Характеристики трансформатора: Трансформаторы — устройство, принцип работы и область применения, основные типы и характеристики

Трансформаторы — устройство, принцип работы и область применения, основные типы и характеристики

электрика, сигнализация, видеонаблюдение, контроль доступа (СКУД), инженерно технические системы (ИТС)

Трансформаторы — это устройства предназначенные для преобразования электроэнергии. Их основная задача — изменение значения переменного напряжения.

Трансформаторы используются как в виде самостоятельных приборов, так и в качестве составных элементов других электротехнических устройств.

Достаточно часто трансформаторы используются при передаче электроэнергии на дальние расстояния. Непосредственно на электрогенерирующих предприятиях они позволяют существенно повысить напряжение, которое вырабатывается источником переменного тока.

Повышая напряжение до 1150 кВт, трансформаторы обеспечивают более экономную передачу электроэнергии: значительно снижаются потери электричества в проводах и появляется возможность уменьшить площадь сечения кабелей, используемых в линиях электропередач.

Принцип работы трансформатора основан на эффекте электромагнитной индукции. Классическая конструкция состоит из металлического магнитопровода и электрически не связанных обмоток выполненных из изолированного провода. Та обмотка, на которую подается электроэнергия, называется первичной. Вторая — подсоединённая к устройствам, потребляющим ток, называется вторичной.

После того как трансформатор подсоединяют к источнику переменного тока в его первичная обмотка формирует переменный магнитный поток. По магнитопроводу он передается на витки вторичной обмотки, индуцируя в них переменную ЭДС (электродвижущую силу). При наличии устройства потребления в цепи вторичной обмотки возникает электрический ток.

Соотношение между входным и выходным напряжением трансформатора прямо пропорционально отношению количества витков соответствующих обмоток.

Эта величина называется коэффициентом трансформации: Ктр=W1/W2=U1/U2, где:

  • W1, W2 — количество витков первичной и вторичной обмоток соответственно;
  • U1,U2 — входное и выходное напряжения соответственно.

Обмотки могут быть расположены либо в виде отдельных катушек либо одна поверх другой. У маломощных устройств обмотки выполняются из провода с хлопчатобумажной или эмалевой изоляцией. Микро трансформатор имеет обмотки из алюминиевой фольги толщиной не более 20—30 мкм. В качестве изолирующего материала выступает оксидная пленка, полученная естественным окислением фольги.

ВИДЫ И ТИПЫ ТРАНСФОРМАТОРОВ

Трансформаторы — это достаточно широко распространенные устройства, поэтому существует множество их разновидностей. По конструктивному исполнению и назначению они делятся на:

Автотрансформаторы.
Они имеют одну обмотку с несколькими отводами. За счет переключения между этими отводами можно получить разные показатели напряжения. К недостаткам следует отнести отсутствие гальванической развязки между входом и выходом.
Импульсные трансформаторы.
Предназначены для преобразования импульсного сигнала незначительной продолжительности (около десятка микросекунд). При этом форма импульса искажается минимально. Обычно используется в цепях обработки видеосигнала.
Разделительный трансформатор.
Конструкция этого устройства предусматривает полное отсутствие электрической связи между первичной и вторичными обмотками, то есть обеспечивает гальваническую развязку между входными и выходными цепями. Используется для повышения электробезопасности и, как правило, имеет коэффициент трансформации равный единице.
Пик—трансформатор.
Используется для управления полупроводниковыми электрическими устройствами типа тиристоров. Преобразует синусоидальное напряжение переменного тока в пикообразные импульсы.

Стоит выделить способ классификации трансформаторов по способу их охлаждения.

Различают сухие устройства с естественным воздушным охлаждением в открытом, защищенном и герметичном исполнении корпуса и с принудительным воздушным охлаждением.

Устройства с жидкостным охлаждением могут использовать различные типы теплообменной жидкости. Чаще всего это масло, однако встречаются модели где в качестве теплообменного вещества используется вода или жидкий диэлектрик.

Кроме того производят трансформаторы с комбинированным охлаждением жидкостно-воздушным. При этом каждый из способов охлаждения может быть как естественным, так и с принудительной циркуляцией.

ХАРАКТЕРИСТИКИ ТРАНСФОРМАТОРОВ

К основным техническим характеристиками трансформаторов можно отнести:

  • уровень напряжения: высоковольтный, низковольтный, высоко потенциальный;
  • способ преобразования: повышающий, понижающий;
  • количество фаз: одно- или трехфазный;
  • число обмоток: двух- и многообмоточный;
  • форму магнитопровода: стержневой, тороидальный, броневой.

Один из основных параметров — это номинальная мощность устройства, выраженная в вольт-амперах. Точные граничные показатели могут несколько различаться в зависимости от количества фаз и других характеристик. Однако, как правило, маломощными считаются устройства, преобразовывающие до нескольких десятков вольт-ампер.

Приборами средней мощности считаются устройства от нескольких десятков до нескольких сотен, а трансформаторы большой мощности работают с показателями от нескольких сотен до нескольких тысяч вольт-ампер.

Рабочая частота – различают устройства с пониженной частотой (менее стандартной 50 Гц), промышленной частоты – ровно 50 Гц, повышенной промышленной частоты (от 400 до 2000 Гц) и повышенной частоты (до 1000 Гц).

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ

Трансформаторы получили широкое распространение, как в промышленности, так и в быту. Одной из основных областей их промышленного применения является передача электроэнергии на дальние расстояния и ее перераспределение.

Не менее известны сварочные (электротермические) трансформаторы. Как видно из названия, данный тип устройств применяется в электросварке и для подачи питания на электротермические установки. Также достаточно широкой областью применения трансформаторов является обеспечение электропитания различного оборудования.

В зависимости от назначения трансформаторы делят на:

Силовые.

Являются наиболее распространенным типом промышленного трансформатора. Применяются для повышения и понижения напряжения. Используется в линиях электропередач. По пути от электрогенерирующих мощностей до потребителя электроэнергия может несколько раз проходить через повышающие силовые трансформаторы, в зависимости от удалённости конкретного потребителя.

Перед подачей непосредственно на приборы потребления (станки, бытовые и осветительные приборы) электроэнергия претерпевает обратные преобразования, проходя через силовые понижающие трансформаторы.

Тока.

Выносные измерительные трансформаторы тока используются для обеспечения работоспособности цепей учета электроэнергии защиты энергетических линий и силовых автотрансформаторов. Они имеют различные размеры и эксплуатационные показатели. Могут размещаться в корпусах небольших приборов или являться отдельными, габаритными устройствами.

В зависимости от выполняемых функций различают следующие виды:

  • измерительные — подающее ток на приборы измерения и контроля;
  • защитные — подключаемые к защитным цепям;
  • промежуточные — используется для повторного преобразования.

Напряжения.

Они применяются для преобразования напряжения до нужных величин. Кроме того, такие устройства используются в цепях гальванической развязки и электро- радио- измерениях.

© 2012-2022 г. Все права защищены.

Представленные на сайте материалы имеют информационный характер и не могут быть использованы в качестве руководящих и нормативных документов


Силовые трансформаторы: назначение и основные характеристики

Трансформаторы силовые предназначены для преобразования трехфазного переменного тока в сетях электроэнергии. Они имеют многогранный спектр применения на всевозможных производствах, в общественных сооружениях и зданиях, используются для повышения уровня безопасности и снижения вероятности взрыва или возгорания. Применяются и в тех местах, где предоставляются высокие требования к экологической чистоте. Также одним из главных областей применения – это объекты АЭС, с классом безопасности 3 ил 4.

Предназначение трансформаторов

Главной задачей трансформатора является повысить безопасность использования электроприборов путем снижения напряжения в сети. Контроль уровня напряжения позволяет без риска перегорания использовать электрооборудование. Благодаря этому можно спокойно выполнять работы по строительству, где возникают постоянные перепады напряжения из-за специфики работы.

Основные показатели и характеристики

Далее приведем список основных показателей, которые характеризуют данное оборудование:

  • коэффициент трансформации,
  • потери короткого замыкания,
  • напряжение короткого замыкания,
  • потери холостого хода,
  • суммарные потери,
  • ток холостого хода,
  • полная масса.

Важной характеристикой является и номинальные напряжения обмоток, которые представляют собой напряжения первичной и вторичной обмоток.

Трансформаторы силовые применяются в различных условиях любой сложности. Устойчивы к повышенной влажности, стабильно работают при загрязненности. Оборудование характеризуется относительно малым уровнем шума, позволяя комфортно работать с ним. Агрегат наделен стойкостью к перегрузкам, что позволит эксплуатировать трансформатор при граничных нагрузках, сохраняя пожаробезопасность.

Отличительная черта трансформаторов – это возможность использования оборудования при холостом ходе. Такой режим работы позволяет сократить потребление тока. Стоит обратить внимание, что трансформаторы уязвимы к различного рода вибрациям, тряске и ударам. Поэтому устанавливать их стоит на устойчивую поверхность без каких-либо колебаний. Также поддаются воздействию химической агрессивной среды. Данное оборудование подходит для работы в закрытых помещениях или же на открытом воздухе.

§65. Режимы работы трансформатора и его характеристики

Режим холостого хода. При разомкнутой вторичной обмотке трансформатор работает в режиме холостого хода. Ток холостого хода i0, проходящий по первичной обмотке, имеет две составляющие: активную i0a и реактивную i. При этом

Í = Í0a + Í

Реактивная составляющая называется намагничивающим током, этот ток создает магнитный поток в магнитопроводе трансформатора. Активная составляющая обеспечивает поступление в трансформатор электрической энергии, необходимой для компенсации потерь энергии в стали магнитопровода. Она невелика, поэтому ток холостого хода практически можно считать равным намагничивающему току: I

0≈ I. При проектировании трансформаторов магнитное сопротивление магнитопровода стремятся сделать малым, чтобы ток холостого хода для мощных трансформаторов составлял 3—4%, а трансформаторов средней мощности — 8—10% номинального тока.

Э. д. с, индуцированные в первичной и вторичной обмотках, согласно закону электромагнитной индукции пропорциональны скорости изменения магнитного потока. Следовательно, они пропорциональны максимальному значению магнитного потока Фm и частоте его изменения. В каждом витке первичной и вторичной обмоток индуцируется э. д. с, действующее значение которой EВ = 4,44 fФт , где 4,44 = 2√2 — постоянная.

Соответственно:

E1 = 4,44 fω1Фт; E2 = 4,44 fω2Фт

При холостом ходе э. д. с. Е1 практически равна питающему напряжению U1, так как падение напряжения в первичной обмотке, создаваемое небольшим током холостого хода, мало. Если изменяется напряжение U1, то будут меняться э. д. с. Е1, магнитный поток Фт и ток холостого хода I0. Зависимость э. д. с. Е1 от тока холостого хода называется характеристикой холостого хода (рис. 221, а). При малых напряжениях U1 и э. д. с. Е1 магнитный поток трансформатора мал, и для его создания требуется небольшой ток холостого хода. В этом случае магнитная система трансформатора не насыщена и ток I0 возрастает пропорционально U1 (так же как и ток возбуждения в генераторе постоянного тока). При дальнейшем увеличении напряжения U1 магнитная цепь трансформатора насыщается и ток I0 начинает расти быстрее, чем э. д. с. Е1. Значительное увеличение напряжения U1 свыше номинального недопустимо, так как при этом резко увеличивается ток холостого хода.

Нагрузочный режим. При подключении нагрузки ZH к вторичной обмотке трансформатора (рис. 222) он начинает отдавать нагрузке некоторую мощность. Соответственно увеличивается и мощность, получаемая первичной обмоткой из питающей сети. Следовательно, при увеличении тока i2 во вторичной обмотке возрастает и ток i1 в первичной обмотке.

Магнитный поток трансформатора определяется значением питающего напряжения U1 и практически не зависит от нагрузки. Поэтому результирующая м. д. с, создаваемая при нагрузке то-

Рис. 221. Характеристики силовых и выпрямительных трансформаторов: а — холостого хода; б— внешние (φ2> 0 — активно-индуктивная нагрузка, (φ2<0— активно-емкостная)

Рис. 222. Схема магнитных потоков в трансформаторе при нагрузке

ками i1, и i2, должна оставаться такой же, как и при холостом ходе:

F1 + F2 = F0

где

F1=I1ω1 — м. д. с. первичной обмотки при нагрузке;
F2=I2ω2—м. д. с. вторичной обмотки при нагрузке;
F0=I0ω0—м. д. с. первичной обмотки при холостом ходе.

Уравнение (78) называется уравнением равновесия магнитодвижущих сил трансформатора. Если поделить обе его части на
ω1, то получим: Í1= Í0 — Í2ω2/ ω1, откуда следует, что наличие тока I2 во вторичной обмотке трансформатора вызывает автоматически увеличение тока I1, в первичной обмотке. Обычно в трансформаторах большой и средней мощности ток I0 составляет несколько процентов от номинального значения тока I0. Поэтому при нагрузках, близких к номинальной, можно считать, что Í1 ≈ Í2ω2/ ω1

Токи i1 и i2, проходя по обмоткам трансформатора, создают в них падения напряжения — активные и реактивные (индуктивные). Активные падения напряжения возникают в результате прохождения токов i1 и i2 по активным сопротивлениям R1 и R2 обмоток. Реактивные падения напряжения обусловливаются действием потоков рассеяния Ф?1 и Ф?2, создаваемых токами i1, и i2. В отличие от основного потока Ф, который замыкается по сердечнику и сцеплен одновременно с обеими обмотками, потоки Ф?1 и Ф?2 сцеплены каждый только со своей собственной обмоткой и индуцируют в них э. д. с. самоиндукции еL1 и еL2. Эти э. д: с, как было показано в § 51, создают индуктивные сопротивления Х1 и Х2 обмоток, в которых при прохождении токов i1 и i2 возникают падения напряжения.

Для определения изменения вторичного напряжения трансформатора при нагрузке напряжения U2 обычно приводят к первичному, умножая его на коэффициент трансформации п. т. е. U’2=U’2n. Точно так же приводят к первичной обмотке ток I2, умножая его на 1/n, т. е. I’2 = I’2/n. Величины U’2 и I’2 называются приведенными вторичным напряжением и вторичным током.

Изменение вторичного напряжения можно определить по внешней характеристике трансформатора (см. рис. 221,б), которая представляет собой графическую зависимость приведенного вторичного напряжения U’2 от приведенного вторичного тока I’2. При холостом ходе приведенное вторичное напряжение U’2 будет равно

Рис. 223. Внешняя характеристика сварочного трансформатора

первичному U1, при нагрузке же из-за падений напряжений в сопротивлениях R1, R2, Х1 и Х2 первичной и вторичной обмоток оно будет меньше U1. В трансформаторах средней и большой мощности реактивное падение напряжения обычно в несколько раз превышает активное. Поэтому и активно-индуктивная нагрузка вызывает большее изменение напряжения, чем активная (изменение напряжения возрастает с уменьшением cos?2 в цепи нагрузки). В трансформаторах малой мощности, наоборот, активное падение напряжения обычно больше реактивного и изменение напряжения уменьшается с увеличением cosφ2.

Обычно изменение напряжения ?U при работе трансформатора под нагрузкой определяют при номинальном значении первичного напряжения U1НОМ и выражают в процентах:

Δu% = [(U1НОМ — U2n) / U1НОМ ] 100

Величину ?u % иногда называют относительной потерей напряжения в трансформаторе. В силовых и выпрямительных трансформаторах изменение напряжения при номинальном токе обычно составляет 2—6% (в зависимости от cos?2).

Короткое замыкание. В паспорте трансформатора указывают не изменение напряжения, которое различно для разных cosφ2, а результирующее падение напряжения в его обмотках при номинальном нагрузочном токе. Это падение напряжения называют напряжением короткого замыкания, и его можно определить опытным путем, если питать трансформатор с замкнутой накоротко вторичной обмоткой пониженным напряжением UK (опыт короткого замыкания). В этом случае напряжение UK будет равно такому напряжению U1, при котором по обмоткам замкнутого накоротко трансформатора протекают номинальные токи.

Напряжение короткого замыкания является весьма важным эксплуатационным показателем, его выражают в процентах от U1НОМ:

uk% = (Uk / U1НОМ) 100

Для трансформаторов средней мощности uk% = 5-7%, для мощных трансформаторов 6—12%.

Если короткое замыкание происходит в процессе эксплуатации трансформатора при номинальном напряжении, то в обеих обмотках возникают большие токи, превышающие номинальное значение в 10—20 раз, при этом повышается температура обмоток и на них действуют большие электромагнитные силы. Такое замыкание является аварийным и требует специальной защиты, которая должна отключить трансформатор в течение долей секунды. Установившийся ток короткого замыкания трансформатора в общем случае

Ik = Iном (100 / uk%)

где Iном — номинальный ток первичной обмотки.

Для ограничения токов короткого замыкания мощные трансформаторы выполняют с повышенными значениями uк%, т. е. с повышенным внутренним индуктивным сопротивлением обмоток.

Характеристики сварочных трансформаторов. В некоторых случаях желательно, чтобы трансформатор имел крутопадающую внешнюю характеристику (рис. 223). Такую характеристику должны, например, иметь сварочные трансформаторы, так как она обеспечивает устойчивое горение электрической дуги. Кроме того, при электросварке режим короткого замыкания является нормальным рабочим режимом и при крутопадающей характеристике ток Iкз ? Iном.

Для получения крутопадающей характеристики последовательно с вторичной обмоткой трансформатора включают реактор с большим индуктивным сопротивлением (рис. 224, а). В некоторых конструкциях сварочных трансформаторов магнитопровод добавочного реактора совмещают с магнитопроводом трансформатора (рис. 224,б). Регулирование тока I2 электрической дуги осуществляется в таких трансформаторах двумя способами: ступенчатое — путем изменения числа витков вторичной обмотки и плавное — путем изменения воздушного зазора d. При изменении воздушного зазора изменяется индуктивность реактора и, следовательно, наклон внешней характеристики трансформатора.

Рис. 224. Принципиальные схемы сварочных трансформаторов: а —с внешней индуктивностью (реактором), б – с реактором на общем сердечнике; 1 — трансформатор; 2 — реактор

Параметры трансформатора: характеристика, способы их определения

Автор Andrey Ku На чтение 5 мин Опубликовано

Трансформатор преобразует подаваемое напряжение в большее или меньшее значение без изменения мощности. Статическое электромагнитное устройство состоит из двух и более обмоток, размещенных на одном магнитопроводе. Подобрать требуемый электромагнитный аппарат не представит затруднений с помощью параметров трансформатора, указываемых в техническом описании на любое изделие.

Мощность

Основным параметром трансформаторов является мощность, обозначаемая буквой S. Она определяет массогабаритные показатели электромагнитного аппарата. От значения мощности зависит тип используемого магнитопровода, количество/диаметр витков в обмотках. Измеряется мощность в единицах В∙А (вольт-ампер). На практике для удобства используются кратные вольт-амперам величины кВА (103∙ В∙А) и МВА (106∙ В∙А).

Электромагнитная

Представляет собой мощность в   выходной катушке, передаваемой с витков входной электромагнитным способом. Она определяется умножением действующего значения ЭДС на величину тока, протекающего в нагрузке электромагнитного преобразователя: Sэм = E2∙ I2.

Полезная

Это произведение действующего напряжения во вторичной обмотке на значение нагрузочного тока. Рассчитывается по формуле: S2 = U2∙I2.

Расчетная

Расчётная мощность – произведение величин I1 и U1   входной обмотки аппарата S1 = U1  I1. Этот параметр определяет габариты изделия: число витков и сечение проводов.

Габаритная (типовая)

Параметр S габ определяет реальное сечение сердечника. Так называют полусумму мощностей всех обмоток электромагнитного устройства: S габ = 0,5∙(S1+S2 +S3+ …).

Основные технические характеристики и способы определения параметров

Основные технические характеристики указываются в техдокументации на изделие. Они определяются расчетным путем или посредством замеров на специальном стенде при определенных режимах работы аппарата.

Первичное напряжение номинального значения

Так называют U, которое требуется подать на входную катушку аппарата, чтобы в режиме холостого хода получить номинальное вторичное напряжение. Параметр U указывается в техпаспорте изделия.

Вторичное номинальное напряжение

Это значение U, которое устанавливается на выводах выходной обмотки при ненагруженном трансформаторе. На вход  прикладывается номинальная величина параметра. Значение параметра зависит от величины U и коэффициента трансформации Кт. При  активно-емкостной нагрузке (φ2< 0)  U может оказаться больше U.

Номинальный первичный ток

Это ток I, протекающий во входной обмотке, при котором возможна продолжительная работа аппарата. Значение I указывается в техпаспорте на трансформатор.

Номинальный вторичный ток

Параметр также можно встретить в таблице паспортных данных трансформатора, он протекает по выходной катушке при продолжительной работе аппарата. Обозначается  I.

Коэффициент трансформации

Соотношением номинального входного и выходного напряжений определяется коэффициент трансформации: К = U/U.

Номинальный коэффициент трансформации определяет соответствие количества витков во вторичной  и первичной катушке.

Номинальный коэффициент мощности (cos φ)

Сos φ (косинус фи) определяется отношением активной мощности трансформатора P к полной S: cos φ = P/S. Это величина, показывающая рациональность расходования электроэнергии с учетом реактивных потерь преобразователя.

Коэффициент полезного действия

КПД электромагнитного устройства представляет отношение активной мощности Р2, отбираемой от аппарата, к подводимой P1: η = P2/P1. Величина КПД тем больше, чем выше cosφ2 и коэффициент загрузки β= I2/I.

Характеристики, определяющие поведение электрической машины

Так называют совокупность параметров, определяющих поведение электрической машины при различных режимах работы. Таковыми являются: пусковой момент, режим короткого замыкания и холостого хода.

Напряжение при коротком замыкании

При измерениях значения закорачивают выводы, а на первичную катушку подается напряжение Uк.  Сила тока на ней не превышает номинала (Iк < I1ном), а Uк составляет 5–12% от номинальной величины.

Напряжение при холостом ходе

Это значение ненагруженного (I2=0) трансформатора при поданной номинальной величине U1 на вход аппарата. При разомкнутой  нагрузке вторичная катушка оказывается обмоткой высшего (ВН) напряжения от взаимоиндукциии, а первичная становится обмоткой низшего (НН) значения. Подобное происходит по причине самоиндукции на ней, направленной против приложенного напряжения.

Ток холостого хода

Он относится к параметрам первичной обмотки и измеряется при  номинальном значении Iс ненагруженной вторичной катушкой.

Его величина обычно не превышает 5–10% от номинала I.

Пусковой ток

Он протекает через первичную обмотку  аппарата после включения в питающую сеть. Пиковое значение в несколько десятков раз превышает I. Способами борьбы с переходными процессами в электрической машине считаются:

  • увеличение количества витков и эффективной площади сечения магнитопровода;
  • подключение к питающей сети в момент максимальной амплитуды импульса (φ = π/2).

Испытательное пробойное напряжение рабочей частоты

Этот параметр трансформатора характеризует электрическую прочность изделия – способность выдерживать повышенное напряжение. Величина испытательного напряжения зависит от класса используемой изоляции. Параметр измеряется подачей высокого U исп рабочей частоты относительно земли на закороченные выводы обмотки ВВ. Выводы ВН закорачиваются и вместе с магнитопроводом (баком с маслом, металлическими деталями) заземляются.

Внешняя характеристика

Рабочий режим силовой машины задается не только Uи Кт, но и активно-реактивной нагрузкой электроприемника, подключенного к выводам вторичной обмотки. Изменяющийся ток в  нагрузке (при электропитании U= const), соответственно, меняет и напряжение на выходе трансформатора. Эта зависимость отражается в коэффициенте нагрузки: Кн = I2/I.

Потери в режиме холостого хода

Потери мощности ненагруженного электромагнитного устройства состоят из потерь в сердечнике из трансформаторного железа. ЭДС расходуется на нагрев магнитопровода, вихревые токи и гистерезис.

Повышает КПД аппарата применение электротехнической стали с высоким удельным сопротивлением и качественная изоляция пластин магнитопровода лаком, жаростойким покрытием. Помимо «потерь в железе», всегда присутствуют «потери в меди», обусловленные омическим сопротивлением витков электромагнитного устройства.

Потери в режиме короткого замыкания

Короткое замыкание трансформатора при эксплуатации создает экстремальный режим, способный вывести из строя аппарат. При этом вторичный ток а, соответственно, первичный увеличиваются в десятки раз по сравнению с Iн. Поэтому в электрической цепи аппарата предусматривают защиту от сверхтока КЗ, которая автоматически размыкает цепь электропитания.

Электрические параметры трансформаторов

Трансформаторы предназначены для изменения напряжения переменного тока, согласования электрических цепей и осуществления связей между отдельными каскадами.

Трансформатор в большинстве случаев состоит из замкнутого магнитопровода (сердечника) с расположенными на нем обмотками. Число обмоток может быть произвольным. Одна из них подключается к источнику переменной ЭДС и называется первичной. Все остальные обмотки называются вторичными.

Трансформатор электрический

Переменный ток, протекая через витки первичной обмотки, наводит в ней и сердечнике переменное магнитное поле. Это магнитное поле пересекает витки вторичных обмоток и индуцирует (наводит) в них переменные ЭДС. Величины индуцированных ЭДС вторичных обмоток прямо пропорциональны числу витков в этих обмотках. Поэтому основным параметром трансформатора является коэффициент трансформации n:

или
  • W1 и U1 – число витков и напряжение первичной обмотки
  • W2 и U2 – число витков и напряжение вторичной обмотки

Если во вторичной обмотке больше витков, чем в первичной, переменное напряжение вторичной обмотки будет больше переменного напряжения первичной обмотки. Такие трансформаторы называются повышающими, если же наоборот – понижающими.

Обозначение силового трансформатора
с экранированной первичной обмоткой

 

 

 

Трансформаторы, предназначенные для питания радиоаппаратуры электрической энергией, называют силовыми. Чтобы уменьшить влияние помех электрической сети на устройство, первичные обмотки часто экранируется от вторичных. В качестве экрана обычно используют один слой тонкого провода или незамкнутый виток из полосы (по высоте катушки) металлической фольги.

Условное графическое обозначение автотрансформатора

 

 

 

На практике применяются также автотрансформаторы, имеющие одну обмотку с отводами. Если автотрансформатор подключен к источнику переменного напряжения крайними выводами, то напряжения, снимаемые с его промежуточных выводов, будут меньше напряжения источника. Если источник подключен между одним крайним и одним промежуточным выводом, то напряжение между крайними выводами автотрансформатора будет больше напряжения источника.

В идеальном трансформаторе (КПД = 100 %) мощность, потребляемая первичной обмоткой, равна сумме мощностей, потребляемых всеми вторичными обмотками. Так как Р = UI, увеличение напряжения во вторичных обмотках сопровождается пропорциональным уменьшением протекающих через них токов.

Условное графическое обозначение
высокочастотного трансформатора

 

 

Входные трансформаторы используются для повышения напряжения на входе первого каскада устройства (например, на входе усилителя низкой частоты), а также для согласования сопротивлений входного каскада и источника переменного напряжения. Выходные трансформаторы служат для получения на выходе напряжения требуемой величины и согласования выходного сопротивления устройства с сопротивлением нагрузки.

Условное графическое обозначение начала обмоток

 

 

Работа некоторых устройств, содержащих трансформаторы, в принципе невозможна, если неправильно подключены концы обмотки. Для исключения этого помечают начало и конец нужных обмоток. На электрических схемах начало обмоток обозначают точками, которые ставят у соответствующего вывода.

Электрощит Самара

Выбор региона

Азербайджан

Армения

Белоруссия

Грузия

Дальнее зарубежье

Казахстан

Киргизия

Молдова

Монголия

Прибалтика

Таджикистан

Туркменистан

Узбекистан

Украина

Москва

Санкт-Петербург

Алтайский край

Амурская область

Архангельская область

Астраханская область

Белгородская область

Брянская область

Владимирская область

Волгоградская область

Вологодская область

Воронежская область

Еврейская автономная область

Забайкальский край

Ивановская область

Иркутская область

Кабардино-Балкарская Республика

Калининградская область

Калужская область

Камчатский край

Карачаево-Черкесская республика

Кемеровская область

Кировская область

Костромская область

Краснодарский край

Красноярский край

Курганская область

Курская область

Ленинградская область

Липецкая область

Магаданская область

Московская область

Мурманская область

Ненецкий автономный округ

Нижегородская область

Новгородская область

Новосибирская область

Омская область

Оренбургская область

Орловская область

Пензенская область

Пермский край

Приморский край

Псковская область

Республика Адыгея

Республика Алтай

Республика Башкортостан

Республика Бурятия

Республика Дагестан

Республика Ингушетия

Республика Калмыкия

Республика Карелия

Республика Коми

Республика Марий Эл

Республика Мордовия

Республика Саха (Якутия)

Республика Северная Осетия-Алания

Республика Татарстан (Татарстан)

Республика Тыва

Республика Хакасия

Ростовская область

Рязанская область

Самарская область

Саратовская область

Сахалинская область

Свердловская область

Смоленская область

Ставропольский край

Тамбовская область

Тверская область

Томская область

Тульская область

Тюменская область

Удмуртская республика

Хабаровский край

Ханты-Мансийский автономный округ

Челябинская область

Чеченская республика

Чувашская республика (Чувашия)

Чукотский автономный округ

Ямало-ненецкий автономный округ

Ярославская область

Основные характеристики трансформатора. Как правильно выбрать, подобрать трансформатор.

Силовые трансформаторы являются электрическими устройствами (электрическими машинами), которые трансформируют электрическую энергию по средствам электромагнитного поля (промежуточной среды, гальванически развязывающий трансформаторные обмотки). Как правило трансформаторы применяются для понижения сетевого напряжения (220, 380 вольт) до нужной более низкой величины. Они являются главными функциональными элементами различных блоков питания (трансформаторных). Правильный выбор трансформатора для своего источника питания сводится к максимальному коэффициенту полезного действия при минимальных своих размерах и энергопотерях.

Существует много типов силовых трансформаторов, которые различаются как по электрическим характеристикам, так и по другим (размеры, материал, форма и т.д.). Среди всех имеющихся характеристик трансформатора наиболее важными и значимыми (с практической точки зрения) являются такие как — мощность, напряжение, ток, размеры. В этой теме я рассмотрю именно трансформаторы небольшой мощности, которые ставятся в обычные источники питания различной электротехники. Если говорить о трансформаторах, которые работают на электрических подстанциях (большой мощности), то для них существует много нюансов, которыми занимаются конкретные специалисты в этой области.

Итак, давайте более подробно рассмотрим основные характеристики трансформатора, который нужно выбрать для блока питания соответствующей мощности. К примеру, у нас возникла необходимость собрать лабораторный блок питания, имеющий плавную регуляцию постоянного выходного напряжения.

Неплохо было бы если такой источник питания был рассчитан на максимальное выходное напряжение в 25 вольт и силу тока 10 ампер. Зная ток и напряжение можно вычислить мощность. Для этого мы перемножаем вольты на амперы (U*I) и получаем 250 ватт. Не лишним будет добавить небольшой запас по мощности (пусть это будет 50 ватт). В итоге, для нашего лабораторного блока питания нужен силовой понижающий трансформатор мощностью 300 ватт.

Питать мы будет этот блок питания от обычной сети 220 вольт. Значит первичная обмотка трансформатора должна быть рассчитана именно на это напряжение. На вторичной обмотке должно выходить 25 вольт (хотя если уж быть совсем точным, то даже где-то 22 вольта). Почему так, 22 вольта вместо 25? Любой блок питания содержит в себе выпрямительный диодный мост и фильтрующий конденсатор электролит, которые подключаются к выходной обмотке трансформатора. Так вот, существует такой эффект — переменное напряжение увеличивается примерно процентов на 18 после выпрямительного моста с фильтрующим конденсатором. И чтобы получить свои постоянные 25 вольт нужны где-то 22 вольта переменного напряжения.

Но это не принципиально важно. Ведь лишнее напряжение можно убрать если отмотать определенное количество витков вторичной обмотки. Либо же излишек постоянного напряжения можно срезать за счет самой электронной схемы стабилизатора напряжения (это сделает схема нашего регулятора напряжения, что будет стоять на лабораторном блоке питания). То есть, либо вы изначально учитываете естественное увеличение напряжения на эти 18% и покупаете трансформатор с чуть меньшим выходным напряжением, либо избавляетесь от лишнего за счет отмотки или срезания электронной схемой. Хотя можно оставить и как есть, получив в итоге блок питания с выходным напряжением около 28,5 вольт.

Итак, что касается нашей темы по основным характеристикам трансформатора и правильному его выбору. С мощностью, напряжением и током мы определились. Да, еще на счет тока — если вы будете покупать трансформатор, то просто смотрите на его выходной максимальный ток. А если вы выбираете из имеющихся в наличии (не зная его выходной ток), то смотрите на диаметр выходной медной обмотки. Сначала ее замеряете, а потом в интернете ищите таблицу зависимости силы тока выходных обмоток трансформатора от диаметра провода этих обмоток. К примеру, для нашего лабораторного блока питания с выходным током в 10 ампер нужен медный провод (выходной обмотки) диаметром около 2,3 мм.

Кроме электрических характеристик также имеют значения и размеры силового трансформатора. Они зависят не только от мощности трансформатора, а еще и от типа формы. Есть основные три типа трансформаторов (по форме) — круглый, П — образный, Ш — образный. На первом месте по компактности находится трансформатор круглой формы, но он стоит дороже и мотать его сложнее (если самому, не имея специального намоточного станка). На втором месте по компактности стоит трансформатор П — образной формы. Ну, и на третьем месте трансформаторы Ш — образной формы.

P.S. В итоге, прежде чем покупать (находить) силовой трансформатор сначала четко определитесь с его выходным напряжением и током. Перемножьте их и вы получите мощность трансформатора (не забудьте немного добавить запаса). А при выборе конкретной формы лучше брать круглые и П — образные, так как они имеют более компактные размеры. Хотя если это для вас не принципиально важно, то берите хотя бы просто приличного вида (без видимых механических повреждений, ржавчины на магнитопроводе, не сильно старый и т.д.).

Основы электрических трансформаторов

Что такое электрические трансформаторы?

Электрические трансформаторы — это машины, которые передают электричество из одной цепи в другую с изменением уровня напряжения, но без изменения частоты. Сегодня они предназначены для питания переменным током, а это означает, что на колебания напряжения питания влияют колебания тока. Таким образом, увеличение тока приведет к увеличению напряжения и наоборот.

Трансформаторы

помогают повысить безопасность и эффективность энергосистем, повышая и понижая уровни напряжения по мере необходимости.Они используются в широком спектре бытовых и промышленных приложений, в первую очередь и, возможно, наиболее важно для распределения и регулирования мощности на большие расстояния.

Конструкция электрического трансформатора

Тремя важными компонентами электрического трансформатора являются магнитный сердечник, первичная обмотка и вторичная обмотка. Первичная обмотка — это часть, подключенная к источнику электроэнергии, из которой изначально создается магнитный поток. Эти катушки изолированы друг от друга, и основной поток индуцируется в первичной обмотке, откуда он передается на магнитопровод и соединяется со вторичной обмоткой трансформатора через путь с низким сопротивлением.

Сердечник передает поток на вторичную обмотку, создавая магнитную цепь, замыкающую поток, а внутри сердечника размещается путь с низким магнитным сопротивлением, чтобы максимизировать потокосцепление. Вторичная обмотка помогает завершить движение потока, который начинается на первичной стороне и с помощью сердечника достигает вторичной обмотки. Вторичная обмотка способна набирать импульс, потому что обе обмотки намотаны на один и тот же сердечник, и, следовательно, их магнитные поля помогают создавать движение. Во всех типах трансформаторов магнитопровод собирается путем укладки ламинированных стальных листов, оставляя между ними минимально необходимый воздушный зазор для обеспечения непрерывности магнитного пути.

Как работают трансформаторы?

Электрический трансформатор использует для работы закон электромагнитной индукции Фарадея: «Скорость изменения потокосцепления во времени прямо пропорциональна индуцированной ЭДС в проводнике или катушке».

Физическая основа трансформатора заключается во взаимной индукции между двумя цепями, связанными общим магнитным потоком. Обычно он снабжен 2-мя обмотками: первичной и вторичной. Эти обмотки имеют многослойный магнитный сердечник, а взаимная индукция между этими цепями помогает передавать электричество из одной точки в другую.

В зависимости от количества связанного потока между первичной и вторичной обмотками будут разные скорости изменения потокосцепления. Чтобы обеспечить максимальное потокосцепление, т. е. максимальный поток, проходящий через вторичную обмотку и связанный с первичной, путь с низким сопротивлением размещается общим для обеих обмоток. Это приводит к большей эффективности рабочих характеристик и формирует сердечник трансформатора.

Приложение переменного напряжения к обмоткам на первичной стороне создает переменный поток в сердечнике.Это связывает обе обмотки, чтобы индуцировать ЭДС как на первичной, так и на вторичной стороне. ЭДС во вторичной обмотке вызывает ток, известный как ток нагрузки, если к вторичной секции подключена нагрузка.

Так электрические трансформаторы передают мощность переменного тока из одной цепи (первичной) в другую (вторичную) посредством преобразования электрической энергии из одного значения в другое, изменяя уровень напряжения, но не частоту.

Видео предоставлено: Инженерное мышление

Как работает трансформатор. Принцип работы электротехники

Электрический трансформатор – КПД и потери

В электрическом трансформаторе для передачи энергии не используются движущиеся части, что означает отсутствие трения и, следовательно, отсутствие потерь на ветер.Однако электрические трансформаторы имеют незначительные потери в меди и железе. Потери в меди происходят из-за потерь тепла при циркуляции токов по медным обмоткам, что приводит к потере электрической мощности. Это самые большие потери при работе электрического трансформатора. Потери в железе вызваны отставанием магнитных молекул, находящихся внутри сердечника. Это отставание происходит в ответ на изменение магнитного потока, что приводит к трению, и это трение производит тепло, что приводит к потере мощности в сердечнике.Эти потери можно значительно уменьшить, если сердечник изготовлен из специальных стальных сплавов.

Интенсивность потерь мощности определяет КПД электрического трансформатора и выражается в виде потерь мощности между первичной и вторичной обмотками. Результирующий КПД затем рассчитывается как отношение выходной мощности вторичной обмотки к мощности, подводимой к первичной обмотке. В идеале КПД электрического трансформатора составляет от 94% до 96%

Типы трансформаторов

Электрические трансформаторы можно разделить на различные категории в зависимости от их конечного использования, конструкции, поставки и назначения.

На основе проекта
  • Трансформатор с сердечником Этот трансформатор состоит из двух горизонтальных секций с двумя вертикальными плечами и прямоугольного сердечника с магнитной цепью. Цилиндрические катушки (ВН и НН) размещены на центральном стержне трансформатора стержневого типа.
  • Кожуховой тип Трансформатор Кожуховой трансформатор имеет двойную магнитную цепь и центральную ветвь с двумя внешними ветвями.

На основе поставки
  • Однофазный Трансформатор Однофазный трансформатор имеет только один набор обмоток.Отдельные однофазные блоки могут давать те же результаты, что и трехфазные переходы, когда они соединены между собой извне.
  • Трехфазный Трансформатор Трехфазный (или трехфазный) трансформатор имеет три набора первичных и вторичных обмоток, образующих группу из трех однофазных трансформаторов. Трехфазный трансформатор в основном используется для производства, передачи и распределения электроэнергии в промышленности.

По назначению
  • Повышающий трансформатор
    Этот тип определяется количеством витков провода.Так, если вторичный комплект имеет большее число витков, чем первичный, значит, напряжение будет соответствовать тому, которое составляет основу повышающего трансформатора.
  • Понижающий трансформатор
    Этот тип обычно используется для понижения уровня напряжения в сети передачи и распределения электроэнергии, поэтому его механизм полностью противоположен повышающему трансформатору.

На основе использования
  • Силовой трансформатор
    Обычно используется для передачи электроэнергии и имеет высокие характеристики.
  • Распределение Трансформатор Этот электрический трансформатор имеет сравнительно более низкую мощность и используется для распределения электроэнергии.
  • Инструмент Трансформатор Этот электрический трансформатор подразделяется на трансформаторы тока и напряжения
    • Трансформатор тока
    • Трансформатор напряжения

Эти трансформаторы используются для релейной защиты и одновременной защиты приборов.

На основе охлаждения
  • Масляные трансформаторы с самоохлаждением Этот тип обычно используется в небольших трансформаторах мощностью до 3 МВА и предназначен для самоохлаждения за счет окружающего воздушного потока.
  • Маслонаполненные трансформаторы с водяным охлаждением Этот тип электрического трансформатора использует теплообменник для облегчения передачи тепла от масла к охлаждающей воде.
  • С воздушным охлаждением (Air Blast) Трансформаторы В этом типе трансформатора выделяемое тепло охлаждается с помощью воздуходувок и вентиляторов, которые обеспечивают циркуляцию воздуха на обмотках и сердечнике.

Основные характеристики трансформатора

Все трансформаторы независимо от их типа имеют некоторые общие черты:

  • Частота входной и выходной мощности одинакова
  • Все трансформаторы используют законы электромагнитной индукции
  • Первичная и вторичная обмотки не имеют электрического соединения (кроме автотрансформаторов). Передача энергии осуществляется через магнитный поток.
  • Для передачи энергии не требуется движущихся частей, поэтому отсутствуют потери на трение или сопротивление воздуха, как в других электрических устройствах.
  • Потери в трансформаторах меньше, чем в других электрических устройствах, и включают:
    • Потери в меди (потери электроэнергии на тепло, создаваемое циркуляцией токов вокруг медных обмоток, считающиеся самыми большими потерями в трансформаторах)
    • Потери в сердечнике (вихревые токи и гистерезисные потери, вызванные отставанием магнитных молекул в ответ на переменный магнитный поток внутри сердечника)

Большинство трансформаторов очень эффективны, обеспечивая от 94% до 96% энергии при полной нагрузке.Трансформаторы очень высокой мощности могут обеспечить до 98%, особенно если они работают с постоянным напряжением и частотой.

Использование электрического трансформатора

Основные области применения электрического трансформатора включают:

  • Повышение или понижение уровня напряжения в цепи переменного тока.
  • Увеличение или уменьшение номинала катушки индуктивности или конденсатора в цепи переменного тока.
  • Предотвращение перехода постоянного тока из одной цепи в другую.
  • Изоляция двух электрических цепей.
  • Повышение уровня напряжения на месте выработки электроэнергии перед передачей и распределением.

Общие области применения электрического трансформатора включают насосные станции, железные дороги, промышленность, коммерческие предприятия, ветряные мельницы и электростанции.

Советы по поиску и устранению неисправностей электрического трансформатора

Использование мультиметра — лучший способ проверки и устранения неполадок в электрической цепи.

  1. Начните с проверки напряжения цепи, которую необходимо проверить.Этот шаг поможет вам определить тип лампочки, необходимой для сборки тестера цепей.
  2. Вырежьте 2 полоски из провода AWG 16-го калибра , убедившись, что длина каждой из них составляет не менее 12 дюймов.
  3. Используйте стриппер для удаления одной четверти внешнего пластика с каждого конца обеих полосок проводов и 1 дюйм внешнего пластика с двух других концов. Как только это будет сделано, скрутите оголенный провод, чтобы скрепить нити.
  4. Присоедините два конца, с которых вы удалили 1/4 -го -дюймового пластика, к клеммам держателя лампы.
  5. Вставьте лампочку в держатель и присоедините оставшиеся два конца провода к клеммам, которые вы хотите проверить.

D&F Liquidators уже более 30 лет обслуживает потребности в электротехнических строительных материалах. Это международный информационный центр с помещением площадью 180 000 квадратных метров, расположенным в Хейворде, Калифорния. Он хранит обширный перечень электрических разъемов, фитингов для кабелепроводов, автоматических выключателей, распределительных коробок, проводных кабелей, защитных выключателей и т. д.Он закупает электроматериалы у первоклассных компаний по всему миру. Компания также имеет обширный ассортимент электротехнической взрывозащищенной продукции и современных электросветотехнических решений. Покупая материалы оптом, D&F имеет уникальную возможность предложить конкурентоспособную ценовую структуру. Кроме того, он способен удовлетворить самые взыскательные требования и отправить материал в тот же день.

Трансформатор

и его работа, характеристики и применение — все о технике

Что такое трансформатор | его работа, характеристики и применение

Трансформатор является очень распространенным и широко используемым электрическим устройством.Он имеет приложения от мини-мобильных устройств, которые могут поместиться в карман, до тяжелых промышленных машин. В этой статье мы собираемся обсудить трансформатор, его принцип работы, его характеристики и области применения.

Трансформатор

Трансформатор представляет собой статическое электрическое устройство, которое передает электрическую энергию из одной цепи в другую с увеличением или уменьшением напряжения и силы тока.

Состоит из двух или более обмоток (катушек), намотанных на неподвижный железный сердечник.Есть два типа обмоток т.е.

  • Первичная обмотка
  • Вторичная обмотка
Первичная обмотка

Входная обмотка, которая возбуждается переменным током питания, называется первичной обмоткой. Число витков в первичной обмотке обозначают N p .

Вторичная обмотка

Обмотка трансформатора, которая является выходом трансформатора и соединена с нагрузкой, называется вторичной обмоткой.Число витков вторичной обмотки обозначают N s .

Коэффициент трансформации трансформатора

Это отношение числа витков вторичной обмотки трансформатора к числу витков первичной обмотки.

Очень важно определить входное и выходное напряжение и ток трансформатора.

Принцип трансформатора

Трансформаторы работают в соответствии с Законом Фарадея 2 nd Электромагнитной индукции .это означает, что если катушку поместить в переменное магнитное поле, в катушке будет индуцироваться ЭДС.

Трансформатор работает от переменного тока питания, также известного как переменный ток (AC). Из-за изменения переменного тока в первичной обмотке вокруг нее создается переменное магнитное поле. Это изменяющееся магнитное поле индуцирует ЭДС во вторичной обмотке посредством явления «Взаимная индукция» . Следовательно, происходит передача электрической энергии между двумя обмотками.Первичная и вторичная обмотки соединены магнитно, но электрически изолированы.

Уровни выходного напряжения и тока трансформатора могут варьироваться в зависимости от количества витков в первичной и вторичной обмотках, но частота остается неизменной.

Характеристики трансформатора

Некоторые характеристики трансформатора приведены ниже:

Входное и выходное напряжения трансформатора являются переменными. Трансформатор может увеличивать или уменьшать напряжение питания.

В вых  = В в (N s /N p )

Ток также является переменной величиной в трансформаторе, которую можно увеличивать или уменьшать.

I из  = I из (N p /N s )

Трансформатор — это устройство с постоянной частотой. Частота входного напряжения и выходного напряжения остается неизменной.

Мощность трансформатора остается постоянной. Мощность, подаваемая на трансформатор, и мощность, выдаваемая трансформатором, остается неизменной.

P на входе = P на выходе

В вход I вход = В выход I выход

Повышающий и понижающий трансформатор

В зависимости от входного и выходного напряжения трансформатора они подразделяются на эти два типа;

1) Повышающий трансформатор

Повышающий трансформатор имеет во вторичной обмотке N s большее число витков, чем в первичной обмотке N p .Он увеличивает входное напряжение на коэффициент трансформации трансформатора.

N с > N p

Коэффициент поворота > 1

В вых  = В в (N s /N p )

Коэффициент трансформации повышающего трансформатора больше 1.

2) Понижающий трансформатор

Трансформатор, у которого число витков в первичной обмотке N p больше, чем во вторичной обмотке N s , называется понижающим трансформатором.

Уменьшает входное напряжение на коэффициент трансформации трансформатора.

Н с < Н р

Коэффициент поворота < 1

В вых  = В в (N s /N p )

Коэффициент трансформации понижающего трансформатора меньше 1.

Применение трансформатора

Трансформатор используется в самых разных электрических и электронных устройствах. Это самое распространенное электрическое устройство.Некоторые из его применений приведены ниже:

  • Используется для увеличения или уменьшения напряжения в цепи.
  • Используется для гальванической развязки двух цепей.
  • Используется в выпрямителях переменного тока в постоянный для снижения высокого входного переменного напряжения.
  • Используется для согласования импеданса
  • Трансформаторы тока используются для целей измерения.
  • Распределительные трансформаторы используются для снижения уровня напряжения в наших бытовых приборах.
  • Стабилизаторы и регуляторы напряжения

 

Вы также можете прочитать:

Характеристики трансформатора

Передача мощности в трансформаторах

Теперь на рисунке мы можем посмотреть на схему из примера, перерисованную с включенными расчетными значениями напряжения и тока. Мощность в первичной обмотке трансформатора переходит во вторичную. Это показано в примере ниже.

Передача мощности в цепи трансформатора

Помните, что обмотка с более высоким напряжением имеет меньший ток, а обмотка с более низким напряжением имеет более высокий ток.В приведенном выше примере отношение напряжения составляет 20:1, а отношение тока — 1:20. Вторичная обмотка должна быть намотана проводом с большей площадью поперечного сечения, чем у первичной обмотки, чтобы нести больший ток.

Размышление над формулами

Номинальная мощность трансформаторов

Номинальная мощность трансформатора может быть рассчитана путем умножения вторичного переменного напряжения на вторичный переменный ток при полной нагрузке.

.

Мощность, указанная в ВА, применяется к небольшим трансформаторам.Номинальная мощность более крупных трансформаторов указывается в кВА или МВА.

Потери в трансформаторе

Потери в стали в трансформаторе

В сердечнике трансформатора индуцируются вихревые токи. Эти нежелательные вихревые токи вызывают нагрев сердечника. Они представляют собой потери в трансформаторе и называются потерями в железе. Железный сердечник состоит из стального ламинирования, чтобы свести к минимуму вихревые токи. Кремниевая сталь обычно используется, так как ее магнетизм легко меняется на противоположный.

Потери в меди в трансформаторе

Потери в меди связаны с током, протекающим через сопротивление обмоток, и часто называются потерями I 2 R ( P = I 2 x R ).Чем больше ток, протекающий по обмоткам, тем больше потери в меди.

Эффективность трансформатора

Трансформатор не имеет движущихся частей и является высокоэффективным устройством. Обычный КПД трансформатора составляет около 98%. Как правило, чем больше трансформатор, тем выше его КПД. Эффективность определяется как отношение выходной мощности к потребляемой мощности.

Трансформаторное масло: испытания, типы и свойства

Что такое трансформаторное масло?

Трансформаторное масло (также известное как изоляционное масло) — это особый тип масла, обладающий превосходными электроизоляционными свойствами и стабильный при высоких температурах.Трансформаторное масло используется в маслонаполненных силовых трансформаторах для изоляции, предотвращения образования дуги и коронного разряда, а также для отвода тепла трансформатора (т. е. в качестве хладагента).

Трансформаторное масло также используется для защиты сердечника и обмоток трансформатора, так как они полностью погружены в масло. Еще одним важным свойством изоляционного масла является его способность предотвращать окисление бумажной изоляции из целлюлозы. Трансформаторное масло действует как барьер между атмосферным кислородом и целлюлозой, избегая прямого контакта и, следовательно, сводя к минимуму окисление.Уровень трансформаторного масла обычно измеряется с помощью MOG (магнитного указателя уровня масла).

Типы трансформаторного масла

Существует два основных типа трансформаторного масла , используемого в трансформаторах:

  1. Трансформаторное масло на основе парафина
  2. Трансформаторное масло на основе нафты

Нафта легче окисляется, чем парафин. Но продукт окисления – т.е. шлам – в нафте растворяется лучше, чем шлам из парафинового масла.Таким образом, шлам нефти на основе лигроина не осаждается в нижней части трансформатора. Следовательно, он не препятствует конвекционной циркуляции масла, то есть не нарушает работу системы охлаждения трансформатора.

Хотя парафиновая нефть имеет более низкую скорость окисления, чем нафта, продукт окисления (шлам) нерастворим и осаждается на дне резервуара. Этот шлам действует как препятствие для системы охлаждения трансформатора.

Другая проблема с маслом на основе парафина заключается в том, что растворенные в нем парафины могут привести к высокой температуре застывания.Хотя это не проблема в более теплых климатических условиях (например, в Индии).

Несмотря на упомянутые выше недостатки, масло на основе парафина по-прежнему широко используется во многих странах (например, в Индии) из-за его высокой доступности.

Свойства трансформаторного масла

Для определения пригодности масла к эксплуатации следует учитывать некоторые специфические свойства изоляционного масла.

Свойства (или параметры) трансформаторного масла:

  1. Электрические свойства: Диэлектрическая прочность, удельное сопротивление, коэффициент диэлектрических потерь.
  2. Химические свойства: Содержание воды, кислотность, содержание шлама.
  3. Физические свойства: Межфазное натяжение, вязкость, температура вспышки, температура застывания.

Электрические свойства трансформаторного масла

Диэлектрическая прочность трансформаторного масла

Диэлектрическая прочность трансформаторного масла также известна как напряжение пробоя (BDV) трансформаторного масла. Напряжение пробоя измеряют, наблюдая, при каком напряжении искрят нити между двумя погруженными в масло электродами, разделенными определенным зазором.Низкое значение BDV свидетельствует о наличии в масле влагосодержания и проводящих веществ.

Для измерения BDV трансформаторного масла переносной комплект для измерения BDV обычно доступен на месте. В этом комплекте масло хранится в кастрюле, в которой закреплена одна пара электродов с зазором между ними 2,5 мм (в некоторых комплектах 4 мм). Теперь между электродами подается медленно возрастающее напряжение. Скорость нарастания напряжения контролируют на уровне 2 кВ/с и наблюдают за напряжением, при котором между электродами начинается искрообразование.Это означает, при каком напряжении диэлектрическая прочность трансформаторного масла между электродами нарушилась.

Это измерение проводится от 3 до 6 раз в одной и той же пробе масла, и мы берем среднее значение этих показаний. BDV — важный и популярный тест трансформаторного масла, так как он является основным индикатором исправности масла и может быть легко проведен на месте.

Сухое и чистое масло дает результаты БДВ, лучшие, чем масло с содержанием влаги и другими токопроводящими примесями.Минимальное напряжение пробоя трансформаторного масла или электрическая прочность трансформаторного масла , при котором это масло можно безопасно использовать в трансформаторе, принимается равным 30 кВ.

Удельное сопротивление трансформаторного масла

Это еще одно важное свойство трансформаторного масла. Удельное сопротивление масла является мерой сопротивления постоянному току между двумя противоположными сторонами блока масла размером 3 см. Его единицей является ом-см при определенной температуре. С повышением температуры удельное сопротивление масла быстро уменьшается.

Сразу после зарядки трансформатора после длительного простоя температура масла будет равна температуре окружающей среды, а при полной нагрузке температура будет очень высокой и может достигать 90 o C в условиях перегрузки. Таким образом, удельное сопротивление изоляционного масла должно быть высоким при комнатной температуре, а также иметь хорошее значение при высокой температуре.
Поэтому удельное сопротивление или удельное сопротивление трансформаторного масла следует измерять при 27 o C, а также при 90 o C.

Минимальное нормативное удельное сопротивление трансформаторного масла при 90 o С составляет 35·10 12 Ом–см, а при 27 o С 1500 · 10 12 Ом–см.

Коэффициент диэлектрических потерь тангенса дельта трансформаторного масла

Коэффициент диэлектрических потерь также известен как коэффициент потерь или тангенс дельта трансформаторного масла . Когда изоляционные материалы помещаются между токоведущей частью и заземленной частью электрооборудования, возникает ток утечки.Поскольку изоляционный материал по своей природе является диэлектриком, ток через изоляцию в идеале опережает напряжение на 90 90 209 o 90 210 . Здесь напряжение означает мгновенное напряжение между токоведущей частью и землей оборудования. Но на самом деле никакие изоляционные материалы не являются идеальными диэлектриками по своей природе.

Следовательно, ток через изолятор будет опережать напряжение с углом немного меньшим, чем 90 o . Тангенс угла, на который он меньше 90 o , называется коэффициентом диэлектрических потерь или просто тангенс дельта трансформаторного масла .Проще говоря, ток утечки через изоляцию имеет две составляющие: одну емкостную или реактивную, а другую резистивную или активную. Опять же, из приведенной выше диаграммы видно значение ‘δ’, которое также известно как угол потерь.

Если угол потерь мал, то резистивная составляющая тока I R мала, что свидетельствует о высоком резистивном свойстве изоляционного материала. Изоляция с высоким сопротивлением является хорошим изолятором. Следовательно, желательно, чтобы угол потерь был как можно меньше.Поэтому мы должны стараться, чтобы значение tanδ было как можно меньше. Высокое значение этого тангенса δ указывает на наличие загрязнителей в трансформаторном масле.

Следовательно, существует четкая зависимость между tanδ и удельным сопротивлением изоляционного масла. Если удельное сопротивление изоляционного масла уменьшается, значение тангенса дельта увеличивается, и наоборот. Таким образом, как испытание удельного сопротивления, так и испытание тангенса дельта трансформаторного масла , как правило, не требуются для одного и того же куска изолятора или изоляционного масла.

Одним предложением можно сказать, что tanδ является мерой несовершенства диэлектрической природы изоляционных материалов, таких как масло.

Химические свойства трансформаторного масла

Содержание воды в трансформаторном масле

Содержание влаги или воды в трансформаторном масле крайне нежелательно, так как это неблагоприятно влияет на диэлектрические свойства масла. Содержание воды в масле также влияет на бумажную изоляцию сердечника и обмотки трансформатора. Бумага очень гигроскопична.Бумага поглощает максимальное количество воды из масла, что ухудшает изоляционные свойства бумаги, а также сокращает срок ее службы. Но в нагруженном трансформаторе масло становится более горячим, следовательно, растворимость воды в масле увеличивается.

В результате бумага выделяет воду и увеличивает содержание воды в трансформаторном масле . Таким образом, температура масла во время отбора пробы для испытаний имеет решающее значение. При окислении в масле образуются кислоты, которые повышают растворимость воды в масле.Кислота в сочетании с водой дополнительно разлагает масло с образованием большего количества кислоты и воды. При этом скорость деградации масла увеличивается. Мы измеряем содержание воды в масле как ppm (частей на миллион единиц).

Содержание воды в масле допускается до 50 ppm согласно рекомендациям IS-335(1993). Для точного измерения содержания воды при таких низких уровнях требуется очень сложный прибор, такой как кулонометрический титратор Карла Фишера.

Кислотность трансформаторного масла

Кислое трансформаторное масло является вредным свойством.Если масло становится кислым, содержание воды в масле становится более растворимым в масле. Кислотность масла ухудшает изоляционные свойства бумажной изоляции обмотки. Кислотность ускоряет процесс окисления в масле. Кислота также включает ржавление железа в присутствии влаги.

Испытание трансформаторного масла на кислотность можно использовать для измерения кислотных компонентов загрязняющих веществ. Мы выражаем кислотность масла в мг КОН, необходимого для нейтрализации кислоты, содержащейся в грамме масла.Это также известно как число нейтрализации.

Физические свойства трансформаторного масла

Межфазное натяжение трансформаторного масла

Межфазное натяжение между поверхностью раздела воды и масла является способом измерения молекулярной силы притяжения между водой и маслом. в дин/см или миллиньютон/метр. Межфазное натяжение как раз полезно для определения наличия полярных загрязнений и продуктов распада нефти. Хорошее новое масло обычно имеет высокое межфазное натяжение. Примеси окисления масла снижают IFT.

Температура вспышки трансформаторного масла

Температура вспышки трансформаторного масла – это температура, при которой масло выделяет достаточное количество паров для образования горючей смеси с воздухом. Эта смесь дает мгновенную вспышку при приложении пламени в стандартных условиях. Точка воспламенения важна, потому что она определяет вероятность возникновения пожара в трансформаторе. Поэтому желательно иметь очень высокую температуру воспламенения трансформаторного масла . В целом это более 140 o (>10 o ).

Температура застывания трансформаторного масла

Это минимальная температура, при которой масло начинает течь при стандартных условиях испытаний. Температура застывания трансформаторного масла является ценным свойством в основном в местах с ледяным климатом. Если температура масла падает ниже точки застывания, трансформаторное масло прекращает конвекцию и препятствует охлаждению трансформатора. Нефть на основе парафина имеет более высокую температуру застывания по сравнению с нефтью на основе нафты, но в такой стране, как Индия, это не влияет на использование парафиновой нефти из-за ее теплых климатических условий.Температура застывания трансформаторного масла в основном зависит от содержания парафинов в масле. Поскольку масло на основе парафина имеет большее содержание парафина, оно имеет более высокую температуру застывания.

Вязкость трансформаторного масла

В нескольких словах, вязкость трансформаторного масла можно сказать, что вязкость — это сопротивление потоку в нормальных условиях. Под сопротивлением течению трансформаторного масла понимается препятствие конвекционной циркуляции масла внутри трансформатора. Хорошее масло должно иметь низкую вязкость, чтобы оказывать меньшее сопротивление обычному потоку масла, не влияя на охлаждение трансформатора.Низкая вязкость трансформаторного масла необходима, но не менее важно, чтобы вязкость масла как можно меньше увеличивалась при понижении температуры. Любая жидкость становится более вязкой при понижении температуры.

Тестирование трансформаторного масла

Трансформаторное масло необходимо тестировать, чтобы убедиться, что оно соответствует сегодняшним стандартам. Стандарты и процедуры тестирования определяются различными международными стандартами, и большинство из них установлены ASTM.

Испытания масла состоят из измерения напряжения пробоя и других химических и физических свойств масла либо с помощью портативного испытательного оборудования, либо в лаборатории.Благодаря надлежащему тестированию срок службы трансформатора увеличивается, что снижает необходимость платить за замену.

Какие факторы проверяются

Вот наиболее распространенные факторы, на которые следует обращать внимание при проведении испытаний трансформаторного масла: )

  • Напряжение пробоя диэлектрика (ASTM D877)
  • Коэффициент мощности жидкости (ASTM D924-08)
  • Межфазное натяжение (ASTM D971)
  • Удельное сопротивление (ASTM D1169)
  • Коррозионная сера (ASTM D1275)
  • ASTM D1524)
  • Примечание: ASTM расшифровывается как Американское общество испытаний и материалов.

    Эти тесты помогут определить, являются ли масла чистыми, и создадут базовый уровень свойств, которые необходимо периодически проверять. Хотя существует большое количество доступных тестов, они дороги. Поэтому лучше всего использовать их в качестве диагностики, если проблема возникает во время первичного тестирования.

    Рекомендуемая частота зависит от мощности и напряжения. Если результаты теста показывают некоторые красные флажки, частоту придется увеличить. Даже если стоимость тестирования высока, ее следует сравнивать со стоимостью замены трансформатора и временем простоя, связанным с его потерей.

    Важно понимать разницу между чрезмерным и нормальным уровнем газообразования. Количество растворенного газа в трансформаторном масле можно определить с помощью анализа растворенного газа (DGA). Скорость выделения газа зависит от нагрузки, материала изоляции и конструкции трансформатора.

    Общие проблемы при тестировании

    Таблица ниже показывает наиболее распространенные проблемы, которые могут возникнуть при тестировании трансформаторного масла:

  • 9
  • ключевой газ 3
    неисправность результаты
    Корона разряда Водород Низкоэнергетические разряды создают метан и водород и меньшие количества этилена и этана.
    Дуговой разряд Ацетилен Может производиться большое количество водорода или ацетилена или небольшое количество этилена и метана.
    Перегревается целлюлоза углерода . и водород (1112 градусов по Фаренгейту).Следы ацетилена могут образоваться, если устройство имеет электрические контакты или если проблема серьезная.

    Почему важны испытания трансформаторного масла необходима регенерация или фильтрация
  • Снижение затрат на масло и увеличение срока службы компонентов
  • Предотвращение несвоевременных отказов и повышение безопасности
  • Имейте в виду, трансформаторные масла могут служить до 30 лет.Таким образом, проведение надлежащих процедур тестирования сейчас сэкономит вам тысячи долларов в долгосрочной перспективе.

    Характеристики трансформатора — ENC Group Ltd

    Характеристики трансформатора

     

    Все трансформаторы независимо от их типа имеют некоторые общие черты:

    1. Частота входной и выходной мощности одинаковая

    2. Все трансформаторы используют законы электромагнитной индукции

    3. Первичная и вторичная обмотки не имеют электрического соединения (кроме автотрансформаторов).Передача энергии осуществляется через магнитный поток.

    4. Для передачи энергии не требуются движущиеся части, поэтому отсутствуют потери на трение или сопротивление воздуха, как в других электрических устройствах.

    5. Потери в трансформаторах меньше, чем в других электрических устройствах, и включают:

    1) Потери в меди (потери электроэнергии на тепло, создаваемое циркуляцией токов вокруг медных обмоток, считающиеся самыми большими потерями в трансформаторах)

    2) Потери в сердечнике (потери на вихревые токи и гистерезис, вызванные отставанием магнитных молекул в ответ на переменный магнитный поток внутри сердечника)

    Большинство трансформаторов очень эффективны, обеспечивая от 94% до 96% энергии при полной нагрузке.Трансформаторы очень высокой мощности могут обеспечить до 98%, особенно если они работают с постоянным напряжением и частотой.

    Все трансформаторы независимо от их типа имеют некоторые общие черты:

    1. Частота входной и выходной мощности одинаковая

    2. Все трансформаторы используют законы электромагнитной индукции

    3. Первичная и вторичная обмотки не имеют электрического соединения (кроме автотрансформаторов). Передача энергии осуществляется через магнитный поток.

    4. Для передачи энергии не требуются движущиеся части, поэтому отсутствуют потери на трение или сопротивление воздуха, как в других электрических устройствах.

    5. Потери в трансформаторах меньше, чем в других электрических устройствах, и включают:

    1) Потери в меди (потери электроэнергии на тепло, создаваемое циркуляцией токов вокруг медных обмоток, считающиеся самыми большими потерями в трансформаторах)

    2) Потери в сердечнике (потери на вихревые токи и гистерезис, вызванные отставанием магнитных молекул в ответ на переменный магнитный поток внутри сердечника)

    Большинство трансформаторов очень эффективны, обеспечивая от 94% до 96% энергии при полной нагрузке.Трансформаторы очень высокой мощности могут обеспечить до 98%, особенно если они работают с постоянным напряжением и частотой.

     


    Идеальный трансформатор | Характеристики идеального трансформатора

    • Идеальный трансформатор – это идеально спаренный трансформатор с нулевым свободным контактом и бесконечно высокой магнитной проницаемостью сердечника.
    • Это чисто воображаемый преобразователь, который имеет много схожих свойств, связанных с практическим трансформатором, и используется только в учебных целях.
    • Энергия идеального трансформатора используется полностью, т.е. его КПД составляет ровно 100%.

    Характеристики идеального трансформатора

    Гистерезисный двигатель MCQ | Один этап… x

    Для просмотра этого видео включите JavaScript и рассмотрите возможность перехода на веб-браузер, который поддерживает видео HTML5

    Идеальный трансформатор обладает следующими характеристиками:

    Поток с нулевой утечкой

    • Идеальный трансформатор — это идеально связанный трансформатор, что означает, что поток, развиваемый первичной обмоткой трансформатора, полностью связан со вторичной обмоткой, аналогично поток, создаваемый вторичной обмоткой, связан с первичной обмоткой трансформатора, поэтому в трансформаторе нет потока рассеяния.
    • Но в практическом трансформаторе часть потока, создаваемого первичной и вторичной обмотками, вообще не соединяется, и процент полезного потока в практическом трансформаторе составляет около 97–98%.

    Без потерь в сердечнике

    • Проницаемость магнитного сердечника бесконечна, поэтому все силовые линии магнитного поля сосредоточены внутри сердечника, поэтому для намагничивания сердечника идеального трансформатора требуется небольшой ток намагничивания, следовательно, рассеивание энергии ноль, следовательно, потери на гистерезис и вихревые токи равны нулю.

    Нулевое сопротивление обмотки

    • Обмотка идеального трансформатора состоит из материала с идеальной проводимостью, т.е. обмотка не имеет сопротивления, следовательно, в обмотке не будет падения напряжения, что гарантирует отсутствие I 2 R потери.

    Максимальный КПД

    • Поскольку отсутствуют потери (потери в сердечнике, потери I 2 R, потери на вихревые токи, потери на гистерезис) и поток рассеяния, поэтому общая входная мощность, подаваемая на первичную обмотку трансформатора, точно равна такая же, как общая выходная мощность, полученная через вторичную обмотку трансформатора.Поэтому говорят, что КПД идеального трансформатора равен 100%.

    Систематическая схема идеального трансформатора

    • Предположим, что идеальный трансформатор с первичной обмоткой подключен к сети переменного тока, а вторичная обмотка разомкнута, т.е. к нему не приложена нагрузка.
    • Теперь при приложении к первичной обмотке переменного напряжения V 1 за счет электромагнитной индукции на первичной обмотке индуцируется ЭДС E 1 .Поскольку в идеальном трансформаторе нет падения напряжения, следовательно, противоэдс равна и противоположна приложенному напряжению В 1
    • потребляет небольшой ток намагничивания Im.
    • В случае чистой индуктивности ток отстает от приложенного напряжения на 90 o
    • Этот ток намагничивания создает поток Φ, который прямо пропорционален току и, следовательно, находится в фазе с ним.
    • Поток проходит как через первичную, так и через вторичную обмотку трансформатора, поэтому согласно закону электромагнитной индукции Фарадея , во вторичной обмотке индуцируется напряжение V 2 . Эта V 2 создавала встречную ЭДС E 2 (ЭДС взаимного наведения)
    • В любой момент (при одинаковом соотношении витков) значение V 1 всегда равно V 2 при идеальный трансформер.
    • Обе ЭДС E 1 и E 2 всегда отстают от потока на 90 o  и их величины зависят от скорости изменения потока и числа витков в первичной и вторичной обмотках.

    Примечание: Как показано на рисунке, ЭДС E 1 и E 2 находятся в фазе, но E 1 равно V 1 и, следовательно, они E 1 9251 и, следовательно, они E 1 и 180 o не совпадают по фазе друг с другом.

    сообщите об этом объявлении

    Конструкция, работа и характеристики трансформаторов напряжения

    Что такое потенциальные преобразователи?

    Трансформаторы напряжения предназначены для питания вольтметров, катушек напряжения ваттметров и реле от линий высокого напряжения.Первичная обмотка трансформатора подключается к линии, по которой измеряется напряжение, а цепь напряжения подключается через вторичную обмотку.

    Конструкция трансформатора напряжения очень похожа на конструкцию силового трансформатора, но нагрузка трансформатора напряжения всегда мала, иногда всего несколько вольт-ампер. подается на приборную нагрузку. Нормальное вторичное напряжение составляет 110 В.

    Необходимо прочитать:

    Строительство трансформаторов напряжения:

    Конструкция и конструкция трансформаторов напряжения в основном такие же, как у силовых трансформаторов, но есть несколько основных отличий: (i) Силовые трансформаторы спроектированы с учетом эффективности, регулирования и стоимости. Стоимость снижается за счет использования небольших размеров сердечника и проводника. желаемая производительность, т.е. постоянство отношения и малость фазового угла:

    По сравнению с силовым трансформатором трансформатор напряжения имеет большие размеры сердечника и проводников. Экономичный дизайн может привести к большим ошибкам отношения и фазового угла, которые являются нежелательными особенностями. (ii) Выходная мощность трансформатора напряжения всегда мала, а размеры довольно велики. Следовательно, повышение температуры невелико, и, следовательно, нет тепловых проблем, вызванных перегрузками, как в силовых трансформаторах. Фактически нагрузка трансформатора напряжения ограничивается соображениями точности, тогда как в силовом трансформаторе ограничение нагрузки осуществляется по принципу нагрева.

    На самом деле, трансформаторы напряжения способны выдерживать нагрузки на тепловой основе, во много раз превышающие их номинальные нагрузки. Эти нагрузки варьируются от 2 до 3 раз для трансформаторов напряжения низкого напряжения и до 30 или более раз для некоторых трансформаторов высокого напряжения.

    Сердцевина:  Сердцевина может иметь конструкцию оболочки или сердцевины. Кожуховая конструкция обычно используется только для низковольтных трансформаторов. Следует соблюдать особые меры предосторожности при сборке и чередовании пластин сердечника, чтобы свести к минимуму влияние воздушных зазоров в стыках.

    Обмотки:  Первичная и вторичная обмотки соосны, чтобы свести реактивное сопротивление рассеяния к минимуму. Чтобы упростить проблемы с изоляцией, обмотка низкого напряжения (вторичная) помещается рядом с сердечником. Первичная обмотка может быть одной катушкой. в трансформаторах низкого напряжения, но должны быть разделены на несколько коротких катушек в трансформаторах высокого напряжения, чтобы уменьшить необходимую изоляцию между слоями катушек.

    Необходимо прочитать:

    Изоляция: В качестве изоляции для конструкции катушки используется хлопчатобумажная лента и лакированный батист.Между змеевиками используются жесткие сепараторы. При низком напряжении трансформаторы обычно заливаются без компаунда, но трансформаторы напряжения для использования при напряжении выше 7 кВ залиты маслом. На континенте были разработаны трансформаторы сухого типа с фарфоровой изоляцией для использования до 45 кВ.

    Вводы: Маслонаполненные вводы обычно используются для трансформаторов напряжения с масляным наполнением, поскольку это минимизирует общий размер трансформатора. Две втулки используются, когда ни одна из сторон линии не находится под потенциалом земли.Некоторые трансформаторы напряжения, подключаемые от линии к нейтрали систем с заземленной нейтралью, имеют только один высоковольтный ввод.

    Здесь уместно отметить, что трансформатору тока требуется только одна втулка, так как выводы с двух концов первичной обмотки проходят через один и тот же изолятор, так как между ними есть лишь небольшое напряжение, что экономит расходы на другой высоковольтный изолятор. . Двухобмоточный однофазный трансформатор напряжения показан на рисунке ниже.

    Трансформаторы напряжения высокого напряжения:

    Трансформаторы напряжения обычного типа, используемые для высокого напряжения 110 кВ и выше, очень большие по размеру и дороги в изготовлении из-за требований к изоляции. Например, трансформатор напряжения на 110 кВ имеет общую высоту около 7,5 метров и весит почти 5 тонн. . Это очень громоздкий размер, а также материалы, используемые в конструкции  преобразователя напряжения , используются очень неэкономно.

    В последнее время произошли изменения в конструкции и конструкции трансформаторов напряжения , что привело к значительному уменьшению габаритов и стоимости трансформаторов. Были разработаны две конструкции, исключающие высоковольтный ввод во вводах. размеры и стоимость трансформаторов.

    Необходимо прочитать:

    Эти конструкции предназначены для измерения напряжения между линией и землей в трехфазной системе.В конструкциях используется

    (i) Изолированный корпус: Трансформатор полностью выполнен из масляного изолятора высокого напряжения. Это приводит к экономии пространства и материалов.

    (ii) Трансформатор напряжения из формованной резины: Последние разработки в области производства синтетического каучука привели к появлению трансформатора напряжения из литой резины, заменяющего изоляционное масло и фарфоровые втулки для некоторых применений. Этот блок дешевле, чем обычный маслонаполненный P.Т., а так как втулки изготовлены из формованной резины, устраняются трудности, связанные с разрушением фарфора.

    (iii) Каскадные трансформаторы: В каскадной схеме напряжение распределяется между несколькими трансформаторами. Предположим, что напряжение делится между N трансформаторами и, следовательно, на каждый трансформатор будет приходиться 1/N общего напряжения. Таким образом, для каждого из них требуется изоляция, соответствующая более низкому напряжению, с последующей экономией места и материала. Основное применение каскадной схемы заключается в повышении номинального напряжения агрегатов сухого типа.

    Необходимо прочитать:

    Защита трансформаторов напряжения:

    Трансформаторы напряжения могут непрерывно работать при напряжении, в 1,2 раза превышающем номинальное. Короткое замыкание на вторичной обмотке трансформатора напряжения может привести к полному повреждению трансформатора. Для защиты энергосистемы от коротких замыканий в трансформаторах напряжения на первичной (высоковольтной) стороне используются предохранители. Предохранители используются на вторичной стороне для защиты P.T. против неправильного переключения и неправильного заземления.

    Емкостные трансформаторы напряжения:

    При напряжениях выше примерно 100 кВ (фаза) трансформатор напряжения
    обычного электромагнитного типа становится дорогим из-за требований к изоляции. Менее дорогой альтернативой является емкостной трансформатор напряжения. Он состоит из емкостного делителя потенциала, используемого в сочетании с обычным вспомогательным трансформатором. Емкостной делитель потенциала понижает измеряемое напряжение (скажем, примерно до 10 кВ).

    Выходное напряжение емкостного делителя дополнительно понижается вспомогательным трансформатором до желаемого вторичного напряжения (скажем, 110 В). Вспомогательный трансформатор состоит из индуктивности, которая может полностью или частично состоять из индуктивности рассеяния обмоток вспомогательного трансформатора.

               Значение этой индуктивности L может быть отрегулировано равным 1/ω²(C₁ + C₂), чтобы падение напряжения из-за тока, отводимого от делителя, было в значительной степени компенсировано.Таким образом, общий коэффициент трансформации напряжения не зависит от нагрузки. Общий коэффициент является произведением коэффициентов делителя и трансформатора.

    На практике, однако, компенсация не является полной из-за потерь индуктивности, а также из-за небольших изменений частоты, которые могут возникнуть. Тем не менее, характеристики емкостных трансформаторов напряжения не намного уступают характеристикам трансформаторов напряжения
    электромагнитного типа и при условии, что ток в первичной обмотке вспомогательного трансформатора не превышает примерно 10% от тока в делителе.

    Необходимо прочитать:

    Характеристики потенциальных трансформаторов:

    1)Влияние вторичного тока или ВА:

    Если мы увеличим вторичное бремя. вторичный ток увеличивается, и, следовательно, увеличивается первичный ток. Падение напряжения как на первичной, так и на вторичной обмотке увеличивается, и, таким образом, при заданном значении Vp значение Vs уменьшается, и, следовательно, фактическое отношение увеличивается по мере увеличения нагрузки. Ошибка отношения увеличивается, становясь все более отрицательной с увеличением нагрузки.Это изменение ошибки отношения почти линейно с изменением нагрузки.

    Что касается фазового угла, напряжение Vp более опережает по фазе из-за увеличения падения напряжения с увеличением вторичной нагрузки. Обратный вектор Vs отстает по фазе из-за увеличения секунды, напряжение обмотки падает. Таким образом, с увеличением груз. фазовый угол между обращенными Vp и Vs увеличивается, становясь более отрицательным.

    2) Влияние коэффициента мощности вторичной нагрузки:

    Если коэффициент мощности нагрузки вторичной цепи уменьшается, угол ∆ увеличивается.Это приводит к смещению тока Ip в сторону тока I0. Напряжение Vp и Vs более близко совпадают по фазе с Ep и Es соответственно, поскольку падение напряжения практически постоянно. Результатом является увеличение Vp по отношению к Ep. Но Vp постоянна и, следовательно, Ep уменьшается относительно Vp.

    Напряжение Vs уменьшается относительно Es. Таким образом, коэффициент трансформации увеличивается по мере уменьшения коэффициента мощности вторичной нагрузки. Теперь с уменьшением коэффициента мощности Vs опережает по фазе, а Vp отстает по фазе, фазовый угол (-ve) уменьшается с уменьшением вторичного коэффициента мощности.

    3)Влияние частоты:

    При постоянном напряжении поток обратно пропорционален частоте. Увеличение частоты уменьшает поток и, следовательно, Im и Ie уменьшаются и, следовательно, отношение напряжений уменьшается. Уменьшение не настолько сильное, так как с увеличением частоты увеличивается реактивное сопротивление рассеяния и, следовательно, увеличиваются падения реактивного сопротивления рассеяния, что приводит к увеличению коэффициента.

    Таким образом, изменения отношения напряжений из-за изменения частоты зависят от относительных значений In и реактивных сопротивлений рассеяния, так как вызываемые ими эффекты противоположны друг другу.Что касается ошибки фазового угла, оба эффекта, связанные с увеличением частоты, опережают Vp, а увеличение вторичного реактивного сопротивления замедляет Vs, и, следовательно, фазовый угол увеличивается с увеличением частоты.

    Необходимо прочитать:

    4)Влияние первичного напряжения:

    Нет большого разброса питающего напряжения, к которому подключена первичная обмотка трансформатора напряжения . Поэтому исследование изменения коэффициента и фазового угла в зависимости от напряжения питания не имеет значения.

    Заключение:

    Теперь здесь мы изучили Конструкция и работа трансформаторов напряжения . Вы можете скачать эту статью в формате pdf, ppt.

    Комментарий ниже для любых запросов.

    .

    0 comments on “Характеристики трансформатора: Трансформаторы — устройство, принцип работы и область применения, основные типы и характеристики

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *