступеней;
4. Типу изоляции;
5. Номинальному напряжению.

Исходя из особенностей использования приборы бывают:

• Измерительными;
• Защитными;
• Промежуточными.

Причем первые подразделяются на трансформаторы тока и напряжения.

Смотрим видео, принцип работы и виды трансформаторов:

Что касается установки, то такое оборудование может быть расположено не только в закрытых помещениях, но и на улице. Поэтому исходя из этого параметра различают приборы следующих типов:

1. Наружные;
2. Внутренние;
3. Стационарные;
4. Переносные.

Изоляция обмоток у трансформаторов может быть, как сухой, так и бумажно-масляной или компаундной. Имеются отличия и в числе ступеней. В зависимости от этого параметра устройства делятся на:

• Одноступенчатые;
• Каскадные.

Еще одной отличительной чертой различных моделей может быть номинальное напряжение. Согласно его значению, трансформаторы классифицируются на низко- и высоковольтные.

Кроме того, силовые устройства могут подключаться к одно или трехфазным электросетям.

Высоковольтные трансформаторы чаще всего имеют масляное охлаждение. Приборы этой серии отличаются высоким КПД и хорошими показателями защиты от перегрева. Они требуют минимального обслуживания в процессе эксплуатации.

По конструктивному исполнению силовые трансформаторы делятся на имеющие следующие типы вводов:

• С главной изоляцией фарфоровой покрышки;
• С маслобарьерной;
• С бумажно-масляной;
• С полимерной.
• Конденсаторные проходные;

Характеристики и расчет трансформатора

Обычно основные параметры прибора указываются в технической документации, входящей в его комплектацию. Для трансформаторов таковыми являются:

• Мощность и напряжение (номинальные);
• Максимальный ток обмотки;
• Габариты;
• Масса.

Рассмотрим более подробно, что они обозначают. Номинальная мощность устройства рассчитывается и указывается производителем. Она выражается в киловольт-амперах.

Номинальное напряжение состоит из первичного, на которое рассчитана соответствующая обмотка и вторичного, измеряемого на зажимах. Величина этого параметра может изменяться до 5% в сторону уменьшения или увеличения. Определить ее можно выполнив упрощенный расчет силового трансформатора.

Смотрим видео, делаем правильный расчет:

Номинальные мощность и ток прибора должны соответствовать существующим ГОСТам. Сегодня выпускаются сухие модели, у которых этот показатель может иметь следующее значение:

Мощность прибора обычно указывается в паспорте прибора, а зная ее можно вычислить номинальное значение тока. Для этого используется следующая формула:

I=S√3U, где величины S и U обозначают номинальную мощность и напряжение.

Исходя из того для какой из обмоток рассчитывается значение тока будут изменяться и входящие в формулу величины. Расчет мощности силового трансформатора по нагрузке лучше доверить специалистам. Это позволит избежать неприятных моментов в процессе эксплуатации.

Кроме этого номинальными напряжениями считают значение линейной величины при холостом ходе на обеих обмотках. Значения токов рассчитываются по мощности прибора. Выбирая оборудование следует учитывать, что расчет силового тороидального трансформатора будет несколько отличаться от приведенного выше. Найти информацию по этому вопросу можно в сети.

Особенности монтажа и эксплуатации

Большинство моделей силового оборудования имеют значительный вес. Поэтому на место установки они доставляются специальным транспортом. Причем поставка оборудования осуществляется в собранном виде и полностью готовым к включению.

Смотрим видео, запуск и диагностика оборудования:

Монтаж прибора осуществляется на заранее подготовленный фундамент или в специальное помещение. Чтобы при установке устройства не образовывались воздушные мешки под крышкой бака со стороны расширите под катки укладывают стальные пластинки.

Их толщина должна быть такой, чтобы получился подъем в 1% по узкой и 1,5% по широкой стороне трансформатора. Длина прокладок начинает от 150 мм. Если вес прибора не превышает 2 тонн, то он устанавливается непосредственно на фундамент.

Его корпус при этом обязательно присоединяется к сети заземления.

Однако, следует помнить, что перед установкой прибор проходит испытания в лабораторных условиях. В процессе проведения этих работ производят измерение коэффициента трансформации, проверку качественного выполнения соединений. А также испытывают устройство повышенным напряжением изоляции, проверяют соответствие трансформаторного масла.

После доставки на объект прибор подвергается внешнему осмотру. При этом обращают внимание на отсутствие протечки масла, посторонних шумов в процессе работы. Проверяется состояние проходных изоляторов и контактных соединений на предмет из нагрева.

После запуска трансформатора необходимо периодически осуществлять контроль температуры. Измерения выполняют при помощи стеклянных термометров. Они погружаются в специальную гильзу, расположенную на крышке прибора. Температура здесь не должна превышать 95°C.

Чтобы избежать аварийных ситуаций в работе трансформатора необходимо регулярно замерять нагрузки. Это позволит определить перекосы по фазам, ведущие к искажению напряжений. Осмотр оборудования без его отключения должен выполняться каждый полгода. Но в зависимости от состояния прибора сроки могут изменяться.

Источник: http://generatorvolt.ru/ehlektrogenerator/ustrojjstvo-i-princip-raboty-silovogo-transformatora.html

Силовой трансформатор: устройство и его виды

» Освещение » Трансформаторы » Силовой трансформатор: устройство и его виды

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

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

Параметры силового трансформатора

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

• Между фазой и землей.
• Между фазами.

Вот основные элементы, из которых состоит силовой трансформатор:

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

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

Виды силовых трансформаторов

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

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

Силовой трансформатор и его принцип работы

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

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

Ремонт и защита силового трансформатора тока

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

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

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

Обмотку трансформатора можно провести самостоятельно. В обмотке должен находиться четный слой обмотки. Провод должен быть выведен обратно через выходное отверстие. Между слоями обмотки необходимо устанавливать хлопковые полосы, которые будут использованы от перегревания.

Следить за повышением температуры можно также с помощью специальной жидкости, которая будет пропитывать слой изоляции. Собирать силовой трансформатор можно только опытным электрикам. Многие изготовители трансформаторов заботятся о том, чтобы вы самостоятельно смогли определить причину поломки.

Определить поломку можно с помощью релейной защиты.

Схемы соединения обмоток силовых трансформаторов

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

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

Источник: https://vse-elektrichestvo.ru/osveshhenie/transformatory/silovoj-transformator.html

Принцип работы силового трансформатора

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

Зачем это нужно?

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

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

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

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

|Принцип работы трансформатора|

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

Индукция

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

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

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

Устройство трансформатора

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

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

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

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

Принцип работы

Схема работы силового трансформатора выглядит так:

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

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

Схема простейшего трансформатора

|Утройство трансформатора|

Почему трансформатор называют силовым

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

Установленный силовой трансформатор

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

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

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

Виды трансформаторов

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

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

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

Сетевой трансформатор

Контроль работы устройства

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

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

 

|Как выглядит трансформатор 10/0,4 кВт|

Источник: https://principraboty.ru/princip-raboty-silovogo-transformatora/