Применение трансформатора: Применение трансформаторов

Содержание

Применение трансформаторов тока | Оборудование

Измерительные трансформаторы тока применяют в электроустановках переменного тока для питания токовых обмоток измерительных приборов и реле защиты, расширения пределов измерения приборов, изоляции их и реле от высокого первичного напряжения.
Применение трансформаторов тока обеспечивает безопасность персонала при работе с измерительными приборами и реле, так как Цепи высшего и низшего напряжения разделены. Первичную обмотку трансформатора тока включают в цепь измеряемого тока последовательно. Она имеет один виток или несколько, выполненных проводом большого сечения.
При номинальном первичном токе /ном по вторичной обмотке протекает номинальный вторичный ток равный 5 А (реже 1 или 2,5 А), что позволяет унифицировать конструкции измерительных приборов, а шкалы приборов градуировать в соответствии с измеряемым первичным током с учетом номинального коэффициента трансформации трансформатора тока

Вторичная обмотка трансформатора тока имеет большое число витков и выполняется проводом, рассчитанным на длительное протекание тока равного 5 А.
На рис.  показан трансформатор тока ТА, включенный первичной обмотки   в первичную цепь, по которой протекает ток во вторичной обмотке W2 подключены последовательно амперметр РА, реле тока КА и токовая обмотка счетчика активной энергии PI (обмотка напряжения PI подключается к трансформатору напряжения TV). Обмотки W1 и W2 располагаются на сердечнике из листовой или ленточной электротехнической стали и надежно изолируются друг от друга. Вторичная обмотка заземляется для обеспечения безопасности обслуживающего персонала. Выводы первичной обмотки обозначают Л1 и JI2 (линейные), вторичной Я, и И2 (измерительные).


Схема включения трансформаторного тока и подключения к нему приборов.
Трансформатор тока работает в условиях, отличных от условий работы силовых трансформаторов и трансформаторов напряжения. Сопротивление его вторичной цепи, состоящей из последовательно соединенных токовых обмоток приборов и реле, очень незначительно, вследствие чего трансформатор работает в условиях, близких к короткому замыканию. Первичный ток , проходя по виткам первичной обмотки, создает в сердечнике магнитный поток Ф, пропорциональный магнитодвижущей силе (МДС) который наводит в витках вторичной обмотки Wг электродвижущую силу ЭДС. Последняя создает в замкнутой вторичной цепи ток /2, который в свою очередь наводит магнитный поток Ф2, пропорциональный магнитодвижущей силе МДС. Результирующий магнитный поток Фо = Ф, - Ф2 обеспечивает передачу электромагнитной энергии из первичной цепи во вторичную. Таким образом, в сердечнике существует рабочий магнитный поток Фо, благодаря которому создается вторичный ток.
При размыкании вторичной обмотки ее МДС снижается до нуля, тогда FS = Fs, т.е. результирующая МДС F0 резко возрастает, что приводит к увеличению магнитного потока Фо в сердечнике. Следствием этого является возрастание нагрева сердечника и увеличения ЭДС вторичной обмотки до нескольких киловольт. Последнее может привести к перегреву и пробою изоляции вторичной обмотки, появлению опасного напряжения на приборах и реле. Размыкание вторичной обмотки трансформатора тока недопустимо. При снятии приборов и реле, подключенных к трансформатору тока необходимо закоротить его вторичную обмотку или зашунтировать обмотку снимаемого прибора.        
Если бы материал сердечника имел высокую магнитную проницаемость и ничтожно малые потери, то коэффициент трансформации был бы постоянным и равным отношению числа витков обмоток. Однако в результате потерь в стали, нарушается точная пропорция между первичным и вторичным токами, появляются токовые и угловые погрешности. Токовая погрешность возникает при измерении тока вследствие того, что действительный коэффициент трансформации отличается от номинального  из-за потерь в стали. Угловая погрешность представляет собой угол между вектором первичного тока, и повернутым на 180° вектором вторичного тока 12 и обозначается 5.
В зависимости от величины погрешностей трансформаторы тока делятся на пять классов точности (табл.).
Приведенные в табл. погрешности соответствуют первичному току, составляющему 100-120% от номинального. При значительном отклонении первичного тока от номинального погрешности резко возрастают.
Номинальной нагрузкой трансформатор тока для данного класса точности называют такую нагрузку вторичной обмотки, при которой погрешность не превышает установленного для этого класса значения
Предельно допустимые погрешности трансформаторов тока


Класс точности

Наибольшая погрешность

токовая, %

угловая, мин

0,2

±0,2

±10

0,5 1

±0,5

±30

±1

±60

3

±3

не нормируется

10

±10

 

Таким образом, номинальная мощность вторичной обмотки и номинальное сопротивление связаны прямой зависимостью, и в расчетах можно использовать в качестве вторичной нагрузки как вторичную мощность так и вторичное сопротивление.
Трансформаторы тока применяют:
класса 0,2 — для точных лабораторных измерений;
класса 0,5 — для подключения счетчиков денежного расчета и точных защит;

класса 1 — для подключения амперметров, счетчиков технического учета, фазометров и других измерительных приборов и реле;
класса 3 и 10 — для подключения релейных защит.
Для питания обмоток приборов, требующих различных классов точности, изготовляют трансформаторы тока с двумя сердечниками, имеющими общую первичную обмотку и индивидуальные вторичные.

Применение трансформаторов и их виды

Электрическую энергию, обычно вырабатываемую электростанциями, расположенными в местах крупных залежей топлива, у рек, а также атомными электростанциями, приходится передавать за сотни и тысячи километров, в объединенную энергетическую систему, в промышленные центры и непосредственно к потребителю. Для этого сооружают мощные линии электропередачи (ЛЭП). Однако передача электроэнергии больших мощностей на значительные расстояния даже при наибольшем номинальном напряжении 24 кВ современных генераторов практически неосуществима. Причиной этого является то, что для ограничения потерь электрической энергии в ЛЭП (нагревание проводов), пропорциональных квадрату силы тока и сопротивлению проводов (PR), потребовалось бы такое сечение проводов и соответственно расход дефицитного цветного металла, при котором сооружение ЛЭП было бы неоправданно экономически и технически невозможно.

Чтобы уменьшить потери электроэнергии, увеличивают напряжение и соответственно снижают силу тока с помощью трансформаторов. Трансформатор, повышая напряжение, пропорционально уменьшает силу тока, поэтому передаваемая мощность остается без изменения, а потери в проводах ЛЭП резко уменьшаются. Например, при увеличении напряжения передаваемой энергии в 10 раз потери снижаются в 100 раз. Если учесть, что современные трансформаторы способны повысить напряжение до 500—750 кВ и более, то легко представить себе роль трансформатора в электроэнергетике.
Для повышения напряжения в начале ЛЭП устанавливают повышающие трансформаторы, а в конце — понижающие, уменьшающие напряжение до требуемых значений. Для этого сооружают трансформаторные подстанции, распределяющие электроэнергию между потребителями (промышленные центры, заводы, фабрики, города, поселки) и трансформирующие ее на напряжения электрических сетей и токоприемников. Главное место среди множества различных видов трансформаторов, применяемых в энергетике, принадлежит силовым трансформаторам и автотрансформаторам.
Силовые трансформаторы предназначены для преобразования электрической энергии в электрических сетях и в установках, служащих для ее приема и использования. Их делят на силовые трансформаторы общего и специального назначения.
Силовые трансформаторы общего назначения предназначены для включения в сеть или для непосредственного питания приемников электрической энергии, если эта сеть и токоприемники не отличаются особыми условиями работы, характером нагрузки или режимом работы.
Из-за большой разветвленности электрических сетей, передающих и распределяющих электроэнергию между потребителями, отличающимися мощностями, характером нагрузки и удаленностью от электростанций и подстанций, необходима четырех-пятикратная и более трансформация напряжения, для этого приходится устанавливать большое количество повышающих и понижающих силовых трансформаторов. Кроме того, при трансформировании суммарная мощность силовых трансформаторов на каждой ступени с более низким напряжением обычно больше, чем на ступени с более высоким напряжением. Поэтому общая суммарная мощность силовых трансформаторов, установленных в сетях, превышает суммарную мощность генераторов электростанций в 7—8 раз.
В электрических сетях высокого напряжения кроме трансформаторов широкое применение нашли автотрансформаторы, они рассмотрены ниже.
К специальным силовым трансформаторам относятся трансформаторы, предназначенные для непосредственного питания электрической сети потребителей или приемников электрической энергии, если эта сеть или приемники отличаются особыми условиями работы, характером нагрузки или режимом работы. К таким приемникам электрической энергии относятся промышленные электротермические печи, служащие для плавки стали и других металлов; установки, преобразующие переменный ток в постоянный, электровозы железнодорожного транспорта, подземные шахтные сети и установки и многие другие. К специальным силовым трансформаторам относятся также регулировочные и вольтодобавочные трансформаторы, предназначенные для регулирования напряжения в электрических сетях высокого напряжения, и некоторые другие.

Назначение и области применения трансформаторов

Трансформатором называют статическое электромагнитное устройство, имеющее две или большее число индуктивно связанных обмоток и предназначенное для преобразования посредством электромагнитной индукции одной или нескольких систем переменного тока в одну или несколько других систем переменного тока. При помощи трансформаторов повышают или понижают напряжение, изменяют число фаз и в некоторых случаях преобразуют частоту переменного тока.

Трансформаторы широко используют для следующих целей.

Для передачи и распределения электрической энергии. Обычно на электростанциях генераторы переменного тока вырабатывают электрическую энергию при напряжении 6—24 кВ, передавать же энергию на дальние расстояния выгодно при значительно больших напряжениях (110, 220, 330, 400, 500 и 750 кВ). Поэтому на каждой электростанции устанавливают трансформаторы, осуществляющие повышение напряжения.

Распределение электрической энергии между промышленными предприятиями, населенными пунктами, в городах и сельских местностях, а также внутри промышленных предприятий производится по воздушным и кабельным линиям при напряжении 220, 110, 35, 20 и 6 кВ. Следовательно, во всех узлах распределительных сетей должны быть установлены трансформаторы, понижающие напряжение. Понижающие трансформаторы также надо устанавливать в пунктах потребления электроэнергии, так как большинство электрических потребителей переменного тока работает при напряжениях 220, 380 и 660 В.

Таким образом, электрическая энергия при передаче от электрических станций к потребителям подвергается в трансформаторах многократному преобразованию (3—5 раз).
Трансформаторы, служащие для преобразования электрической энергии в сетях энергосистем и электропотребителей, называют силовыми. Мощность силовых трансформаторов достигает очень больших значений (до 1 млн. кВ • А), а напряжение — до 1150 кВ.
На электровозах силовые тяговые трансформаторы служат для снижения напряжения на токоприемнике до напряжения питания тяговых двигателей и других устройств. С их помощью производят ступенчатое изменение напряжения для пуска и регулирования режимов работы тяговых двигателей.

  1. Для обеспечения нужной схемы включения полупроводниковых преобразователей, когда необходимо согласование напряжения на их входе и выходе. Такие трансформаторы называют преобразовательными.
  2. Для различных технологических целей: сварки, питания электротермических установок и т. п.
  3. Для питания различных цепей теле- и радиоаппаратуры, устройств связи и автоматики. Такие трансформаторы могут работать при очень больших частотах (до десятков килогерц).
  4. Для включения электроизмерительных приборов — измерительные трансформаторы.

Трансформаторы могут быть однофазными или трехфазными, иметь две или больше обмоток.

Ещё по теме:

Трансформаторы, их виды и назначение

Что такое трансформатор
Принцип работы трансформатора
Виды трансформаторов
Режимы работы трансформатора
Уравнения идеального трансформатора
Магнитопровод трансформатора
Обмотка трансформатора
Применение трансформаторов
Схема трансформатора

Что такое трансформатор

Трансформатор представляет собой устройство, которое преобразовывает напряжение переменного тока (повышает или понижает). Состоит трансформатор из нескольких обмоток (двух или более), которые намотаны на общий ферромагнитный сердечник. Если трансформатор состоит только из одной обмотки, то он называется автотрансформатором. Современные трансформаторы тока бывают: стержневыми, броневыми или тороидальными. Все три типа трансформаторов имеют похожие характеристики, и надежность, но отличаются друг от друга способом изготовления.

В трансформаторах стержневого типа обмотка намотана на сердечник, а в трансформаторах стержневого типа обмотка включается в сердечник. В трансформаторе стержневого типа обмотки хорошо видны, а из сердечника видна только нижняя и верхняя часть. Сердечник броневого трансформатора скрывает в себе практически всю обмотку. Обмотки трансформатора стержневого типа расположены горизонтально, в то время как это расположение в броневом трансформаторе может быть как вертикальным, так и горизонтальным.

Независимо от типа трансформатора, в его состав входят такие три функциональные части: магнитная система трансформатора (магнитопровод), обмотки, а также система охлаждения.

В начало

Принцип работы трансформатора

В трансформаторе принято выделять первичную и вторичную обмотку. К первичной обмотке напряжение подводится, а от вторичной отводится. Действие трансформатора основано на законе Фарадея (законе электромагнитной индукции): изменяющийся во времени магнитной поток через площадку, ограниченную контуром, создает электродвижущую силу. Справедливо также обратное утверждение: изменяющийся электрический ток индуцирует изменяющееся магнитное поле.

В трансформаторе есть две обмотки: первичная и вторичная. Первичная обмотка получает запитку от внешнего источника, а с вторичной обмотки напряжение снимается. Переменный ток первичной обмотки создает в магнитопроводе переменное магнитное поле, которое, в свою очередь, создает ток во вторичной обмотке.

В начало

Режимы работы трансформатора

Существуют такие три режима работы трансформатора: холостой ход, режим короткого замыкания, рабочий режим. Трансформатор «на холостом ходу», когда выводы от вторичных обмоток никуда не подключены. Если сердечник трансформатора изготовлен из магнитомягкого материала, тогда ток холостого хода показывает, какие в трансформаторе происходят потери на перемагничивание сердечника и вихревые токи.

В режиме короткого замыкания выводы вторичной обмотки соединены между собой накоротко, а на первичную обмотку подают небольшое напряжение, с таким расчетом, чтобы ток короткого замыкания был равен номинальному току трансформатора. Величину потерь (мощность) можно посчитать, если напряжение во вторичной обмотке умножить на ток короткого замыкания. Такой режим трансформатора находит свое техническое применение в измерительных трансформаторах.

Если подключить нагрузку к вторичной обмотке, то в ней возникает ток, индуцирующий магнитный поток, направленный противоположно магнитному потоку в первичной обмотке. Теперь в первичной обмотке ЭДС источника питания и ЭДС индукции питания не равны, поэтому ток в первичной обмотке увеличивается до тех пор, пока магнитный поток не достигнет прежнего значения.

Для трансформатора в режиме активной нагрузки справедливо равенство:
U_2/U_1 =N_2/N_1 , где U2, U1 – мгновенные напряжения на концах вторичной и первичной обмоток, а N1, N2 – количество витков в первичной и вторичной обмотке. Если U2 > U1, трансформатор называется повышающим, в противном случае перед нами понижающий трансформатор. Любой трансформатор принято характеризовать числом k, где k – коэффициент трансформации.

В начало

Виды трансформаторов

В зависимости от своего применения и характеристик трансформаторы бывают нескольких видов. К примеру, в электрических сетях населенных пунктов, промышленных предприятий применяют трансформаторы силовые, основной задачей которых является понижение напряжения в сети до общепринятого – 220 В.

Если трансформатор предназначен для регулировки тока, он называется трансформатор тока, а если устройство регулирует напряжение – то это трансформатор напряжения. В обычных сетях применяются однофазные трансформаторы, в сетях на три провода (фаза, ноль, заземление) нужен трехфазный трансформатор.

Бытовой трансформатор, 220В предназначается для защиты бытовой техники от перепадов напряжения.

Сварочный трансформатор предназначен для разделения сварочной и силовой сети, для понижения напряжения в сети до нужной для сварки величины.

Масляный трансформатор предназначается для использования в сетях с напряжением выше 6 000 Вольт. Конструкция трансформатора включает в себя: магнитопровод, обмотки, бак, а также крышки с вводами. Магнитопровод состоит из 2 листов электротехнической стали, которые изолированы друг от друга, обмотки, как правило, делают из алюминиевого или медного провода. Регулировка напряжения производится с помощью ответвления, которое соединяется с переключателем.

Существует два вида переключения ответвлений: переключение под нагрузкой — РПН (регулирование под нагрузкой), а также без нагрузки, после того, как трансформатор отключен от внешней сети (ПБВ, или переключение без возбуждения). Большее распространение получил второй способ регулировки напряжения.

Говоря о видах трансформаторов, нельзя не рассказать об электронном трансформаторе. Электронный трансформатор представляет собой специализированный источник питания, который служит для преобразования напряжения 220В в 12 (24)В, при большой мощности. Электронный трансформатор намного меньше обычного, при тех же самых параметрах нагрузки.

В начало

Уравнения идеального трансформатора

Для того чтобы рассчитать основные характеристики трансформаторов, принято пользоваться простыми уравнениями, которые знает каждый современный школьник. Для этого используют понятие идеального трансформатора. Идеальным трансформатором называется такой трансформатор, в котором нет потерь энергии на нагрев обмоток и вихревые токи. В идеальном трансформаторе энергия первичной цепи превращается полностью в энергию магнитного поля, а затем – в энергию вторичной обмотки. Именно поэтому мы можем написать:
P1= I1*U1 = P2 = I2*U2,
где P1, P2 – мощности электрического тока в первичной и вторичной обмотке соответственно.

В начало

Магнитопровод трансформатора

Магнитопровод представляет собой пластины из электротехнической стали, которые концентрируют в себе магнитное поле трансформатора. Полностью собранная система с деталями, скрепляющими трансформатор в единое целое – это остов трансформатора. Та часть магнитопровода, на которой крепятся обмотки, называется стержнем трансформатора. Часть магнитопровода, которая не несет на себе обмотку и замыкает магнитную цепь, называется ярмом.

В трансформаторе стержни могут располагаться по-разному, поэтому выделяют такие четыре типа магнитопроводов (магнитных систем): плоская магнитная система, пространственная магнитная система, симметричная магнитная система, несимметричная магнитная система.

В начало

Обмотка трансформатора

Теперь поговорим об обмотке трансформатора. Основная часть обмотки – виток, который однократно обхватывает магнитопровод и в котором индуцируется магнитное поле. Под обмоткой понимают сумму витков, ЭДС всей обмотки равна сумме ЭДС в каждом витке.

В силовых трансформаторах обмотка обычно состоит из проводников, имеющих квадратное сечение. Такой проводник по-другому еще называется жилой. Проводник квадратного сечения используется для того, чтобы более эффективно использовать пространство внутри сердечника. В качестве изоляции каждой жилы может использоваться либо бумага, либо эмалевый лак. Две жилы могут быть соединены между собой, и иметь одну изоляцию – такая конструкция называется кабелем.

Обмотки бывают следующих типов: основные, регулирующие и вспомогательные. Основной называется обмотка, к которой подводится или от которой отводится ток (первичная и вторичная обмотка). Обмотка с выводами для регулирования коэффициента трансформации напряжения называется регулирующей.

В начало

Применение трансформаторов

Из курса школьной физики известно, что потери мощности в проводах прямо пропорциональны квадрату силы тока. Поэтому для передачи тока на большие расстояния напряжение повышают, а перед подачей потребителю наоборот, понижают. В первом случае нужны повышающие трансформаторы, а во втором – понижающие. Это основное применение трансформаторов.

Трансформаторы применяются также в схемах питания бытовых приборов. Например, в телевизорах применяют трансформаторы, имеющие несколько обмоток (для питания схем, транзисторов, кинескопа, и т.д.).

В начало

Схема трансформатора

  1. Изоляция трансформатора на основе безматричной вакуумной пропитки и работает в среде с высокой влажностью воздуха и в химически агрессивной атмосфере.
  2. Минимальное выделение энергии горения (например, 43 кг для трансформатора 1600 кВА соответствуют 1,1% веса). Другие изоляционные материалы являются практически негорючими, самозатухающими и не содержат каких-либо токсичных добавок.
  3. Устойчивость трансформатора к загрязнениям благодаря конвекционным самоочищающимся дискам обмотки.
  4. Большая длина утечки по поверхности дисков обмотки, которые создают эффект изоляционных барьеров.
  5. Устойчивость трансформатора к температурной ударной нагрузке даже при крайне низких температурах (-50°С).
  6. Керамические блоки прокладки (без возможности возгорания) между дисками обмотки.
  7. Изоляция проводников стекло-шелк.
  8. Безопасность эксплуатации трансформатора благодаря специальной структуре обмотки Воздействие напряжения на изоляцию никогда не превышает напряжение изоляции (не более 10 В). Частичные разряды в изоляции физически невозможны.
  9. Охлаждение трансформатора обеспечивается вертикальными и горизонтальным каналам охлаждения, а минимальная толщина изоляции обеспечивают возможность работы трансформатора при больших кратковременных перегрузках в защитном корпусе IP 45 без принудительного охлаждения.
  10. Изоляционный цилиндр сделан и практически негорючего и самозатухающего материала, армированного стекловолокном.
  11. Обмотка низкого напряжения из стандартного провода или фольги; в качестве материала обмотки используется медь.
  12. Динамическая устойчивость трансформатора к коротким замыканиям обеспечивается керамическими изоляторами.


В начало

Трансформатор тока, их применение и правильное подключение Статьи

« Назад

Трансформатор тока, их применение и правильное подключение  18.06.2014 01:56

Назначение и применение

Трансформаторы – электротехнические устройства, широко применяемые как в производственной, так и в бытовой сфере. При этом различают категории  трансформаторов напряжения и трансформаторов тока.

Установка трансформатора тока осуществляется с целью преобразования значений переменного тока с высоких на первичной обмотке до малых на вторичной, что обеспечивает удобство и безопасность эксплуатации. Их используют при подключении приборов учета расхода электроэнергии (электросчетчиков) и других электроизмерительных приборов, а также устройств, обеспечивающих релейную защиту различных систем электроэнергетики.

Устройство и правильное подключение

Важнейшими конструкционными элементами трансформатора являются первичная и вторичная обмотки, а также магнитопровод, заключенные в единый корпус. При этом первичная обмотка выполняется обычно в один виток (обмотка более точных устройств имеет два витка), или представляет собой проходящую сквозь специальное окно силовую шину (трансформатор шинного исполнения).

Первичная обмотка подключается к источнику тока, вторичная –  непосредственно к измерительным приборам и другим потребителям, характеризуемым малым значениям внутреннего сопротивления.

С целью предотвратить неверное подключение и, как следствие, последующую неисправность трансформатора тока либо подключаемых устройств, выводы трансформаторов маркируются буквенными и цифровыми обозначениями, как это показано на нижеприведенной схеме. Начало и конец первичной обмотки обозначают как Л1 и Л2 (линия), а начало и конец вторичной обмотки — как И1 и И2 (измерение). Обмотку напряжения необходимо подключать к проводам «фаза» и «ноль». С этой целью между выводами Л1 и И1 устанавливают специальную перемычку, а нулевой провод подсоединяют к третьему зажиму.

Трансформатора тока (общая схема)

В высоковольтных трансформаторах тока напряжением 6-10 кВ и более устанавливается несколько групп вторичных обмоток, к одной из которых подключают устройство защиты, а к прочим, более точным, – приборы учета или измерения.

 

Вторичные обмотки трансформаторов тока при установке в три фазы соединяют по методу «Звезды» (рис.1), при двухфазной установке – по схеме «Неполной звезды» (рис.2).

Чаще всего используются трансформаторы с номинальными значениями первичного  тока от 50 до 2000 А. Показатель вторичного тока в большинстве случаев составляет 5А.

Меры профилактики

Правильное подключение трансформатора тока – залог нормальной работы оборудования.

Электромонтаж цепей тока и напряжения должен производиться сообразно Правилам Устройства Электроустановок. Согласно нормативным документам, сечение медного провода в токовых цепях должно быть не менее 2,5 кв. мм, в цепях напряжения — не менее 1,5 кв.мм.

Вторичные цепи трансформаторов тока должны в обязательном порядке быть заземлены.  Это обеспечивает как сохранность самих приборов, так и безопасность людей.

 

Особенности эксплуатации

 

Каждый из трансформаторов тока должен обязательно подвергаться периодическим поверкам госповерителя и иметь на корпусе пломбу с соответствующим клеймом, а также отметку в техническом паспорте. Необходимо помнить об этом при установке нового трансформатора, следя за тем, чтобы на момент монтажа дата последующей госповерки не была просрочена. Поверка должна производиться регулярно, с интервалом в четыре-пять лет, в зависимости от марки трансформатора и его типа.

Принадлежность трансформатора к определенному классу предопределяет применение методики и установочного инструментария. Вместе с тем первичная установка или замена трансформатора тока регламентированы обязательными условиями работ, которые предусматривают соблюдение той или иной схемы подключения. Такие схемы могут различаться в зависимости от  требований организации, на которую производителем и поставщиком возложены вопросы компетенции в сфере генерации и доставки электроэнергии потребителям. В частности, ряд определенных различий имеют схемы подключения от Ленэнерго и Сбытовой компании.

Ленэнерго

Петербургская сбытовая компания

Самый простой и одновременно наиболее надежный вариант установки трансформатора в бытовых условиях - вызов электрика на дом. Это позволит, не нарушая нормативные требования, квалифицированно и в точном соответствии со всеми предписаниями выполнить весь комплекс монтажных и электротехнических работ.

Компания ЭлектроТехников предлагает Вам любые электромонтажные работы начиная с установки осветительных систем и заканчивая работами по автоматизации технических процессов:

 

Услуги электрика ( вызов электрика на дом )

Замена эл. счетчика

Ремонт проводки ( замена проводки )

Монтаж освещения

Установка эл. щита ( установка распределительного щита )

Установка розеток ( перенос розеток )

Проводка в квартирах ( проводка в коттеджах )

Слаботочные системы 

Монтаж теплого пола

Проектирование электроснабжения

Лабораторные испытания электроустановок

Электролаборатория 

Договор электроснабжения «под ключ»

 

 

Обслуживание

 

и другие услуги наш телефон: 333-43-16

 

 

Применение трансформаторов сегодня

Сегодня мы не представляем нашу жизнь без электричества. Оно вошло в наш быт, и мы даже не замечаем его, не задумываемся, что для обеспечения нашего комфорта необходима слаженная работа огромного количества электрооборудования. Одну из центральных ролей среди огромного количества электрических приборов играют трансформаторы.

Трансформатор - важнейший элемент многих электрических механизмов и приборов. Детские игрушки, такие как железные дороги, телевизоры, радиоприемники, зарядные устройства – везде незаметно и бесшумно трудятся трансформаторы. Основная их функция - повышать или понижать напряжение. Среди них можно встретить и совсем крошечных, меньше горошины, и гигантов, более 500 тонн.

Более ста лет понадобилось для того, что бы трансформаторы заняли свою нишу среди многих видов электрооборудования. В наши дни они используются в электрических сетях. Именно трансформаторы при транспортировке электроэнергии на большие расстояния, повышают в генераторах напряжение в начале пути, и понижают в конце пути напряжение линий электропередач. Используют их сегодня и в качестве источников питания. Так, во многих приборах зачастую требуется напряжение, отличное от сетевого. Поэтому ни один компьютер не сможет работать сегодня без трансформатора.

Раньше трансформаторы серьезно увеличивали тяжесть любого изделия, в которое ставились. В ламповых телевизорах старого образца трансформаторы существенно повлияли на их вес. Ведь их размеры во многом зависели от передаваемой мощности. В связи с этим, утяжелялся и вес приборов, в которых использовалось много мощных трансформаторов. Сегодня уже научились уменьшать габариты и вес трансформаторов, и их количество уже не может повлиять на вес приборов, где они используются. Активно используются трансформаторы и в быту, и в промышленности, и в ремонтно-строительных работах при обустройстве домов. Так сварочные бытовые трансформаторы 220 Вт потребители активно приобретают для использования на дачах, загородных домах и гаражах (приводы секционных гаражных ворот оборудуют специальными трансформаторами, которые обеспечивают минимальное потребление электроэнергии).

Сегодня разработчики и производители электротехнического оборудования стремятся сделать трансформаторы как можно меньше и легче. В качестве примера можно привести трансформаторы для неоновых ламп. Таким образом, трансформаторы стали просто необходимы в оформлении и отделке фасадов большинства торговых центров, магазинов, и даже ларьков. Неоновые лампы используются сегодня широко и повсеместно. Без них немыслим вид большого города ночью. Для неоновых ламп созданы специальные трансформаторы. Первые из них были довольно примитивны. Сегодня даже трансформаторы для неоновых ламп совершенствуются и уменьшаются в размерах, их намного удобнее использовать. Кроме того, уменьшение размеров влияет на увеличение производительности трансформаторов, и снижает потребление электроэнергии. Еще одним преимуществом небольшого трансформатора является то, что он вырабатывает намного меньше тепла, хотя сам он при этом может сильно нагреваться. Уменьшение размеров и веса трансформатора является несомненным преимуществом при монтаже.

Современные трансформаторы могут выдерживать огромные перепады температур. Колебания от + 50 градусов, до – 40 для них не предел. Жизнь показывает, что эти приборы со временем становятся все надежнее и эффективнее. Они находят себе все новые и новые сферы применения.

Конструкция и применение трансформатора — ООО "ЗАПОРОЖСКИЙ ЗАВОД ВЫСОКОВОЛЬТНОГО ОБОРУДОВАНИЯ"

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

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

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

Трансформатор напряжения принцип действия. Назначение трансформатора напряжения

Ток, вырабатываемый электростанцией при помощи синхронных генераторов и передается с высоким значением напряжения, что не подходит для использования в бытовых условиях. Электроприборы используют более низкое рабочее напряжение из соображений безопасности, а также при конструировании требуют больших сложностей и усиленной изоляции. Поэтому назначение трансформатора напряжения сделать напряжение подходящим для бытовых нужд (110-380 В).  Они могут его как понижать, так и повышать – менять коэффициент преобразования. Перед подключением электричества для его непосредственного употребления, устанавливаются РТ понижающие.

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

Таким образом, мы можем пользоваться электроприборами дома и на работе, приводить в действие промышленные машины. Наше производственное предприятие предлагает трансформатор напряжения купить высокого качества по доступной стоимости – бытового и промышленного назначения. Специализируясь на изготовлении высоковольтного оборудования, мы работаем согласно всем нормам и стандартам, предусмотренным в данной сфере, поэтому наша продукция имеет высокое качество, подтвержденное современными технологиями.

Основные виды трансформаторов напряжения

Виды трансформаторов напряжения имеют следующие маркировочные обозначения:

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

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

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

Конструкция трансформатора напряжения

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

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

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

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

Применение трансформаторов

- Компания Gund

Трансформаторы (как правило) делятся на две категории: сухие трансформаторы и жидкостные или масляные трансформаторы. Несмотря на то, что первичные компоненты сухих и маслонаполненных трансформаторов схожи (сердечник, катушка, выводы и т. Д.), Изоляция может быть совершенно иной. В сухих трансформаторах используются сертифицированные по безопасности CSA и признанные UL системы высокотемпературной изоляции, а в масляных трансформаторах используются изоляционные материалы на основе древесины с высокой диэлектрической прочностью.

Компания Gund производит широкий спектр компонентов изоляции для различных типов трансформаторов. Будь то большой силовой маслонаполненный трансформатор, распределительный трансформатор сухого типа или низковольтный трансформатор для электроники, наш опыт в области прикладных разработок может помочь нашим клиентам понять их варианты выбора изоляционного материала и конструкции компонентов.

Масляные трансформаторы

В масляных трансформаторах используется диэлектрическое масло для изоляции и охлаждения обмоток трансформаторов.Благодаря преимуществам диэлектрического масла для охлаждения обмотки трансформатора в этих конструкциях могут использоваться относительно низкотемпературные изоляционные материалы. Типичными изоляционными материалами являются изделия на основе целлюлозы, такие как прессованный картон и клееная древесина с относительными температурными показателями от 80 ° C до 105 ° C. Масляные трансформаторы обычно классифицируются как силовые или распределительные, в зависимости от их размера и применения. Компания Gund поставляет ряд изоляционных материалов и компонентов для каждого типа трансформатора.

Силовые трансформаторы

Силовые трансформаторы - это большие маслонаполненные трансформаторы, которые обычно делятся по номинальной мощности. Классификация трансформаторов малой мощности обычно начинается с 5 МВА с максимальным рабочим напряжением 145 кВ. Трансформаторы средней мощности варьируются от 30 до 250 МВА и обычно работают как повышающие трансформаторы сети и генератора. Классификация мощных силовых трансформаторов включает трансформаторы с номинальной мощностью более 250 МВА и напряжением более 345 кВ.Компания Gund поставляет широкий спектр компонентов изоляции для всех типов и номиналов силовых трансформаторов.

  • Комплекты изоляции сердечника
  • Ступенчатые блоки
  • Основные блоки
  • Тарелки Флетча
  • Стержни наполнителя сердечника
  • Конструкция свинца и шипа
  • Изоляция опорных и ярмовых балок
  • Крепежные детали (стержни и гайки)
  • Обмоточные формы
  • Полосы ласточкин хвост
  • Разделители для ключей
  • Зажимные кольца
  • Опорные блоки катушки
  • Шайба в сборе
  • Платы переключателя ответвлений
  • Устройство переключения ответвлений, кожухи с намотанной нитью
  • Охлаждающие каналы и распорки с композитным сердечником
  • Зажимы свинцовые
  • Свинцовые трубки
  • Прокладки корпуса устройства переключения ответвлений
  • Прокладки и уплотнительные кольца втулки
  • Прокладки радиатора
  • Прокладки люков и люков

Многослойная уплотненная древесина Ranprex®, производимая Rancan, является широко используемым материалом в промышленности масляных силовых и распределительных трансформаторов.При производстве Ranprex® используются специально подобранные шпоны из красного бука, пропитанные запатентованной термореактивной смолой и спрессованные при высоком давлении / температуре для производства материала, соответствующего нормам DIN7707 и IEC61061. Ranprex® доступен в форме пластин (листов) и в качестве завершающих компонентов в соответствии с вашими чертежами.

Материалы

Rancan соответствуют и превосходят свойства следующих марок, используемых для маслонаполненных трансформаторов:

Параллельное строительство:
  • P1R / KP20210 / ML22EL
  • P2R / KP20212 / ML20EL
  • P4R / KP20214 / ML15EL
Поперечная конструкция:
  • C1R / KP20220 / ML22E
  • C2R / KP20222 / ML20E
  • C4R / KP20224 / ML15E
Тангенциальная конструкция:
  • T2R / KP20242 / ML20ET
  • T4R / KP20244 / ML15ET

Для получения дополнительной информации о нашем ламинированном уплотненном древесном материале для электрических масляных силовых и распределительных трансформаторов щелкните здесь.

Щелкните здесь, чтобы просмотреть дополнительные спецификации материалов.

Распределительные трансформаторы

Масляные распределительные трансформаторы обычно устанавливаются на опорах или на опорах. Распределительные трансформаторы, устанавливаемые на опорах, названы так потому, что они устанавливаются на опоры электрических сетей в большинстве старых городских или сельских районов. В пригородных зонах, построенных за последние несколько десятилетий, большинство распределительных линий проложено под землей, поэтому трансформаторы устанавливаются на бетонные опоры в жилых, коммерческих или легких промышленных помещениях.Компания Gund производит и изготавливает различные изоляционные материалы для распределительных трансформаторов.

  • Слой изоляции
  • Слой изоляционной ленты
  • Основные ступенчатые блоки
  • Поддерживает катушку
  • Упаковка рулонов ДВП и регулировочные шайбы
  • Фазовые перегородки
  • Наземные барьеры
  • Барьеры для смотровых окон
  • Свинцовые опоры, распорки и зажимы
  • Платы предохранителей
  • Трубки предохранителей
  • Платы переключателя ответвлений
  • Прокладки корпуса
  • Прокладки втулки
  • Уплотнительные кольца

Щелкните здесь, чтобы просмотреть дополнительные спецификации материалов.

Компания Gund также предлагает широкий выбор прокладок и уплотнений трансформаторов для вашего будущего проекта.

Трансформаторы сухого типа

В то время как маслонаполненные трансформаторы используют диэлектрическое масло для изоляции и охлаждения обмоток трансформатора, сухие трансформаторы чаще всего используются в приложениях, где использование диэлектрического масла в конструкции трансформатора не допускается. Без присутствия охлаждающего диэлектрического масла в трансформаторах сухого типа должны использоваться изоляционные материалы с более высокими температурами.Большинство сухих трансформаторов, производимых в Северной Америке, сертифицированы по системам изоляции, признанным UL и CSA.

Компания Gund - вертикально интегрированный производитель этих высокотемпературных изоляционных материалов, включая материалы с температурой 155 ° C , 180 ° C и 220 ° C , которые были специально протестированы в соответствии с UL 1446 на химическую совместимость. с длинным списком систем изоляции, признанных UL. Компания Gund предлагает различные изоляционные компоненты для следующих типов сухих трансформаторов.

Сухие трансформаторы с многослойной обмоткой

Также известные как трансформаторы с цилиндрической обмоткой, многослойные трансформаторы чаще всего используются в низковольтных устройствах (класс <600 В). Устройства с многослойной намоткой называются так потому, что катушка изготавливается путем наматывания слоя проводника на изолированную форму обмотки и последующего наматывания слоя изоляции на проводник. Катушка строится путем наматывания слоя проводника, а затем слоя изоляции последовательными слоями в соответствии с конструкцией.В этой конструкции обычно используются высокотемпературные распорные стержни, называемые «собачьими костями», которые используются для создания каналов для воздушного охлаждения. Между первичной и вторичной обмотками обычно используется гибкий изоляционный слой, такой как Nomex® Aramid Paper, или даже гибкий стеклопластиковый ламинат, такой как Grade N200F или Grade FHT.

  • Изоляторы стойки
  • Опорные уголки и каналы шины
  • Формы для намотки и гильзы с намотанной нитью
  • Слой «Поворотной» изоляции
  • Слой изоляционной ленты
  • Осевые распорные втулки «Dogbones»
  • Изоляция ярма
  • Опорные блоки катушки
  • Клинья, регулировочные шайбы и наполнитель
  • Свинцовые опоры, распорки и зажимы
  • Платы предохранителей
  • Клеммные колодки
  • Свинцовая изоляция - оплетка
  • Фазовые перегородки
  • Крепежные изделия - стержни и гайки
  • Прокладки корпуса

Трансформаторы сухого типа с дисковой обмоткой

Конструкции трансформаторов с дисковой обмоткой

обычно рассчитаны на более высокое напряжение, чем бочкообразные или многослойные трансформаторы.Трансформаторы с дисковой обмоткой называются так потому, что проводник намотан вокруг катушки таким образом, чтобы катушка выглядела как набор уложенных друг на друга дисков, разделенных зазорами для воздушного потока. В этих устройствах используются либо радиальные прокладки, либо гребенки намотки для формирования опоры проводника и пути намотки вокруг катушки, обеспечивая при этом зазоры для воздушного потока через катушку. Эти радиальные прокладки и гребенки намотки обычно изготавливаются из высокотемпературного (130 ° C, 155 ° C, 180 ° C или 220 ° C) изоляционного стеклополиэфирного материала, такого как NEMA GPO-3 , NEMA GPO-1 . (Марки: N155 , N180 , N220 , SG-200 или HST-II).

  • Изоляторы стойки
  • Опорные уголки и каналы шины
  • Формы для намотки и гильзы с намотанной нитью
  • Обмотка проводника
  • Гребни для намотки
  • Распорки радиальные осевые
  • Распорка «Dogbones»
  • Изоляция ярма
  • Опорные блоки катушки
  • Клинья, регулировочные шайбы, наполнитель
  • Свинцовые опоры, распорки и зажимы
  • Платы предохранителей
  • Клеммные колодки
  • Свинцовая изоляция - оплетка
  • Фазовые перегородки
  • Крепежные изделия - стержни и гайки

Трансформаторы с литой катушкой

Трансформаторы с литой обмоткой

имеют обмотки, изготовленные с использованием процесса вакуумного формования, при котором проводники полностью пропитываются и изолируются системой полиэфирной или эпоксидной смолы в большинстве конструкций.Литая конструкция катушки обеспечивает более высокую стойкость к короткому замыканию и перегрузочную способность. Из-за существенно различающихся конструкций катушек для литых катушек требуются другие изоляционные компоненты, чем для других типов сухих трансформаторов. Общие компоненты литой изоляции катушек, поставляемые компанией Gund, включают пропитанные DMD , NMN и стеклосепоксидные изоляционные слои B-ступени, а также распорные стержни «собачьей кости».

  • Изоляторы стойки
  • Опорные уголки и каналы шины
  • Слой «Поворотной» изоляции
  • Слой изоляционной ленты
  • Осевые распорные втулки «Dogbones»
  • Опорные блоки катушки
  • Свинцовые опоры, распорки и зажимы
  • Свинцовая изоляция - оплетка
  • Крепежные изделия - стержни и гайки

Электронные трансформаторы

Используя термин «электронные трансформаторы», мы намереваемся охватить широкий спектр низковольтных трансформаторов, обычно используемых в электронном оборудовании.Эти блоки обычно рассчитаны на напряжение менее 600 вольт. Они используются в различных приложениях, от трансформаторов тока до измерительных трансформаторов и осветительных балластов. В эту категорию также попадают и другие специальные магниты, такие как шунты и дроссели. Диапазон типов и применений электронных трансформаторов практически неограничен. Общие области применения изоляционных материалов в электронных трансформаторах включают:

  • Готовые бобины для намотки
  • Изоляция сердечника
  • Слой изоляции
  • Слой изоляционной ленты
  • Свинцовая изоляция - оплетка
  • Клеммные колодки
  • Платы предохранителей

Реакторы

Реакторы имеют конструкцию с железным или воздушным сердечником.Они используются для контроля качества за счет ограничения отказов и скачков нагрузки или линий высокого напряжения. Реакторы обычно используются при строительстве подстанций рядом с нагрузкой, которая может вызвать значительные колебания качества электроэнергии. Реакторы часто используются вместе с конденсаторными батареями, чтобы контролировать качество электроэнергии. Все реакторы с воздушным сердечником имеют токопроводящие обмотки, намотанные так же, как обмотка трансформатора сухого типа с дисковой обмоткой.

Щелкните здесь, чтобы просмотреть дополнительные спецификации материалов.

Общие гибкие изоляционные материалы в сухих трансформаторах
Гибкая изоляция
Мета-арамидная бумага Nomex® 3M Cequin®
3M Thermavolt® 3M Tufquin®
DMD Полиимидная пленка Kapton®
NMN Пленка полиэфирная ПЭТ
Щелкните здесь, чтобы просмотреть дополнительные спецификации материалов.

Компания Gund также предлагает широкий выбор трансформаторных прокладок и уплотнений для вашего будущего проекта.

Компания Gund использует «Контрольный список для трансформаторов сухого типа», чтобы помочь нашим клиентам ознакомиться со спецификациями материалов и компонентов. Контрольный список также полезен для настройки программ комплектования и программ инвентаризации, управляемых поставщиком, в зависимости от конструкции трансформатора. Свяжитесь с одним из наших специалистов по материалам для трансформаторов сегодня, чтобы узнать больше.

Компания Gund - это вертикально интегрированный производитель технических решений из материалов. С 1951 года мы прислушиваемся к мнению наших клиентов и узнаем о сложных условиях эксплуатации в их отраслях. Мы сертифицированы по стандарту AS9100D и соответствуют требованиям ITAR. Наши детали, изготовленные по индивидуальному заказу, производятся в соответствии с сертифицированными системами качества ISO 9001: 2015.

Мы понимаем проблемы выбора материалов и сложных условий эксплуатации вашего приложения.Наша группа разработки приложений применяет консультативный подход, чтобы понять ваши требования. Полагаясь на наших специалистов по материалам, наши клиенты получают ценную информацию об улучшении конструкции компонентов для повышения эффективности и функциональности при одновременном снижении затрат. Помимо помощи в выборе материала, мы ставим перед собой задачу оптимизировать производство по выходу материала или эффективности изготовления. Как бережливое предприятие мы ориентируемся на постоянное совершенствование и поиск наиболее экономичных и эффективных решений для наших клиентов.

Свяжитесь с нами сегодня, если мы сможем ответить на вопросы о свойствах материалов или предоставить ценовое предложение для конкретного применения. Спасибо за возможность заработать на своем бизнесе.

Применение, конструкция и эффективность | Library.AutomationDirect

Часть первая серии, состоящей из двух частей

Хотя большинство из нас сталкивались с трансформаторами в своей профессиональной жизни, удивительно, насколько мало о них знает средний дизайнер или технический специалист.Основная функция трансформатора - «преобразовывать» переменный ток из нежелательного напряжения в напряжение, подходящее для данной схемы. Хорошим примером этого применения является использование управляющих трансформаторов для снижения высоких линейных напряжений до более низких и более безопасных управляющих напряжений. Более низкое управляющее напряжение можно безопасно использовать в шкафу управления и во всех компонентах оборудования.

Трансформаторы

выполняют эту задачу за счет индуктивного соединения первичной и вторичной катушек.По мере того, как напряжение в первичной катушке растет и падает, оно создает соответствующее магнитное поле, которое индуцирует симпатическое напряжение во вторичной катушке. Чтобы управлять входным и выходным напряжениями, количество витков в каждой катушке регулируется для получения «соотношения» между первичной и вторичной катушками трансформатора. Таким образом, если трансформатор имеет 100 витков на первичной обмотке и 50 витков на вторичной обмотке, то он имеет соотношение 2: 1. Следовательно, когда к первичной обмотке подается 120 В переменного тока, вторичная обмотка будет производить 60 В переменного тока.Если роли катушек поменять местами и на вторичную подать 120 В переменного тока, то первичная будет производить 240 В переменного тока. Во время этого процесса токи подвергаются обратному преобразованию, то есть, если вторичный выход требует 60 В переменного тока при 5 А, то на первичный необходимо подавать 120 В переменного тока при минимальном токе 2,5 А. На рисунке 1 показаны коэффициенты трансформации и преобразование напряжения / тока трансформатора.

В основном на рынке широко доступны два типа трансформаторов: изолирующие и автоматические.Большинство трансформаторов представляют собой изолирующие блоки, в которых первичная и вторичная обмотки электрически изолированы друг от друга. Изолирующий трансформатор обладает двумя отличительными характеристиками, которые очень важны для большинства приложений. Во-первых, вторичная цепь электрически изолирована от более высокого и опасного входного напряжения. Это обеспечивает уровень безопасности, необходимый для большинства цепей. Вторая особенность заключается в том, что изолирующий трансформатор естественным образом фильтрует переходные процессы высокого напряжения и высокочастотный шум.В грязной электрической среде эта функция может сыграть важную роль в защите хрупкой электроники. В некоторых случаях изолирующий трансформатор может означать разницу между надежным оборудованием и полностью нефункциональным мусором.

На рис. 2 в разобранном виде показан типичный изолирующий трансформатор с сердечником типа «C». Обратите внимание, что две катушки полностью отделены друг от друга как физически, так и электрически. Единственное соединение между двумя катушками - магнитное через сердечник.

На рис. 3 показан типичный трансформатор с сердечником «E». В этом случае первичная и вторичная катушки размещаются вокруг общей стойки в центре сердечника. Такая компоновка позволяет получить более компактный блок с более высокой эффективностью. По этим причинам сердечники типа «E» являются предпочтительным вариантом для управляющих трансформаторов и трансформаторов общего назначения.

Для приложений, где изоляция нежелательна или не нужна, может быть указан автотрансформатор. Эти трансформаторы обычно используются для согласования напряжения.В случаях, когда часть оборудования может быть настроена на другой стандарт напряжения, чем тот, который доступен на месте установки, автотрансформатор согласования напряжения обеспечивает экономичное решение проблемы. Типичным примером является установка оборудования, рассчитанного на 240 В переменного тока, в здании, обслуживающем 208 В переменного тока. В этом случае довольно скромный автотрансформатор может повысить сервис и проблема быстро решается.

На рисунке 4 схематично показан автотрансформатор согласования напряжения.В этом случае линейное напряжение подключается к соответствующим входным клеммам, а отрегулированные напряжения доступны на различных выходных клеммах.

Хотя существуют буквально тысячи применений трансформаторов, большая часть этих приложений делится на четыре основные категории. Наиболее наглядным приложением является распределение электроэнергии через национальную сеть. Стоит только взглянуть на телефонные столбы, которые пронизывают наш ландшафт, и вы, скорее всего, увидите полюсный трансформатор.

Вторая категория трансформаторов - это электрораспределение для зданий.В этих случаях высокое стандартное напряжение от сети подключается к зданию и направляется к центральному распределительному трансформатору. Выходы этих трансформаторов предназначены для обеспечения почти любого стандартного напряжения, существующего в стране. На рисунке 5 схематично показан трехфазный распределительный трансформатор. Обратите внимание, что трансформатор представляет собой изоляционную конструкцию, которая помогает защитить здание от переходных процессов высокого напряжения и шума, которые могут передаваться по сети.

Часть вторая, продолжение которой будет продолжено в Выпуске 16, будет включать в себя включение трансформаторов в элемент машины, приложения для управления трансформаторами и многое другое.Прочтите здесь: http://library.automationdirect.com/transformers-application-construction-and-efficiencies-issue-16-2010/

Брайан С. Эллиотт

Первоначально опубликовано: 1 сентября 2009 г.

Применение трансформатора в повседневной жизни и в промышленности - pnpntransistor

Если вы находите применение трансформатора в повседневной жизни, а - в электронике, это то самое место, где вы получите ответ в простой и понятной форме.Здесь мы сначала увидим примерный вид сверху на применение трансформатора, а затем подробно рассмотрим применение. Итак, во-первых, мы должны знать некоторые основы трансформатора, прежде чем изучать его применение.

Трансформатор - это электрическое устройство, состоящее из двух обмоток с разным числом витков, которое помогает повышать или понижать уровень напряжения. Итак, Основное применение трансформатора для увеличения и понижения существующего напряжения до необходимого уровня напряжения для применения в электрической цепи .

мы видели самое первое основное назначение трансформатора, используемого для передачи энергии, но здесь мы также рассмотрим некоторые другие приложения. Посмотреть все краткие заявки,

Каковы основные области применения трансформатора?

1. Трансформатор используется для получения необходимого уровня напряжения. Повышающий трансформатор используется для увеличения напряжения, а понижающий трансформатор используется для уменьшения уровня напряжения.

2. Трансформатор может увеличивать или уменьшать значение конденсатора, катушки индуктивности или сопротивления в цепи переменного тока.Таким образом, он действует как устройство передачи импеданса.

3. Трансформатор также используется для электрической изоляции двух цепей.

4. Трансформатор используется для согласования импеданса.

5. Трансформатор используется в конструкции электрического измерительного прибора, такого как вольтметр, амперметр, реле и т. Д.

6. Используется для ректификации. Выпрямление - это процесс преобразования переменного тока в постоянный. Выпрямление важно для передачи высокого напряжения. Лучший пример выпрямителя - мобильное зарядное устройство.

7. Используется в регуляторе напряжения и стабилизаторе напряжения.

8. Он широко используется в процессе передачи и распределения электроэнергии.

Другое Применение различных типов трансформатора:

Трансформатор бывает разных типов в зависимости от области применения. Итак, теперь мы подробно рассмотрим типы трансформаторов и их применение. В целом, как мы видели, трансформатор в основном можно разделить на два типа трансформатора: повышающий трансформатор и понижающий трансформатор.Повышающий трансформатор используется для увеличения уровня напряжения при передаче, а понижающий трансформатор используется для уменьшения уровня напряжения.

Применение изолирующего трансформатора

Изолирующий трансформатор - это трансформатор, который используется для передачи электроэнергии от источника переменного тока (AC) к какому-либо оборудованию или устройству, при этом запитываемое устройство отключается от источника питания, как правило, по соображениям безопасности.

Применение измерительного трансформатора

основное назначение измерительного трансформатора - обеспечить напряжение или ток на приемлемом уровне, который используется для измерения электрических величин.Эти измерительные трансформаторы представляют собой электрическое устройство очень высокой точности, потому что оно будет использоваться в измерениях.

Применение автотрансформатора

Автотрансформатор - это трансформатор только с одной обмоткой. Обычно, как мы видели, трансформатор имеет две обмотки: первичную и вторичную. Но здесь в автотрансформаторе одна и та же одиночная обмотка действует как первичная и как вторичная обмотки. Автотрансформатор имеет множество применений, включая запуск асинхронного двигателя, регулируемую мощность и т. Д.

Почему трансформаторы важны?

Мы видели все применения различных типов трансформаторов. Но трансформатор чрезвычайно важен в системе передачи и распределения электроэнергии. в электростанции мощность передается под высоким напряжением, которое может быть реализовано через трансформатор. На электростанции для передачи используется повышающий трансформатор. за счет передачи электроэнергии высокого напряжения стоимость передачи снижается, и мы можем получать электроэнергию экономичным способом.

мощность поступает в дом путем преобразования высокого напряжения в низкое с помощью трансформатора. (Электроэнергия не может поступать в дом напрямую от электростанции. Есть одна или несколько подстанций, которые также имеют трансформаторы, которые преобразуют это напряжение в более низкий уровень). На приемной стороне напряжение понижается понижающим трансформатором. Итак, мы можем представить, что трансформатор является неотъемлемой частью передачи и распределения электроэнергии.

Трансформатор используется не только для передачи и приема энергии, но и для измерения.вольтметр, амперметр, реле и т. д. - примеры использования трансформатора в измерительных приборах. В каждом отдельном приложении, где происходит преобразование напряжения, будет использоваться трансформатор.

Заключение

Надеюсь, теперь вы знаете все применения трансформатора. Мы видели, что трансформатор в основном используется для получения необходимого уровня напряжения. Трансформатор также используется для электрической изоляции двух цепей. Мало того, что трансформатор имеет широкое применение в передаче и распределении электроэнергии.Трансформатор является важной частью экономичной передачи энергии.

После некоторых применений трансформаторов в повседневной жизни мы увидели и другие типы применения трансформаторов. мы кратко рассмотрели измерительный трансформатор, изолирующий трансформатор и автотрансформатор. Надеюсь, ты все это знаешь. Если у вас все еще есть вопросы по этой статье, не стесняйтесь оставлять комментарии в этой статье.

Продолжить чтение

Применение и типы измерительных трансформаторов

Трансформаторы тока и измерительные измерительные трансформаторы напряжения предназначены для работы при малом токе и низком напряжении.Безопасность также является причиной отказа от подключения испытательных приборов к источникам, работающим под высоким напряжением. Измерительный трансформатор снижает высокие напряжения и токи до безопасных значений.

Измерительные трансформаторы выполняют две функции.

  • Он служит в качестве устройства соотношения, так что низковольтные и слаботочные приборы могут показывать точные значения для высоковольтного и сильноточного оборудования.
  • Служит изолирующим устройством, защищающим испытательное оборудование и обслуживающий персонал от высокого напряжения.

Есть два типа измерительных трансформаторов.

  1. Трансформаторы потенциала
  2. Трансформаторы тока

Трансформаторы потенциала

Трансформаторы потенциала - это типы измерительных трансформаторов, которые устанавливают известное соотношение между разностью потенциалов на оборудовании и разностью потенциалов на вольтметре. Например, предположим, что трансформатор напряжения устанавливает соотношение 500 к 1. Если вольтметр, подключенный к вторичным выводам, показывает 132 В, вы знаете, что разность потенциалов на первичных выводах составляет 66 000 В или 66 кВ.

Трансформаторы тока

Трансформаторы тока - это типы измерительных трансформаторов, которые устанавливают известное соотношение между током в оборудовании и током, измеренным амперметром. Эти трансформаторы позволяют измерять токи, выходящие за пределы нормального диапазона большинства амперметров. Кроме того, трансформатор изолирует оборудование от оператора. Трансформатор тока увеличивает разность потенциалов, но снижает ток до измеримого значения. Вторичный тогда содержит больше витков, чем первичный.Отношение первичного к вторичному току обратно пропорционально отношению первичного и вторичного витков.

Трансформатор тока (CT)

Первичная обмотка трансформатора тока может быть не более чем сплошной медной шиной. Железный сердечник надевается на сборную шину, а вторичная обмотка наматывается вокруг сердечника. Другой вид трансформатора тока состоит из вторичной обмотки в форме пончика, которую вы надеваете на питающий кабель.

Безопасное использование трансформатора тока Безопасность

Чтобы предотвратить повреждение оборудования и травмы себя и других людей, вторичная обмотка трансформатора тока должна быть замкнута накоротко перед снятием трансформатора с любого оборудования или его подключением к любому оборудованию.Большинство трансформаторов тока имеют закорачивающее устройство, которое автоматически закорачивает вторичную обмотку.

Применение измерительных трансформаторов

  • Для измерения высокого значения электрического тока, например, трансформатора тока (ТТ)
  • Для измерения высоких значений электрического напряжения или разности потенциалов, например, трансформатора напряжения (PT)
  • Для измерения электроэнергии с использованием как ТТ, так и РТ
CT & PT

На приведенной выше диаграмме показано, как измерять ток, разность потенциалов и мощность в цепи, имеющей большой ток и большую разность потенциалов.Обратите внимание, что трансформатор напряжения всегда подключается параллельно цепи, а трансформатор тока подключается последовательно.

Подробнее о

Руководство по применению защиты трансформатора

Защита трансформатора

В этом руководстве основное внимание уделяется применению защитных реле для защиты силовых трансформаторов с упором на наиболее распространенные схемы защиты и трансформаторы. Подчеркиваются принципы. В последующем материале процедуры настройки обсуждаются только в общем виде.

Руководство по применению защиты трансформатора (фото предоставлено Тревором Уэдделлом через Flickr)

См. Конкретные инструкции по эксплуатации для вашего реле. Ссылки служат источником дополнительной теории и руководства по применению.

Инженер должен сбалансировать затраты на применение конкретной схемы защиты с последствиями использования другой защиты или принесения в жертву трансформатора. Если допустить длительную неисправность, это увеличит повреждение трансформатора и вероятность разрушения резервуара с последующим возгоранием масла и, как следствие, угрозой безопасности персонала.

Нет правила, которое бы указывало, какая конкретная схема защиты подходит для данного применения трансформатора. Существует некоторая тенденция привязать схемы защиты к МВА и первичной обмотке трансформатора.

Хотя в этом подходе есть некоторая обоснованность, необходимо учитывать множество других вопросов. Следует рассмотреть следующие вопросы:

  1. Серьезность проблем безопасности персонала и возможность того, что данная схема защиты может снизить эти риски.
  2. Опасность для близлежащих конструкций и процессов в случае катастрофического отказа трансформатора и возможность того, что данная схема защиты может снизить вероятность такого отказа.
  3. Общий обзор экономических последствий отказа трансформатора и того, что можно сделать для снижения риска, в том числе:
    • Прямые экономические последствия ремонта или замены трансформатора.
    • Косвенное экономическое влияние из-за производственных потерь.
    • Время ремонта vs.время полной замены.
    • Наличие резервного источника питания или аварийной замены трансформаторов, а также стоимость каждого варианта.
    • Возможность того, что данная схема защиты может сократить повреждения и связанное с этим время ремонта, или что она может превратить замену в ремонт.

Особые области применения

Вот некоторые конкретные области применения, которые влияют на защиту:

Пробой устройства РПН обычно можно отремонтировать в полевых условиях, но если эта неисправность может перерасти в неисправность обмотки, трансформатор нужно будет отправить в ремонтную мастерскую; следовательно, желательна защита, которая может быстро определить неисправность переключения ответвлений.

Высокая величина из-за неисправности (внешняя неисправность, вызванная трансформатором) сотрясает и нагревает обмотку трансформатора, и чем дольше длится сквозное повреждение, , тем выше риск его развития во внутреннюю неисправность трансформатора ; следовательно, быстрое устранение близких внешних повреждений является частью схемы защиты трансформатора.

Некоторые трансформаторы считаются одноразовыми и легко заменяются на , что снижает потребность в усовершенствованных схемах защиты.Защита трансформатора обычно включает некоторое покрытие внешней шины и кабеля, и неисправности в этих зонах могут подвергнуть персонал опасности возникновения дуги.

Схемы защиты от медленного отключения могут быть неприемлемыми с точки зрения воздействия вспышки дуги.

Взрыв энергетической подстанции - внутри помещения

Пожары в трансформаторе внутри помещения могут иметь высокий риск катастрофического повреждения оборудования и даже более высокие риски для безопасности персонала, что увеличивает потребность в усовершенствованной высокоскоростной защите.Близость горючих технологических химикатов увеличивает потребность в схемах защиты, снижающих риск возгорания резервуара.

Неисправность трансформатора, используемого в генераторе , подключенном к большой базовой нагрузке, может привести к увеличению затрат на замену генерации .

Даже потеря небольшого трансформатора обслуживания станции может вызвать заметное нарушение генерации и серьезные экономические последствия. Аналогичные экономические последствия могут иметь место и на промышленных объектах. Некоторые трансформаторы имеют индивидуальную конструкцию , что может иметь длительное время выполнения заказа, что увеличивает потребность в усовершенствованных схемах защиты.


Статистика отказов трансформатора

В таблице ниже перечислены отказов для шести категорий отказов (согласно IEEE C37.90, «Руководство по применению защитных реле для силовых трансформаторов, ссылка 1):

Отказы через годы 1955-1965 1975-1982 1983-1988
Число Процент от общего числа Число Процент от общего числа Число Процент от общего числа отказов
134 51 615 55 144 37
Отказ устройства РПН 49 19 231 21 41 15 114 10 42 11
Отказ клеммной коробки 19 7 71 6 13 3
Отказ сердечника 7 3 24 2 4 сбои 12 5 72 6 101 26
ИТОГО 262 262 100 9 100

На обмотки и переключатели ответвлений приходится 70% отказов. Ослабленные соединения считаются исходным событием, а также нарушениями изоляции. Категория «Разное» включает отказ ТТ, внешние сбои, перегрузки и повреждения при транспортировке. Неизвестное количество отказов начинается как начинающиеся проблемы с пробоем изоляции.

Эти отказы могут быть обнаружены сложными устройствами онлайн-мониторинга (например, анализатором газа в масле) до того, как произойдет серьезное событие.

Руководство по применению защиты трансформатора - BASLER ELECTRIC

Консультации - Специалист по спецификациям | Выбор и расчет трансформатора

Рисунок 4: Это образец паспортной таблички трансформатора с коэффициентом К.Обратите внимание, что К-фактор четко определен. Предоставлено: NV5

Цели обучения

  • Изучите концепции проектирования для выбора и определения размеров электрических трансформаторов.
  • Изучите правила и рекомендации, связанные с конструкцией трансформатора.
  • Оцените профиль тематического исследования, чтобы выделить передовой опыт.

В США трансформаторы регулируются NFPA 70: Национальный электротехнический кодекс; в этом случае будет использоваться последняя версия кода, опубликованная в 2017 году.Трансформаторы являются основными компонентами многих различных коммерческих, промышленных и жилых электрических систем. Они позволяют «повышать» или понижать рабочее напряжение. Трансформаторы могут повышать или понижать напряжение за счет использования магнитного поля, пассивно создаваемого токонесущими обмотками.

Самая простая версия этой концепции может быть проиллюстрирована двумя медными петлями разного размера, одна внутри другой без контакта. Если через один из этих контуров проходит ток, то на выводах другого контура наблюдается индуцированное напряжение.Напряжение и ток во втором контуре пропорциональны напряжению и току, связанным с первым контуром. Количество петель или обмоток может быть изменено для создания различных напряжений для работы.

Обмотки трансформатора изготавливаются из алюминия или меди. Алюминий является обычным выбором, потому что он менее дорогой, но по своим электрическим характеристикам похож на медь. Алюминий легче меди, но обычно больше по физическим размерам.

Номинальная мощность силового распределительного трансформатора стандартизована во всей отрасли.Наиболее распространенным типом применения на коммерческом объекте являются понижающие трансформаторы, соединяющие трехфазную первичную обмотку со вторичной звездой. Стандартные промышленные размеры трансформаторов «звезда» на 480–120 / 208 В обычно составляют 15, 30, 45, 75, 112,5, 225, 300 и 500 киловольт-ампер.

Также доступны однофазные трансформаторы на 277 или 480 вольт на 5, 7,5, 10, 15, 25, 37,5, 50, 75 и 100 киловольт-ампер. Это не полный список, но он иллюстрирует разнообразие и ассортимент, которые имеются в продаже.

Рисунок 1: Этот трансформатор для подавления гармоник не имеет виброизолирующих прокладок. Как правило, они отмечаются во время проверки компетентными органами или во время полевых наблюдений инженером. Предоставлено: NV5

В общем, трехфазные трансформаторы являются наиболее часто используемыми для приложений и выбора электрических проектировщиков. Однофазные трансформаторы обычно используются для специальных приложений или напряжений. Примером может быть единичное оборудование, для которого требуется однофазное напряжение 240 В, а рабочее напряжение составляет 120/208 В для трехфазного соединения звездой.Для такого особого случая, как это, обычно предусматривают только однофазный трансформатор для оборудования, потому что он не обслуживает множество нагрузок. Когда однофазный трансформатор используется для общего распределения, это может вызвать дисбаланс фаз при использовании трехфазной сети. В противном случае, если свойство обслуживается однофазным и используется трансформатор (например, для изоляции), то однофазный трансформатор будет подходящим.

Все трансформаторы должны иметь паспортную табличку с информацией, описанной в NEC 450.11 (А) (1-8). Эта информация включает наименование производителя, номинальные киловольт-амперы, частоту, первичное и вторичное напряжения, полное сопротивление трансформаторов 25 киловольт-ампер или больше, необходимые зазоры для трансформаторов с вентиляционными отверстиями, количество и вид изоляционной жидкости, если она используется. Для сухих трансформаторов - температурный класс системы изоляции.

Типоразмер трансформатора

Первым шагом к определению мощности трансформатора является определение нагрузки, которая будет обслуживаться на уровне ответвления, фидера или обслуживания.Это начинается с оценки или расчета нагрузки спроса с использованием статьи 220 NEC, а затем применения соответствующих коэффициентов спроса. В зависимости от типов обслуживаемых нагрузок факторы спроса уменьшают расчетную нагрузку для определения подходящего размера трансформатора. ‘

Эта расчетная расчетная нагрузка представляет собой базовую нагрузку или начальную точку для выбора трансформатора. После того, как вы определили базовую нагрузку, в зависимости от типа проекта, необходимо будет учесть несколько соображений при определении окончательного размера трансформатора.Эти соображения включают будущую гибкость, доступное физическое пространство, стоимость и тип проекта.

Будущая емкость или расширение собственности - одно из наиболее важных соображений при выборе размера. Это важно, потому что и малоразмерный, и крупногабаритный трансформаторы работают с более низким КПД и со временем могут привести к серьезным повреждениям оборудования. Крайне важно понимать, как владелец использует объект по назначению. Бывают случаи, когда недвижимость вряд ли расширится, и поэтому владельцам могут не потребоваться мощности для будущих нагрузок или оборудования.

Рис. 2: Образец паспортной таблички сухого трансформатора на 1500 киловольт-ампер со списком всех параметров, относящихся к конструкции и возможностям трансформатора. Предоставлено: NV5

Тем не менее, некоторые владельцы могут не использовать свои помещения на полную мощность по завершении проекта (например, фармацевтическая лаборатория заполнена наполовину), и было бы разумно предусмотреть мощность для будущего расширения на трансформаторе. Такие соображения относительно расширяемости должны обсуждаться и координироваться консультантом по проектированию с правом собственности, чтобы удовлетворить их потребности.

Кроме того, в зависимости от типа проекта (например, новое строительство, улучшение арендатора, реконструкция) может не хватить физического пространства для расширения. Добавление трансформатора к существующей собственности может быть дорогостоящим в зависимости от местоположения и размера. Расположение добавленного трансформатора требует согласования для вентиляции, размещения зазоров, требуемых согласно нормам, и может потребовать структурных распорок. Кроме того, трансформаторы выделяют избыточное тепло, которое инженер-механик должен оценить существующие системы, чтобы определить, будут ли они поддерживать достаточное охлаждение.

Еще одно соображение - это вес; некоторые трансформаторы меньшего размера весят менее 1000 фунтов и могут быть встроены с минимальной структурной координацией. Эти соображения следует оценить перед добавлением трансформатора к существующей электрической системе. Как правило, с точки зрения затрат и координации легче разместить трансформатор большего размера в новой строительной конструкции, но проект реконструкции может оказаться более дорогостоящим и потребовать большей координации.

И последнее, что важно учитывать владельцу, - это стоимость трансформатора.Обычно, чем больше размер трансформатора, тем выше стоимость оборудования и монтажа. Часто для трансформаторов больших размеров они также могут повлечь дополнительные затраты на проектирование и конструкцию. Например, трансформатор сухого типа на 225 киловольт-ампер, расположенный на верхнем этаже, обычно весит от 2 000 до 4 000 фунтов и потребует от инженеров-строителей и архитекторов учета веса и дополнительных распорок, необходимых для поддержки нагрузки оборудования.

В целом, как и в случае с большинством других аспектов электротехники, лучше всего быть консервативным и увеличивать размер на ранних этапах проекта, пока не будет проведена дальнейшая разработка проекта и окончательное решение не будет принято с учетом всех предыдущих пунктов.Стоит отметить, что легче уменьшить размеры трансформатора на более позднем этапе проектирования в целях согласования, чем увеличивать размеры трансформатора после предварительных этапов проектирования.

Информация об установке трансформатора содержится в NEC, статья 450. В статьях 450.3 (A) и (B) приведены таблицы для максимальных номинальных значений или уставок максимальной токовой защиты для трансформаторов с напряжением для обоих, равным / меньше и больше 1000 вольт. . Цифры, приведенные в таблицах, представляют собой проценты от номинального тока трансформатора, который получается путем деления номинальной мощности трансформатора в киловольт-амперах на напряжение фидера.

Излишне говорить, что первичный и вторичный фидеры трансформатора будут иметь разные требования к току, соответствующие их напряжению, за одним исключением - трансформаторы, используемые для силовой развязки. Первичная защита позволяет инженеру сделать более простой проект, но использование комбинации одиночной и вторичной защиты обеспечивает большую гибкость в использовании номинального тока трансформатора. Можно использовать полную мощность трансформатора, если фидеры по-прежнему защищены в соответствии с этими таблицами.

Рис. 4: Это образец паспортной таблички трансформатора с коэффициентом К. Обратите внимание, что К-фактор четко определен. Предоставлено: NV5

Типы трансформаторов

После определения размера трансформатора рассмотрите применение и типы нагрузок, которые будет обслуживать трансформатор. В коммерческом проектировании существует несколько широко используемых типов трансформаторов с характеристиками, описанными ниже:

Сухие трансформаторы используют окружающий воздух для охлаждения сердечника и обмоток.Эти трансформаторы, как правило, больше, чем трансформаторы, заполненные жидкостью, но, как правило, имеют меньшие затраты на материалы и установку.

Два обычно используемых сухих трансформатора герметизированы и вентилируются. Невентилируемые или инкапсулированные, они полностью герметичны с поверхностным охлаждением, подходят для смывных поверхностей и коррозионных, горючих или других вредных условий. Вентилируемые трансформаторы сухого типа имеют отверстия, позволяющие воздуху проходить внутрь, имеют больший размер, используют другие изоляционные материалы и содержат кожух для обмоток, обеспечивающий физическую защиту оборудования и персонала.

Трансформаторы с жидкой изоляцией используют жидкость для охлаждения и в качестве изолятора для сердечников. Минеральное масло и масла на биологической основе являются наиболее часто используемыми жидкостями. Трансформаторы с жидкостной изоляцией обеспечивают лучшее охлаждение, что позволяет получить более компактный трансформатор, чем трансформатор сухого типа.

Однако эти трансформаторы требуют периодического анализа масла, но считаются менее дорогостоящими для ремонта. Масла на биологической основе менее воспламеняемы и являются экологически безопасными в случае утечки.Считается, что менее воспламеняемыми считаются жидкости с температурой воспламенения не менее 300 ° C. Трансформаторы, устанавливаемые на внешней площадке, обычно используются с минеральным маслом и считаются горючими. Для трансформаторов с напряжением менее 35 киловольт для внутренней установки могут потребоваться минимальные требования, такие как автоматическая спринклерная система или зона удержания жидкости, в которой не хранятся горючие вещества.

NEC 450.23 охватывает требования к установке внутри и снаружи помещений для этих типов с жидкостной изоляцией.Кроме того, негорючие трансформаторы с жидкостной изоляцией, в которых используется негорючая диэлектрическая жидкость, требуют установки трансформаторного шкафа в помещении в соответствии с NEC 450.24. Трансформаторы с масляной изоляцией должны устанавливаться в трансформаторном шкафу в соответствии с NEC 450.26 в помещении.

Рис. 5: Пример смонтированного на площадке трансформатора на 300 кВ с масляной изоляцией, установленного вне помещения на специальной площадке для оборудования. Предоставлено: NV5

Особые приложения

Трансформаторы с номиналом

K и подавляющие гармоники обычно используются для гармонических, нелинейных нагрузок, таких как компьютеры / серверы с импульсными источниками питания, игровые игровые автоматы, светодиодное освещение, двигатели или частотно-регулируемые приводы.HMT могут использоваться для исправления гармонических проблем, вызванных нелинейными нагрузками.

С другой стороны, трансформаторы с номиналом

К не ослабляют гармоники, а позволяют создать более надежную систему, которая выдерживает гармоники. Отказ трансформатора из-за гармоник вызван чрезмерным и / или постоянным перегревом катушек, что приводит к более быстрому разрушению изоляции катушек. Электрические системы с чрезмерным количеством гармоник могут вызвать отказ электронных компонентов из-за искаженной синусоидальной волны.

Основное различие между трансформаторами с рейтингом K и HMT заключается в том, что трансформаторы с рейтингом K рассчитаны на то, чтобы выдерживать напряжения и деформации нелинейных нагрузок в зависимости от уровня. Между тем, HMT физически сконструированы таким образом, чтобы уменьшать или ослаблять гармонические токи от расположенных ниже по потоку устройств, чтобы предотвратить электрические токи отключения перед трансформатором.

В настоящее время большая часть электронного оборудования питается от импульсных источников питания. SMSP преобразуют синусоидальный переменный ток в постоянный постоянный ток с помощью выпрямителей и конденсаторов, которые потребляют короткие и резкие всплески тока, которые изменяют исходную синусоидальную волну переменного тока.Эта измененная волна теперь представляет собой нелинейную нагрузку и имеет нечетные гармоники, которые могут стать вредными для трансформатора из-за увеличения тока в обмотках, что приведет к избыточному нагреву катушек трансформатора. HMT подавляют или уменьшают влияние этих нечетных гармоник, в частности третьей гармоники, которая добавляется к нейтральному проводнику.

Таблица 1: КПД низковольтных распределительных трансформаторов сухого типа регулируется Министерством энергетики. Предоставлено: NV5

Рекомендации по проектированию трансформатора

Расположение: Важным фактором, который следует учитывать, является физическое расположение трансформатора.Следует учитывать тип окружающей среды / строительного материала, в котором расположен трансформатор, а также окружающие помещения или комнаты, прилегающие к трансформатору.

Например, для трансформатора с масляной изоляцией, установленного в помещении, требуются зоны локализации разливов, которые обычно более дороги. В частности, для трансформаторов с масляной изоляцией в соответствии со статьей 450.26 NEC требуется хранилище, если не выполнено хотя бы одно из шести исключений. Существуют преимущества и недостатки использования трансформаторного хранилища в зависимости от любого количества переменных, однако они требуют особого внимания и, как правило, приводят к значительным затратам, которые следует принимать во внимание.Несмотря на то, что они не регулируются теми же правилами строительства зданий, которые предписаны NEC, коммунальные предприятия обычно используют трансформаторы с масляной изоляцией.

Кроме того, при размещении трансформатора следует учитывать его физическое расположение в здании и зону, в которой он предназначен для обслуживания и распределения электроэнергии. Трансформатор 277/480 вольт-треугольник лучше подходит для длительной эксплуатации в зданиях среднего размера из-за падения напряжения. Чтобы избежать подбора фидеров большего размера для более продолжительных работ, лучше использовать более высокое напряжение для распределения мощности по мере необходимости.

Соединение «звезда» на 120/208 является обычным для непромышленных приложений на уровне параллельной цепи, но более низкое напряжение делает его субстандартным для распределения на большие расстояния. Средневольтные объекты, где напряжение относительно земли составляет 1000 вольт или более, обеспечивают передачу энергии от кластеров зданий по всему объекту.

Шум: Шум также следует учитывать в зависимости от типа размещения в здании. Постоянная вибрация трансформатора может вызвать нежелательный шум для клиента или пассажиров.Например, при размещении в башне отеля трансформаторные комнаты на верхних этажах, где расположены номера, могут нуждаться в звукоизоляции или акустической обработке для уменьшения шума из электрического пространства.

Этого обращения с помещениями можно избежать, если разместить трансформаторы на уровне пола или на крыше в месте, обеспечивающем достаточное расстояние от трансформаторов и гостей. Другим решением может быть установка виброизоляционных прокладок, снижающих уровень шума до приемлемого для клиента уровня.Для уменьшения шума может быть привлечен инженер-акустик или консультант.

Конструкция помещения должна соответствовать требованиям, изложенным в статье 450 Части II NEC. В частности, трансформаторы сухого типа, устанавливаемые в помещении, требуют расстояния не менее 12 дюймов от горючего материала для трансформаторов с номиналом менее 112,5 кВ в соответствии с NEC 450.21 (A). Для сухих трансформаторов мощностью более 112,5 кВ в помещении требуется огнестойкая конструкция, выдерживающая не менее одного часа в соответствии с NEC 250.21 (В).

Однако есть обычно применяемое исключение: устройства с классом 155 или выше, полностью закрытые, за исключением вентиляционных отверстий, не обязательно размещать в помещениях с ограниченным сроком службы. Рисунок 1 представляет один из этих трансформаторов; Таким образом, помещение, в котором он находится, не требует одночасовой огнестойкости.

Требования к энергоэффективности

Энергоэффективность сухих распределительных трансформаторов регулируется Министерством энергетики США.Таким образом, соответствующие трансформаторы имеют маркировку DOE-2016, чтобы обозначить их соответствие с 1 января 2017 года. В зависимости от мощности трансформатора и его количества фаз КПД варьируется от 97,0% до 98,9% при использовании 35% паспортной таблички. -Номинальная нагрузка. Помимо требований Министерства энергетики США к имеющимся в продаже трансформаторам, многие компетентные органы требуют, чтобы трансформаторы соответствовали этим требованиям.

Не все проекты будут следовать точной методологии, описанной здесь, но могут быть расширены для дальнейшего рассмотрения.Нет двух одинаковых свойств, и поэтому никакие два проекта не будут одинаковыми. Инженер-проектировщик несет ответственность за принятие соответствующих решений и консультации со своим клиентом в соответствии с их потребностями.

Введение в трансформаторы | Строительство, работа, приложения

В этом руководстве мы увидим краткое введение в трансформаторы. Мы узнаем, что такое электрический трансформатор, конструкция трансформатора, принцип его работы, классификации трансформаторов, потери и КПД, а также некоторые области применения.

Введение в трансформаторы

Трансформатор - одно из наиболее распространенных устройств в электрической системе, которое связывает цепи, работающие при разных напряжениях. Они обычно используются в приложениях, где требуется преобразование переменного напряжения с одного уровня напряжения на другой.

Можно уменьшить или увеличить напряжение и ток с помощью трансформатора в цепях переменного тока в зависимости от требований электрического оборудования, устройства или нагрузки.В различных приложениях используется широкий спектр трансформаторов, включая силовые, измерительные и импульсные трансформаторы.

Трансформаторы делятся на два типа: электронные трансформаторы и силовые трансформаторы. Рабочие напряжения электронных трансформаторов очень низкие и рассчитаны на низкие уровни мощности. Они используются в бытовом электронном оборудовании, таком как телевизоры, персональные компьютеры, CD / DVD-плееры и другие устройства.

Термин «силовой трансформатор» относится к трансформаторам с высокими номиналами мощности и напряжения.Они широко используются в системах выработки, передачи, распределения и коммунальных услуг для повышения или понижения уровней напряжения. Однако работа этих двух типов трансформаторов одинакова. Итак, давайте подробнее остановимся на трансформаторах.

Что такое электрический трансформатор?

Трансформатор - это статическое устройство (то есть не имеющее движущихся частей), которое состоит из одной, двух или более обмоток, которые магнитно связаны и электрически разделены с магнитным сердечником или без него.Он передает электрическую энергию от одной цепи к другой по принципу электромагнитной индукции.

Обмотка, подключенная к основному источнику переменного тока, называется первичной обмоткой, а обмотка, подключенная к нагрузке или от которой отводится энергия, называется вторичной обмоткой. Эти две обмотки с надлежащей изоляцией намотаны на многослойный сердечник, который обеспечивает магнитный путь между обмотками.

Когда первичная обмотка запитана источником переменного напряжения, в сердечнике трансформатора будет создаваться переменный магнитный поток или поле.Эта амплитуда магнитного потока зависит от величины приложенного напряжения, частоты источника питания и количества витков на первичной стороне.

Этот поток циркулирует по сердечнику и, следовательно, связан со вторичной обмоткой. Основанное на принципе электромагнитной индукции, эта магнитная связь индуцирует напряжение во вторичной обмотке. Это называется взаимной индукцией между двумя цепями. Напряжение вторичной обмотки зависит от количества витков вторичной обмотки, а также от магнитного потока и частоты.

Трансформаторы

широко используются в электроэнергетических системах для создания переменных значений напряжения и токов с одинаковой частотой. Следовательно, за счет соответствующего соотношения витков первичной и вторичной обмоток трансформатор получает желаемое соотношение напряжений.

Вернуться к началу

Конструкция трансформатора

Основными частями трансформатора являются сердечник, обмотки, контейнер или бак, вводы, расширитель и радиаторы.

Ядро

Для применений с большой мощностью сердечник трансформатора изготовлен из материала с высокой магнитной проницаемостью, который обеспечивает путь с низким сопротивлением для магнитного потока.Поперечное сечение жилы может быть квадратным или прямоугольным.

Обычно трансформаторы с железным сердечником обеспечивают лучшее преобразование мощности по сравнению с трансформаторами с воздушным сердечником. Трансформаторы с воздушным сердечником используются для высокочастотных применений (выше 2 кГц), тогда как для низкочастотных применений (ниже 2 кГц) используются трансформаторы с железным сердечником.

Во всех типах трансформаторов сердечник состоит из пластин из кремнистой стали или листовой стали, которые собраны таким образом, чтобы обеспечить непрерывный магнитный путь для магнитного потока.С этим слоистым сердечником потери на вихревые токи сведены к минимуму.

Толщина этих многослойных стальных листов составляет от 0,35 до 5 мм, они изолируются лаком, оксидом или фосфатом, а затем формируются в виде сердечника.

Для улучшения магнитных свойств используется горячекатаная сталь с ориентированным зерном (HRGO), холоднокатаная сталь с ориентированным зерном (CRGO) или листы с высоким содержанием B (HiB). В случае небольших трансформаторов сердечник сконструирован из горячекатаных листов кремнистой стали в форме E, и используются I, C и I или O.

Обмотки

Как правило, (двухобмоточный) трансформатор имеет две обмотки, а именно первичную и вторичную обмотки, которые изготовлены из высококачественной меди.

Изолированные многожильные проводники используются в качестве обмоток для проведения высоких токов. Эта изоляция позволяет избежать контакта витков с другими витками.

Напряжение, подключенное к первичной обмотке, называется первичным напряжением, тогда как индуцированное напряжение во вторичной обмотке называется вторичным напряжением. Если вторичное напряжение больше первичного, оно называется повышающим трансформатором, а если меньше - понижающим трансформатором.Поэтому обмотки обозначаются как обмотки ВН и НН в зависимости от уровня напряжения.

По сравнению с обмоткой НН, обмотка ВН требует большей изоляции, чтобы выдерживать высокие напряжения, а также большего зазора между сердечником и корпусом.

Катушки трансформатора могут быть концентрическими или многослойными. Концентрические катушки используются в трансформаторах с сердечником, тогда как многослойные катушки используются в трансформаторах с корпусом. При концентрическом расположении обмотка НН размещается рядом с сердечником, а обмотка ВН размещается вокруг обмотки НН для обеспечения низких требований к изоляции и зазорам.Наиболее часто используемые катушки для трансформатора включают спиральные, многослойные, дисковые и перекрестные катушки.

Другими необходимыми частями трансформатора являются расширительный бак, который используется для обеспечения необходимого хранения масла, чтобы давление масла при больших нагрузках стабилизировалось. Когда масло в трансформаторе нагревается, естественно, масло расширяется и сжимается. При этом масло подвергается сильному давлению, поэтому без расширительного бака существует вероятность взрыва трансформатора.

Проходные изоляторы обеспечивают изоляцию выходных клемм, снимаемых с обмоток трансформатора. Это могут быть фарфоровые вводы или вводы конденсаторного типа, которые выбираются в зависимости от уровня рабочего напряжения. Из-за простой, прочной и прочной конструкции трансформаторы требуют небольшого обслуживания. Из-за отсутствия движущихся частей КПД трансформатора очень высок, который может варьироваться от 95% до 98%.

Вернуться к началу

Классификация трансформаторов

Трансформаторы

подразделяются на несколько типов в зависимости от различных факторов, включая номинальное напряжение, конструкцию, тип охлаждения, количество фаз в системе переменного тока, место, где он используется, и т. Д.Давайте обсудим некоторые из этих типов трансформаторов.

на основе функции
Трансформаторы

делятся на два типа в зависимости от уровня преобразования напряжения. Это повышающие и понижающие трансформаторы.

Повышающие трансформаторы

В повышающем трансформаторе вторичное напряжение больше первичного. Это связано с меньшим количеством катушек в первичной обмотке по сравнению с вторичной. Этот тип трансформатора используется для повышения напряжения до более высокого уровня.Они используются в системах передачи и рассчитаны на более высокие уровни мощности.

Понижающие трансформаторы

В понижающем трансформаторе вторичное напряжение меньше первичного из-за меньшего количества витков во вторичной обмотке. Следовательно, этот тип трансформатора используется для понижения напряжения до определенных уровней цепи. В большинстве источников питания используется понижающий трансформатор, чтобы поддерживать рабочий диапазон схемы на уровне указанного более безопасного предела напряжения. Эти типы трансформаторов используются в распределительных системах (силовые трансформаторы) и в электронных схемах (электронные трансформаторы).

Следует отметить, что трансформатор является обратимым устройством, поэтому его можно использовать как повышающий, так и понижающий трансформатор. Например, если цепи требуется высокое напряжение, мы подключим клеммы ВН к нагрузке, тогда как нагрузке или цепи требуется низкое напряжение, мы подключим клеммы НН к нагрузке.

Коэффициент напряжения трансформатора определяется соотношением витков. Чем больше витков в обмотке, тем выше будет создаваемое в ней напряжение.Следовательно, понижающий трансформатор имеет меньшее количество витков на вторичной обмотке для получения низкого напряжения и больше витков на первичной обмотке, чтобы выдерживать высокие уровни напряжения источника переменного тока.

Соотношение витков = напряжение первичной обмотки / напряжение вторичной обмотки = число витков первичной обмотки / число витков вторичной обмотки

Передаточное отношение витков, VP / VS = NP / NS

На основе конструкции сердечника

По конструкции трансформаторы подразделяются на два типа по способу размещения обмоток вокруг сердечника.Это трансформаторы с сердечником и оболочкой.

Трансформатор с сердечником

В трансформаторе этого типа обмотки окружают значительную часть сердечника. Как правило, распределительные трансформаторы бывают сердечникового типа. Некоторые из крупных силовых трансформаторов имеют корпусный тип.

В трансформаторах с сердечником используются цилиндрические катушки с формованной обмоткой, и эти катушки могут быть прямоугольными, овальными или круглыми. Для трансформатора с сердечником небольшого размера используется простой прямоугольный сердечник с цилиндрической катушкой круглой или прямоугольной формы.

А для трансформатора с сердечником большого размера используется крестообразный сердечник с круглыми или круглыми цилиндрическими катушками. В большинстве трансформаторов с сердечником используются цилиндрические катушки из-за их механической прочности. Эти цилиндрические катушки намотаны спиральными слоями и изолированы друг от друга изолирующими материалами, такими как ткань, бумага, слюда и т. Д.

Обмотку НН изолировать проще, чем обмотку ВН; следовательно, он расположен ближе к сердцевине.

Трансформатор корпусного типа

В трансформаторе с кожухом железный сердечник окружает значительную часть медной обмотки, как это происходит в трансформаторе с сердечником.В этом типе катушки также предварительно намотаны, но представляют собой многослойные катушки дискового типа, намотанные в виде блинов. Эти многослойные дисковые катушки в разных слоях разделены друг от друга бумагой. Вся обмотка состоит из уложенных друг на друга дисков, а между катушками предусмотрено изоляционное пространство для образования горизонтальных изолирующих и охлаждающих каналов.

Трансформатор Berry - это наиболее часто используемый трансформатор кожухового типа. В оболочковом типе сердечник имеет три плеча, а обмотки намотаны вокруг центрального плеча.Обмотки как низкого, так и высокого напряжения разделены на разные катушки, которые расположены поочередно. Между обмотками НН зажаты обмотки ВН. Опять же, чтобы снизить требования к изоляции, обмотки низкого напряжения размещаются рядом с сердечником. Этот тип конструкции предпочтителен для трансформаторов с высокими номиналами.

в зависимости от характера поставки

В зависимости от типа источника питания трансформаторы могут быть одно- или трехфазными. Однофазные трансформаторы предназначены для работы в однофазной системе; поэтому он имеет две обмотки для преобразования уровней напряжения.Они используются на удаленных концах системы распределения электроэнергии. У них меньшая мощность по сравнению с трехфазными трансформаторами. Для этого типа трансформатора в основном используется конструкция с сердечником.

Для работы с трехфазной системой нам потребуется три однофазных трансформатора. Таким образом, из соображений экономической выгоды трехфазный трансформатор рассматривается для трехфазного режима работы. Он состоит из трех обмоток или катушек, которые подключены надлежащим образом в соответствии с входным напряжением. В этом типе трансформаторов первичная и вторичная обмотки подключаются по схеме звезда-треугольник или треугольник-звезда в зависимости от требований к напряжению нагрузки

на основе использования
  1. Трансформатор силовой
  2. Распределительный трансформатор
  3. Измерительный трансформатор
Другие типы трансформаторов

По типу охлаждения они классифицируются как

  1. Трансформатор с воздушным охлаждением
  2. Трансформатор с воздушным охлаждением
  3. Масляный трансформатор с самоохлаждением
  4. Масляный трансформатор с водяным охлаждением
  5. Масляный трансформатор с принудительным масляным охлаждением

Вернуться к началу

Принцип работы трансформатора

Работа трансформатора основана на принципе взаимной индукции между двумя катушками или обмотками, которые связаны общим магнитным потоком.Когда первичная обмотка запитана от источника переменного тока, в первичной обмотке устанавливается магнитный поток.

Этот поток связан как с первичной, так и с вторичной обмотками, поскольку сердечник обеспечивает путь с низким сопротивлением для магнитного потока. Следовательно, большая часть потока, создаваемого первичной обмоткой, связана с вторичной обмоткой. Это называется основным потоком или полезным потоком. Кроме того, поток, который не связан с вторичной обмоткой, называется потоком рассеяния. Большинство трансформаторов имеют низкий поток утечки для уменьшения потерь.

Согласно законам электромагнитной индукции Фарадея, эта магнитная связь как с первичной, так и с вторичной обмотками индуцирует в них ЭДС. Эта ЭДС, наведенная в каждой обмотке, пропорциональна количеству витков в ней. Напряжение или ЭДС, индуцированное в первичной обмотке, называется обратной ЭДС, которая противодействует входному напряжению питания до такой степени, что первичный ток не протекает.

Но через первичную обмотку трансформатора протекает небольшой ток намагничивания. ЭДС, наведенная во вторичной обмотке, представляет собой напряжение холостого хода.Если вторичная цепь замкнута или нагрузка подключена, вторичный ток начинает течь через нее, что приводит к созданию размагничивающего магнитного потока. Из-за этого размагничивающего потока возникает дисбаланс между приложенным напряжением и обратной ЭДС.

Чтобы восстановить баланс между этими двумя, от источника питания потребляется больше тока, так что эквивалентное магнитное поле создается для баланса с вторичным полем.

Поскольку одинаковый взаимный поток разрезает обе обмотки, ЭДС, индуцированная в каждом витке обеих обмоток, одинакова.Следовательно, общая наведенная ЭДС в каждой обмотке должна быть пропорциональна количеству витков в этой обмотке. Это оказывается для установления известной зависимости между наведенной ЭДС и числом витков. И дается как

E1 / E2 = N1 / N2

Поскольку напряжения на клеммах обеих обмоток немного отличаются от их наведенных ЭДС, мы можем записать как

V1 / V2 = N1 / N2

Это называется коэффициентом трансформации трансформатора. Это значение преобразования больше единицы в случае повышающего трансформатора и меньше единицы в понижающем трансформаторе.

В пересчете на баланс ампер-витков,

I1N1 = I2N2

I1 / I2 = N2 / N1

Вернуться к началу

Схема эквивалента трансформатора

Эквивалентная схема машины или устройства - это просто интерпретация уравнений, которые объединяют постоянные и переменные резисторы и реактивные сопротивления, что точно имитирует или описывает полное поведение машины.

Как правило, проблемы, связанные с напряжением и током трансформатора, могут быть решены с помощью векторных диаграмм.Однако, чтобы упростить вычисления, очень удобно представить трансформатор эквивалентной схемой.

Применяя теорию прямых цепей к этой эквивалентной схеме, мы можем легко определить ток и напряжение в трансформаторе.

На приведенном выше рисунке показана эквивалентная схема трансформатора, в которой предполагается, что сопротивление и реактивное сопротивление как первичной, так и вторичной обмоток являются внешними (показаны отдельно) по отношению к обмотке.Ток холостого хода Io представляет собой комбинацию намагничивающей составляющей Iu и активной составляющей Iw.

Следовательно, влияние тока намагничивания представлено как Xo, а влияние активного компонента или компонента потерь в сердечнике представлено неиндуктивным резистивным Ro. И Ro, и Xo подключены через первичную обмотку, как показано на рисунке. Эта параллельная комбинация называется эквивалентной схемой при отсутствии нагрузки.

Когда нагрузка подключена к вторичной обмотке, ток I2 начинает течь через вторичную цепь и вызывает падение напряжения на X2 и R2.Как упоминалось выше, из-за вторичного тока I2 первичная обмотка потребляет больше тока. Таким образом, первичный ток I1 вызывает значительное падение на R1 и X1.

Для упрощения расчетов эквивалентная схема дополнительно упрощена за счет переноса вторичных сопротивлений и реактивных сопротивлений на первичную сторону, так что на соотношение E2 / E1 не влияет ни фаза, ни величина.

Первичный эквивалент вторичной ЭДС

E2 ’= E2 / K

Где K - коэффициент трансформации

Аналогично первичный эквивалент вторичного напряжения на клеммах

.

V2 ’= V2 / K

Первичный эквивалент вторичного тока

I2 ’= I2 / K

Пусть R2 ’- это сопротивление, передаваемое на первичную сторону, которое вызывает падение в первичной обмотке, такое же, как и во вторичной обмотке.Итак, I2’R2 ’- это падение напряжения в первичной обмотке на R2’. Оказывается, соотношение I2’R2 ’и I2R2 должно быть таким же, как и отношение N1 / N2 (отношение оборотов).

Следовательно,

(I2’R2 ’) / (I2R2) = (N1 / N2) = (1 / K)

R2 ’= R2 × (I2 / I2’) × (1 / K)

Но (I2 / I2 ’) = (N1 / N2) = (1 / K)

Следовательно, R2 ’= R2 / K 2

Аналогично, X2 ’= X2 / K 2

Таким же образом сопротивления нагрузки и реактивные сопротивления могут быть перенесены на первичную обмотку.Со всеми этими переданными значениями точная эквивалентная схема трансформатора показана ниже.

Также возможно передать первичное сопротивление и реактивное сопротивление (или просто импеданс) вторичной обмотке так же, как вторичное сопротивление и реактивное сопротивление (или импеданс) передаются первичной обмотке. Пусть R1 ’и X1’ - это сопротивление и реактивное сопротивление, передаваемые на вторичную сторону от первичной, тогда

R1 ’= K 2 R1

X1 ’= K 2 X1

Следует отметить, что ток холостого хода составляет небольшую часть тока полной нагрузки, а также E1 отличается от V1 на небольшую величину, и, следовательно, ток I2 ’практически равен I1.

Таким образом, падением напряжения из-за тока холостого хода Io на R1 и X1 можно пренебречь. Следовательно, точная эквивалентная схема дополнительно упрощается путем смещения влево параллельной ветви холостого хода, состоящей из Ro и Xo, в крайнее левое положение, как показано на рисунке ниже.

Эта схема называется соответствующей схемой замещения трансформатора по отношению к первичной обмотке. Следовательно, анализ упрощается за счет добавления последовательных сопротивлений и реактивных сопротивлений.

Вернуться к началу

Потери в трансформаторе

Трансформатор не имеет движущихся частей и, следовательно, в нем отсутствуют механические потери.Следовательно, потери в трансформаторе считаются потерями электроэнергии. В трансформаторе существуют два типа электрических потерь: потери в сердечнике и потери в меди.

Потери в сердечнике или в железе

Эти потери включают как гистерезисные, так и вихретоковые потери.

Магнитный поток, создаваемый в сердечнике трансформатора, переменный; тем самым он подвергается циклу намагничивания и размагничивания. При этом требуется соответствующая мощность для непрерывного реверсирования элементарных магнитов железного сердечника.Это называется эффектом гистерезиса, и из-за этого происходит значительная потеря энергии.

Потери гистерезиса = K h B m 1,67 f v Вт

Где,

K h = Константа гистерезиса

B м = Максимальная плотность потока

f = частота

v = объем ядра

Так как сердечник трансформатора изготовлен из ферромагнитных материалов, которые также являются хорошими проводниками. Следовательно, магнитный поток, связанный с сердечником, вызывает в сердечнике ЭДС.Следовательно, сердечник создает в сердечнике вихревые токи, вследствие чего в сердечнике возникают значительные потери на вихревые токи.

Потери на вихревые токи = K e B м 2 f 2 т 2 Вт на единицу объема

Где,

K e = Вихретоковая постоянная

t = толщина сердечника

Из двух приведенных выше уравнений следует заметить, что напряжение питания при фиксированной частоте является постоянным и, следовательно, поток, в свою очередь, плотность потока в сердечнике почти постоянна.Следовательно, и гистерезис, и потери на вихревые токи постоянны при всех нагрузках. Следовательно, потери в сердечнике также называют постоянными потерями.

Благодаря использованию высококачественных материалов сердечника, таких как кремнистая сталь, имеющая очень низкую петлю гистерезиса, гистерезисные потери минимизируются или уменьшаются. С другой стороны, потери на вихревые токи минимизируются за счет использования многослойного сердечника. Эти постоянные потери или потери в сердечнике могут быть измерены путем разомкнутой цепи трансформатора.

Потери меди

Эти потери возникают в сопротивлениях обмоток трансформатора, когда по нему проходит ток нагрузки.Общие потери в меди в трансформаторе рассчитываются путем сложения потерь в меди в первичной и вторичной обмотках. Они обнаруживаются проведением короткого замыкания на трансформаторе.

Другие потери в трансформаторе включают диэлектрические потери и потери паразитной нагрузки. Паразитные потери являются результатом вихревых токов в баке и проводниках обмотки. Диэлектрические потери возникают в изоляционных материалах, таких как масляная и твердая изоляция трансформатора.

Вернуться к началу

КПД трансформатора

Это отношение полезной выходной мощности к потребляемой мощности трансформатора, работающего при определенной нагрузке и коэффициенте мощности.

Эффективность = Выход / Вход

= выход / (выход + общие потери) или

= (Вход - потери) / Вход

= 1- (потери / ввод)

Обычно КПД трансформатора находится в диапазоне от 95 до 98%. Из приведенного выше уравнения эффективности можно отметить, что эффективность зависит от ватт, а не от вольт-амперной характеристики. Следовательно, при любом вольт-амперном диапазоне КПД трансформатора зависит от коэффициента мощности. КПД максимален при единичном коэффициенте мощности и определяется путем расчета общих потерь при испытаниях OC и SC.

Вернуться к началу

Применение трансформаторов

  • Повышение или понижение уровня напряжения в системах передачи электроэнергии, таких как системы передачи и распределения.
  • Для изоляции цепей низкого напряжения от цепей высокого напряжения на подстанциях, цепей управления в промышленности и т. Д.
  • Измерительные трансформаторы, такие как трансформаторы тока и напряжения, используются в системах защиты и индикации счетчиков.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *