Transformator (od lat. transformo - transform) - statyczne (bez ruchomych części) urządzenie elektromagnetyczne zaprojektowane do przekształcania przez indukcję elektromagnetyczną systemyprąd przemienny o jednym napięciu w systemie prądu przemiennego innego napięcia o stałej częstotliwości i bez znaczącej utraty mocy.
Transformator mocy - urządzenie stacjonarne z dwoma lub więcej uzwojeniami, które za pomocą indukcji elektromagnetycznej przekształca układ przemiennego napięcia i prądu w inny układ napięcia i prądu, z reguły o różnych wartościach na tej samej częstotliwości w celu przesyłania energii elektrycznej.
historia tworzenia
Aby stworzyć transformatory konieczne było zbadanie właściwości materiałów: niemetalicznych, metalicznych i magnetycznych, tworząc ich teorię.
Pierwszym w tym kierunku były prace Aleksandra G. Stoletowa, profesora Uniwersytetu Moskiewskiego: odkrył pętlę histerezy i strukturę domenową ferromagera (80s)
Bracia Hopkinson opracowali teorię obwodów elektromagnetycznych.
W 1831 roku angielski fizyk Michael Faraday odkrył zjawisko indukcji elektromagnetycznej, które jest podstawą działania transformatora elektrycznego, podczas prowadzenia podstawowych badań w dziedzinie elektryczności.
Schematyczne przedstawienie przyszłego transformatora pojawiło się po raz pierwszy w 1831 roku w pracach Faradaya i Henry'ego. Jednak ani jeden, ani drugi nie odnotowali w swoim urządzeniu takiej właściwości transformatora, jak zmiana napięć i prądów, to jest transformacja prądu zmiennego.
W 1848 r. Francuski mechanik G. Rumkorf wynalazł cewkę indukcyjną. Ona była prototypem transformatora.
30 listopada 1876 r., Data otrzymania patentu przez Jabłochowa Pawła Nikołajewicza, jest uważana za datę urodzenia pierwszego transformatora. Był to transformator z otwartym rdzeniem, który był prętem, na którym nawijano zwoje.
I tak: Transformatory są uważane za "szczęśliwe urodziny" 30 listopada 1876gdy wybitny rosyjski inżynier elektryk i wynalazca Pavel Nikolaevich Jabłochowotrzymał patent francuski, który opisał zasadę działania i sposób użycia transformatora, ale aby chronić, że to Jabłochow samodzielnie opracował transformator mocy, było błędne, wielu naukowców pracowało nad tym pomysłem przed i po jego patencie.
Rosyjski elektryk, twórca trójfazowego sprzętu prądowego M. Dolivo-Dobrovolsky w 1890 r., Oferuje projekt trójfazowego transformatora, który w sieci trójfazowej pozwoli zastąpić trzy jednofazowe jednostki. Następnie Anglik Ferranti, amerykański J. Westinghouse, serbski N. Tesla odegrał znaczącą rolę w udoskonaleniu i opracowaniu konstrukcji transformatorów trójfazowych.
To dzięki odkryciom i osiągnięciom krajowych naukowców w Rosji. Na przełomie XIX i XX wieku wybrano poprawny paradygmat - ukierunkowanie dalszego rozwoju elektroenergetyki na prąd przemienny wysokie napięcie w przeciwieństwie do zagranicznych koncepcji na rzecz technologii prądu stałego i niskiego napięcia.
Rozpoczęcie produkcji transformatorów energetycznych w Rosji można uznać za listopad 1928 r., Kiedy zaczęła działać moskiewska fabryka transformatorów (późniejsza elektrownia - Moskwa). Wkrótce produkty zakładu zaczęły spełniać potrzeby kraju w zakresie transformatorów wysokiego napięcia. Już w okresie przedwojennym zakład produkował potężne transformatory mocy o napięciu do 220 kV. Pierwsze transformatory radzieckie powstały w oparciu o model transformatorów wyprodukowanych przez General Electric (USA) i przy udziale jego konsultanta.
Po wojnie powstały nowe zakłady, a przede wszystkim Zaporoska Fabryka Transformatorów, Elektrownia Togliatti itd. Wkrótce te dwa zakłady przejęły główny ciężar produkcji wysokonapięciowych transformatorów mocy dla energetyki. Moskwa Electrozavod zaczęła specjalizować się coraz bardziej w produkcji transformatorów mocy do pieców elektrycznych, dławików trójfazowych wszystkich klas napięcia, przekładników napięciowych, transformatorów sterujących itp.
Produkcja transformatorów mocy o mocy końcowej stopniowo skupiała się na zakładzie transformatorowym Zaporoże i produkcji znacznej liczby transformatorów małej mocy (do napięcia 20 kV) na Mińskiej Elektrotechnice, zbudowanej pod koniec lat 50-tych.
Po upadku ZSRR znaczna część mocy transformatora znajdowała się poza Rosją.
Krajowe instalacje transformatorowe - OA UCC Electrozavod (Moskwa), Transformator OJSC (Togliatti), Uralelectrotyazhmash OJSC (Jekaterynburg), Birobidzhan Plant of Power Transformers - w nowych warunkach musiały dokonać znaczących zmian w produkowanych Nomenklatura i polityka sprzedaży, aby stawić czoła konkurencji ze swoimi niedawnymi partnerami z sąsiednich krajów i silnymi firmami w Europie i USA.
Postęp budowy transformatora w XX wieku, zarówno w naszym kraju, jak i za granicą, charakteryzował się głównie następującymi obszarami:
a) zapewnienie wzrostu parametrów granicznych transformatorów w związku ze wzrostem mocy systemów elektroenergetycznych i bloków energetycznych;
b) zmniejszenie wielkości, masy i strat energii w każdym transformatorze danej klasy mocy i napięcia.
Postęp w technicznych i ekonomicznych wskaźnikach transformatorów wynika przede wszystkim z poprawy jakości materiałów aktywnych i izolacyjnych, a także osiągnięć konstrukcyjnych, realizowanych poprzez tzw. Optymalizację parametryczną i strukturalną. Pierwsza pozwala znaleźć najlepsze wartości parametrów, druga - najbardziej racjonalne schematy projektowe dla wzajemnego rozmieszczenia części i komponentów transformatora.
Jak wiadomo, materiały stosowane do produkcji transformatorów są podzielone na aktywny, izolujący i strukturalny
. Ponieważ stosowane są aktywne materiały:
- stal elektryczna - do produkcji magnetycznych;
- miedź - do produkcji uzwojeń.
Jednym z głównych aktywnych materiałów transformatora jest stal elektryczna o cienkich blachach. Przez wiele lat stosowano blachy gorącowalcowane o grubości blachy 0,5 lub 0,35 mm dla układów magnetycznych transformatorów. Jakość tej stali ulegała stopniowej poprawie, ale szczególne straty w niej występujące były wysokie.
Wygląd pod koniec lat 40. ze stali walcowanej na zimno, tj. stal o pewnej orientacji ziaren (kryształów), mająca znacznie mniejsze straty szczególne i wyższą przepuszczalność magnetyczną, pozwoliła na zwiększenie indukcji w układzie magnetycznym i znaczne zmniejszenie masy materiałów aktywnych przy jednoczesnym zmniejszeniu strat energii w transformatorze. Jednocześnie uzyskano zmniejszenie zużycia innych materiałów - izolacyjnych, strukturalnych, olejów itp.
Zastosowanie stali walcowanej na zimno umożliwiło również zmniejszenie zewnętrznych wymiarów i zwiększenie mocy transformatora w jednym urządzeniu, co jest szczególnie ważne w przypadku transformatorów o dużej wydajności, których zewnętrzne wymiary są ograniczone warunkami przewozu koleją.
Jedną z podstawowych cech stali walcowanej na zimno jest anizotropia jej właściwości magnetycznych, tj. różnica tych właściwości w różnych kierunkach wewnątrz blachy lub płyty ze stali. Stal ta ma najlepsze właściwości magnetyczne (najmniejsze straty szczególne i największą przenikalność magnetyczną) w kierunku walcowania.
Konstrukcja układu magnetycznego transformatora, biorąc pod uwagę anizotropię właściwości magnetycznych stali walcowanej na zimno, musi być tak zaprojektowana, aby we wszystkich jej częściach - prętach i jarzmach - wektor indukcji magnetycznej miał kierunek zgodny z kierunkiem walcowania stali.
Parametry transformatora można znacznie poprawić, przechodząc na tak zwane amorficzne stale. Jednak technologia takiego przejścia nie została jeszcze opracowana. Oddzielne próbki wykonane za pomocą amorficznych rdzeni magnetycznych są zbyt drogie, co nie pozwala nam mówić o jego masowym użyciu w produkcji transformatorów.
Innym aktywnym materiałem transformatora jest uzwojenia metalowe - przez długi czas nie został zmieniony. Niska rezystywność elektryczna, łatwość przetwarzania (nawijanie, lutowanie), zadowalająca odporność na korozję i wystarczająca wytrzymałość mechaniczna miedzi elektrolitycznej sprawiły, że był to jedyny materiał na uzwojenia transformatorów od wielu dziesięcioleci. Mimo to stosunkowo niewielka globalna dystrybucja naturalnych zasobów rud miedzi zmusiła nas do poszukiwania sposobów na zastąpienie miedzi innym metalem, a przede wszystkim aluminium, które jest bardziej rozpowszechnione w przyrodzie.
Podczas przejścia na uzwojenia aluminiowe rozwiązano szereg problemów technologicznych związanych z technologią nawijania uzwojeń aluminiowych, lutowania i spawania aluminium. Obecnie wszystkie nowe serie transformatorów ogólnego zastosowania o mocy do 16 000 kVA są projektowane z aluminiowymi uzwojeniami.
Odkrycie w latach 80. materiałów przewodzących z własności nadprzewodnictwa wysokotemperaturowego otworzyło nowe możliwości w zakresie tworzenia transformatorów o mniejszych wymiarach przy zmniejszonych stratach. Możliwe było przezwyciężenie głównej przeszkody w stosowaniu nadprzewodnictwa: masywne systemy kriogeniczne do produkcji ciekłego helu zastąpiono prostymi instalacjami ciekłego azotu pod ciśnieniem atmosferycznym. Ten kierunek poprawy projektowania transformatorów można uznać za jeden z najbardziej obiecujących.
Zastosowania elektryczne
Ponieważ straty cieplne drutu są proporcjonalne do kwadratu prądu płynącego przez drut, korzystne jest stosowanie bardzo dużych napięć i małych prądów podczas przesyłania energii elektrycznej na duże odległości. Ze względów bezpieczeństwa i w celu zmniejszenia masy izolacyjnej w codziennym życiu, pożądane jest stosowanie nie tak dużych napięć. Dlatego transformatory są wielokrotnie wykorzystywane do najkorzystniejszego transportu energii elektrycznej w sieci: po pierwsze, do zwiększenia napięcia generatorów w elektrowniach przed transportem energii elektrycznej, a następnie do obniżenia napięcia linii energetycznej do akceptowalnego poziomu dla odbiorców.
budowa
Najłatwiejszy transformator konstrukcyjny składa się zprzewodnik magnetyczny (układ magnetyczny) i uzwojenia transformatora.
System magnetyczny
Układ magnetyczny (rdzeń magnetyczny) transformatora to zestaw elementów (najczęściej płyt) ze stali elektrotechnicznej lub innego materiału ferromagnetycznego, zmontowany w specyficznej formie geometrycznej, zaprojektowany do lokalizowania głównego pola magnetycznego transformatora. Układ magnetyczny w postaci w pełni zmontowanej, wraz ze wszystkimi węzłami i częściami, które służą do mocowania pojedynczych części w jednej strukturze, nazywany jest ramą transformatora.
Część systemu magnetycznego, na którym znajdują się główne uzwojenia transformatora, nazywana jest - prętem
Część układu magnetycznego transformatora, która nie przenosi głównych uzwojeń i służy do zamknięcia obwodu magnetycznego, nazywana jest jarzmem.
W zależności od położenia przestrzennego prętów, przydziel:
Płaski układ magnetyczny - układ magnetyczny, w którym oś wzdłużna wszystkich prętów i jarzm jest usytuowana w jednej płaszczyźnie
Przestrzenny układ magnetyczny - układ magnetyczny, w którym oś podłużna prętów lub jarzma lub prętów i jarzm jest usytuowana w różnych płaszczyznach
Symetryczny układ magnetyczny to układ magnetyczny, w którym wszystkie pręty mają ten sam kształt, konstrukcję i wymiary, a względne położenie dowolnego pręta względem wszystkich jarzm jest takie samo dla wszystkich prętów.
Asymetryczny układ magnetyczny - układ magnetyczny, w którym poszczególne pręty mogą różnić się od innych prętów pod względem kształtu, kształtu lub rozmiaru, lub względne położenie pręta względem innych prętów lub jarzm może się różnić od położenia dowolnego innego pręta.
Uzwojenia
Głównym elementem uzwojenia jest cewka - przewód elektryczny lub szereg połączonych równolegle przewodów (rdzeń wieloprzewodowy), który obejmuje część układu magnetycznego transformatora, którego prąd elektryczny wraz z prądami innych takich przewodników i innych części transformatora tworzy indukowane przez pole magnetyczne siły elektromotorycznej.
Uzwojenie - zestaw cewek, tworzący obwód elektryczny, który podsumowuje emf indukowany w cewkach. W transformatorze trójfazowym uzwojenie zwykle oznacza zestaw uzwojeń o jednym napięciu z trzech faz połączonych ze sobą.
Uzwojenie przewodzące w transformatorach energetycznych ma zwykle kształt kwadratu, który zapewnia najbardziej efektywne wykorzystanie dostępnej przestrzeni (w celu zwiększenia współczynnika wypełnienia w oknie rdzenia). Zwiększając obszar przewodnika, przewodnik można podzielić na dwa lub więcej równoległych elementów przewodzących w celu zmniejszenia strat prądu wirowego w uzwojeniu i ułatwienia działania uzwojenia. Element przewodzący o kwadratowym kształcie nazywany jest żyłą.
Transponowany kabel używany w uzwojeniu transformatora
Każdy rdzeń jest izolowany przy użyciu papieru lub lakieru szkliwnego. Dwa oddzielnie izolowane i połączone równolegle rdzenie mogą czasami mieć wspólną izolację papierową. Dwa takie izolowane przewody w typowej izolacji papierowej nazywane są kablami.
Szczególnym rodzajem uzwojenia przewodzącego jest ciągły transponowany kabel. Ten kabel składa się z rdzeni, izolowanych dwiema warstwami lakieru emaliowanego, umieszczonymi w położeniu osiowym, jak pokazano na rysunku. Ciągle transponowany kabel uzyskuje się poprzez przesunięcie zewnętrznego rdzenia jednej warstwy do następnej warstwy ze stałym skokiem i zastosowanie wspólnej zewnętrznej izolacji.
Uzwojenie papieru kabla jest wykonane z cienkich (kilka dziesiątek mikrometrów) pasków papieru o szerokości kilku centymetrów owiniętych wokół rdzenia. Papier jest owinięty w kilka warstw, aby uzyskać pożądaną całkowitą grubość.
Uzwojenie dysku
Uzwojenia są podzielone przez:
Cel
Główny - uzwojenia transformatora, do którego dostarczana jest energia przekształcona lub z którego energia przekształconego prądu przemiennego jest usuwana.
Regulacyjne - przy małym prądzie uzwojenia i niezbyt szerokim zakresie regulacji, w uzwojeniu mogą znajdować się zaczepy do regulowania przekładni napięciowej.
Pomocnicze - uzwojenia, zaprojektowane, na przykład, do zasilania sieci własnych potrzeb z mocą znacznie mniejszą niż moc nominalna transformatora, aby skompensować trzecie harmoniczne pole magnetyczne, aby magnetyzować system magnetyczny za pomocą prądu stałego itp.
Wykonanie
Zwyczajne uzwojenie - cewki uzwojenia znajdują się w kierunku osiowym na całej długości uzwojenia. Kolejne cewki są ciasno nawijane, nie pozostawiając przestrzeni pośredniej.
Uzwojenie śrubowe - uzwojenie śrubowe może być wariantem wielowarstwowego uzwojenia z odległościami pomiędzy każdym nawinięciem lub nawijaniem.
Uzwojenie dysku - Uzwojenie dysku składa się z serii dysków połączonych szeregowo. Każdy dysk zamienia cewki w kierunku promieniowym w kształcie spirali do wewnątrz i na zewnątrz na sąsiednich dyskach.
Nawijanie folii - zwoje folii wykonane są z szerokiej blachy miedzianej lub aluminiowej o grubości od dziesiątych części milimetra do kilku milimetrów.
Inne elementy transformatora nie biorą bezpośredniego udziału w konwersji energii elektrycznej, ale bez nich działanie transformatora może być niemożliwe, a nawet niemożliwe.
Terminale
Zaciski w suchych transformatorach można doprowadzić do listwy zaciskowej w postaci styków śrubowych lub płaskich złączy stykowych. Zaciski można umieścić wewnątrz obudowy. W hermetycznych transformatorach olejowych lub cieczowych zapewniony jest ruch połączeń elektrycznych od wnętrza zbiornika do zewnątrz:
Izolatory przepustowe - listwa zaciskowa w postaci izolatora przepustowego przenosi połączenia z wewnętrznego medium izolacyjnego transformatora na zewnętrzne medium izolacyjne, są to:
Tuleja niskiego napięcia
Izolatory przepustowe izolacyjne
Izolatory przepustowe wysokoprądowe
Połączenia kablowe
Połączenia gazowe SF6
Chłodnice
Sprzęt chłodzący pobiera gorący olej ze szczytu zbiornika i przywraca schłodzony olej do dolnej strony. Jednostka chłodnicza ma postać dwóch obwodów olejowych z pośrednią interakcją, jednego wewnętrznego i jednego zewnętrznego obwodu. Wewnętrzny kontur przenosi energię z powierzchni grzewczych na olej. W obwodzie zewnętrznym olej przenosi ciepło do wtórnego medium chłodzącego. Transformatory są zwykle chłodzone atmosferycznym powietrzem.
Rodzaje lodówek:
Grzejniki są dostępne w różnych typach. Zasadniczo są to zestawy płaskich kanałów w płytach ze spawem końcowym, które łączą górne i dolne nagłówki.
Falisty zbiornik jest zarówno zbiornikiem, jak i powierzchnią chłodzącą dla transformatorów o niskim i średnim rozkładzie mocy. Taki zbiornik ma pokrywę, pofałdowane ścianki zbiornika i dolną skrzynię.
Wentylatory W przypadku dużych zespołów możliwe jest stosowanie podwieszanych wentylatorów pod grzejnikami lub po ich stronie, aby zapewnić wymuszony ruch powietrza i chłodzenie naturalnym olejem i wymuszonym powietrzem (ONAF). Może to zwiększyć obciążenie transformatorów o około 25%.
Wymienniki ciepła z wymuszoną cyrkulacją oleju, powietrza. W dużych transformatorach rozpraszanie ciepła poprzez naturalną cyrkulację przez grzejniki wymaga dużej przestrzeni. Wymagana przestrzeń dla chłodnic kompaktowych jest znacznie niższa niż w przypadku prostych baterii grzejnikowych. Z punktu widzenia oszczędności miejsca, może być korzystne zastosowanie chłodziarek kompaktowych o znacznym oporze aerodynamicznym, co wymaga użycia wymuszonego obiegu oleju za pomocą pompy i silnych wentylatorów do wymuszania powietrza.
Chłodnice olejowo-wodne z reguły są cylindrycznymi rurowymi wymiennikami ciepła z wymiennymi rurkami. Takie wymienniki ciepła są bardzo powszechne i stanowią klasyczną technologię. Mają różne zastosowania w przemyśle. Bardziej nowoczesne projekty, na przykład wymienniki ciepła z płaskimi membranami, jeszcze nie weszły w życie.
Pompy olejowe. Pompy cyrkulacyjne do urządzeń do chłodzenia oleju są specjalnymi kompaktowymi, w pełni uszczelnionymi konstrukcjami. Silnik zanurzony jest w oleju transformatorowym; brakuje pudełek z farszem.
Urządzenia do stabilizacji napięcia
Większość transformatorów jest wyposażona w niektóre urządzenia do regulacji współczynnika transformacji poprzez dodanie lub wyłączenie liczby zwojów.
Regulację można wykonać za pomocą przełącznika określającego liczbę zwojów transformatora pod obciążeniem lub wybierając położenie połączenia śrubowego z odłączonym od napięcia i uziemionym transformatorem.
Istnieją:
Przełącza liczbę zwojów bez obciążenia
Przełącza liczbę zwojów pod obciążeniem
Sprzęt do mocowania
Przekaźnik gazowy
Przekaźnik gazowy zwykle znajduje się w rurze łączącej zbiornik ze zbiornikiem wyrównawczym. Przekaźnik gazowy spełnia dwie funkcje:
gromadzi wolne pęcherzyki gazu, które poruszają się w kierunku zbiornika wyrównawczego ze zbiornika transformatora;
funkcja czujnika, gdy przepływ oleju między zbiornikiem a zbiornikiem wyrównawczym przekracza ustaloną z góry wartość.
Wyświetlacz temperatury
Termometry są zwykle instalowane w celu pomiaru temperatury oleju w górnej warstwie i wskazania niebezpiecznych punktów przegrzania w uzwojeniu.
Wbudowane przekładniki prądowe
Przekładniki prądowe mogą być umieszczone wewnątrz transformatora, często w pobliżu uziemionej tulei po stronie olejowej izolatorów przepustowych, a także na oponach niskonapięciowych. W tym numerze rolę odgrywa cena, zwartość i bezpieczeństwo. Dzięki temu rozwiązaniu nie ma potrzeby posiadania kilku oddzielnych przekładników prądowych na stanowisku sortowania z izolacją zewnętrzną i wewnętrzną, zaprojektowanych do wysokiego napięcia.
Absorbery wilgoci
Konieczne jest usunięcie wilgoci z przestrzeni powietrznej powyżej poziomu oleju w zbiorniku wyrównawczym, aby upewnić się, że w oleju transformatora nie ma wody.
Systemy ochrony oleju
Najpowszechniejszym układem ochrony oleju jest otwarty zbiornik wyrównawczy, w którym powietrze powyżej poziomu oleju jest odprowadzane przez urządzenie osuszające.
Zbiornik wyrównawczy transformatora może być wyposażony w nadmuchiwaną poduszkę. Nadmuchiwana poduszka z gumy syntetycznej znajduje się nad olejem. Wewnętrzna przestrzeń poduszki jest połączona z atmosferą, dzięki czemu może wdychać powietrze, gdy transformator ochładza się, a objętość oleju jest ściśnięta, i wydychać powietrze, gdy transformator się nagrzewa.
Innym rozwiązaniem jest zbiornik wyrównawczy, który jest poziomo podzielony przez membranę lub przeponę, co pozwala na rozszerzenie lub kurczenie się oleju bez bezpośredniego kontaktu z powietrzem zewnętrznym.
Przestrzeń nad olejem w zbiorniku wyrównawczym może być wypełniona azotem. Można to zrobić z butli ze sprężonym gazem przez zawór zębaty. Gdy transformator wdycha zawór przekładni, uwalnia azot z cylindra. Gdy objętość wzrasta, azot jest uwalniany do atmosfery przez zawór odpowietrzający.
Aby zaoszczędzić azot, można ustawić pewien stopień ciśnienia między napełnianiem azotem a uwolnieniem azotu.
Transformatory mogą mieć hermetyczne wykonanie. W małych wypełnionych olejem transformatorach dystrybucyjnych elastyczny zbiornik falisty może kompensować rozszerzanie się oleju. W przeciwnym razie należy upewnić się, że przestrzeń nad olejem wewnątrz kadzi transformatora jest wypełniona suchym powietrzem lub azotem, dzięki czemu działają one jak poduszka podczas rozszerzania lub sprężania oleju.
Możesz użyć kombinacji różnych rozwiązań. Zbiornik transformatora może być całkowicie wypełniony olejem, a jednocześnie posiadać duży zbiornik wyrównawczy o wystarczającej objętości, aby rozpuścić olej i niezbędną poduszkę gazową. Ta poduszka gazowa może być kontynuowana w następnym dodatkowym zbiorniku, prawdopodobnie na poziomie gruntu. Aby ograniczyć objętość poduszki gazowej, można otworzyć komunikat do atmosfery zewnętrznej przy danej górnej i dolnej granicy ciśnienia wewnętrznego.
Wskaźniki poziomu oleju
Wskaźniki poziomu oleju służą do określania poziomu oleju w zbiorniku wyrównawczym, z reguły są to przyrządy montowane na linii montażowej zainstalowane bezpośrednio na zbiorniku wyrównawczym.
Urządzenia obniżające ciśnienie
Wyładowaniu łukowemu lub zwarciu, które występuje w transformatorze wypełnionym olejem, zwykle towarzyszy pojawienie się nadciśnienia w zbiorniku z powodu gazu wytwarzanego podczas rozkładu i odparowania oleju. Urządzenie obniżające ciśnienie zostało zaprojektowane w celu zmniejszenia nadciśnienia z powodu wewnętrznego zwarcia, a tym samym zmniejszenia ryzyka pęknięcia zbiornika i niekontrolowanego wycieku oleju, co może być również komplikowane przez pożar ze względu na zwarcie. Niska waga tarczy zaworowej i niewielka sprężystość sprężyn zamykających zapewniają szybkie i szerokie otwarcie. Zawór powraca do normalnego stanu zamkniętego po zwolnieniu nadciśnienia.
Urządzenie przeciwprzepięciowe
Nagły przekaźnik zwiększający ciśnienie jest przeznaczony do działania, gdy w zbiorniku transformatora występuje fala elastyczna oleju w przypadku poważnych usterek. To urządzenie jest w stanie rozróżnić szybkie i wolne nagromadzenie ciśnienia i automatycznie wyłącza przełącznik, jeśli ciśnienie wzrasta szybciej niż ustawione.
Urządzenia przeciwprzepięciowe
Urządzenia zabezpieczające transformatorów mocy. Elementy RZIA, bezpieczniki stosowane są na transformatorach 6 / 10kV
Koła / skidy do transportu
W praktyce duże jednostki rzadko są dostarczane z dźwigiem do miejsca instalacji na fundamencie. Należy je przenieść w jakiś sposób z pojazdu na ziemię. Jeżeli od miejsca rozładunku od pojazdu po ostateczną instalację urządzenia układane są odlane szyny, urządzenie może być wyposażone w kółka. Obrót o 90 stopni w celach transportowych zapewniany jest przez koła działające w dwóch kierunkach. Urządzenie podnosi się podnośnikiem i przekręca koła. Gdy urządzenie jest zainstalowane na miejscu, zablokowane kółka mogą być na nim lub usunięte i zastąpione blokami wsporczymi. Możesz także obniżyć jednostkę bezpośrednio na fundamencie.
Jeśli taki system szyn nie jest dostarczony, użyj standardowych prowadnic płaskich. Urządzenie jest popychane wzdłuż smarowanych prowadnic bezpośrednio do miejsca instalacji lub używany jest łańcuch torów.
Urządzenie może być przyspawane do fundamentu, na którym jest zainstalowane. Urządzenie można również umieścić na podstawie wibracyjnej, aby zmniejszyć przenoszenie hałasu przez fundament.
Detektor gazów łatwopalnych
Łatwopalny detektor gazu wskazuje na obecność wodoru w oleju. Wodór jest uwięziony przez membranę dializacyjną. System ten wcześnie wskazuje na powolny proces generowania gazu, jeszcze zanim wolny gaz zacznie się pęcznieć w kierunku przekaźnika akumulatora gazu.
Przepływomierz
Aby kontrolować wyciek oleju z pomp w transformatorach z wymuszonym chłodzeniem, instalowane są przepływomierze oleju. Działanie przepływomierza zwykle opiera się na pomiarze różnicy ciśnień po każdej stronie przeszkody w przepływie oleju. Przepływomierze służą również do pomiaru przepływu wody w transformatorach chłodzonych wodą.
Zwykle przepływomierze są wyposażone w alarm. Mogą również posiadać wskaźnik zegarowy.
Symbol transformatora
Schemat blokowy symbolu transformatora
Litera część symbolu powinna zawierać notację w następującej kolejności:
A - autotransformator;
O lub T - transformator jednofazowy lub trójfazowy;
R - dzielone uzwojenie HH;
H - wersja transformatora z naturalnym chłodzeniem olejowym lub z chłodzeniem niepalnym płynnym dielektrykiem z zabezpieczeniem za pomocą koca azotowego bez rozprężarki;
L - wykonanie transformatora z odlewaną izolacją;
T - transformator trójuzwojeniowy (dla transformatorów z podwójnym uzwojeniem nie wskazuje);
N - transformator z RPN;
С - wykonanie transformatora własnych potrzeb elektrowni.
Utrata transformatora
Stopień strat (i zmniejszenie wydajności) w transformatorze zależy głównie od jakości, konstrukcji i materiału "żelazka transformatorowego" (stal elektryczna). Straty w stali składają się głównie ze strat spowodowanych ogrzewaniem rdzeniowym, histerezą i prądami wirowymi. Straty w transformatorze, gdzie "żelazo" jest monolityczne, są znacznie większe niż w transformatorze, gdzie składa się z wielu sekcji (ponieważ w tym przypadku zmniejsza się liczba prądów wirowych). W praktyce monolityczne rdzenie nie mają zastosowania. Aby zmniejszyć straty w rdzeniu magnetycznym transformatora, rdzeń magnetyczny jest również wykonany ze specjalnych gatunków stali transformatorowej z dodatkiem krzemu, który zwiększa rezystywność żelaza do prądu elektrycznego, a same płyty są lakierowane w celu izolacji od siebie. Dodatkowo, straty w transformatorze są dodawane ze względu na nagrzewanie drutów. Jest to brane pod uwagę w równoważnym obwodzie prawdziwego transformatora wykorzystującego rezystancję czynną.
Tryby działania transformatora
1. Tryb bezczynności. Tryb ten charakteryzuje się otwartym obwodem wtórnym transformatora, w wyniku którego prąd w nim nie płynie. Korzystając z doświadczenia na biegu jałowym, można określić wydajność transformatora, współczynnik transformacji i straty stali.
2. Tryb ładowania. Tryb ten charakteryzuje się zamkniętym obciążeniem wtórnego obwodu transformatora. Ten tryb jest głównym zadaniem transformatora.
3. Tryb zwarcia. Ten tryb wynika ze zwarcia w obwodzie wtórnym. Dzięki niemu można określić utratę użytecznej mocy dla przewodów grzejnych w obwodzie transformatora.
schematy połączeń uzwojenia transformatora
Połączenie typu Y, tak zwane połączenie gwiazdowe, w którym wszystkie trzy zwoje są ze sobą połączone jednym końcem każdego zwoju w jednym punkcie, zwanym punktem neutralnym lub gwiazdą
Połączenie typu D, tak zwane połączenie w trójkąt lub trójkąt połączeniowy, w którym trójfazowe uzwojenia połączone są szeregowo i tworzą pierścień (lub trójkąt)
Wśród nowoczesnych urządzeń elektrotechnicznych jednym z najczęstszych jest transformator. To urządzenie jest szeroko stosowane w sprzęcie AGD i energoelektronice. Jego działanie polega na konwersji prądu. Ponadto transformator może zmieniać swoją wartość zarówno w górę, jak iw dół.
Określone urządzenie jest zróżnicowane. Mają pewne różnice strukturalne i funkcjonalne. Aby zrozumieć, co stanowi taki sprzęt, a także cechy jego działania, każdy typ powinien być szczegółowo rozpatrzony.
Istniejące dzisiaj rodzaje przekładników prądowych mają pewne wspólne cechy. Urządzenie ma w swoim układzie jedno, dwa i więcej uzwojeń. Znajdują się one w jednym rdzeniu. Transformatory prezentowane dzisiaj w sprzedaży różnią się sposobem produkcji. Ich niezawodność zależy od producenta. Wydajność tego typu urządzeń jest również podobna.
Transformator nie jest przeznaczony do konwersji DC. W przeciwnym razie doprowadzi to do przegrzania przewodnika. Transformatory mogą działać wyłącznie z prądem przemiennym, pulsacyjnym i pulsacyjnym.
Wszystkie odmiany prezentowanego sprzętu składają się z trzech obowiązkowych komponentów. Obejmują one obwód magnetyczny, układ chłodzenia i uzwojenie. Pierwszy składnik nazywany jest także rdzeniem.
Biorąc pod uwagę przeznaczenie i rodzaje transformatorówkilka słów należy powiedzieć o ich cechach funkcjonalnych. W takim sprzęcie występuje uzwojenie pierwotne i wtórne. Napięcie początkowe jest przykładane do pierwszej cewki. Wymagane jest zwiększenie lub zmniejszenie. 
Wtórne uzwojenia mogą składać się z jednej lub więcej cewek. Przekształcane napięcie jest z nich przesyłane. Podstawą działania takiego urządzenia jest prawo Faradaya. Strumień magnetyczny, który zmienia się w czasie przez wyściełany obszar, tworzy siły elektromotoryczne. Ponadto prąd zmieniający się w czasie może indukować niestałe pole magnetyczne.
Na diagramach transformator jest przedstawiony jako dwie (lub więcej) cewki. Pionowa linia przechodzi między pierwszym a wtórnym uzwojeniem. Przedstawia rdzeń (rdzeń magnetyczny). Podczas wykonywania przypisanych mu funkcji transformator ma niewielką utratę energii. To sprawiło, że sprzęt był prezentowany na żądanie.
Istniejące rodzaje pracy transformatora można podzielić na 3 grupy. Obejmują one bezczynność, zwarcie i tryb pracy. W pierwszym przypadku wyjścia uzwojenia wtórnego nie są podłączone nigdzie. W tym trybie, jeśli rdzeń jest wykonany z miękkiego materiału magnetycznego, prąd wykaże stratę. 
W przypadku zwarcia przewody wtórnych cewek są ze sobą połączone. W takim przypadku do uzwojenia pierwotnego zostanie przyłożone niewielkie napięcie. Ten tryb występuje w typach pomiarowych transformatorów.
Pod obciążeniem aktywnym występują naprężenia na końcach wszystkich typów uzwojeń. Jeśli ta wartość jest wyższa na uzwojeniu wtórnym, transformator nazywa się step-up. I odwrotnie. Stopień transformacji jest określony przez dany współczynnik.
Istnieje kilka podejść do klasyfikacji przedstawionego sprzętu. Pozwala to zrozumieć jego strukturę i funkcje. Istniejące rodzaje przekładników prądowych mogą być klasyfikowane według celu. W tym przypadku rozróżnia się stres, pomiar, laboratoryjne, ochronne, pośrednie.
Zgodnie z metodą instalacji, istnieje również kilka grup. Warunki, w jakich może działać urządzenie, zależą od tego. Transformatory mogą być wewnętrzne i zewnętrzne, stacjonarne, autobusowe lub pomocnicze, a także przenośne. 
W systemie może występować jeden lub kilka etapów. Na podstawie napięcia znamionowego rozróżnia się urządzenia wysokonapięciowe i niskonapięciowe. Biorąc pod uwagę rodzaj izolacji, można również wybrać kilka grup transformatorów. Ten wskaźnik zależy od technologii produkcji. Istnieją urządzenia z izolacją złożoną, suchą i olejowo-papierową.
Zgodnie z zakresem zastosowania, przydzielić moc, gospodarstwo domowe, spawanie, olej, autotransformatory itp.
Istniejące rodzaje transformatorów mocy odnoszą się do przyrządów o niskiej częstotliwości. Są one wykorzystywane w sieciach energetycznych przedsiębiorstw, miast, miast itp. Urządzenia te obniżają napięcie w sieci do wymaganej wartości 220 V. 
Transformatory mocy mogą mieć dwa lub więcej uzwojeń. Są instalowane na rdzeniu zbroi. Najczęściej taki element konstrukcyjny jest wykonany ze stali elektrotechnicznej. Taki transformator umieszcza się w zbiorniku ze specjalnym olejem. Jeśli moc sprzętu jest wysoka, wykorzystuje aktywne chłodzenie.
W elektrowniach stosowane są trójfazowe transformatory mocy. Ich moc wynosi do 4 tysięcy kW. Tego typu urządzenia pozwalają zmniejszyć o 15% straty energii w porównaniu z trzema transformatorami jednofazowymi.
W latach 80. ubiegłego wieku najczęstszą była sieć transformator. Rodzaje transformatorów Ten rodzaj wykończenia. Dziś są one wykonane na rdzeniu w kształcie litery W, jak również rdzeniowym lub toroidalnym rdzeniu magnetycznym. Uzwojenia są na nich zainstalowane.
Za pomocą takiego urządzenia napięcie pochodzące z sieci domowej zostaje zredukowane do pożądanej wartości (na przykład 12, 24 V). Najbardziej kompaktowe są transformatory z rdzeniem toroidalnym. Jego rdzeń magnetyczny jest całkowicie pokryty uzwojeniami. W tym samym czasie unika pojawienia się pustego jarzma.
Istniejące rodzaje uzwojeń transformatora bardzo różnorodny. Mogą być regulacyjne, podstawowe, pomocnicze. Najbardziej oryginalna struktura ma uzwojenie autotransformatora. To urządzenie o niskiej częstotliwości. Jego wtórne uzwojenie jest integralną częścią pierwotnego. Są połączone, podobnie jak w innych typach transformatorów, magnetycznie. Jednak takie uzwojenie jest również zgłaszane elektrycznie. 
Z jednej cewki odchodzi kilka pinów, co pozwala uzyskać napięcie o innej wartości. Zaletą tego projektu jest jego niski koszt. Przewody do montażu uzwojenia będą wymagać mniej. Okazuje się także, że oszczędza się ilość materiału rdzenia. Ciężar autotransformatora będzie mniejszy niż innych urządzeń.
Jednak ten typ instrumentu nie jest izolowany galwanicznie. Jest to brak autotransformatorów. Takie urządzenia są wykorzystywane w automatycznej technologii sterowania, a także w komunikacji wysokiego napięcia. Obecnie autotransformatory trójfazowe są bardzo popularne. Ich połączone uzwojenie tworzy trójkąt lub gwiazdę.
Dzisiaj również się wyróżniam rodzaje przekładników napięciowych i prąd. Wszystko zależy od tego, jak działa urządzenie. Jeśli obniża prąd, jest to odpowiednio transformator prądowy. Opracowano również pewną kategorię urządzeń do regulacji napięcia. 
Uzwojenie pierwotne przekładnika prądowego jest podłączone do prądu, a uzwojenie wtórne do urządzeń pomiarowych lub zabezpieczających. Najczęściej używany jest pierwszy typ urządzenia. Cewka z uzwojeniem pierwotnym jest połączona szeregowo szeregowo. Mierzy prąd przemienny.
Rdzeń takiego sprzętu wykonany jest z laminowanej stali elektrotechnicznej. Jest produkowany w sposób walcowany na zimno. Uzwojeniem pierwotnym jest najczęściej opona. Podczas obsługi takiego sprzętu ważne jest uwzględnienie współczynnika transformacji.
W przemyśle można wytwarzać podobne urządzenia z kilkoma grupami uzwojeń wtórnych. Jeden z nich jest podłączony do urządzeń pomiarowych (na przykład mierników), a drugi do wyposażenia ochronnego.
Biorąc pod uwagę jakie rodzaje transformatorów Zastosuj dzisiaj, nie można powiedzieć kilku słów o rodzajach impulsów prezentowanych urządzeń. Prawie całkowicie wyparli ciężkie transformatory o niskiej częstotliwości. Ich rdzeń wykonany jest nie ze stali ładunkowej, ale z ferrytu. Kształt obwodu magnetycznego może być bardzo różny, na przykład kubek, pierścień, typ W-podobny.
Transformatory impulsowe mogą działać przy wysokich częstotliwościach (500 kHz lub więcej). Dzięki tej funkcji rozmiary takich produktów znacznie się zmniejszyły. Wymagane jest użycie mniejszego drutu do nawijania.
Transformatory impulsowe i dławiki z prętem ferrytowym są dziś wszędzie stosowane. Można je znaleźć w energooszczędnych żarówkach, ładowarkach, falownikach itp. Zakres ich zastosowania jest bardzo szeroki.
Niektóre transformatory impulsowe wykorzystują obwód zasilania prądem wstecznym. W tym przypadku urządzenie jest zasadniczo dławikiem typu bliźniaczego. Jednocześnie procesy odbierania i przesyłania energii elektrycznej nie odbywają się jednocześnie.
Aby móc zmierzyć kierunek i wielkość prądu, specjalne transformator. Rodzaje transformatorów Ta grupa ma rdzeń ferrytowy. Najczęściej ma jedno uzwojenie pierścieniowe. Przez jego środek przechodzi przewód. Eksploruje prąd. Uzwojenie podczas ładowania rezystora.
Pomiar odbywa się za pomocą prostego schematu. Jeżeli obciążenie zostanie wykonane na rezystorze o znanej wartości znamionowej, napięcie mierzone na nim będzie proporcjonalne do wartości prądu uzwojenia.
W sprzedaży znajdują się transformatory tego typu o różnych współczynnikach transformacji. Jeśli potrzebujesz tylko znać kierunek prądu, urządzenie jest obciążone tylko dwoma stabilizatorami wbudowanymi w obwód.
Transformatory są niezawodnym sprzętem. Jednak ze względu na różne uszkodzenia może wystąpić sytuacja awaryjna. Dlatego różne rodzaje ochrony transformatora.
Takie systemy odłączają sprzęt od sieci w obecności uszkodzeń. W zależności od rodzaju konstrukcji ochrona może jedynie odłączać zasilanie od uszkodzonej części urządzenia. W przypadku wykrycia awarii system może dać sygnał. Jednocześnie stosowane są różne rodzaje zabezpieczeń autotransformatorów.
Różnicowa ochrona jest konieczna w przypadku naruszenia integralności uzwojeń, szyn zbiorczych i urządzeń wejściowych. Jeśli uszkodzenie zostanie wykryte z boku, nastąpi odcięcie prądu. To jest natychmiastowa ochrona.
Ochrona gazowa służy do uszkodzenia wewnątrz zbiornika. To może generować gaz. Działa również, gdy poziom oleju spada.
Maksymalne zabezpieczenie prądowe lub kierunkowe pozwala chronić sprzęt przed przeciążeniami. Ponadto w niektórych konstrukcjach można zapewnić ochronę przed zwarciem do obudowy i przeciążeniem. Ten ostatni system działa na sygnał, powiadamiając personel.
Po rozważeniu cech konstrukcyjnych i zasady działania można zrozumieć, co stanowi transformator. Rodzaje transformatorówistniejące dzisiaj różnią się na wiele sposobów. Wpływa to na ich funkcjonalność.
Transformator jest urządzeniem elektrycznym, które przesyła energię elektryczną z jednego obwodu do drugiego za pomocą indukcji magnetycznej. Transformatory stały się najczęściej używanymi urządzeniami elektrycznymi wykorzystywanymi w życiu codziennym i przemyśle. Urządzenia te służą do zwiększania lub zmniejszania napięcia, a także w obwodach zasilania, aby przekształcić przychodzący prąd zmienny na prąd stały na wyjściu.
Zdolność transformatorów do przesyłania energii elektrycznej jest wykorzystywana do przenoszenia mocy między różnymi schematami nieskoordynowanych obwodów elektrycznych. Rozważmy różne typy i typy transformatorów mocy, ich instalację i właściwości techniczne.
Projekty transformatorów mają inną strukturę. W zależności od tego, napięcie znamionowe jest obliczane, między fazą a ziemią lub między dwiema fazami.
1 - Uzwojenie pierwotne 2 - Uzwojenie wtórne 3 - Rdzeń obwodu magnetycznego 4 - Jarzmo rdzenia magnetycznego
Konstrukcja konwencjonalnego standardowego transformatora składa się z dwóch uzwojeń ze wspólnym jarzmem, aby utworzyć sprzężenie elektromagnetyczne między uzwojeniami. Rdzeń wykonany jest ze stali elektrotechnicznej. Cewka, do której wchodzi prąd elektryczny, jest uzwojeniem pierwotnym. Cewka wyjściowa nazywana jest wtórną.
Istnieje taki typ transformatorów jak toroidalny. W takim transformatorze cewki są elementami pasywnymi składającymi się z rdzenia magnetycznego w postaci pierścienia. Rdzeń ma zwiększoną przepuszczalność magnetyczną, wykonaną z ferrytu. Cewka jest owinięta wokół pierścienia. Filtry i cewki toroidalne są stosowane w transformatorach wysokiej częstotliwości. Są używane do testów mocy.
Prąd przemienny doprowadzany jest do pierwotnego uzwojenia transformatora, powstaje pole elektromagnetyczne, które rozwija się w strumieniu magnetycznym rdzenia. Dzięki zasadzie indukcji elektromagnetycznej w uzwojeniu wtórnym powstaje zmienny EMF, który tworzy napięcie na zaciskach wyjściowych transformatora.
Transformatory mocy z dwoma uzwojeniami nie są przeznaczone do prądu stałego. Jednak w momencie podłączenia ich do prądu stałego tworzą na wyjściu krótki impuls napięciowy.
Konstrukcja transformatora mocy jest podobna do konwencjonalnego transformatora domowego.
Istnieje wiele czynników, za pomocą których można klasyfikować transformatory mocy. Rozważając ogólnie te urządzenia, możemy powiedzieć, że zamieniają one energię elektryczną o tym samym rozmiarze napięcia na energię elektryczną o większym lub mniejszym rozmiarze napięcia.
1. Zgodnie z zadaniem
. Transformatory obniżające napięcie. Używany do wytwarzania niskiego napięcia z linii wysokiego napięcia. Zwiększ, służy do zwiększania wartości napięcia.
2. Według liczby faz. Transformatory 3-fazowe, 1-fazowe. Szeroko stosowany w trójfazowym zasilaniu. Najlepszym rozwiązaniem byłoby zainstalowanie trzech transformatorów jednofazowych w każdej fazie w sieci trójfazowej.
3. Według liczby uzwojeń
. Podwójne uzwojenie i trzy uzwojenia.
4. W miejscu instalacji
. Zewnętrzne i wewnętrzne.
Istnieje wiele innych czynników, za pomocą których można podzielić transformatory mocy. Na przykład, zgodnie z metodą chłodzenia lub łączenia uzwojeń itp. Podczas instalacji sprzętu ważną rolę odgrywają warunki klimatyczne, które dzielą transformatory na klasy.
Urządzenia transformatorowe mogą być uniwersalne i o specjalnej mocy do 4000 kW przy napięciu 35 000 woltów. Określony model jest wybierany przez zadanie przypisane do transformatora.
Transformator to elektromagnetyczne urządzenie statyczne, które ma 2 lub więcej uzwojeń połączonych indukcyjnie. Są przeznaczone do zmiany jednego AC na inny. Prąd wtórny może różnić się dowolnymi właściwościami: wartością napięcia, liczbą faz, układem prądu, częstotliwością. Powszechne zastosowanie w instalacjach elektrycznych, a także w systemach dystrybucyjnych otrzymały transformatory mocy.
Za pomocą takich urządzeń dokonaj konwersji wielkości napięcia i prądu. W takim przypadku liczba faz, kształt aktualnego wykresu i częstotliwość nie ulegają zmianie. Elementarny transformator mocy ma rdzeń magnetyczny z materiału ferromagnetycznego, dwa zwoje na prętach. Pierwsze uzwojenie jest podłączone do linii zasilania AC. Nazywa się pierwotny. Obciążenie jest podłączone do drugiego uzwojenia. Nazywano ją drugorzędną. Obwód magnetyczny wraz z cewkami uzwojeń znajduje się w zbiorniku wypełnionym olejem transformatorowym.
Zasada działania to indukcja elektromagnetyczna. Po doprowadzeniu zasilania do uzwojenia pierwotnego w postaci prądu przemiennego w obwodzie magnetycznym powstaje zmienny strumień magnetyczny. Zamyka się na rdzeniu magnetycznym i tworzy sprzężenie z dwoma uzwojeniami, w wyniku czego indukowany jest EMF w uzwojeniach. Jeżeli jakikolwiek ładunek jest podłączony do uzwojenia wtórnego, wówczas pod działaniem pola elektromagnetycznego w obwodzie tego prądu uzwojenia i napięcia powstają.
W transformatorach typu step-up napięcie na uzwojeniu wtórnym jest zawsze wyższe niż napięcie w uzwojeniu pierwotnym. W transformatorach obniżających napięcia napięcia pierwotne i wtórne są rozmieszczone w odwrotnej kolejności, to znaczy napięcie pierwotne jest wyższe, a napięcie wtórne niższe. Siły elektromagnetyczne obu uzwojeń różnią się liczbą zwojów.
Dlatego też, używając uzwojeń o wymaganym stosunku liczby zwojów, można uzyskać projekt transformatora w celu uzyskania dowolnego napięcia. Transformatory mocy mają właściwość odwracalności. Oznacza to, że transformator może być używany jako urządzenie podwyższania lub zmniejszania. Ale najczęściej transformator jest przeznaczony do określonego zadania, to znaczy albo musi zwiększać napięcie, albo zmniejszać.
Energia w czasach współczesnych nie może obejść się bez urządzeń, które przetwarzają energię elektryczną w sieci i autostrady, a także odbierają i dystrybuują energię elektryczną. Kiedy pojawiły się takie urządzenia, nastąpił spadek zużycia metali nieżelaznych, a także zmniejszona utrata energii.
Aby zapewnić sprawne działanie urządzenia, konieczne jest obliczenie strat w transformatorze mocy. Aby to zrobić, skontaktuj się z ekspertami. Transformatory mocy zostały wykorzystane w liniach wysokiego napięcia i stacjach dystrybucji energii. Żadna branża nie może obejść się bez nich, gdzie konieczna jest konwersja energii. Oto niektóre zastosowania transformatorów mocy:
Najczęściej podstawowe właściwości urządzenia są wymienione w instrukcjach w jego zestawie. W przypadku transformatorów mocy te podstawowe właściwości to:
Moc znamionowa transformatora jest określana przez producenta i jest wyrażana w kVA (kilowolt-amperach). Znamionowa wartość napięcia jest wskazywana jako pierwotna dla odpowiedniego uzwojenia, a wtórna na zaciskach wyjściowych. Wielkości tych wartości mogą nie pokrywać się z 5% w jednym lub drugim kierunku. Aby to obliczyć, musisz wykonać proste obliczenia.
Prąd znamionowy i moc urządzenia muszą spełniać normy. Dzisiaj produkowane są modele suchych transformatorów, które mają takie parametry mocy od 160 do 630 kVA. Zwykle moc transformatora jest wskazana w jego paszporcie. Od jego wartości określ nominalną wielkość prądu. Do obliczeń zastosuj formułę:
I = S x √3U, gdzie S i U - jest to moc nominalna i napięcie.
Dla każdego uzwojenia w formule zawarte są jej własne wartości. Aby obliczyć moc transformatora mocy podczas pracy z energochłonnym ładunkiem, konieczne jest przeprowadzenie dość skomplikowanych obliczeń, które mogą wykonać specjaliści. Takie obliczenia są konieczne, aby uniknąć negatywnych chwil, które mogą powstać podczas działania transformatora.
Napięcie znamionowe jest wartością liniową napięcia obwodu otwartego na uzwojeniu. Są one obliczane na podstawie mocy transformatora.
Wiele wersji transformatorów mocy ma dużą masę. Dlatego są dostarczane do miejsca instalacji na specjalnych platformach transportowych. Są one dostarczane w stanie gotowym do połączenia formularza.
Instalacja urządzenia odbywa się na specjalnym fundamencie lub w określonym pomieszczeniu. Przy masie transformatora do 2 ton instalacja odbywa się na fundamencie. Obudowa transformatora jest z konieczności uziemiona.
Przed instalacją transformator poddawany jest testom laboratoryjnym, podczas których mierzony jest współczynnik transformacji, sprawdzana jest jakość wszystkich połączeń, izolacja jest sprawdzana pod wpływem zwiększonego napięcia, a jakość oleju jest monitorowana.
Przed instalacją transformatora należy dokładnie sprawdzić. Konieczne jest zwrócenie szczególnej uwagi na obecność wycieków oleju, w celu sprawdzenia stanu izolatorów, połączeń styków.
Po uruchomieniu konieczne jest okresowe mierzenie temperatury ogrzewania za pomocą specjalnych szklanych termometrów. Temperatura nie powinna przekraczać 95 stopni.
Aby uniknąć wypadków podczas pracy transformatora mocy, należy okresowo mierzyć obciążenie. Zapewnia to informacje o zniekształceniach fazowych, które zniekształcają napięcie zasilania. Kontrola transformatora mocy odbywa się dwa razy w roku. Okresy kontroli mogą się różnić w zależności od stanu urządzenia.
Słowo "transformator" pochodzi od łacińskiego transformo - transformacji.
Transformator jest przeznaczony do konwersji prądu przemiennego o jednym napięciu na prąd przemienny innego napięcia.
Transformator oparty jest na zjawisku indukcji elektromagnetycznej, odkrytym przez angielskiego fizyka Michaela Faradaya w 1831 roku. Istotą tego zjawiska jest występowanie siły elektromotorycznej (EMF) w obwodzie przewodzącym, który znajduje się w zmiennym polu magnetycznym lub porusza się w stałym polu magnetycznym. Prąd elektryczny powodowany przez to pole nazywany jest indukcją. Faraday odkrył to zjawisko, przepuszczając prąd z akumulatora przez uzwojenia cewki. W tym przypadku zaobserwowano pojawienie się prądu w uzwojeniach innej cewki, która w żaden sposób nie była związana z pierwszym.
Przez pół wieku, począwszy od lat 30-tych XIX wieku, kiedy odkryto zjawisko indukcji elektromagnetycznej, a do połowy lat 80-tych XIX wieku, kiedy zaczęło się powszechne stosowanie energii elektrycznej, transformator przeszedł z najprostszej cewki indukcyjnej do transformatora jednofazowego typu przemysłowego obecny na początku lat 90-tych XIX wieku. - trójfazowy przekładnik prądowy.
W wieku 30-70? S XIX. nastąpił narodziny i rozwój zasad transformacji, stworzenie urządzeń indukcyjnych, które zamieniają impulsy DC jednego napięcia na impulsy prądu innego napięcia. Pod koniec lat 40-tych XIX wieku. Cewki indukcyjne B. S. Jacobiego, G. D. Rumkorfa i innych wynalazców stały się powszechne. Później cewki te odegrały istotną rolę jako aparaty do układu zapłonowego silników spalinowych. Takich urządzeń nie można nazwać transformatorami we współczesnym znaczeniu tego słowa.
Wraz z rozwojem pola zastosowania energii elektrycznej i rosnącej liczby odbiorców energii elektrycznej, pojawiła się potrzeba ulepszenia metod transformacji, bez których nie można było dystrybuować energii elektrycznej.
Wynalazcą transformatora był rosyjski inżynier elektryk P. N. Jabłochow. W 1876 roku użył jednofazowego transformatora prądowego z otwartym układem magnetycznym do kruszenia energii elektrycznej w elektrycznych obwodach oświetleniowych.
Transformator składa się z uzwojenia pierwotnego i jednego lub więcej uzwojeń wtórnych. Są one nawijane na ramie za pomocą izolowanego drutu i umieszczane na rdzeniu. Rdzeń składa się z cienkich płyt wykonanych ze specjalnej stali. W pierwszym transformatorze rdzeń Jabłochowa był otwarty.
Prąd przemienny przepływający przez uzwojenie pierwotne tworzy wokół niego iw rdzeniu zmienne pole magnetyczne przecinające zwoje wtórnego uzwojenia. W ten sposób zmienna EMF jest wzbudzana w uzwojeniu wtórnym. Podczas podłączania do końcówek uzwojenia wtórnego dowolnego urządzenia zużywającego prąd elektryczny, prąd elektryczny pojawi się w obwodzie zamkniętym.
Jeśli liczba zwojów w cewce pierwotnej i wtórnej jest taka sama, to w cewce wtórnej indukowane jest napięcie równe temu, które zostało doprowadzone do cewki pierwotnej. W transformatorze, który zwiększa napięcie, liczba zwojów w uzwojeniu wtórnym jest większa niż w pierwotnym. Natomiast w transformatorze obniżającym, uzwojenie wtórne zawiera mniej zwojów niż pierwotny. Stosunek napięcia na uzwojeniu pierwotnym do napięcia na uzwojeniu wtórnym nazywany jest stosunkiem transformacji tego transformatora.
W 1882 r., Podczas moskiewskiej wystawy przemysłowej, asystent laboranta Uniwersytetu Moskiewskiego I. F. Usagin, zademonstrował urządzenie, które pokazało, że zaproponowany sposób rozdziału energii Yablochkov przy użyciu cewek indukcyjnych może być z powodzeniem zastosowany do równoczesnego zasilania dowolnego typu odbiornika prądu elektrycznego. Usagin używał cewek indukcyjnych z tymi samymi uzwojeniami pierwotnymi i wtórnymi. Pierwotne uzwojenia siedmiu cewek połączono szeregowo z jednofazowym obwodem prądu przemiennego, a każde uzwojenie wtórne zawiera różne odbiorniki prądu: silnik elektryczny, cewka grzejna drutu, lampa łukowa z regulatorem, świece elektryczne Yablochkov. Wszystkie te odbiorniki mogą działać jednocześnie, nie ingerując w siebie nawzajem.
Nowym krokiem w stosowaniu transformatorów z otwartym systemem magnetycznym do celów dystrybucji energii elektrycznej był "system dystrybucji energii elektrycznej do produkcji światła i silnika", opatentowany we Francji w 1882 r. Przez Goliar i Gibbs. Transformatory Golyar i Gibbs miały służyć nie tylko do kruszenia energii, ale także do konwersji napięcia, tj. Miały współczynnik transformacji różny od 1. Na drewnianym stojaku wzmocniono szereg pionowych cewek indukcyjnych, których pierwotne uzwojenia połączono szeregowo. Uzwojenia wtórne każdej cewki rozdzielono, a każda sekcja miała parę przewodów do podłączenia odbiorników prądu, które pracowały niezależnie.
Konsekwentnie połączone cewki indukcyjne wytworzyły pewną rezystancję indukcyjną, której wartość można było regulować przesuwając rdzenie cewek.
Transformatory Golyar i Gibbs zostały po raz pierwszy zaprezentowane w kwietniu 1883 roku w instalacji oświetleniowej w Westminster Aquarium (Londyn). Pierwotne uzwojenia dwóch transformatorów połączono szeregowo. Uzwojenie wtórne jednego transformatora zasilało 26 lamp żarowych (prąd 40 amperów) i trzy uzwojenia wtórne drugiego - odpowiednio pięć żarówek, świecę Jabłkowowa i silnik elektryczny.
Kolejne połączenie uzwojeń transformatora powstało w przeszłości w związku z zastosowaniem lamp łukowych. W systemach oświetlenia łukowego z reguły regulowano ilość prądu w obwodzie podłączonych szeregowo odbiorników. W przypadku żarówek i innych rodzajów odbiorników prądu, dla których ważne jest utrzymanie stałej wartości napięcia, ich równoległe połączenie stało się bardziej celowe. Ale jeśli transformatory z otwartym obwodem magnetycznym, który był umiarkowaną impedancją indukcyjną, były bardzo odpowiednie do szeregowego łączenia elementów obwodu elektrycznego, a następnie przy równoległym przełączaniu odbiorników, technicznie nieuzasadnione było stosowanie transformatorów otwartych. Dlatego w latach 80-tych XIX wieku. Konstrukcje transformatorów z zamkniętym układem magnetycznym miały znacznie lepszą charakterystykę (niższy prąd namagnesowania, a co za tym idzie, mniejsze straty i wyższy współczynnik mocy). Gdy elementy obwodu elektrycznego są połączone szeregowo, niepraktyczne było stosowanie transformatorów z zamkniętym układem magnetycznym o bardzo wysokiej indukcyjności.
W latach 80-90 XIX wieku. Opracowano przemysłowy transformator z zamkniętym układem magnetycznym i zaproponowano równoległe połączenie transformatorów z siecią zasilającą. Pierwsza konstrukcja transformatora z zamkniętym układem magnetycznym została stworzona w Anglii w 1884 roku przez braci Johna i Edwarda Hopkinsona. Rdzeń tego transformatora został zwerbowany ze stalowych pasków lub drutów oddzielonych materiałem izolacyjnym, co zmniejszyło straty prądu wirowego. Na rdzeniu zostały umieszczone naprzemienne cewki wyższych i niższych napięć.
Równoległe połączenie transformatorów zostało po raz pierwszy zaproponowane i uzasadnione przez węgierskiego inżyniera elektryka M. Deri, który otrzymał patent na tę metodę łączenia w 1885 r. (Niezależnie od niego, ta sama oferta została złożona w Anglii przez S. C. Ferrantiego i Kennedy'ego w Ameryce). Dopiero potem transformatory z zamkniętym rdzeniem stały się rozpowszechnione.
Praktyczne zastosowanie progresywnych pomysłów dotyczących transferu energii elektrycznej prądem zmiennym o wysokim napięciu okazało się możliwe po stworzeniu transformatora przemysłowego o zamkniętym układzie magnetycznym, który miał dość dobre wskaźniki wydajności. Taki transformator w kilku modyfikacjach (pierścień, pancerz i pręt) został opracowany w 1885 r. Przez węgierskich inżynierów elektryków O. Blati, M. Deri i K. Tsipernovsky'ego. W zgłoszeniu zwrócono uwagę na znaczenie zamkniętego rdzenia magnetycznego, zwłaszcza w przypadku transformatorów mocy dużej mocy.
Wprowadzenie pod koniec lat 80. XIX wieku było ważne dla poszerzenia praktycznego zastosowania transformatorów i poprawy niezawodności ich pracy. (D. Swinburn) chłodzenie olejem transformatorów dużej mocy. Pierwsze takie transformatory umieszczono w ceramicznym naczyniu wypełnionym nafty lub olejem, aby zmniejszyć nagrzewanie rdzeni i uzwojeń.
System prądu trójfazowego w pierwszych latach jego istnienia wymagał rozwiązania problemu transferu energii na duże odległości. Ale przenoszenie mocy jest korzystne przy wysokim napięciu, aby uzyskać, który w przypadku prądu zmiennego potrzebny jest transformator. W systemie trójfazowym nie było żadnych fundamentalnych trudności w transformacji energii, ale potrzebne były trzy transformatory jednofazowe zamiast jednego z układem jednofazowym. Aby uniknąć wzrostu liczby drogich samochodów, konieczne było znalezienie całkowicie nowego rozwiązania.
W 1889 roku udało się to M. O. Dolivo? Dobrovolsky. Wynalazł transformator trójfazowy. Początkowo był to transformator z promieniowym układem rdzeni, jego konstrukcja wciąż przypominała maszynę z wystającymi drążkami, w której wyeliminowano szczelinę powietrzną, a uzwojenia wirnika zostały przeniesione na pręty. Następnie zaproponowano kilka konstrukcji tak zwanych "pryzmatycznych" transformatorów, w których możliwe było uzyskanie bardziej zwartej postaci obwodu magnetycznego. Wreszcie w październiku 1891 r. Złożono zgłoszenie patentowe na transformator trójfazowy z równoległymi prętami umieszczonymi w tej samej płaszczyźnie. Zasadniczo ten wzór został zachowany do dziś.
Cele związane z przenoszeniem mocy zostały również zaspokojone pracami związanymi z badaniem trójfazowych schematów obwodów. W latach 80-90 XIX wieku. znaczące miejsce zajęło obciążenie oświetleniem, które często wprowadzało znaczącą asymetrię do systemu. Ponadto czasami trzeba było mieć do dyspozycji nie jedno, ale dwa napięcia: jeden - dla obciążenia oświetleniowego, a drugi, zwiększony - dla mocy.
Aby móc regulować napięcie w poszczególnych fazach i mieć dwa napięcia w układzie (fazowym i liniowym), Dolivo? Dobrovolsky opracował w 1890 czteroprzewodowy obwód trójfazowy, lub alternatywnie trójfazowy układ prądu z zerowym przewodem. Wskazał również, że zamiast neutralnego lub neutralnego drutu można użyć ziemi. Dobrovolsky uzasadnił swoje propozycje dowodząc, że czteroprzewodowy, trójfazowy system dopuszcza pewne asymetrie obciążenia; natomiast napięcie na zaciskach każdej fazy pozostanie niezmienione. Aby kontrolować napięcie w poszczególnych fazach układu czteroprzewodowego, Dolivo? Dobrovolsky zaproponował zastosowanie autotransformatora trójfazowego wynalezionego przez niego.
Obecnie istnieje wiele rodzajów transformatorów stosowanych w różnych dziedzinach techniki.
Głównym rodzajem transformatorów są transformatory mocy. Wśród nich przede wszystkim podwójne nawijanie. Są instalowane na liniach energetycznych. Takie transformatory zwiększają napięcie wytwarzane przez elektrownie z 10-15 tysięcy woltów do 220-750 tysięcy woltów. W miejscach poboru prądu za pomocą transformatorów mocy wysokie napięcie jest przekształcane na niskie (220-380 woltów). Te transformatory mają wydajność 0,98-0,99.
Oprócz transformatorów mocy istnieją transformatory zaprojektowane do pomiaru wysokich napięć i prądów: transformatory przyrządowe, transformatory napięciowe, przekładniki prądowe, a także zmniejszanie poziomu zakłóceń w komunikacji przewodowej, przekształcanie napięcia sinusoidalnego na pulsacyjne i wiele innych.
Doskonała definicja
Niekompletna definicja ↓
TRANSFORMATORY
CEL TRANSFORMATORÓW I ICH STOSOWANIE
Transformator jest przeznaczony do konwersji prądu przemiennego o jednym napięciu na prąd przemienny innego napięcia. Wzrost napięcia odbywa się za pomocą transformatorów podwyższających, redukując? obniżanie.
Transformatory są stosowane w liniach energetycznych, technologiach komunikacyjnych, automatyzacji, technologii pomiarowej i innych obszarach.
Zgodnie z celem rozróżnić:
Transformatory mocy do zasilania silników elektrycznych i sieci oświetleniowych;
Transformatory specjalne do zasilania urządzeń spawalniczych, pieców elektrycznych i innych specjalnych odbiorników;
Transformatory pomiarowe do łączenia urządzeń pomiarowych.
Przez liczbę faz transformatory są podzielone na pojedyncze i trzy fazy. Transformatory stosowane w technologii komunikacyjnej są podzielone na niskie i wysokie częstotliwości.
Obliczone transformatory mocy są różne? od frakcji woltamperowych po dziesiątki tysięcy kilowoltów; częstotliwości robocze? od jednostek herców do setek kiloherców.
Transformator ?? proste, niezawodne i ekonomiczne urządzenie elektryczne. Nie ma ruchomych części i przesuwnych styków, a jego sprawność sięga 99%. Transformator wydajności η, określony jako stosunek mocy wyjściowej P2 do zasilania na wejściu P1 zależy od obciążenia.
TRANSFORMATOR URZĄDZENIA
Transformator jest zamkniętym obwodem magnetycznym, w którym znajdują się dwa lub więcej zwojów. W transformatorach o niskiej mocy stosowanych w obwodach radiowych obwód magnetyczny może być powietrzem.
Aby zmniejszyć straty histerezy, rdzeń magnetyczny jest wykonany z materiału magnetycznego? stal transformatorowa o wąskiej pętli namagnesowania. W celu zmniejszenia strat prądu wirowego do rdzenia magnetycznego wprowadzane jest zanieczyszczenie krzemem, które zwiększa jego opór elektryczny, a sam rdzeń magnetyczny jest zbierany z pojedynczych blach stalowych o grubości 0,35 ± 0,5 mm, izolowanych od siebie odpornym na wysoką temperaturę lakierem lub specjalnym papierem.
Istnieją transformatory prętów (ryc. 7.1, a) i pancerne (ryc. 7.1, b).
Ryc. 7.1. Konstrukcja jednofazowych transformatorów małej mocy (a) i zbrojonych (b)
Ten ostatni dobrze chroni uzwojenia cewek przed uszkodzeniami mechanicznymi. Górna część obwodu magnetycznego, zwana jarzmem, jest zamocowana po zamocowaniu do rdzenia cewek (uzwojeń). Pręty i jarzmo łączą się bardzo mocno, aby wyeliminować szczeliny powietrzne w stawach. Transformatory pierścieniowe są szeroko stosowane w transformatorach małej mocy, które są montowane z tłoczonych pierścieni lub nawijane z długiej taśmy. W tych rdzeniach magnetycznych nie ma szczeliny powietrznej, więc strumień wycieku magnetycznego jest mały. W transformatorach zaprojektowanych dla wyższych częstotliwości pierścieniowe rdzenie często są prasowane z ferromagnetycznego proszku zmieszanego z izolacyjnym lakierem.
Uzwojenia transformatorów wykonane są z drutu miedzianego i umieszczane na tych samych lub na różnych prętach, obok siebie lub jeden pod drugim. W tym ostatnim przypadku uzwojenie niskiego napięcia przylega do pręta, a na jego szczycie umieszczane jest uzwojenie wysokiego napięcia.
Uzwojenie transformatora, do którego doprowadzane jest napięcie zasilające, jest wywoływanepierwotny i uzwojenie, do którego podłączone jest obciążenie?wtórne . Na rdzeniu można umieścić kilka uzwojeń wtórnych o różnej liczbie zwojów, co umożliwia uzyskanie różnych napięć wtórnych.
Podczas pracy transformatora z powodu prądów w zwojach, jak również z powodu magnetycznego odwrócenia obwodu magnetycznego i prądów wirowych, generowane jest ciepło. Transformatory o małej wydajności (do 10 kV-A), dla których istnieje wystarczające chłodzenie powietrzem, nazywane są suchymi.
Ryc. 7.2. Trójfazowy transformator mocy 7.3. Widok ogólny autotransformatora
Ja ?? przesuwny uchwyt kontaktowy; 2 ?? kontakt ślizgowy; 3 ?? kręta
W transformatorach dużej mocy stosowano chłodzenie olejem (ryc. 7.2). Obwód magnetyczny 1 z uzwojeniami 2, 3 jest umieszczony w zbiorniku 4 wypełnionym olejem mineralnym (transformatorem). Olej nie tylko usuwa ciepło przez konwekcję lub wymuszony obieg, ale jest również dobrym dielektrykiem (izolatorem). Transformatory olejowe są niezawodne w działaniu i mają mniejszy rozmiar i masę w porównaniu do suchych transformatorów o tej samej wydajności. Przy zmianie temperatury zmienia się objętość oleju. Gdy temperatura wzrasta, nadmiar oleju jest absorbowany przez rozprężarkę 5, a gdy temperatura spada, olej z ekspandera powraca do głównego zbiornika.
W przypadkach, w których konieczna jest płynna zmiana napięcia wtórnego, styk ślizgowy służy do zmiany liczby zwojów uzwojenia (w przybliżeniu w taki sam sposób, jak w przypadku reostatów suwaka). Zsynchronizowany styk jest szeroko stosowany w autotransformatorach, zaprojektowanych do regulacji napięcia w małych granicach (Ryc. 7.3).
TRANSFORMER EMF FORMULA
Rozważ cewkę (Rys. 7.4), do której zaciski mają napięcie sinusoidalne. Zaniedbywanie rezystancji cewki i histerezy oraz strat wiroprądowych. Następnie napięcie przyłożone do cewkiu = u m sinωt tylko samo-indukowane emf będzie zrównoważonee = E m sin ω t.
Jest to oczywiste, ponieważ tylko równe i równie zmienne w czasie wartości mogą całkowicie się równoważyć.
Zgodnie z prawem indukcji elektromagnetycznej e = ??w ; dlatego Em sin ωt = ?? ω.
To równanie różniczkowe pozwala znaleźć zależność między EMF uzwojenia a strumieniem magnetycznym w rdzeniu magnetycznym:
d F = - sin ωt dt
Integrujemy lewą i prawą stronę tego wyrażenia:
F = - ∫ sin ω t dt = cos ωt + A
Oto stała całkowaniaA = 0, ponieważ sinusoidalne emf nie może wytworzyć stałej składowej strumienia magnetycznego. Tak więc
E = cos ω t = Ф m cos ω t,
gdzie f m = E m / ω w • wartość amplitudy zmiennego strumienia magnetycznego w rdzeniu magnetycznym cewki. Zastępowanie ostatniej równości Em = √2 E i ω = 2πf, otrzymujemy
F m =, lub E =
tj. E = 4,44 fw f m . To wyrażenie łączące wartość skuteczną EMF w uzwojeniu z amplitudą strumienia magnetycznego w obwodzie magnetycznym, jest nazywane wzorem transformatora EMF. Odgrywa ważną rolę w teorii transformatorów i maszyn elektrycznych prądu przemiennego.
Ryc. 7.4. Cewka obwodu z rdzeniem ferromagnetycznym w obwodzie prądu przemiennego
ZASADA DZIAŁANIA TRANSFORMATORA JEDNOFAZOWEGO.
WSPÓŁCZYNNIK TRANSFORMACJI.
Działanie transformatora opiera się na zjawisku wzajemnej indukcji, co jest konsekwencją prawa indukcji elektromagnetycznej.
Rozważmy bardziej szczegółowo istotę procesu transformacji prądu i napięcia.
Po podłączeniu uzwojenia pierwotnego transformatora do napięcia przemiennegoU 1 uzwojenie zacznie płynąćI 1 (Ryc. 7.5), który wytworzy w obwodzie magnetycznym zmienny strumień magnetyczny F. Strumień magnetyczny, przenikający przez zwoje uzwojenia wtórnego, indukuje w nim siłę elektromotorycznąE 2 które można wykorzystać do zasilania ładunku.
Ponieważ pierwotne i wtórne uzwojenia transformatora są penetrowane przez ten sam strumień magnetyczny Φ, wyrażenia emf indukowane w uzwojeniu można zapisać jako
E 1 = 4,44 fw 1 f m
E 2 = 4,44 fw 2 f m
gdzie f ?? Częstotliwość AC;w 1, w 2 ?? liczba zwojów uzwojeń.
E 2 / E 1 = w 2 / w 2 = k.
Stosunek liczb zwojów uzwojeń transformatora nazywany jest współczynnikiem transformacjik.
W ten sposób stosunek transformacji pokazuje, w jaki sposób odnoszą się efektywne wartości pola elektromagnetycznego uzwojenia wtórnego i pierwotnego.
Na podstawie prawa indukcji elektromagnetycznej możesz pisać
e 1 = ?? w 1, e 2 = ?? w 2
Dzielimy jedną równość przez drugą, otrzymujemye 2 / e 1 = w 2 / w 1 = k
Dlatego też w dowolnym momencie stosunek chwilowych wartości pola elektromagnetycznego uzwojenia wtórnego i pierwotnego jest równy stosunkowi transformacji. Łatwo zrozumieć, że jest to możliwe tylko przy pełnej zbieżności fazy EMF1 i e 2.
Jeżeli obwód uzwojenia wtórnego transformatora jest otwarty (tryb jałowy), to napięcie na zaciskach uzwojenia jest równe jego EMF:U 2 = E 2 a napięcie źródła zasilania jest prawie całkowicie zrównoważone przez napięcie pierwotnego uzwojeniaU ≈ E 1 . Dlatego możesz to napisaćk = E 2 / E 1 ≈ U 2 / U 1.
Ryc. 7.5. Schemat ideowy transformatora jednofazowego
Tak więc współczynnik transformacji można określić na podstawie pomiarów napięcia na wejściu i wyjściu nieobciążonego transformatora. Stosunek napięć na uzwojeniach nieobciążonego transformatora jest podany w paszporcie.
Biorąc pod uwagę wysoką sprawność transformatora, można założyć, żeS t ≈ S 2, gdzie S 1 = U 1 I 1 ?? moc pobierana z sieci;S 2 = U 2 I 2 ?? moc dostarczona do ładunku.
Zatem U 1 I 1 ≈ U 2 I 2, skąd I 1 / I 2 ≈ U 2 / U 1 = k.
Stosunek prądów uzwojenia pierwotnego i wtórnego jest w przybliżeniu równy stosunkowi transformacji, a więc prądowiI 2 wzrasta tyle razy (spada), ile razy maleje (rośnie)U 2.
TRANSFORMATORY TRÓJFAZOWE
W liniach elektroenergetycznych wykorzystywane są głównie trójfazowe transformatory mocy. Wygląd, cechy konstrukcyjne i układ głównych elementów tego transformatora pokazano na rys. 7.2. Trójfazowy rdzeń magnetyczny transformatora ma trzy pręty, z których każdy ma dwa zwoje tej samej fazy (rys. 7.6).
Ryc. 7.6. Umieszczenie uzwojeń na rdzeniu transformatora trójfazowego
Aby podłączyć transformator do linii energetycznych na pokrywie zbiornika, znajdują się tuleje, które są izolatorami porcelanowymi, wewnątrz których znajdują się miedziane pręty. Wejścia o wyższym napięciu oznaczone są literami A, B, C, wejścia o niższym napięciu ?? litery a,b z Wejście przewodu neutralnego znajduje się po lewej stronie wejścia a i jest oznaczone jako O (rys. 7.7).
Zasada działania i procesy elektromagnetyczne w transformatorze trójfazowym są podobne do omówionych wcześniej. Cechą szczególną transformatora trójfazowego jest zależność stopnia transformacji napięć sieciowych od metody łączenia uzwojeń.
Trzy metody łączenia uzwojeń transformatora trójfazowego są stosowane głównie: 1) połączenie uzwojenia pierwotnego i wtórnego z gwiazdą (ryc. 7.8, a); 2) podłączenie uzwojenia pierwotnego przez gwiazdę, wtórne? trójkąt (rys. 7.8, b); 3) połączenie uzwojeń pierwotnych z trójkątem, gwiazdą wtórną (ryc. 7.8, c).
Ryc. 7.8. Sposoby łączenia uzwojeń trójfazowego transformatora
Wskaż stosunek liczby zwojów zwojów jednej fazy literyk odpowiada to współczynnikowi transformacji jednofazowego transformatora i może być wyrażone poprzez stosunek napięć fazowych:k = w 2 / w 1 ≈ U 2f / U 1f
Oznacz współczynnik transformacji naprężeń liniowych za pomocą litery c.
Po podłączeniu uzwojeń zgodnie ze schematem gwiazdy? gwiazda
Po podłączeniu uzwojeń zgodnie ze schematem gwiazdy? trójkąt
c =.
Podczas łączenia uzwojeń w schemacie trójkąta? gwiazda
Tak więc, przy tej samej liczbie zwojów uzwojeń transformatora, można √3 razy zwiększyć lub zmniejszyć jego współczynnik transformacji, wybierając odpowiedni schemat połączenia uzwojenia.
TRANSFORMATORY AUTO I TRANSFORMATORY POMIAROWE
Schemat ideowy autotransformatora pokazano na rys. 7.9.
W autotransformatorze część zwojów uzwojenia pierwotnego służy jako uzwojenie wtórne, dlatego oprócz sprzężenia magnetycznego istnieje połączenie elektryczne między obwodem pierwotnym i wtórnym. Zgodnie z tym energia z obiegu pierwotnego do wtórnego jest przesyłana zarówno za pomocą strumienia magnetycznego, zamkniętego wzdłuż obwodu magnetycznego, jak i bezpośrednio przez przewody. Ponieważ wzór transformatora EMF ma zastosowanie do uzwojenia autotransformatora, a także do uzwojeń transformatora, stosunek transformacji autotransformatora wyraża się za pomocą znanych relacji
k = w 2 / w l = E 2 / E l ≈ U 2 / U 1 ≈ I 1 / I 2
Ze względu na elektryczne połączenie uzwojeń z częścią cewek należących jednocześnie do obwodów pierwotnych i wtórnych, są prądyI 1 i I 2 które są skierowane przeciwnie iz małym współczynnikiem transformacji, niewiele różnią się między sobą wartością. Dlatego ich różnica jest niewielka i krętaw 2 może być wykonany z cienkiego drutu. Tak więc, zk = 0,5 - 2 oszczędzana jest znaczna ilość miedzi. Przy większych lub mniejszych współczynnikach transformacji ta przewaga autotransformatora zanika, ponieważ ta część uzwojenia, przez którą przepływa przeciwprądI 1 i I 2 , zmniejsza się do kilku obrotów, a różnica prądów wzrasta.
Połączenie elektryczne obwodów pierwotnych i wtórnych zwiększa niebezpieczeństwo w działaniu urządzenia, ponieważ podczas awarii izolacji w autotransformatorze obniżającym, operator może znajdować się pod wysokim napięciem obwodu pierwotnego.
Autotransformatory są używane do rozruchu silników prądu przemiennego o dużej mocy, regulacji napięcia w sieciach oświetleniowych, a także w innych przypadkach, gdy konieczne jest regulowanie napięcia w małych granicach.
Transformatory napięcia i prądu służą do włączania przyrządów pomiarowych, automatycznych urządzeń sterujących i zabezpieczeń w obwodach wysokiego napięcia. Pozwalają one zmniejszyć rozmiar i wagę urządzeń pomiarowych, zwiększyć bezpieczeństwo personelu i rozszerzyć granice pomiarów urządzeń AC.
Pomiarowe przekładniki napięciowe służą do załączania woltomierzy i uzwojeń napięcia urządzeń pomiarowych (rys. 7.10). Ponieważ te uzwojenia mają wysoką rezystancję i zużywają niewielką moc, można uznać, że transformatory napięciowe działają w trybie jałowym.
Przekładniki pomiarowe służą do załączania amperomierzy i cewek prądowych urządzeń pomiarowych (rys. 7.11). Cewki te mają bardzo małą rezystancję, więc przekładniki prądowe praktycznie pracują w trybie zwarciowym.
Ryc. 7.10. Schemat połączeń i ryc. 7.11. Schemat połączeń i
symbol pomiaru jest symbolem pomiaru
transformator napięcia transformatora tel
życie
Wynikowy strumień magnetyczny w rdzeniu magnetycznym transformatora jest równy różnicy w strumieniach magnetycznych generowanych przez uzwojenia pierwotne i wtórne. W normalnych warunkach pracy transformator prądowy jest mały. Jednakże, gdy uzwojenie wtórne otwiera się w rdzeniu, będzie tylko strumień magnetyczny uzwojenia pierwotnego, który znacznie przewyższa różnicowy strumień magnetyczny. Straty w rdzeniu wzrosną dramatycznie, transformator przegrzeje się i zawiedzie. Ponadto, na końcach zepsutego obwodu wtórnego pojawia się duża EMF, niebezpieczna dla operatora. Dlatego transformatora prądowego nie można włączyć do linii bez podłączonego do niego urządzenia pomiarowego. Aby zwiększyć bezpieczeństwo personelu zajmującego się konserwacją, obudowa transformatora pomiarowego musi być dokładnie uziemiona.
TRANSFORMATORY SPAWALNICZE
Specyficzne wymagania dotyczą źródeł zasilania maszyn spawalniczych: przy danej mocy muszą wytwarzać duże prądy w ładunku, a gwałtowna zmiana rezystancji obciążenia nie powinna znacząco wpływać na wartość prądu spawania.
Stosunkowo niskie napięcia przy wysokich prądach zapewniają nie tylko skuteczne odprowadzanie ciepła w styku spawalniczym, ale również bezpieczeństwo spawacza, który zwykle pracuje w konstrukcjach metalowych o wysokim przewodnictwie elektrycznym.
Zgodnie z rozważanymi wymogami transformatory spawalnicze zapewniają spadek napięcia z 220 lub 380 V do 60 A 70 V. To napięcie na zaciskach wtórnych jest ustalane, gdy transformator spawalniczy pracuje na biegu jałowym. W procesie spawania waha się od wartości maksymalnej 60? 70 V do wartości bliskich zeru. Opór łuku elektrycznego, który pojawia się podczas spawania, zmienia się wraz z ruchem ręki spawacza. Gdyby napięcie na zaciskach uzwojenia wtórnego transformatora było stałe, wystąpiłyby ostre wahania prądu w obwodzie i nie byłoby możliwe regulowanie wydzielania ciepła. Dlatego transformator spawalniczy jest zaprojektowany tak, aby przy gwałtownym spadku odporności na łuk, prąd w obwodzie nieznacznie wzrósł, a produktI 2 R który określa ilość ciepła utrzymywaną na pożądanym poziomie.
Zgodnie z prawem Ohma, przy gwałtownym spadku oporu i niewielkim wzroście prądu, napięcie na łuku maleje. Transformator spawalniczy ma stromą charakterystykę zewnętrzną.
Transformator spawalniczy wytrzymuje zwarcia, które występują, gdy elektroda dotyka szwu spawalniczego. Prąd zwarciowy, jak pokazuje zewnętrzna charakterystyka, jest ograniczony. Uzwojenie wtórne transformatora jest zaprojektowane dla wystarczająco długiego przepływu tego prądu.
Przy stałym napięciu zasilania, szybki spadek napięcia wyjściowego transformatora przy niewielkim wzroście prądu można osiągnąć jedynie przez zwiększenie wewnętrznego spadku napięcia w uzwojeniach transformatora. Aby to zrobić, zwiększ oporność uzwojeń.
Transformatory spawalnicze są produkowane z dużą regulowaną opornością indukcyjną uzwojeń. W tym przypadku nie zwiększa się rezystancja przewodów, lecz indukcyjność oporu uzwojeń, ponieważ wzrost rezystancji doprowadziłby do wzrostu strat energii i przegrzania transformatora.
Aby zwiększyć indukcyjność rozproszenia uzwojeń, zwiększają strumień rozproszenia, wprowadzając do obwodu magnetycznego transformatora bocznik magnetyczny przewodzący prąd, przez który część głównego strumienia magnetycznego jest zamknięta. Zmieniając wartość szczeliny powietrznej w pręcie bocznikowym, można zmienić strumień magnetyczny. Środkowy ruchomy pręt realizujący funkcje bocznika magnetycznego jest zapewniony, na przykład, w konstrukcji krajowego transformatora spawalniczego STAN-1.
Zastosuj inne sposoby zmiany rezystancji indukcyjnej rozproszenia uzwojeń. Tak więc, w transformatorze, specjalny dławik z regulowaną szczeliną powietrzną jest zawarty w obwodzie uzwojenia wtórnego, a transformator TC-500 zmienia odległość między uzwojeniem pierwotnym i wtórnym.
