Трансформаторы классификация принцип действия: Силовые трансформаторы: определение, классификация и принцип работы

Классификация трансформаторов. Конструкция и принцип действия трансформатора. Группа соединения, напряжение короткого замыкания, коэффициент трансформации.

Классификация трансформаторов. Конструкция и принцип действия трансформатора. Группа соединения, напряжение короткого замыкания, коэффициент трансформации.

Трансформатор— это электромагнитный аппарат для преобразования электрической энергии одного напряжения в электрическую энергию другого напряжения той же частоты.

Классификация по назначению:

Силовые, измерительные, автотранс-ры (для связи систем близких наяжений и запуска эл.двигате-лей), силовые специального назначения, индукционные регуляторы, испытательные трансформаторы.

По числу фаз: однофазные и трехфазные

По числу обмоток на фазу: двухобмоточные и трехобмоточные,

По виду охлаждения: сухие и масляные,

Также бывают понижающие и повышающие Конструкция: Сердечник — Обмотки- Баки масляных трансформаторов — Крышка бака (выводные изоляторы обмоток высшего и низшего напряжения, маслорасширитель (более 100кВА), газовое реле, переключатель числа витков обмотки с приводом, кран для заливки масла.)

Материал магнитопроводов (ярмо и стержень: электротехническая сталь, магнитодиэлектрики.

Принцип действия

Первичная обмотки трансформатора подключается к сети и по ней течёт ток который создаёт магнитный поток,замыкающийся по сердечнику и пересекающий первичную и вторичную обмотки. Маг поток наводит в них эдс по з. эл.маг. индукции. (e=-wdФ/dt)


Группа соединения обмоток— это угол сдвига фаз между линейными эдс.

Коэффициент трансформации транс-ра напряжения отношение напряжений на зажимах первичной и вторичной обмоток при холостом ходе

Напряжение короткого замыкания Напряжение, которое подводят к первичной обмотке, при замкнутой вторичной, при котором ток в первичной обмотке не превышает номинального значения.

 

 

Электромагнитные процессы при работе трансформатора. Основные соотношения. Уравнения ЭДС и МДС. Приведенный трансформатор. Схема замещения и уравнения. Векторная диаграмма.

Принцип действия — закон электромагнитной индукции.

Уравнение МДС (2 закон Кирхгофа для магнитной цепи)

Магнитные потоки и ЭДС обмоток

Коэффициент трансформации

U1 / U2 ≈ w1 / w2 .

Уравнения МДС и напряжений обмоток в комплексной форме

ЭДС обмоток

Приведенный трансформатор. Приведенный ток и приведенная ЭДС

Приведенные сопротивления вторичной обмотки из условия неизменности потерь при приведении

окончательное уравнения МДС и напряжений обмоток приведенного трансформатора в комплексной форме

Режим холостого хода однофазного трансформатора.

Холостом ходом тр-ра наз-ся режим работы при разомкнутой вторичной обмотки

 

Ток I1 = I0 -ток холостого хода. Реактивная составляющая I0 создает магнитный поток Ф , который замыкается по магнитопроводу. Он изменяется по закону:

Ф = Фт ∙ sin ω∙t

где Фт — амплитуда потока; ω = 2 ∙ π ∙ f1. t- время.

Потери холостого хода состоят из потерь в меди первичной обмотки, которыми в расчете пренебрегают, и потерь в стали на перемагничивание (гистерезис) и на вихревые токи, основных и добавочных.

 

Режим короткого замыкания трансформатора. Схема замещения, векторная диаграмма, уравнения.

Опыт короткого замыкания проводят при напряжении короткого замыкания , где — параметр трансформатора- напряжение короткого замыкания в % от номинального, которому при работе в режиме короткого замыкания соответствуют токи в обмотках, равные номинальным токам.

Уравнения

Мощность короткого замыкания равна потерям в обмотках при номинальном токе . Потери в стали малы.

АСИНХРОННЫЕ МАШИНЫ

Обмотки машин переменного тока.

Обмотки машин переменного тока

Обмотки двухслойные: петлевые и волновые.

Обмоткиоднослойные: эвольвентная, «в развалку», «цепная», концентрическая.

Расчетные величины для построения однослойной обмотки , : шаг, число пазов на полюс и фазу, угол сдвига ЭДС соседних пазов, сдвиг соседних фаз

Электромагнитные процессы в асинхронной машине при вращающемся роторе. Уравнения

Реакторный пуск.

Автотрансформаторный пуск при применении автотрансформатора с коэффициентом трансформации

Пуск с переключением с треугольника на звездувозможен, если двигатель нормально работает при соединении в треугольник. Фазное напряжение при переключении на звезду снижается в раз, а сопротивление фазы увеличивается в раз:

, , , ,

Частотный пускс плавным повышением частоты и напряжения может быть выполнен при включении двигателя через статический или электромашинный преобразователь частоты

 

Классификация трансформаторов. Конструкция и принцип действия трансформатора. Группа соединения, напряжение короткого замыкания, коэффициент трансформации.

Трансформатор— это электромагнитный аппарат для преобразования электрической энергии одного напряжения в электрическую энергию другого напряжения той же частоты.

Классификация по назначению:

Силовые, измерительные, автотранс-ры (для связи систем близких наяжений и запуска эл.двигате-лей), силовые специального назначения, индукционные регуляторы, испытательные трансформаторы.

По числу фаз

: однофазные и трехфазные

По числу обмоток на фазу: двухобмоточные и трехобмоточные,

По виду охлаждения: сухие и масляные,

Также бывают понижающие и повышающие Конструкция: Сердечник — Обмотки- Баки масляных трансформаторов — Крышка бака (выводные изоляторы обмоток высшего и низшего напряжения, маслорасширитель (более 100кВА), газовое реле, переключатель числа витков обмотки с приводом, кран для заливки масла.)

Материал магнитопроводов (ярмо и стержень: электротехническая сталь, магнитодиэлектрики.

Принцип действия

Первичная обмотки трансформатора подключается к сети и по ней течёт ток который создаёт магнитный поток,замыкающийся по сердечнику и пересекающий первичную и вторичную обмотки. Маг поток наводит в них эдс по з. эл.маг. индукции. (e=-wdФ/dt)

Группа соединения обмоток— это угол сдвига фаз между линейными эдс.

Коэффициент трансформации транс-ра напряжения отношение напряжений на зажимах первичной и вторичной обмоток при холостом ходе

Напряжение короткого замыкания Напряжение, которое подводят к первичной обмотке, при замкнутой вторичной, при котором ток в первичной обмотке не превышает номинального значения.

 

 

Трансформаторы: классификация и принцип работы

Автор leleka На чтение 2 мин. Просмотров 593 Опубликовано Обновлено

Трансформаторами называют электрический вид оборудования, который способен передавать электрическую энергию между контурами с помощью магнитной индукции. Данные аппараты довольно-таки часто можно встретить в различных сферах жизнедеятельности, а именно: бытовая область, промышленность и так далее.

Стоит купить ТМГ для того, чтобы увеличить либо же снизить уровень напряжения в электрической сети. Он также необходим для того, чтобы преобразовывать переменный вид электрического тока в постоянный тип. Для таких целей трансформаторы устанавливаются в блоках питания.

Классификация трансформаторов

На современном рынке представлен обширный ассортимент различных моделей трансформаторов. Это оборудования классифицируют на несколько основных категорий, которые тоже имеют свои разновидности. Среди этих категорий можно отметить следующие:

  • По задаче, которую необходимо выполнить. Их используют для того, чтобы получить низкий либо же повышенный уровень напряжения в высоковольтных линиях.
  • По количеству фаз. На данный момент существуют трехфазные и однофазные трансформаторы. В основном используют трехфазное оборудование.
  • По числу обмоток. На сегодняшний день выделяют два вида аппаратов данной категории, а именно: двухобмоточные и трехобмоточные трансформаторы.
  • По месту установки. Существует наружнее и внутреннее оборудование.

Также существует еще большое количество параметром, по которым трансформаторы можно классифицировать на виды.

Принцип работы трансформаторов

С помощью трансформаторов, которые относятся к категории электрических и магнитных устройств, возможно преобразовать напряжения, а также вид электрического тока. Стоит отметить, что во время данного процесса не изменяется общее количество фаз, форма графика и частота тока.

Простой образец электромагнитного оборудования имеет в своей конструкции магнитный провод, а также две обмотки на стержнях.

Главным принципом работы оборудования считается электромагнитная индукция. Как только питание, которое находится в виде переменного тока, подключено для первичной обмотки в магнитопроводе начинает появляться электрический магнитный переменный ток. Он начинает замыть на магнитопроводе, тем самым соединяя сразу две обмотки. Если в данный момент к второй обмотке подключить дополнительную нагрузку, тогда она будет создавать напряжение, которое образуется при взаимодействии с ЭДС.

Принцип работы трансформатора

Для того, чтобы в домашних условиях самостоятельно повысить эффективность работы многих устройств и напряжение в электрической сети, часто используются регулирующие устройства. Предлагаем, в связи с этим, рассмотреть принцип работы трансформатора тока понижающего, повышающего, импульсного, Тесла, а также автотрансформатора.

Принцип работы и классификация трансформаторов

Принцип работы измерительного трансформатора (как и разделительного), очень прост. Он подчиняется закону Фарадея электромагнитной индукции. На самом деле взаимная индукция между двумя или более обмотками отвечает за действия преобразования в электрическом трансформаторе.

В соответствии с этим, закон Фарадея гласит: «скорость изменения потокосцепления по времени прямо пропорциональна наведенной ЭДС в проводнике или катушки».

Основы теории трансформатора

Скажем, у нас трансформатор с одной обмоткой, которая соединена с переменным электрическим источником тока. Переменный ток через обмотку производит постоянно меняющийся поток, который окружает катушку. Если любая другая обмотка приближена к предыдущей, определенная часть потока соединяется с ней. Этот поток постоянно меняется в амплитуде и направлении, но в этих случаях должно происходить изменение потокосцепления во вторую обмотку или обмотки.

Согласно закону Фарадея электромагнитной индукции, должно быть ЭДС, которое индуцируется раз в секунду. Если цепь последней обмотки закрыта, то через неё должен проходить электрический ток. Это простейший принцип работы электрического силового или сварочного трансформатора и это основной принцип работы трансформатора.

Схема силового трансформатора

Всякий раз, когда мы используем движение переменного тока к электрической катушки, поток энергии окружает эту обмотку. Поток тока будет неравномерным, и скорость его постоянно изменяется. Естественно ЭКГ будет производиться в нем, как в законе Фарадея, где говорится о явлении электромагнитной индукции. Это наиболее фундаментальное понятие теории трансформатора

Обмотка, которая принимает электрическую мощность от источника, как правило, известна как первичная обмотка трансформатора.

Обмотка, что дает требуемое выходное напряжение из-за взаимной индукции в трансформаторе, называется вторичной обмоткой трансформатора.

Основные конструкционные части трансформатора

Существует три основные части трансформатора:

 

1. Первичная обмотка трансформатора – производит магнитный поток, когда подключена к электрическому источнику.
2. Магнитный сердечник трансформатора — магнитный поток, создаваемый первичной обмоткой, создает замкнутую магнитную цепь.
3. Вторичная обмотка трансформатора – намотана на сердечник.

Как работает силовой или сварочный трансформатор

Электрический силовой трансформатор является статическим устройством, которое преобразует электрическую энергию от одной схемы к другой без непосредственного соединения, с помощью взаимной индукции между своих обмоток. Он преобразует энергию от одной схемы к другой, не меняя свою частоту, но может работать в разных уровнях напряжения, например если сварщик поменял флюс, или произошел сбой генератора при сварке.

Трехфазный трансформатор

Работа однофазного трансформатора напряжения

Принцип работы однофазного трансформатора не слишком отличается от трехфазного понижающего прибора. Когда электрический ток проходит в первичной обмотке, она создает МП, у которого достаточно мощные силовые линии. Они пронизывают первичную катушку полностью, и вторичную частично. Все эти линии замкнуты вокруг проводников катушек, но их часть замкнута непосредственно на проводниках.

Видео: наглядный урок, который рассказывает о принципе работы трансформатора

Согласно закону о магнитной связи, чем ближе объекты друг к другу, тем сильнее эта связь, но чем они дальше расположены — тем она слабее, и так пока не станет нулевой. Это объясняется тем, что при расположении коаксиального типа, чем обмотки расположены дальше, тем меньше сцепление силовых линий и их проникновение в трансформаторные катушки.

Схема: однофазный трансформатор

Нужно понимать, что в однофазном трансформаторе сила магнитного поля также зависит от тока. Скачки переменного электрического тока могут значительно снизить силу МП, или наоборот. Это еще называется законом электродвижущей силы. Т.е. в первой обмотке производится самоиндукция, а во вторичной – взаимоиндукция.

Как только концы этих обмоток соединятся – устройство, которому необходимо получить результаты работы трансформатора, станет снабжаться электрическим током, принцип работы будет запущен, в определенной последовательности катушки начнут работать.

Работа автотрансформатора

Чаще всего в домашних условиях используется трансформатор не с двумя обмотками, а с одной. Рассмотрим принцип работы электронного автотрансформатора (вольтодобавочного трансформатора), и его характеристики. Данные устройства относятся к трансформаторам специального использования, т.к. их обмотка низкого напряжения у обычных трансформаторов, является обмоткой высокого напряжения, те они связаны между собой не только магнитным полем, но и гальваническим.

Схема: автотрансформатор

Переключая обмотки при желании можно получить либо высокое, либо низкое напряжение. Подключая источник переменного тока к сердечнику, мы получим переменное магнитное поле. И между точками сердечника возникнет, и будет усиливаться ЭДС. Благодаря тому, что сердечник выполнен особенным образом, в нем протекает очень малое количество тока, которое создает достаточно сильное МП. Т.е. при экономии материалов мы получаем разное по необходимости, напряжение.

Автотрансформаторы целесообразнее использовать в областях, где нужно совсем незначительное изменение напряжения и РПН, но на продолжительный отрезок времени. Это лаборатории, небольшие предприятия или домашние хозяйства.

Бывают еще и узкоспециализированные лабораторные трансформаторы, у них несколько иная схема:

Обмотка выполнена из специального ферромагнитного материала, которая сводит вероятность резонансного движения к минимуму. Основные отличия от обычного прибора – это:

  1. Кроме ферромагнетика они обмотаны медным проводом;
  2. Низкие допустимые параметры — максимальная мощность до 7 кВА;
  3. Здесь работает система строчного ролика – на поверхности трансформатора имеется дорожка, по которой передвигается контактирующий ролик или щетка.

Но у такого обмоточного трансформатора есть свои недостатки:

  • нужно изолировать вторичные и первичные цепи, т.к. они имеют достаточно сильную электрическую связь;
  • нельзя использовать дл защиты в мощных сетях, допустим предел от 6 до 10 кВ;
  • ремонт и содержание требует значительных вложений.

Работа гидротрансформатора

Каждый водитель бульдозера либо другой машины, знаком с принципом работы трансформатора АКПП или гидротрасформатора, но какое его назначение. На самом деле, данный прибор является модернизированной муфтой, которая вращается не один раз, а два, газовое оборудование требует установки даже нескольких таких приборов.

Его необходимо установить между двигателем и трансмиссией, чтобы получить вращательное движение, которое после перейдет на колеса. Внешне механизм напоминает бублик, за что и получил такое «прозвище» от автослесарей, но у нег достаточно сложная конструкция:

По краю с обеих сторон встроены насосы, а в центре установлен мини реактор. Последний прибор должен передавать жидкость (масло, к примеру), на турбинное колесо, которое в свою очередь распределяет её равномерно по всей поверхности трансформатора.

Переднее колесо жестко соединено с главным валом машинного двигателя, захватывая жидкость, передает её далее по механизму. Но реактор при необходимости блокирует это движение и выводит колесо из работы.

Помимо блокировки вращающегося момента, конструкция масляного трехобмоточного трансформатора позволяет ему выполнять функции демпфинирования. Т.е., если авто достигло своего предела, скажем, 80 км/час, то для предотвращения несчастного случая вращающийся момент начинает передаваться уже через демпфинирующие пружины. Таким образом, производится защита от холостого хода и резкой остановки двигателя.

Таким образом и можно объяснить принцип работы трансформатора, как видите, все очень похоже, но есть некоторые нюансы у разных моделей в зависимости от области применения и конструкции.

 



конструкция, принцип и режимы работы

Однофазный трансформатор – статическое устройство, имеющее две обмотки связанные индуктивно на магнитопроводе, предназначенное для преобразования одной величины напряжение и тока в другое в одной фазе.

Конструкция однофазного трансформатора

Любой однофазный трансформатор может работать только в цепях переменного тока. За счёт него полученное электрическое напряжение изменяется в нужную величину. Ток, полученный таким способом, повышается, в результате того, что мощность отдаётся в действительности без потерь. С этого и следует вывод, что основное использование такого прибора – вывести необходимое для решения задачи напряжение, после чего можно применять в определённых целях.

Вникнуть в работу прибора поможет детальный разбор конструкции трансформатора. Состоит он из следующих основных частей:

  • Сердечник, состоящий из материалов с ферромагнитными свойствами;
  • Две катушки, вторая находится на отдельном каркасе;
  • Защитный чехол (имеется не у всех моделей).
Конструкция однофазного трансформатора

Принцип работы

Однофазный трансформатор работает на определённом законе, ввиду которого идущее в витке переменное электромагнитное поле наводит электродвижущую силу в расположенном рядом проводнике. Действие названо законом электромагнитной индукции, которое было открыто Майклом Фарадеем в 1831 году. В результате обоснования закона учёный создал общую теорию, используемую в работе огромного числа современных электрических приборов.

При подключении первичной обмотки к источнику переменного тока в витках этой обмотки протекает переменный ток I1, который создает в сердечнике (магнитопроводе) переменный магнитный поток. Замыкаясь в сердечнике, этот поток сцепляется с первичной и вторичной обмотками и индуцирует в них ЭДС, пропорциональные числу витков W.

Принцип работы трансформатора

В первичной обмотке ЭДС самоиндукции:
во вторичной обмотке ЭДС взаимоиндукции:
При подключение ко вторичной обмотке нагрузке потечет I2 и установиться U2.

Режимы работы

Как и любой другой преобразователь, однофазный трансформатор имеет три режима работы:

  1. Режим холостого хода. Из названия понятно, что ток проходить не будет, в виду разомкнутой вторичной цепью устройства. А по первичной обмотке проходит холостой ток, основной элемент которого представлен реактивным током намагничивания. Режим используется в качестве определения КПД трансформатора, либо для вывода потерь в сердечнике.
  2. Режим нагрузки. Режим определяется работой трансформатора с подсоединённым источником в первичной цепи, и определённой нагрузкой во вторичном канале устройства. Для вторичной цепи характерен протекающий ток нагрузки (посчитанного из отношения количества витков обмотки и вторичного тока) и ток холостого хода.
  3. Режим короткого замыкания. Режим действует в процессе замыкания вторичной цепи из-за разностей значения потенциала. В этом режиме получаемое сопротивление от вторичной обмотки будет одним источником нагрузки. При проведении короткого замыкания можно вычислить убыток на нагрев обмотки в цепи устройства.

Коэффициент трансформации

Трансформаторы бывают повышающие и понижающие, что бы это определить нужно узнать коэффициент трансформации, с его помощью можно узнать какой трансформатор. Если коэффициент меньше 1 то трансформатор повышающий(также это можно определить по значениям если во вторичной обмотке больше чем в первичной то такой повышающий) и наоборот если К>1, то понижающий(если в первичной обмотке меньше витков чем во вторичной).

Формула по вычислению коэффициента трансформации
  • U1 и U2 — напряжение в первичной и вторичной обмотки,
  • N1 и N2 — количество витков в первичной и вторичной обмотке,
  • I1 и I2 — ток в первичной и вторичной обмотки.

Более подробно про расчёт коэффициента трансформации.

Виды магнитопроводов

Виды магнитопроводов

Классификация однофазных трансформаторов

Силовой трансформатор

Трансформатор используется в преобразовании электроэнергии в сетях и в устройствах, используемых для получения и применения нужной величины электрической энергии. «Силовой» подразумевает его работу с высоким напряжением. Использование силовых трансформаторов вынуждается разными показателями рабочей мощности ЛЭП, сетей в городской полосе, выводящее напряжение для конечных объектов, а также для общей работы электрических устройств и машин. Мощность разнится от нескольких единиц вольт до сотен киловатт.

Автотрансформатор – один из видов преобразователя, где первичная и вторичная обмотки не разделены, а соединены друг с другом напрямую. Ввиду этого между ними образуется как электромагнитная, так и электрическая связь. Обмотка сопровождается как минимум тремя выводами, подсоединяясь к каждой из них, можно использовать разные мощности. Главным достоинством такого трансформатора – это его высокий уровень КПД, так как преобразуется не всё напряжение, а лишь некоторая часть. Разница особенно заметна, когда входная и выходная мощность имеют незначительные отличия.

Трансформатор тока

Такой трансформатора используется в основном для уменьшения тока первичной обмотки до нужного значения, подходящего в применении цепей измерения, защиты, регулирования и сигнализации. Помимо этого используется в гальванической развязке (передача электроэнергии или сигнала связанными электрическими цепями, при этом электрический контакт между ними отсутствует).

Нормируемое значение параметров тока вторичной обмотки – 1 А или 5 А. Первичная обмотка трансформатора подсоединяется ступенчато в цепь с нагрузкой, при этом переменный ток подвергается контролю, ко вторичной обмотке подключаются измерительные устройства.

Вторичной обмотке трансформатора тока необходимо постоянно находиться в режиме около короткого замыкания. Ведь при любом варианте разъединения цепи на неё поступает высокая мощность, способная выбить изоляцию и выхода из строя включённых приборов.

Высоковольтный ТТ(слева) и низковольтный ТТ(справа)

Читать более подробно про трансформатор тока.

Трансформатор напряжения

Такой трансформатор получает энергию от источника напряжения. Используется в основном для изменения высокого напряжения в низкое в различных цепях, в том числе измерительных и релейной защиты и автоматики. Имеет возможность проводить изоляцию цепей защиты и измерения от цепей повышенной мощности.

Высоковольтный ТН(слева) и низковольтный ТН(справа)

Читать более подробно про ТН.

Импульсный трансформатор

Применяется для изменения импульсных сигналов с откликом импульса в точности до десятков микросекунд. При этом форма импульса сопровождается лишь незначительным искажением. Главным назначением импульсного трансформатора является передача прямоугольного электрического импульса. Используется для преобразования коротких видеоимпульсов напряжения, зачастую воспроизводящихся с высокой скважностью.

Важный параметр при использовании импульсного трансформатора – это неискажённый вид передачи импульсных систем напряжения. При влиянии на вход устройства мощности, отличающейся друг от друга, важно получить напряжение, в точности совпадающее с той же самой формой, разве что, с другой амплитудой или различающейся полярностью.

Виды импульсных трансформаторов

Читать более подробно про импульсный трансформатор.

Особенности

Как правило, однофазные трансформаторы используют в электрических сетях и в роли источников питания различных устройствах.

Исходя из того факта, что нагрев провода прямо пропорционален квадрату току, идущего через провод, то при передаче энергии на дальние расстояния выгоднее будет использовать высокие напряжения и небольшие токи. Для исключения повреждений электроприборов и уменьшения объёма изоляции в домашних условиях лучше использовать низкие мощности.

Ввиду этого, для уменьшения затрат на транспортировку электрической энергии в общей электросети в большом количестве применяются силовые трансформаторы: вначале увеличивают напряжение генераторов на электростанциях перед передачей энергии по кабелю, а уже после транспортировки уменьшают напряжение линий электропередач до нужного уровня в повсеместном использовании.

Однофазные трансформаторы

Эксплуатация

При использовании однофазных трансформаторов технике безопасности отводится особое место. Обусловлено это тем, что устройство находится под высоким напряжением, находящимся на первичных обмотках. При подключении и установке трансформатора в электрические схемы важно соблюдать ряд правил, для исключения поломок и нарушений работы прибора:

  • Чтобы обмотки не выходили из строя (выгорали), необходимо поставить защиту от короткого замыкания на вторичной цепи;
  • Необходимо контролировать температурный режим сердечника и обмоток. Желательно установить систему охлаждения, предусматривающую исключение критического повышения температуры при работе.

В случае различной нагрузки от электросети изменяется и её напряжение. Для стабильной работы устройств, получающих энергию, необходимо, чтобы напряжение не изменялось от установленного уровня выше допустимого диапазона. Ввиду этого допускается использование методов регулирования напряжения в сети.

Трансформаторы тока назначение и принцип действия

Для измерения величин с большими значениями применяются трансформаторы тока. С этой целью выполняется последовательное включение первичной обмотки устройства в цепь с переменным током, значение которого необходимо измерить. Вторичная обмотка подключается к измерительным приборам. Между токами в первичной и вторичной обмотке существует определенная пропорция. Все трансформаторы этого типа отличаются высокой точностью. В их конструкцию входит две и более вторичных обмоток, к которым подключаются защитные устройства, измерительные средства и приборы учета.

Что такое трансформатор тока?

К трансформаторам тока относятся устройства, в которых вторичный ток, применяемый для измерений, находится в пропорциональном соотношении с первичным током, поступающим из электрической сети.

Включение в цепь первичной обмотки осуществляется последовательно с токопроводом. Подключение вторичной обмотки выполняется на какую-либо нагрузку в виде измерительных приборов и различных реле. Между токами обеих обмоток возникает пропорциональная зависимость, соответствующая количеству витков. В трансформаторных устройствах высокого напряжения выполняется изоляция между обмотками из расчета на полное рабочее напряжение. Как правило производится заземление одного из концов вторичной обмотки, поэтому потенциалы обмотки и земли будут примерно одинаковыми.

Все трансформаторы тока предназначены для выполнения двух основных функций: измерения и защиты. В некоторых устройствах обе функции могут совмещаться.

  • Измерительные трансформаторы передают полученную информацию к подключенным измерительным приборам. Они устанавливаются в цепях с высоким напряжением, в которые невозможно включить напрямую приборы для измерений. Поэтому только во вторичную обмотку трансформатора выполняется подключение амперметров, счетчиков, токовых обмоток ваттметров и прочих приборов учета. В результате, трансформатор преобразует переменный ток даже очень высокого значения, в переменный ток с показателями, наиболее приемлемыми для использования обычных измерительных приборов. Одновременно обеспечивается изоляция измерительных приборов от цепей с высоким напряжением, повышается электробезопасность обслуживающего персонала.
  • Защитные трансформаторные устройства в первую очередь передают полученную измерительную информацию на устройства управления и защиты. С помощью защитных трансформаторов, переменный ток любого значения преобразуется в переменный ток с наиболее подходящим значением, обеспечивающим питание устройств релейной защиты. Одновременно выполняется изоляция реле, к которых имеется доступ персонала, от цепей высокого напряжения.

Назначение трансформаторов

Трансформаторы тока относятся к категории специальных вспомогательных приборов, используемых совместно с различными измерительными устройствами и реле в цепях переменного тока. Главной функцией таких трансформаторов является преобразование любого значения тока до величин, наиболее удобных для проведения измерений, обеспечения питания отключающих устройств и обмоток реле. За счет изоляции приборов, обслуживающий персонал оказывается надежно защищен от поражения током высокого напряжения.

Измерительные трансформаторы тока предназначены для электрических цепей с высоким напряжением, когда отсутствует возможность прямого подключения измерительных приборов. Их основное назначение заключается в передаче полученных данных об электрическом токе на измерительные устройства, подключаемые к вторичной обмотке.

Немаловажной функцией трансформаторов является контроль над состоянием электрического тока в цепи, к которой они подключены. Во время подключения к силовому реле, выполняются постоянные проверки сетей, наличие и состояние заземления. Когда ток достигает аварийного значения, включается защита, отключающая все используемое оборудование.

Принцип работы

Принцип работы трансформаторов тока основан на законе электромагнитной индукции. Напряжение из внешней сети поступает на силовую первичную обмотку с определенным количеством витков и преодолевает ее полное сопротивление. Это приводит к появлению вокруг катушки магнитного потока, улавливаемого магнитопроводом. Данный магнитный поток располагается перпендикулярно по отношению к направлению тока. За счет этого потери электрического тока в процессе преобразования будут минимальными.

При пересечении витков вторичной обмотки, расположенных перпендикулярно, происходит активация магнитным потоком электродвижущей силы. Под влиянием ЭДС появляется ток, который вынужден преодолевать полное сопротивление катушки и выходной нагрузки. Одновременно на выходе вторичной обмотки наблюдается падение напряжения.

Классификация трансформаторов тока

Все трансформаторы тока можно классифицировать, в зависимости от их особенностей и технических характеристик:

  1. По назначению. Устройства могут быть измерительными, защитными или промежуточными. Последний вариант используется при включении измерительных приборов в токовые цепи релейной защиты и других аналогичных схемах. Кроме того, существуют лабораторные трансформаторы тока, отличающиеся высокой точностью и множеством коэффициентов трансформации.
  2. По типу установки. Существуют трансформаторные устройства для наружной и внутренней установки, накладные и переносные. Некоторые виды приборов могут встраиваться в машины, электрические аппараты и другое оборудование.
  3. В соответствии с конструкцией первичной обмотки. Устройства разделяются на одновитковые или стержневые, многовитковые или катушечные, а также шинные, например, ТШ-0,66.
  4. Внутренняя и наружная установка трансформаторов предполагает проходные и опорные способы монтажа этих устройств.
  5. Изоляция трансформаторов бывает сухая, с применением бакелита, фарфора, и других материалов. Кроме того, применяется обычная и конденсаторная бумажно-масляная изоляция. В некоторых конструкциях используется заливка компаундом.
  6. По количеству ступеней трансформации, устройства могут быть одно- или двухступенчатыми, то есть, каскадными.
  7. Номинальное рабочее напряжение трансформаторов может быть до 1000 В или более 1000 В.

Все характерные классификационные признаки присутствуют в условных обозначениях трансформаторов тока, состоят из определенных буквенных и цифровых символов.

Параметры и характеристики

Каждый трансформатор тока обладает индивидуальными параметрами и техническими характеристиками, определяющими область применения этих устройств.

Номинальный ток

Позволяет устройству работать в течение длительного времени без перегрева. В таких трансформаторах имеется значительный запас по нагреву, а нормальная работа возможна при перегрузках до 20%.

Номинальное напряжение

Его значение должно обеспечивать нормальную работу трансформатора. Именно этот показатель влияет на качество изоляции между обмотками, одна из которых находится под высоким напряжением, а другая заземлена.

Коэффициент трансформации

Представляет собой отношение между токами в первичной и вторичной обмотке и определяется по специальной формуле. Его действительное значение будет отличаться от номинального в связи с определенными потерями в процессе трансформации.

Токовая погрешность

Возникает в трансформаторе под влиянием тока намагничивания. Абсолютное значение первичного и вторичного тока различается между собой как раз на эту величину. Ток намагничивания приводит к созданию в сердечнике магнитного потока. При его возрастании, токовая погрешность трансформатора также увеличивается.

Номинальная нагрузка

Определяет нормальную работу устройства в своем классе точности. Она измеряется в Омах и в некоторых случаях может заменяться таким понятием, как номинальная мощность. Значение тока является строго нормированным, поэтому значение мощности трансформатора полностью зависит лишь от нагрузки.

Номинальная предельная кратность

Представляет собой кратность первичного тока к его номинальному значению. Погрешность такой кратности может достигать до 10%. Во время расчетов сама нагрузка и ее коэффициенты мощности должны быть номинальными.

Максимальная кратность вторичного тока

Представлена в виде отношения максимального вторичного тока и его номинального значения, когда действующая вторичная нагрузка является номинальной. Максимальная кратность связана со степенью насыщения магнитопровода, при котором первичный ток продолжает увеличиваться, а значение вторичного тока не меняется.

Возможные неисправности трансформаторов тока

У трансформатора тока, включенного под нагрузку, иногда возникают неисправности и даже аварийные ситуации. Как правило, это связано с нарушениями электрического сопротивления изоляции обмоток, снижением их проводимости под влиянием повышенных температур. Негативное влияние оказывают случайные механические воздействия или некачественно выполненный монтаж.

В процессе работы оборудования наиболее часто происходит повреждение изоляции, вызывающее межвитковые замыкания обмоток, что существенно снижает передаваемую мощность. Токи утечки могут появиться в результате случайно созданных цепей, вплоть до возникновения короткого замыкания.

С целью предупреждения аварийных ситуаций, специалистами с помощью тепловизоров периодически проверяется вся действующая схема. Это позволяет своевременно устранить дефекты нарушения контактов, снижается перегрев оборудования. Наиболее сложные испытания и проверки проводятся в специальных лабораториях.

11. Трансформаторы напряжения. Назначение и классификация. Принцип действия.

Трансформаторы напряжения предназначены для измерения напряжения, питания цепей автоматики, сигнализации и релейной защиты линий электропередач от замыкания на землю.

Классификация трансформаторов напряжения

Трансформаторы напряжения различаются:

По числу фаз – однофазные и трёхфазные; По числу обмоток – двухобмоточные и трёхобмоточные;

По классу точности, т.е. по допускаемым значениям погрешностей – согласно таблице 2.3;

По способу охлаждения:

трансформаторы с масляным охлаждением (масляные); трансформаторы с естественным

воздушным охлаждением (сухие и с литой изоляцией).

По роду установки:

для внутренней установки; для наружной установки.

Трансформатор напряжения (ТН) по принципу действия и конструктивному выполнению аналогичен обычному силовому трансформатору и состоит из стального сердечника (магнитопровода), собранного из тонких пластин трансформаторной стали, и двух обмоток – первичной и вторичной, изолированных друг от друга и от сердечника.

Устройство и принцип действия трансформатора напряжения

Устройство и схема включения трансформатора напряжения изображены на рисунке 2.14.

Первичная обмотка W1, имеющая очень большое число витков, включается непосредственно в сеть высокого напряжения, а к вторичной обмотке W2, имеющей меньшее число витков, подключаются параллельно измерительные приборы и реле:

Рисунок 2.14 – Устройство и схема включения ТН.

Под воздействием напряжения сети по первичной обмотке проходит ток, создающий в сердечнике поток Ф, который, пересекая витки вторичной обмотки, индуктирует в ней э.д.с. Е, равную при разомкнутой вторичной обмотке (холостой ход трансформатора) напряжению на её зажимах U2хх.

Напряжение U2хх, меньше первичного напряжения U1 во столько раз, во сколько раз число витков вторичной обмотки W2 меньше числа витков первичной обмотки W1: ;

Отношения чисел витков обмоток называется коэффициентом трансформации и обозначается nн:

; Следовательно, можно записать:

Если ко вторичной обмотке подключена нагрузка в виде приборов и реле, то напряжение на её зажимах

U2 будет меньше э.д.с. на величину падения напряжения в сопротивлении вторичной обмотки. Однако

это падение напряжения невелико и им можно пренебречь, тогда: U1 = U2nн и ;

В паспортах на трансформаторы напряжения их коэффициенты трансформации указываются дробью, в

числителе которой – номинальное первичное напряжение, а в знаменателе – номинальное вторичное

напряжение. Для правильного соединения обмоток ТН между собой и правильного подключения к ним реле направления мощности, ваттметров и счётчиков выводы обмоток маркируются определенным образом: начало первичной обмотки – А, конец – Х; начало основной вторичной обмотки – a, конец – х;

начало дополнительной обмотки aд, конец – xд.

12. Схемы соединения трансформаторов напряжения.

Однофазные трансформаторы напряжения в зависимости от назначения соединяются между собой в различные схемы.

На рисунке 2.16 приведены основные схемы соединения однофазных ТН.

Рисунок 2.16 – Схемы соединения обмоток однофазных трансформаторов напряжения с одной вторичной обмоткой.

На рисунке а) представлена схема включения одного ТН на междуфазное напряжение АС.

Эта схема применяется, когда для защиты или измерений нужно только одно междуфазное напряжение.

На рисунке б) приведена схема соединения 2-х ТН в открытый треугольник (или неполную звезду). Эта схема применяется, когда для защиты или измерений нужно иметь два или три междуфазных напряжения.

На рисунке в) приведена схема соединения трёх однофазных ТН в звезду. Эта схема получила широкое распространение и применяется когда для защиты и измерений нужны фазные напряжения или же одновременно фазные и междуфазные напряжения.

Соединение 3-х однофазных ТН по схеме треугольник – звезда представлена на рисунке г). Эта схема обеспечивает напряжение на вторичной стороне, равное

На рисунке д) представлена схема соединения обмоток 3‑х однофазных ТН в фильтр напряжения нулевой последовательности. В этой схеме первичные обмотки ТН соединяются в звезду с заземлённой нейтралью, а вторичные обмотки соединяются последовательно, образуя разомкнутый (не замкнутый) треугольник. Напряжение на зажимах разомкнутого треугольника равно геометрической сумме напряжений нулевой последовательности вторичных обмоток:

;

Так как сумма 3‑х фазных напряжений равна утроенному напряжению нулевой последовательности, то

;

Следовательно, на зажимах схемы разомкнутого треугольника получается напряжение, пропорциональное напряжению нулевой последовательности.

В нормальных режимах и при к.з. без земли Up=0, т.к. векторы напряжений не содержат нулевой последовательности.

При к.з. на землю в сетях с заземлённой нейтралью и при замыканиях на землю в сетях с изолированной нейтралью геометрическая сумма фазных напряжений не равна нулю за счёт появления напряжения нулевой последовательности. На зажимах разомкнутого треугольника появится напряжение нулевой последовательности 3U0.

Таким образом, рассмотренная схема является фильтром напряжений нулевой последовательности.

Следует отметить, что обязательным условием работы рассмотренной схемы д) в качестве фильтра U0 является заземление нейтрали первичных обмоток ТН, так как при отсутствии заземления первичным обмоткам ТН будут подводиться не фазные напряжения относительно земли, а фазные напряжения относительно изолированной нейтрали, сумма напряжения которых не содержит U0. Их сумма всегда равна нулю и при замыканиях на землю напряжение на выходе схемы будет отсутствовать.

На рисунке 2.17 представлена схема соединения трансформатора напряжения, имеющего две вторичные обмотки. Здесь первичная и основная вторичная обмотки соединены в звезду, а дополнительная вторичная обмотка соединена в схему разомкнутого треугольника (на сумму фазных напряжений – для получения напряжения нулевой последовательности, необходимого для включения реле напряжения и реле направления мощности защиты от однофазных к.з. в сетях с заземлённой нейтралью, а также для устройств контроля изоляции действующих на сигнал в сетях с изолированной нейтралью).

Рисунок 2.17 – Схема соединений обмоток ТН с двумя вторичными обмотками.

Как известно, сумма 3-х фазных напряжений в нормальном режиме, а также при 2-х и 3-х фазных к.з. равна нулю. Поэтому в этих условиях напряжение на выводах разомкнутого треугольника будет равно нулю.

Обычно на выводах разомкнутого треугольника в нормальном режиме (при отсутствии замыкания на землю) имеется небольшое напряжение величиной 0,5-2 В, которое называется напряжением небаланса.

При однофазном.к.з. в сети с заземлённой нейтралью фазное напряжение повреждённой фазы становится равным нулю, а геометрическая сумма фазных напряжений 2-х неповрежденных фаз оказывается равной фазному напряжению.

При однофазных замыканиях на землю в сети с изолированной нейтралью напряжения неповреждённых фаз становятся равными междуфазному напряжению, а их геометрическая сумма оказывается равной утроенному фазному напряжению. В этом случае, чтобы на реле напряжение не превосходило номинального значения, равного 100 В, у ТН, предназначенных для работы в сетях с изолированными нейтралями, вторичные дополнительные обмотки, соединяемые в схему разомкнутого треугольника, имеют повышенный в 3 раза коэффициент трансформации (например, . Следует иметь в виду, что при включении первичных обмоток ТН на фазные напряжения они должны соединяться в звезду, нулевая точка которой обязательно должна соединяться с землёй. Заземление первичных обмоток необходимо для того, чтобы при однофазном.к.з или замыканиях на землю в сети, где установлен ТН, приборы и реле, включенные на его вторичную обмотку, правильно измеряли напряжения фаз относительно земли.

Заземление вторичных обмоток также обязательно независимо от их схемы соединения т.к. это заземление является защитнымобеспечивает безопасность персонала при попадании высокого напряжения во вторичные цепи. Обычно заземляется один из фазных проводов (как правило, фаза В) или нулевая точка звезды.

Первичные обмотки ТН до 35 кВ подключаются к сети через высоковольтные предохранители для быстрого отключения от сети повреждённого ТН.

Для защиты обмоток ТН при повреждениях во вторичных цепях устанавливаются автоматические выключатели (или предохранители) низкого напряжения.

Вторичные цепи ТН должны выполняться с высокой степенью надёжности, исключающей обрывы и потерю контактов для исключения исчезновения напряжения на защитах, так как исчезновение напряжения будет восприниматься защитами как понижение напряжения при к.з. в защищаемой сети и может привести к их неправильному действию. Исчезновение напряжения от ТН вследствие неисправностей или перегорания предохранителей также будет восприниматься защитами как потеря напряжения и также может привести к их неправильному действию. Поэтому защиты, реагирующие на понижение напряжения, выполняются так, что отличают к.з. от неисправности во вторичных цепях, либо снабжаются специальными устройствами – блокировками при неисправностях в цепях напряжения.

принцип действия, разновидности, из чего состоит и хараткрестики

Время чтения 33 мин.Просмотры 267Опубликовано

Что делает трансформатор

У трансформатора много полезных и важных функций:

  • Передает электричество на расстояние. Он способен повышать переменное напряжение. Это помогает передавать переменный ток на большие расстояния. Так как у проводов тоже есть сопротивление, от источника тока требуется высокое напряжение, чтобы преодолеть сопротивление проводов. Поэтому, трансформаторы незаменимы в электросетях, где они повышают напряжение до десятки тысяч вольт. Еще возле электростанций, которые вырабатывают электрический ток, стоят распределительные трансформаторы. Они повышают напряжение для передачи их потребителям. А возле потребителей стоит понижающий трансформатор, который уменьшает напряжение до 220 В 50 Гц.
  • Питает электронику. Трансформатор — это часть блока питания. Он понижает входное сетевое напряжение, которое затем выпрямляется диодным мостом, фильтруется и подается на плату. По сути, он используется практически в любом блоке питания и преобразователе.
  • Питает радиолампы и электронно-лучевые трубки. Для радиоламп нужен большой спектр напряжений. Это и 12 В и 300 В и др. Для этих целей и делают трансформаторы, которые понижают и повышают сетевое напряжение. Это делается за счет разных обмоток на одном сердечнике. Разновидностью ламп являются электронно-лучевые трубки (ЭЛТ). Они используются в электронных микроскопах, где с помощью пучка электронов можно получить детальные изображения микроскопических поверхностей. Для них нужны высокие напряжения, порядка нескольких десятков тысяч киловольт. Это нужно для того, чтобы в вакуумной трубке можно было разогнать пучок электронов до больших скоростей. Электрон в вакууме может повышать скорость своего передвижения за счет повышения напряжения. И снова используется импульсный трансформатор. Он повышает напряжение за счет работы ШИМ (широтно импульсной модуляции). Такие трансформаторы называются строчными (или развертки). Такое название не спроста. По сути кинескоп — это и есть электронно-лучевая трубка. Поэтому, для работы телевизоров, где используется кинескоп, нужен строчный трансформатор.
  • Согласует сопротивления. В усилителях звука согласование источника и потребителя играет важную роль. Поэтому, есть согласующие трансформаторы, которые позволяют передать максимум мощности в нагрузку. Если бы не было такого трансформатора, то лаповые усилители, которые были рассчитаны на 100 Вт, выдавали бы менее 50 Вт в нагрузку. Например, выход усилителя 2 кОм, а трансформатор согласует и понижает напряжение. А на его катушке сопротивление всего несколько десятков Ом.
  • Для безопасности. Трансформатор создает гальваническую развязку между сетью и блоком питания. Это последний рубеж безопасности в блоке питания, если что=то пойдет не так. Будет время для срабатывания предохранителя. Или же катушки и магнитопровод расплавятся, но потребителю не дадут сетевую нагрузку. Он физически не связан с сетью 222 В. Связь есть только с помощью магнитного поля (взаимоиндукции). И если трансформатор рассчитан на 100 Вт, то он сможет выдать только 100 Вт. Поэтому, потребитель будет защищен от опасных высоких токов. Именно из-за этого бестрансформаторные блоки питания считаются опасными.
  • Деталь оружия. В электрошокерах используются высокие напряжения. И их помогает форматировать высоковольтный трансформатор. А еще он используется в некоторых схемах Гаусс пушки.

Типы трансформаторов

От номинального значения тока в первичном и вторичном контуре зависит классификация трансформаторов. В распространенных видах показатель находится в пределах 1-5 А.

Разделительный агрегат не предусматривает связь обеих спиралей. Оборудование обеспечивает гальваническую развязку, т. е. передачу импульса бесконтактным способом

Без нее протекающий между цепями ток ограничивается только сопротивлением, которое не принимается во внимание из-за малого значения

Согласующий трансформатор обеспечивает согласование различных показателей сопротивления для минимизации искажения формы импульса на выходе. Служит для организации гальванической развязки.

Прежде чем выяснить, какие бывают трансформаторы силового направления, отмечают, что их выпускают для работы с сетями большой мощности. Приборы переменного тока изменяют показатели энергии в приемных установках и работают в местах с большой пропускной способностью и скоростью изменения электроэнергии.

Вращающий трансформатор не следует путать с вращающимся оборудованием — машиной для преобразования угла поворота в напряжение цепи, где эффективность зависит от частоты вращения. Прибор передает электроимпульс на подвижные части техники, например на головку видеомагнитофона. Двойной сердечник с отдельными обмотками, одна из которых поворачивается вокруг другой.

Масляный агрегат использует охлаждение катушек специальным трансформаторным маслом. Имеют магнитопровод замкнутого типа. В отличие от воздушных видов могут взаимодействовать с сетями большой мощности.

Сварочные трансформаторы для оптимизации работы оборудования, понижения напряжения и создания тока высокой частоты. Это происходит из-за изменения индуктивного сопротивления или показателей холостого хода. Ступенчатое регулирование выполняется компоновкой электрообмотки на проводниках.

Классификация трансформаторов по схемным параметрам

Среди множества особенностей трансформаторов можно выделить параметры, характеризующие их применение и назначение в электрической схеме или схему самого трансформатора. Поэтому выделим несколько характеризующих трансформаторы факторы: схемное назначение и схема трансформатора.

1. Классификация трансформаторов по схемному назначению позволяет определить функции, которые он выполняет в конкретной схеме, и соответственно можно выделить три группы:

— силовые трансформаторы предназначены для питания переменным током различные звенья и узлы аппаратуры, поэтому силовые трансформаторы иногда называют трансформаторами питания ТП. Данная группа является наиболее распространённой и составляет до 70 % всех трансформаторов. Они находят широкое применение для питания самых различных нагрузок: электродвигатели, бытовые приборы, различные усилители, выпрямители, осветительные и нагревательные приборы.

— согласующие трансформаторы служат для согласования входных и выходных сопротивлений различных узлов электронной схемы и находят широкое применение в радиоприёмной, радиопередающей и усилительной технике. Их можно разделить на несколько типов в зависимости от места расположения в схеме: входные, промежуточные и выходные.

— импульсные трансформаторы используют для передачи импульсов напряжения и тока между отдельными участками электрической схемы. Особенностью данных трансформаторов является то, что они позволяют пропускать через себя импульсы различной длительности – от микросекундных до наносекундных. Форма импульса чаще всего прямоугольная, но возможно и любая другая: треугольная, пилообразная, колоколообразная и другие.

2. Кроме схемного назначения трансформаторы классифицируются по схеме трансформатора и позволяет выделить следующие типы:

— однообмоточный трансформатор, называемый автотрансформатором. Он характеризуется тем, что между первичной (входной) и вторичной (выходной) обмотками существует магнитная и электрическая связь. Первичная и вторичная обмотки определяются отводами от общей обмотки.

— двухобмоточный трансворматор, в отличие от однообмоточного имеет две электрически не связанных обмотки. Данный тип трансформатора является базовым и ри теоретическом анализе является базовым и электрические параметры первичной обмотки связаны однозначными соотношениями с электрическими парамтерами вторичной обмотки.

— многообмоточные трансформаторы имеют несколько электрически не связанных вторичных обмоток, число которых доходит до десяти, но чаще всего четыре-пять. В данном типе трансформатора ток первичной обмотки определяется множеством соотношений с током вторичных обмоток. Данный тип трансформатора является наиболее распространённым.

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:

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.

2012-2020 г. Все права защищены.

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

Трансформаторы связи для теплоэлектроцентралей и ГЭС

На ГЭС (гидроэлектростанциях) и ТЭЦ (теплоэлектроцентралях) назначение этих трансформаторов – выдать в сеть электроэнергию (в том числе в праздники и выходные), которая остается после собственного потребления и обеспечения работы генераторов. Все автотрансформаторы при необходимости работают реверсивно (возвратно, с обратной связью), то есть, излишки передаются в систему на сохранение. Запасы используются в ситуациях, когда генераторы не вырабатывают достаточный объем электроэнергии.

На ТЭЦ трансформаторный блок монтируется между генераторами и потребительской сетью с напряжением 110-220 кВ. Вырабатываемая генераторами электроэнергия делится по нескольким каналам. Чаще всего на ТЭЦ устанавливаются два преобразователя. Чтобы понять, зачем нужны именно два, необходимо рассмотреть, как станция работает.

При одном автотрансформаторе в потребительскую сеть ток поступает от генератора (например, 10 кВ), на собственные нужды – из преобразователя 10/6 кВ, то есть, в распределительном устройстве одна или две секции. Автотрансформаторы должны обеспечить нужный режим работы при любых условиях.

Если единственный отключить для ремонта, станция не сможет работать. Такая же ситуация сложится и при аварии.

ТЭЦ и ГЭС строятся поблизости от потребителей. Вольтаж их генераторов может достигать 60 МВТ. Сила тока распределительного устройства 6-10 кВ (если потребители не далеко) или 35-500 кВ (если потребители далеко).  Автотрансформаторы ставят на площадке недалеко от нижнего или верхнего бьефа (у водохранилища или по другую сторону станции).

Передаваемая мощность может меняться, так как зависит от нагрузки, используемой потребителями, и режима работы генераторов. Это требует установки в систему устройства регулирования, передающего напряжение с неизменной нагрузкой. Распределительные устройства бывают открытые (на открытом воздухе для напряжения от 27,5 кВ) и закрытые (в помещениях или специальном кожухе).

Изменение силы тока в автотрансформаторе

По силе тока есть простое правило — ток в обмотке более высокого напряжения меньше, чем ток в обмотке с более низким напряжением.

Другими словами, если используется понижающий отвод от первичной обмотки автотрансформатора – то ток на вторичной обмотке будет больше, а напряжение ниже и наоборот, если используется повышающий отвод – то ток на вторичной обмотке будет ниже, а напряжение выше.

Мощности же на обеих обмотках примерно одинаковы, поэтому, согласно закону ОМА:

I1U1 = I2U2, где I1 – ток в первичной обмотке, I2 – ток во вторичной обмотке, U1- напряжение в первичной обмотке, U2 – Напряжение во вторичной обмотке.

Соответственно ток, например, в первичной обмотке рассчитывается так: I1 = U2*I2/U1

Зная, как изменяется ток, можно заранее правильно подобрать кабели питания и защитную автоматику.

Теперь, когда вы знакомы с принципом работы автотрансформатора и знаете его конструкцию, давайте рассмотрим какие они бывают, их назначение и места применения, какие у них плюсы и минусы и чем принципиально отличаются от обычных трансформаторов. Всё это и многое другое читайте во второй части этой статьи. Подписывайтесь на нашу группу вконтакте, следите за выходом новых материалов!

Основные параметры классификации трансформаторов

О нем мы частично упомянули выше. Видов охлаждения несколько:

  • М – масляное
  • Д – охлаждение в масляной среде + воздушное дутье
  • Ц – масляное охлаждение с принудительной циркуляцией
  • С – воздушное охлаждение (то есть, «сухие» трансформаторы)

Маркировка типов трансформаторов расшифровывается следующим образом:

  • Буквенное обозначение – кол-во фаз, тип охлаждения, число обмоток и вид переключения ответвлений. Также могут быть дополнительные буквенные маркировки, говорящие о специальных особенностях конкретного трансформатора
  • Номинальная мощность + класс напряжения
  • Последние 2 цифры года выпуска рабочих чертежей конкретного трансформатора
  • Климатическое исполнение и категория размещения по ГОСТ 15150-69

Далее мы перечислим другие основные параметры классификации:

Климатическое исполнение

Прибор бывает наружный или внутренний

Конструктивное исполнение и характер работы

На этом параметре стоит остановиться более подробно:

  1. Автотрансформаторы – одна обмотка с несколькими отводами, переключение между которыми позволяет получить разные показатели напряжения.
  2. Импульсные – преобразовывают импульсный сигнал незначительной продолжительности (около десятка микросекунд) с минимальным искажением.
  3. Разделительные – между первичной и вторичной обмоткой электрической связи нет, присутствует гальваническая развязка между входными и выходными цепями.
  4. Пик—трансформатор – применяется для управления полупроводниковыми электрическими устройствами типа тиристоров

Количество фаз

Трехфазные (наиболее распространенные) и однофазные.

Количество обмоток

2-х и 3-х обмоточные с расщепленной обмоткой или без неё

Тип изоляции

По типу изоляции – сухие (С) и масляные (М) или с негорючим заполнением (Н).

Назначение

Понижающие (для низкого напряжения из высоковольтных линий) и повышающие (соответственно, наоборот)

Уровень напряжения

Высоковольтный, низковольтный, высокопотенциальный

Форма магнитопровода

Стержневой, тороидальный, броневой

По мощности:

Всего выделяют 6 групп трансформаторов:

  • 1-я группа (изделия с мощностью до 100 кВА)
  • 2-я группа (диапазон мощности от 160 до 630 кВА)
  • 3-я группа (от 1000 до 6300 кВА)
  • 4-я группа (показатель мощности выше 10000 кВА)
  • 5-я группа (все трансформаторы с мощностью выше 40000 кВА)
  • 6-я группа (мощность от 100000 кВА)

Среди дополнительных критериев классификации стоит отметить наличие/отсутствие:

  • Наличие/отсутствие регулятора выходного напряжения.
  • Без расширителей, с азотной подушкой для защиты

История появления трансформатора

Изображение будущего трансформатора на схеме впервые обнаружили 1831 году в работах М. Фарадея и Д. Генри. Позже Г. Румкорф придумал индукционную катушку особой конструкции, которая являлась, по сути, первым трансформатором.

Братья Гопкинсон создали теорию электромагнитных цепей. Они первыми научились рассчитывать магнитоцепи. Но они не понимали одного: этот прибор имеет свойство изменения напряжения и тока, а именно изменения переменного тока в постоянный, что и делает трансформатор. Эптон, помощник Эдисона, порекомендовал делать сердечники наборными, из отдельных листов металла, чтобы вихревые токи были локализированы.

Охлаждение при помощи масла повлияло на надежную работу преобразователя в лучшую сторону. Свинберн опускал трансформатор в керамический сосуд, наполненный маслом, что в разы повышало надёжность изоляционной обмотки.

В 1928 году было начато производство силовых трансформаторов в СССР, на Московском трансформаторном заводе. В начале 1900-х ученый-металлург Р. Хедфилд на основе своих опытов выяснил, что разнообразные добавки влияют на свойства железа. В ходе дальнейших экспериментов он разработал первый пробник стали, в состав которой входил кремний. Следующим шагом в процессе производства сердечников было установление того факта, что при смешанном воздействии прокатки и нагревания у стали, содержащей кремний, появляются элементарные новые магнитные свойства: магнитное обогащение возросло на 50 %, траты на гистерезис уменьшились в 4 раза, а магнитное проникание увеличилось в 5 раз.

Силовой ÑÑанÑÑоÑмаÑоÑ

СÑÑеÑÑвÑÑÑие Ð²Ð¸Ð´Ñ ÑиловÑÑ ÑÑанÑÑоÑмаÑоÑов оÑноÑÑÑÑÑ Ðº низкоÑаÑÑоÑнÑм пÑибоÑам. ÐÑ Ð¿ÑименÑÑÑ Ð² ÑиловÑÑ ÑеÑÑÑ Ð¿ÑедпÑиÑÑий, гоÑодов, поÑелков и Ñ. д. Такое обоÑÑдование Ð¿Ð¾Ð½Ð¸Ð¶Ð°ÐµÑ Ð½Ð°Ð¿ÑÑжение в ÑеÑи до ÑÑебÑемого знаÑÐµÐ½Ð¸Ñ 220 Ð.

СиловÑе ÑÑанÑÑоÑмаÑоÑÑ Ð¼Ð¾Ð³ÑÑ Ð¸Ð¼ÐµÑÑ Ð¾Ñ Ð´Ð²ÑÑ Ð¸ более обмоÑок. Ðни ÑÑÑанавливаÑÑÑÑ Ð½Ð° бÑоневом ÑеÑдеÑнике. ЧаÑе вÑего подобнÑй конÑÑÑÑкÑионнÑй ÑÐ»ÐµÐ¼ÐµÐ½Ñ Ð¸Ð·Ð³Ð¾ÑавливаÑÑ Ð¸Ð· ÑлекÑÑоÑеÑниÑеÑкой ÑÑали. Такой ÑÑанÑÑоÑмаÑÐ¾Ñ Ð¿Ð¾Ð¼ÐµÑаеÑÑÑ Ð² бак Ñо ÑпеÑиалÑнÑм маÑлом. ÐÑли моÑноÑÑÑ Ð¾Ð±Ð¾ÑÑÐ´Ð¾Ð²Ð°Ð½Ð¸Ñ Ð²ÑÑокаÑ, в ней пÑименÑеÑÑÑ Ð°ÐºÑивное оÑлаждение.

ÐÐ»Ñ ÑлекÑÑоÑÑанÑий пÑименÑÑÑÑÑ ÑиловÑе ÑÑеÑÑазнÑе ÑÑанÑÑоÑмаÑоÑÑ. ÐÑ Ð¼Ð¾ÑноÑÑÑ ÑоÑÑавлÑÐµÑ Ð´Ð¾ 4 ÑÑÑ. кÐÑ. Такие ÑазновидноÑÑи пÑибоÑов позволÑÑÑ Ð´Ð¾Ð±Ð¸ÑÑÑÑ ÑменÑÑÐµÐ½Ð¸Ñ Ð½Ð° 15 % ÑнеÑгопоÑеÑÑ Ð¿Ð¾ ÑÑÐ°Ð²Ð½ÐµÐ½Ð¸Ñ Ñ ÑÑÐµÐ¼Ñ Ð¾Ð´Ð½Ð¾ÑазнÑми ÑÑанÑÑоÑмаÑоÑами.

Назначение составных частей

Само слово «трансформация» указывает на преобразование чего-то одного в другое. Трансформатор устроен таким образом, что позволяет производить такую рекомбинацию. Это электромагнитный прибор, он состоит из двух основных компонентов:

  • обмотки;
  • сердечника.

Обмотка как основа устройства

Обмотка изготавливается из проволоки, как правило, она медная. Для того чтобы не было короткого замыкания, проволока покрывается электроизоляционным лаком. Затем она равномерно наматывается на бумажный (картонный) каркас и надевается на сердечник. В другом исполнении обмотка наматывается непосредственно на сердечник, но предварительно на него накладывается электроизоляционный материал. Витки должны плотно прилегать друг к другу, тогда катушка будет меньше занимать места.

Обмоткой называют отдельно взятый провод, намотанный на каркас. Их должно быть не менее двух. Причем ту, к которой подводится напряжение, называют первичной, а с которой снимают — вторичной. Первичная используется одна, а вот вторичных может быть сколько угодно, в разумных, конечно, пределах. Вторичные катушки могут располагаться как рядом, так и в виде бутерброда, ложась друг на друга. В этом случае обмотки разделяются друг от друга изоляцией. В этой роли могут выступать промасленная бумага, пленка или ткань.

Виды сердечников

Это второй основной компонент. По своей конструкции сердечник должен быть изготовлен из ферромагнитного материала и иметь жесткую конструкцию. Он исполняет роль магнитопровода и каркаса. По внешнему виду сердечники бывают трех видов:

  • броневой;
  • стержневой;
  • тороидальный.

Вид сердечника никак не влияет на электрические показатели, и выбор зависит от производителя, как ему удобнее изготавливать. Способ изготовления броневого или стержневого сердечника может быть следующим:

  • набором пластин;
  • прессованием;
  • намоткой ленты;
  • сбором «подков».

Назначение устройства

По своему назначению трансформаторы тока относятся к специальным вспомогательным устройствам, применяемых в комплексе с различной измерительной аппаратурой и защитными механизмами в сетях переменного тока.

Принципом работы трансформатора тока считается преобразование любых величин, которые приобретают более воспринимаемые значения для получения информации и обеспечения питания защитных реле. Благодаря изоляции аппаратов, сотрудники обслуживающей организации надежно защищены от поражения током. Все виды трансформаторов могут служить для двух функций:

  1. Измерение силы тока в цепи — с их помощью передаются данные на измерительные приборы, которые подключены ко вторичной обмотке. В этом случае трансформатор может преобразовать ток высокой величины в более приемлемые параметры.
  2. Предохранительные действия — устройства в первую очередь передают данные на защитные аппараты и приборы управления. С помощью трансформаторов электрические показатели преобразуются для питания релейного оборудования.

По своему назначению и принципу действия трансформаторы тока способствуют подсоединению измерительных приборов к энергетическим линиям высокого напряжения, когда нет возможности подключить их напрямую. Они нужны для передачи снятых показаний на аппаратуру измерения, которая подключается ко вторичной обмотке.

Простое объяснение принципа работы трансформатора

Чтобы понять, что такое трансформатор, попробуем собрать его, попутно разбираясь в каждом шаге.

Для начала соберем электромагнит. Самый простейший электромагнит это кусок ферромагнетика, например гвоздь (сотка), вокруг которого намотана проволока. (катушка).

катушка индуктивности

Намотайте катушку, скажем витков 20-30 на гвоздь, подключите к батарейке или любому блоку питания постоянного напряжения (например 9 вольт).

При подаче тока на катушку, гвоздь усиливает свое магнитное свойство и становится постоянным электромагнитом — полной копией простого магнита.

А подключением намотки Вы можете регулировать положение полюсов Вашего электромагнита

(это важно). При подключении катушки к батарейке у гвоздя, т

е. у Вашего электромагнита образовывается, как и у простого магнита два полюса, условно северный (он же плюс) и южный (он же минус)

При подключении катушки к батарейке у гвоздя, т. е. у Вашего электромагнита образовывается, как и у простого магнита два полюса, условно северный (он же плюс) и южный (он же минус).

Поднесите к Вашему электромагниту простой магнит любым из полюсов. Вы увидите электромагнитное взаимодействие. Магнит будет отталкиваться Вашим электромагнитом.

Теперь поменяйте провода от Вашей батарейки местами, т. е. плюс на минус. При этом Вы заметите, что электромагнит поменял направление силы — теперь он наоборот притягивает.

Северный и южный полюса магнита будут меняться между собой, потому что ВЫ создали переменное напряжение с частотой Вашего переключения плюс на минус.

Теперь на гвозде намотайте вторую точно такую же катушку и Вы получите простейший трансформатор.

Трансформатор это прибор, который трансформирует напряжение и ток одной величины в напряжение и ток другой величины.

Первая катушка называется первичной обмоткой, а вторая катушка вторичной обмоткой.

Итак соберите такую конструкцию.

  • Гвоздь, на нем две одинаковые катушки.
  • Подключите первичную обмотку к блоку питания с возможностью менять направление тока.
  • Ко второй катушке подключите мультиметр.

Теперь включите блок питания и начинайте переключать полярность с некоторой частотой. На второй катушке у Вас начнет появляться напряжение, которое передается посредством того, что называют электромагнитной индукции. В итоге на Вашем гвозде у Вас работают два электромагнита, на первый вы подаете ток и напряжение, а на втором электромагните этот ток и напряжение индуктируются.

Основные детали и системы силового трансформатора

Металлический корпус предназначен для размещения внутри него электрического оборудования трансформатора. Он представляет собой герметичный бак с крышкой, заполненный трансформаторным маслом. Такой сорт масла имеет высокие диэлектрические качества, с его помощью отводится тепло от деталей, подверженных значительным токовым нагрузкам.

Охлаждение трансформатора

Циркуляция масла в силовом трансформаторе происходит по двум контурам – внешнему и внутреннему. В состав внешнего контура входит радиатор, состоящий из верхнего и нижнего коллекторов, соединенных между собой металлическими трубками. Нагретое масло проходит через магистрали охладителя, остывает и вновь поступает в бак. Внутри бака масло может циркулировать естественным путем или принудительно под действием давления, создаваемого насосами. Теплообмен значительно улучшается за счет специальных гофр, устанавливаемых на поверхности бака.

Важнейшим элементом силового трансформатора является его электрическая схема. Все ее элементы размещаются внутри корпуса. Верхняя и нижняя балки составляют остов, на котором крепятся все остальные детали. В состав схемы входит магнитопровод, обмотки высокого и низкого напряжения, высоковольтные и низковольтные отводы, регулировочные ответвления обмоток. В нижней части располагаются вводы высокого и низкого напряжения.

Основной функцией магнитопровода является снижение потерь магнитного потока, проходящего через обмотки. Для его изготовления используется специальные сорта электротехнической стали. Ток нагрузки протекает через обмотки фаз. Изоляция витков выполняется специальными сортами хлопчатобумажной ткани или кабельной бумаги. Механическая и электрическая прочность обмоточной изоляции повышается за счет пропитки поверхностей специальным лаком. Подключение обмоток может выполняться по схеме «звезда», «треугольник» или «зигзаг». Для маркировки концов каждой обмотки используются латинские символы.

История изобретения

Появившийся в XIX веке прибор, названный впоследствии трансформатором, является радиоэлектронным устройством, предназначенным для преобразования одних значений напряжения в другие.

В 1831 году английский физик Майкл Фарадей, проводя ряд экспериментов, открыл явление электромагнитной индукции, которое послужило основой для создания трансформатора. Принцип явления основан на возникновении тока при изменении магнитного поля. Изучая электромагнетизм, учёный выявил, что электродвижущая сила (ЭДС) зависит от скорости изменения магнитного поля, ограниченного проводящим контуром. Таким образом, была открыта возможность превращать магнетизм в электричество.

Первый прототип трансформатора был создан в 1848 году немецким инженером Генрихом Румкорфом. Это устройство было названо катушкой индуктивности и позволяло преобразовывать низкое напряжение постоянной величины в высокое. Конструктивно оно состояло из железного сердечника, вокруг которого были намотаны две обмотки.

Датой же рождения преобразовательного прибора считается 30 ноября 1876 года. Именно тогда русским инженером Яблочковым был получен патент на изобретение устройства. Сконструированный им трансформатор представлял собой сердечник с намотанной на него катушкой. Первый же в классическом понимании радиоприбор был создан в Англии братьями Гопкинсонами, а через год в Венгрии учёные Отто Блати, Карой Циперновский и Микша Дери усовершенствовали его путём использования замкнутого магнитопровода.

https://youtube.com/watch?v=Z-ha_2vaQ3M

Первоначально сердечник изготавливался в виде формы Н, пока англичанин Стэнли не предложил использовать форму Ш. Благодаря этому появилась возможность отдельно наматывать катушки, а после надевать их на сердечник. Первые образцы трансформаторов характеризовались значительными потерями мощности. Введение примесей кремния в сердечник позволило улучшить характеристики. Дальнейшее развитие технологии изготовления электрических трансформаторов сводилось к усовершенствованию материала сердечника.

ÐÑинÑип ÑабоÑÑ

РаÑÑмаÑÑÐ¸Ð²Ð°Ñ Ð½Ð°Ð·Ð½Ð°Ñение и Ð²Ð¸Ð´Ñ ÑÑанÑÑоÑмаÑоÑов, ÑледÑÐµÑ ÑказаÑÑ Ð½ÐµÑколÑко Ñлов об Ð¸Ñ ÑÑнкÑионалÑнÑÑ ÐºÐ°ÑеÑÑваÑ. Ð Ñаком обоÑÑдовании пÑиÑÑÑÑÑвÑÐµÑ Ð¿ÐµÑвиÑÐ½Ð°Ñ Ð¸ вÑоÑиÑÐ½Ð°Ñ Ð¾Ð±Ð¼Ð¾Ñка. РпеÑвой каÑÑÑке подводиÑÑÑ Ð¿ÐµÑвонаÑалÑное напÑÑжение. Ðго ÑÑебÑеÑÑÑ Ð¿Ð¾Ð²ÑÑиÑÑ Ð¸Ð»Ð¸ понизиÑÑ.

ÐÑоÑиÑнÑе обмоÑки могÑÑ ÑоÑÑоÑÑÑ Ð¸Ð· одной или неÑколÑÐºÐ¸Ñ ÐºÐ°ÑÑÑек. С Ð½Ð¸Ñ Ð¿ÐµÑедаеÑÑÑ ÑÑанÑÑоÑмиÑованное напÑÑжение. РоÑÐ½Ð¾Ð²Ñ ÑабоÑÑ Ñакого пÑибоÑа положен закон ФаÑадеÑ. ÐагниÑнÑй поÑок, коÑоÑÑй изменÑеÑÑÑ Ð²Ð¾ вÑемени ÑеÑез огÑаниÑеннÑÑ ÐºÐ¾Ð½ÑÑÑом плоÑадкÑ, ÑоÑмиÑÑÐµÑ ÑлекÑÑодвижÑÑие ÑилÑ. Ðомимо ÑÑого, Ñок, коÑоÑÑй изменÑеÑÑÑ Ð²Ð¾ вÑемени, Ð¼Ð¾Ð¶ÐµÑ Ð¸Ð½Ð´ÑÑиÑоваÑÑ Ð½ÐµÐ¿Ð¾ÑÑоÑнное магниÑное поле.

Ðа ÑÑÐµÐ¼Ð°Ñ ÑÑанÑÑоÑмаÑÐ¾Ñ Ð¸Ð·Ð¾Ð±ÑажаÑÑ ÐºÐ°Ðº две (или более) каÑÑÑки. ÐÐµÐ¶Ð´Ñ Ð¿ÐµÑвой и вÑоÑиÑнÑми обмоÑками пÑоÑÐ¾Ð´Ð¸Ñ Ð²ÐµÑÑикалÑÐ½Ð°Ñ Ð»Ð¸Ð½Ð¸Ñ. Ðна изобÑÐ°Ð¶Ð°ÐµÑ ÑеÑдеÑник (магниÑопÑовод). ÐÑи вÑполнении возложеннÑÑ Ð½Ð° него ÑÑнкÑий ÑÑанÑÑоÑмаÑÐ¾Ñ Ð¾Ð±Ð»Ð°Ð´Ð°ÐµÑ Ð¼Ð°Ð»Ñми поÑеÑÑми ÑнеÑгии. ЭÑо Ñделало пÑедÑÑавленное обоÑÑдование воÑÑÑебованнÑм.

ТРАНСФОРМАТОР

: ПРИНЦИП РАБОТЫ, КЛАССИФИКАЦИЯ И

Помните, что трансформаторы не производят электроэнергию; они обмениваются электроэнергией, начиная с одной цепи переменного тока, а затем на следующую, используя привлекательную связь. Центр трансформатора используется для того, чтобы дать контролируемый путь притягивающему переходу, создаваемому в трансформаторе настоящим движением через обмотки, которые иначе называются петлями.

Основной трансформатор состоит из четырех основных частей.Части включают входное соединение, выходное соединение, обмотки или катушки и сердечник.

  • Входные соединения. Информационная сторона трансформатора известна как основная сторона на том основании, что теперь связана первичная электрическая мощность, которую необходимо изменить.
  • Выходные соединения. Выходная сторона или вспомогательная сторона трансформатора — это место, где электроэнергия направляется в кучу. В зависимости от предпосылки кучи приближающаяся электрическая мощность либо увеличивается, либо уменьшается.
  • Обмотка. Трансформаторы имеют две обмотки: основную и вспомогательную. Важнейшей обмоткой является петля, которая получает управление от источника. Необязательная обмотка — это виток, который передает живучесть при измененном или измененном напряжении в кучу. Чаще всего эти два завитка разделяются на несколько петель, чтобы уменьшить образование перехода.
  • Сердечник – Центральная часть трансформатора используется, чтобы дать контролируемый путь привлекательному переходу, создаваемому в трансформаторе.Центр обычно представляет собой не прочный стальной стержень, а скорее множество тонких наложенных друг на друга стальных листов или слоев. Это развитие используется, чтобы помочь стереть и уменьшить потепление.

В момент подключения информационного напряжения к основной обмотке в основной обмотке начинает протекать замещающий ток. По мере того, как текут нынешние потоки, в центре трансформатора создается изменяющееся поле притяжения. Поскольку это притягивающее поле пересекает вспомогательную обмотку, замещающее напряжение подается в дополнительную обмотку.

Пропорция между количеством реальных витков провода в каждом витке является ключом к выбору типа трансформатора и тому, каким будет выходное напряжение. Пропорция между выходным напряжением и информационным напряжением эквивалентна пропорции числа витков между двумя обмотками.

Выходное напряжение трансформатора имеет большее значение, чем информационное напряжение, если дополнительная обмотка имеет большее количество витков провода, чем основная обмотка. Выходное напряжение повышается и рассматривается как «трансформатор повышения».В случае, если дополнительная обмотка имеет меньше витков, чем основная обмотка, выходное напряжение ниже. Это «прогрессивный понижающий преобразователь».

Проще говоря, трансформер передает действия, представленные следующим образом:

  1. Обмен электроэнергией, начиная с одной цепи, затем на другую.
  2. Обмен электроэнергии без корректировки цикличности.
  3. Обмен с руководством по электромагнитному зачислению.
  4. Две электрические цепи соединены общим набором.
Perfect ТРАНСФОРМАТОР ХАРАКТЕРИСТИКИ

Совершенный трансформер изображается сопровождающим:

  1. НЕТ выброса движения, что означает, что переходы, связанные с основными и вспомогательными потоками, ограничены внутри центра.
  2. Основная и вторичная обмотки не имеют средств защиты, которые означают, что подключенное напряжение (напряжение источника) v1 такое же, как запрашиваемое основное напряжение e1; то есть v1 = e1. Так же и v2 = e2.
  3. Привлекательный центр обладает бесконечной проницаемостью, из чего следует, что нерешительность центра равна нулю. Отныне ожидается, что небольшая мера тока создаст привлекательный переход.
  4. Центр притяжения без потерь, что означает, что гистерезис, а также несчастные случаи вихревого тока несущественны.

КОНФИГУРАЦИИ ТРАНСФОРМАТОРА

Существуют различные механизмы как для одноэтапных, так и для трехэтапных структур.

• Одноступенчатое питание – одноступенчатые трансформаторы регулярно используются для управления частным освещением, хранилищем, охлаждением и обогревом.Одноступенчатые трансформаторы можно сделать значительно прогрессивно адаптируемыми, если и основная обмотка, и вспомогательная скрутка выполнены в двух эквивалентных количествах. Затем две секции любой обмотки можно было бы повторно соединить в компоновке или параллельной конструкции.

• Трехступенчатое питание – питание может подаваться через трехступенчатую цепь, содержащую трансформаторы, в которых используется много трех одноступенчатых трансформаторов, или используется трехступенчатый трансформатор.В тот момент, когда большая интенсивность связана с изменением трехступенчатого управления, становится все более консервативным использование трехступенчатого трансформатора. Новый порядок действий обмоток и центра экономит массу железа.

• Определение треугольником и звездой – существует два варианта объединения для трехступенчатого управления: треугольник и звезда. «Дельта» и «звезда» — греческие буквы, обозначающие конструкцию проводников трансформаторов. В соединении треугольником три проводника связаны встык в форме треугольника или треугольника.Для звезды каждый из проводников исходит из середины, что означает, что они связаны в одной нормальной точке.

• Трехступенчатые трансформаторы – Трехступенчатые трансформаторы имеют шесть обмоток; три обязательных и три необязательных. Шесть обмоток связаны с производителем либо треугольником, либо звездой. Как недавно было сказано, основные обмотки и дополнительные обмотки могут быть связаны по схеме треугольника или звезды. Их не нужно ассоциировать с аналогичной конструкцией в аналогичном трансформаторе.Используемые механизмы подлинной ассоциации зависят от приложения.

Виды ТРАНСФОРМАТОРОВ

Трансформаторы могут быть сгруппированы по различным признакам, схожим по видам выработки, видам охлаждения и т.п.

(A) НА ОСНОВЕ КОНСТРУКЦИИ

1.

Трансформатор центрального типа

Имеет единственную притягательную цепь. Центр прямоугольный, имеющий два придатка. Обмотка окружает центр. Используемые завитки цилиндрического типа.Как упоминалось ранее, завитки скручены в спиральные слои, причем различные слои защищены друг от друга бумагой или слюдой. Обе петли устанавливаются на оба придатка. Низковольтный виток расположен глубоко внутри, в то время как высоковольтный контур охватывает низковольтную катушку. Сердечник состоит из большого количества тонких оболочек. Обмотки последовательно рассредоточены по двум придаткам, характерное охлаждение все более успешно. Петли можно легко эвакуировать, выгнав крышки лучшего груза для обслуживания.

2.

Кожуховой трансформатор

Имеет двойную привлекательную схему. Центр имеет три придатка. Обе обмотки надеты на фокальный придаток. Центр окружает большую часть обмоток. Используемые завитки по большей части представляют собой многослойные круговые или сэндвич-петли. Как упоминалось ранее, каждая петля высокого напряжения имеет номер

.

между двумя витками низкого напряжения и петлями низкого напряжения находятся ближе всего к лучшему и основанию ярма. Центр перекрывается.При разработке покрытий центра учитывается, что все стыки на обменных слоях располагаются в шахматном порядке. Это делается для того, чтобы не попасть в ограниченное отверстие для воздуха на стыке, прямо через площадь поперечного сечения в центре. Такие стыки доводятся внахлест или черепицеобразными стыками. В общем и целом для высоковольтных трансформаторов предпочтительна конструкция оболочкового типа. Поскольку обмотки охватываются центром, естественного охлаждения не существует. Для эвакуации любого скручивания для поддержки требуется удалить огромное количество пластин.

(3) Трансформатор типа Берри

Центр похож на спицы колеса. Для размещения такого трансформатора с заполненным внутри трансформаторным маслом используются прочно установленные баки из листового металла.

(B) НА ОСНОВЕ ЦЕЛИ

  1. Трансформатор Venture up: Повышение напряжения (с последующим снижением тока) на вспомогательном.
  2. Понижающий трансформатор Venture: Уменьшение напряжения (с последующим увеличением тока) по выбору.

(C) НА ОСНОВЕ ПРИМЕНЕНИЯ

  1. Силовой трансформатор: Используется в системе передачи, высокая оценка
  2. Назначение трансформатора: Используется в системе циркуляции, относительно снижает рейтинг, чем у трансформаторов мощности.
  3. Приборный трансформатор: используется для передачи и обеспечения безопасности в различных приборах на предприятиях.
    1. Маслонаполненный самоохлаждающийся тип
    Тип

    Маслонаполненный с самоохлаждением использует малые и средние циркуляционные трансформаторы. Собранные обмотки и центр таких трансформаторов смонтированы в сварных маслонепроницаемых стальных баках с стальной крышкой.Резервуар заполняется очищенным, превосходно защищающим маслом, когда центр возвращается на свое законное место. Масло помогает передавать тепло от центра и обмоток к корпусу, откуда оно передается в окружающую среду.

    Для трансформаторов меньшего размера баки, как правило, имеют гладкую поверхность, но для трансформаторов больших размеров требуется более заметная зона теплового излучения, и это также не раздражает кубический предел бака. Это достигается за счет того, что большую часть времени приходится складывать ящики.Еще больших размеров придают излучения или воронки.

    2. Маслонаполненный с водяным охлаждением Тип

    Этот тип используется для значительно более экономичной разработки крупных трансформаторов, так как вышеописанная система охлаждения слишком дорогая. Здесь используется аналогичная техника, обмотки и центр погружены в масло. Основное отличие состоит в том, что у поверхности масла установлен охлаждающий вихрь, по которому продолжает течь холодная вода.Эта вода передает тепло от гаджета. Эта конструкция обычно выполняется на трансформаторах, которые используются в линиях электропередачи высокого напряжения. Самое выгодное положение такой конструкции заключается в том, что такие трансформаторы не требуют другого помещения, кроме собственного. Это снижает расходы на огромную сумму. Другая выгодная позиция заключается в том, что такого рода поддержка и оценка требуются всего несколько раз в год.

    3. Воздушный обдув Тип

    Этот тип используется для трансформаторов с рабочим напряжением ниже 25 000 вольт.Трансформатор помещен в коробку из тонкого листового металла, открытую двумя крышками, через которые воздух продувается от основания к лучшему.

    (E) НА ОСНОВЕ ОБМОТКИ

    1. Двухобмоточный трансформатор

    Двухобмоточный трансформатор — это трансформатор, в котором две обмотки соединены типичным разным во времени притягивающим движением. Одна из этих обмоток, известная как основная, получает управление при заданном напряжении от источника; другое скручивание, известное как дополнительное, передает управление, по большей части, при оценке напряжения, уникального по отношению к напряжению источника, кучи.Рабочие места основных и дополнительных обмоток могут быть обменяны. В любом случае, в трансформаторах с ферромагнитным центром данная обмотка должна работать при напряжении, которое не превышает ее предполагаемого стимула при расчетной повторяемости — как правило, ток возбуждения оказывается выше нормы.

    2. Автотрансформатор

    Автотрансформатор – это необычный трансформатор напряжения. Он состоит из одиночной последовательной обмотки, которая имеет ответвления с одной стороны, чтобы обеспечить либо повышающую, либо понижающую мощность.Это уникально по сравнению с обычным двухобмоточным трансформатором, в котором основная и вспомогательная обмотки полностью изолированы друг от друга, но привлекательно соединены типичным центром. Обмотки автотрансформатора электрически и привлекательно связаны между собой.

    Применение И ПРИМЕНЕНИЕ ТРАНСФОРМАТОРА

    Наиболее важные области применения и применения Трансформера:

    • Он может увеличивать или уменьшать размерность напряжения или тока (когда напряжение увеличивается, ток уменьшается и наоборот на том основании, что P = V x I, а мощность одинакова) в цепи переменного тока.

    • Может увеличивать или уменьшать оценку конденсатора, катушки индуктивности или препятствия в цепи переменного тока. Таким образом, он мог бы работать как устройства для обмена импедансом.

    • Его можно использовать для предотвращения перехода постоянного тока из одной цепи в другую.

    • Трансформатор, используемый для согласования импеданса.

    • Трансформатор, используемый для разделения двух электрических цепей.

    • Трансформатор используемый в вольтметрах, амперметрах, защитных передачах и т.д.

    • Трансформатор, используемый в выпрямителе.

    • Используется в регуляторах напряжения, стабилизаторах напряжения, блоках управления и т.д.

    Трансформатор является основным мотивом для передачи и распространения управления в переменном токе, а не в постоянном, поскольку Трансформатор не работает в постоянном токе, поэтому есть две проблемы для передачи управления в постоянном токе. в переходе постоянного тока и присвоении, размер повышения напряжения понижающим и повышающим преобразователем все же является чрезмерно непомерным и нецелесообразным с финансовой точки зрения.Принцип использования трансформатора заключается в повышении (увеличении) или понижении (уменьшении) величины напряжения. как бы Увеличить или порицать размерность Тока, при этом Сила должна быть прежней.

    Различное использование и применение трансформатора:

    Он увеличивает размер напряжения на стороне возраста перед передачей и распространением.

    в части распределения, для коммерческого или бытового использования энергии, трансформатор может снизить (демонстрирует) размер напряжения, например, от 11 кВ до 220 В, одноступенчатый и 440 В, трехступенчатый.

    Преобразователь тока и преобразователь потенциала также использовали силовую структуру и в бизнесе. Кроме того, он используется для координации импеданса. Итак, это были основные виды использования и использования трансформатора.

    Что такое трансформатор? | Определение, принцип работы и типы

    Трансформатор Определение

    Так что же такое трансформатор? Простое определение трансформатора состоит в том, что это статическое электрическое устройство, которое преобразует электрическую энергию из одной электрической цепи в другую без изменения частоты посредством процесса электромагнитной индукции.Интересно отметить, что передача энергии от одной цепи к другой происходит с помощью взаимной индукции, то есть поток, наведенный в первичной обмотке, соединяется со вторичной обмоткой, что мы объясним позже. Отказ трансформатора также может произойти, если не принять надлежащих мер по его эксплуатации.

    Основная роль трансформатора заключается в повышении или понижении напряжения в зависимости от ситуации, в которой он установлен.

    Работа трансформатора

    Работа трансформатора основана на простом принципе взаимной индукции между первичной и вторичной обмотками, также известными как катушки, что помогает преобразовывать энергию из одной цепи в другую.Теперь попробуем разобраться в общей картине:

    Итак, в целом на первичную обмотку трансформатора поступает напряжение, имеющее переменный характер. Переменный ток, следующий за катушкой, создает постоянно меняющийся и переменный поток, который создается вокруг первичной обмотки. Затем у нас есть другая катушка или вторичная катушка, которая находится рядом с первичной катушкой, которая связана с первичной, потому что связан некоторый переменный поток. Поскольку поток непрерывно изменяется, он индуцирует ЭДС, индуцируемую во вторичной катушке в соответствии с законом электромагнитной индукции Фарадея.Если вторичная цепь замкнута, то будет течь ток, и это самая основная работа трансформатора.

    Конструкция трехфазного трансформатора

    Тремя основными частями любого трансформатора являются первичная обмотка, вторичная обмотка и магнитопровод. Теперь мы подробно рассмотрим каждый из этих компонентов.

    Первичная обмотка

    Это основная обмотка, в которой ожидается входящий переменный ток. В зависимости от того, является ли трансформатор повышающим или понижающим, соответственно меняется и конструкция обмотки.

    Вторичная обмотка

    Это обмотка, в которой связан поток, создаваемый первичной обмоткой. В этом случае также в зависимости от того, является ли трансформатор повышающим или понижающим трансформатором, соответственно меняется конструкция обмотки.

    Магнитный сердечник

    Это необходимо для обеспечения пути с низким сопротивлением для прохождения магнитного потока от первичной обмотки к вторичной обмотке для формирования замкнутой магнитной цепи.Обычно он изготавливается из CRGOS (холоднокатаной кремниевой стали с ориентированным зерном).

    Уравнение трансформатора

    Итак, теперь давайте рассмотрим теоретический аспект трансформатора, для этого нам важно понять уравнение трансформатора и то, как оно получено, а также различные отношения, которые мы имеем в отношении напряжения, витков и поток.

    ЭДС, индуцированная в каждой обмотке трансформатора, может быть рассчитана по уравнению ЭДС.

    Связь потока представлена ​​законом электромагнитной индукции Фарадея.Оно выражается как

    Вышеприведенное уравнение может быть записано как

    , где E м = 4,44ωΦ м = максимальное значение e. Для синусоидального сигнала среднеквадратичное значение ЭДС определяется как

    ЭДС, индуцированная в первичной и вторичной обмотках, выражается как

    Среднеквадратичное напряжение вторичной обмотки равно

    Где φ м — максимальное значение потока в Вебере. (Вт), f — частота в герцах (Гц), а E 1 и E 2 — в вольтах.

    If, B м = максимальная магнитная индукция в магнитопроводе в Теслах (Тл)

    A = площадь поперечного сечения сердечника в квадратных метрах (м 2 )

    Обмотка с большей число напряжения имеет высокое напряжение, в то время как первичная обмотка имеет низкое напряжение.

    Отношение напряжения и отношение витков

    Отношение E/T называется вольт на виток. Первичное и вторичное напряжение на виток определяется формулой

    . Уравнения (1) и (2) показывают, что напряжение на виток в обеих обмотках одинаково, т.е. называется коэффициентом поворота. Коэффициент витков выражается как

    Отношение витков первичной обмотки к виткам вторичной обмотки, равное наведенному напряжению первичной обмотки к вторичному, показывает, насколько уменьшилось или повысилось первичное напряжение.Коэффициент трансформации или коэффициент индуцированного напряжения называется коэффициентом трансформации и обозначается символом а. Таким образом,

    Любое желаемое соотношение напряжений может быть получено сдвигом числа витков.

    Типы трансформаторов

    Поскольку трансформаторы используются, вероятно, в каждой области, они представляют собой различные типы трансформаторов в зависимости от нескольких факторов, таких как конструкция трансформатора, область применения, область его использования, конечное назначение трансформатора и т. д.и т. д.

    Теперь мы подробно рассмотрим каждый из них:

    Классификация трансформаторов на основе уровней напряжения

    Это, вероятно, самая основная форма классификации, когда речь идет о трансформаторах, будь то шаг вперед или понижающий трансформатор.

    Повышающий трансформатор

    Как следует из названия, повышающий трансформатор используется для увеличения напряжения на вторичной стороне трансформатора. Это достигается за счет большего количества витков на вторичной стороне трансформатора по сравнению с первичной обмоткой трансформатора.Трансформатор такого типа обычно используется на генерирующих станциях, где напряжение генератора обычно составляет 23,5 кВ и повышается до 132 кВ или более.

    Понижающий трансформатор

    Как следует из названия, понижающий трансформатор используется для уменьшения напряжения на вторичной обмотке трансформатора. Это достигается за счет меньшего количества витков вторичной обмотки трансформатора по сравнению с первичной обмоткой трансформатора. Трансформаторы такого типа обычно используются в распределительных сетях, где напряжение сети 11 кВ понижается до 415 В для бытового или коммерческого использования.

    Классификация трансформаторов на основе среды сердечника

    Теперь в зависимости от сердечника между первичной и вторичной обмотками обмотки трансформатора трансформаторы классифицируются как с воздушным сердечником или с железным сердечником.

    Трансформаторы с воздушным сердечником

    Первичная и вторичная обмотки трансформатора намотаны на магнитную полосу, потокосцепление между ними осуществляется по воздуху. Этот тип трансформаторов, как правило, не является предпочтительным, поскольку взаимная индуктивность значительно меньше по сравнению с сердечником, поскольку сопротивление воздушного сердечника очень велико.Но интересно отметить, что гистерезис и потери на вихревые токи полностью исключены.

    Железный сердечник

    Первичная и вторичная обмотки размещены на железном сердечнике, который обеспечивает идеальное соединение потока между ними. Этот тип трансформатора обычно предпочтительнее, поскольку он обеспечивает очень меньшее сопротивление потоку связи из-за его превосходных магнитных свойств, что делает общий КПД трансформатора намного выше по сравнению с трансформатором с воздушным сердечником.

    Классификация трансформаторов на основе использования

    Трансформаторы далее классифицируются на основе применения; мы подробно рассмотрим каждый из них:

    Силовой трансформатор

    Это те трансформаторы, которые используются в сети передачи, работающие на очень высоких уровнях напряжения и используемые для повышения или понижения напряжения. Класс напряжения включает 400 кВ, 200 кВ, 110 кВ, 66 кВ, 33 кВ и обычно имеет номинальную мощность выше 200 МВА.

    Поскольку они используются для передачи с большой нагрузкой и напряжением более 33 кВ, они имеют большие размеры, так как требуется высокая изоляция. Они также предназначены для работы со 100% эффективностью, чтобы избежать потерь при передаче.

    Чтобы избежать потерь при передаче или потерь I2r, они проектируются таким образом, чтобы сердечник использовался максимально и имел потери в стали, равные потерям в меди при нагрузке утечки для достижения максимальной эффективности.

    Распределительный трансформатор

    Как следует из названия, такой тип трансформаторов используется в распределительных сетях низкого напряжения в качестве средства обеспечения конечного потребителя электроэнергией. Класс напряжения для распределительного трансформатора: 11 кВ, 6,6 кВ, 3,3 кВ, 440 В и 230 В и обычно номинальная мощность менее 200 МВА.

    Этот тип трансформатора используется либо для питания промышленности при напряжении 33 кВ, либо для бытовых нужд при напряжении 415 В. Они работают с более низким КПД 50-70% и имеют небольшие размеры, так как требуемая изоляция меньше по сравнению с силовым трансформатором.

    Распределительный трансформатор можно дополнительно классифицировать в зависимости от типа изоляции: Трансформатор с жидким погружением или Трансформатор сухого типа

    Трансформатор с жидким погружением

    Этот тип распределительного трансформатора использует масло в качестве хладагента внутри корпуса трансформатора. Обмотки погружены в трансформатор, а изоляционное масло помогает поддерживать температуру внутри. Следует отметить, что изоляционное масло со временем ухудшается и требует обработки через некоторое время, поскольку значение BDV (напряжение пробоя) падает из-за образования шлама в масле.

     Кроме того, они должны проходить строгий цикл технического обслуживания и проверяться на наличие утечек за годы эксплуатации. Далее они подразделяются в зависимости от схемы охлаждения:

  4. Масляная, естественно-воздушная, натуральная (ONAN)
  5. Масляная, естественно-воздушная принудительная (ONAF)
  6. Масляная, принудительная, воздушная (OFAF)
  7. Масляная, принудительная, водяная (OFWF)
  8. Трансформатор сухого типа

    Как следует из названия, трансформаторы этого типа используют масло в качестве изолирующей среды внутри, а представляют собой трансформатор с воздушным охлаждением, а обмотки изготовлены из изоляции классов F и H.Как правило, они предпочитают выбирать трансформатор, когда применение находится внутри здания или в месте, где безопасность является главным приоритетом. Они также очень компактны по сравнению с масляными трансформаторами, поскольку к ним не присоединены радиаторы для охлаждения. В зависимости от способа охлаждения они подразделяются на два типа:

  9. Воздушное естественное (AN)
  10. Воздушное дутье
  11. Приборный трансформатор

    измерения невозможны из-за очень высокого значения.Поэтому измерительный трансформатор используется для понижения этих токов/напряжений в целях измерения. Существует два типа:

    Трансформаторы тока

    Эти типы трансформаторов используются для того, чтобы амперметры катушек других приборов не были напрямую подключены к линиям сильного тока или, другими словами, трансформаторы тока понижают значения на известное соотношение, чтобы его можно было безопасно зарегистрировать с помощью измерительного устройства.

    Трансформаторы напряжения

    Они работают более или менее по тому же принципу, что и силовой или распределительный трансформатор.Единственная разница заключается в том, что их мощность невелика и находится в диапазоне от 100 до 500 ВА, а сторона низкого напряжения обычно рассчитана на 115–120 В.

    Ответ. Это происходит из-за явления, которое с научной точки зрения называется магнитострикцией, когда магнитная сталь, используемая в сердечнике, расширяется при намагничивании и сжимается при размагничивании в течение полного цикла намагничивания.Несмотря на то, что они пропорциональны крошечным и, следовательно, обычно не видны невооруженным глазом, но их достаточно, чтобы вызвать вибрацию и, следовательно, шум.

    Могут ли трансформаторы работать при напряжениях, отличных от номинальных?

    Ответ. Они могут работать при напряжении ниже номинального, но определенно не выше номинального напряжения в любом случае до тех пор, пока оно не будет снабжено переключателем ответвлений. Следует отметить, что если трансформатор работает при номинальном напряжении ниже номинального, то мощность LVA также будет соответственно уменьшена.

    Может ли трансформатор, рассчитанный на 60 Гц, работать на частоте 50 Гц?

    Ответ. Трансформатор, рассчитанный на 60 Гц, не может работать на частоте 50 Гц, так как это приведет к большим потерям, а также к более высокому нагреву и сокращению срока службы. Но, с другой стороны, трансформатор с номиналом 50 Гц может работать и на частоте 60 Гц.

    Почему мощность трансформаторов измеряется в кВА, а не в кВт?

    Ответ. Когда мы говорим о трансформаторе, у нас есть два вида потерь: потери в железе и потери в меди.Теперь, поскольку потери в железе зависят от напряжения, а потери в меди — от тока, общие потери зависят от напряжения и тока, и коэффициент мощности не учитывается. Трансформаторы оцениваются в кВА, поскольку кВт включает коэффициент мощности.

    Можно ли эксплуатировать 3 фазных трансформатора параллельно?

    Ответ. Да, они могут работать параллельно при условии, что они имеют одинаковый импеданс, номинальное напряжение и одинаковую полярность.

    Прочтите наши другие интересные статьи по электротехнике здесь

    Трансформатор — его работа, конструкция, типы и использование

    Они являются неотъемлемой частью электрической системы, и их применение можно наблюдать практически во всех областях электротехники, начиная от систем электроснабжения и заканчивая обычными бытовыми приборами.

    С развитием источников питания переменного тока возникла потребность в трансформаторах. Раньше передача электроэнергии постоянного тока осуществлялась, что приводило к большим потерям и низкой эффективности.

    👉🏼 Мы запустили новый курс, т. е. IEEE 1584-2018 (Руководство по расчету опасности вспышки дуги) . В этом курсе мы рассказали о введении, истории и некоторых основных изменениях в утвержденном стандарте IEEE 1584-2018. В настоящее время мы предлагаем скидку 50% в течение ограниченного времени.Мы надеемся, что вы присоединитесь к нам и получите от этого пользу.

    ​Однако, увеличив напряжение передачи с помощью трансформатора, эта проблема была решена. Увеличение напряжения сопровождается уменьшением тока, чтобы поддерживать постоянную мощность в трансформаторе.

    А при потерях мощности, прямо пропорциональных квадрату тока, приводит к уменьшению тока в 10 раз, следовательно, к уменьшению потерь в 100 раз. Действительно, без трансформаторов мы не смогли бы использовать электрические сила, которую мы используем сейчас.

    Вот почему мы производим электроэнергию с напряжением от 11 до 25 кВ, а затем повышаем его до 132 220 или 500 кВ для передачи с минимальными потерями, а затем понижаем напряжение для безопасного бытового и коммерческого использования.

    Строительство трансформатора

    Трансформатор состоит в основном из сердечника, обмоток и бака, однако в некоторых трансформаторах также присутствуют втулки, сапуны, радиаторы и расширители.

    Сердечник:  Сердечник трансформатора изготовлен из мягкого железа или кремнистой стали, что обеспечивает путь с низким магнитным сопротивлением (линии магнитного поля могут легко проходить через них).

    Сердечники трансформаторов ламинированы для уменьшения потерь на вихревые токи, пластины обычно имеют толщину от 2,5 мм до 5 мм и изолированы друг от друга и обмоток оксидным, фосфатным или лаковым покрытием. Сердцевина состоит из пластин различной формы, таких как E, L, I, C и U.

    В трансформаторах с кожухом сердечник окружает или покрывает обмотки наподобие оболочки.

    В трансформаторах с сердечником обмотки наматываются вокруг двух ветвей или прямоугольников сердечника.

    Обмотки:

    Однофазный 2-обмоточный трансформатор обычно имеет 2 обмотки, первичную и вторичную обмотки, изготовленные из высококачественной многожильной меди. Обмотки намотаны вокруг сердечника и совершенно не имеют электрического контакта друг с другом.

    Их также можно назвать обмотками высокого напряжения и обмотками низкого напряжения соответственно, при этом обмотка высокого напряжения имеет большую изоляцию, чем обмотка низкого напряжения.

    Принцип работы:

    Основным принципом работы трансформатора является работа взаимной индукции между первичной и вторичной обмотками, которые связаны общим магнитным потоком через сердечник трансформатора.Сердечник обеспечивает путь с низким сопротивлением для прохождения магнитного потока.

    Трансформатор имеет первичную и вторичную обмотки, как описано выше. Обмотку, подключенную к источнику, можно рассматривать как первичную обмотку, а ток, который она несет, можно рассматривать как имеющую собственное магнитное поле.

    Это магнитное поле создается поперек сердечника и меняет направление из-за переменного тока, а теперь согласно закону электромагнитной индукции Фарадея:

    Скорость изменения потокосцепления во времени прямо пропорциональна ЭДС, индуцированной в проводнике или катушке

    ​Это изменение магнитного поля индуцирует напряжение на вторичной обмотке, которое пропорционально числу витков на обмотках.Это можно дополнительно понять с помощью следующего уравнения:

    Коэффициент трансформации трансформатора:

    Обе обмотки трансформатора Т.е. первичный и вторичный имеют определенное количество витков. Отношение числа витков первичной обмотки к числу витков вторичной обмотки называется коэффициентом витков.

    Где:

    N P =

    витков первичной обмотки

    N S =

    витков вторичной обмотки

    Идеальный трансформатор:

    Идеальный трансформатор — это трансформатор, который дает выходную мощность, точно равную входной мощности.Это означает, что у него нет никаких потерь.

    Идеальных трансформаторов не существует, они используются только для упрощения расчетов трансформаторов. Их отношение напряжений можно смоделировать с помощью этих простых уравнений:

    Где:

    В P = напряжение на первичной стороне

    В S = напряжение вторичной стороны

    И власть дается:

    И

    или

    Где:

    Другими словами, идеальный трансформатор будет иметь 100% КПД за счет отсутствия потерь мощности.

    Мы можем предположить, что идеальный трансформатор будет иметь нулевое сопротивление обмотки, поток рассеяния и потери в меди или сердечнике.

    Эквивалентная схема идеального трансформатора:

    Эквивалентная схема идеального трансформатора не будет моделировать ни сопротивление, ни реактивное сопротивление, потому что все типы присутствующих потерь считаются несуществующими. Итак, мы получаем очень упрощенную принципиальную схему.

    Чем Идеальный Трансформер отличается от Реального Трансформера?

    На самом деле у нас есть трансформаторы, которые состоят из некоторых потерь мощности; следовательно, выходная мощность никогда не равна входной мощности трансформатора.

    Реальные трансформаторы будут иметь некоторое значение сопротивления обмотки, поток рассеяния, а также потери в меди и сердечнике, которые мы обсудим ниже.

    Ток намагничивания:

    Это ток, необходимый для создания потока в сердечнике трансформатора (или его намагничивания).

    Можно заметить, что когда на трансформатор подается питание переменного тока при размыкании вторичной цепи, небольшой ток все равно будет протекать через первичную сторону.

    Этот ток состоит из тока намагничивания (i m ) и тока потерь в сердечнике (i h+e ).

    ​Некоторые важные моменты о токе намагничивания:

    1. Он не является чистой синусоидой и будет иметь более высокие частотные составляющие, как только ядро ​​начнет насыщаться.​
    2. Как только сердечник достигает своего максимального потока, небольшое увеличение потока потребует очень высокого тока намагничивания.​

    Ток потерь в сердечнике компенсирует потери на гистерезис и вихревые токи в сердечнике.

    Сумма тока намагничивания и тока потерь в сердечнике известна как ток возбуждения трансформатора.

    Потери:

    Трансформатор представляет собой статическое устройство и не имеет вращающихся частей, поэтому у него нет потерь при вращении. Однако он имеет следующие электрические потери:

    1. Потери в сердечнике или стали
    2. Медные потери

    Потери в сердечнике:

    Потери в сердечнике называются потерями в железе, потому что они связаны или являются следствием железного сердечника трансформатора.

    Их можно разбить на 2 части.

    1. Потеря гистерезиса
    2. Потери на вихревые токи

    Потеря гистерезиса:

    Можно считать, что любой ферромагнитный материал имеет множество небольших магнитных доменов (маленьких постоянных магнитов), которые указывают в случайных направлениях. Когда к железу приложено внешнее магнитное поле, эти домены выстраиваются в направлении поля.

    Однако, когда переменный ток меняет свое направление, магнитное поле также меняет свое направление, и магнитные домены также должны менять свое направление в соответствии с магнитным полем.

    Некоторые магнитные домены будут выравниваться, но для выравнивания некоторых потребуется дополнительная энергия. Эта энергия, необходимая для переориентации магнитных доменов во время каждого цикла переменного тока, известна как гистерезисные потери.

    Потери на вихревые токи:

    Переменный поток в сердечнике трансформатора соединяется со вторичной обмоткой и индуцирует на ней напряжение в соответствии с законом Фарадея.

    Также вероятно, что этот переменный поток будет связан с другими проводящими частями трансформатора, такими как железный сердечник и железный кожух или корпус.

    Этот переменный поток будет индуцировать локальные напряжения в этих частях, что затем приведет к завихрениям тока, протекающим внутри них. Эти токи известны как вихревые токи.

    Эти токи вызывают потери энергии из-за удельного сопротивления сердечника или проводящей части, на которой они возникают, поэтому энергия рассеивается в виде тепла.

    Как гистерезис, так и потери на вихревые токи приводят к нагреву сердечника трансформатора.

    Потери меди:

    Первичная и вторичная обмотки трансформатора всегда будут иметь некоторое собственное сопротивление, и протекание тока через это сопротивление всегда будет приводить к потерям энергии.

    Поскольку обмотки изготовлены из меди, потери энергии или тепла в них называются потерями в меди.

    Потери меди можно определить по:

    Итак, чем больше величина тока, тем больше будут потери в меди. Вот почему эти потери также известны как переменные потери, поскольку они зависят от нагрузки.

    Реактивное сопротивление утечки:

    Первичная и вторичная обмотки создают свой собственный поток, который связан друг с другом, это известно как взаимный поток.

    Однако не весь магнитный поток между первичной и вторичной обмотками связан.

    Некоторый поток, создаваемый первичной обмоткой, не будет связан со вторичной обмоткой, а некоторый поток, создаваемый вторичной обмоткой, не будет связан с первичной обмоткой.

    Этот поток, который связан только с одной из обмоток, а не с обеими, известен как поток рассеяния.

    Обмотки индуктивны по своей природе, поэтому этот поток рассеяния будет создавать собственное реактивное сопротивление или полное сопротивление в обмотках, известное как реактивное сопротивление рассеяния.

    Это реактивное сопротивление утечки вызовет падение напряжения в первичной и вторичной обмотках.

    Эквивалентная цепь трансформатора:

    Эквивалентная схема трансформатора представляет собой упрощенное представление трансформатора, состоящее из сопротивлений и реактивных сопротивлений.

    Эквивалентная схема помогает нам выполнять расчеты трансформатора, поскольку базовый анализ схемы теперь можно применить к трансформатору.

    Резистор R

    P и Резистор R S :

    ​Эти резисторы моделируют резистивные потери в меди в трансформаторе и легко представляются.

    Х М :

    Как мы упоминали ранее, ток возбуждения или ток холостого хода равен сумме тока намагничивания и тока потерь в сердечнике.

    Итак, ток намагничивания можно смоделировать реактивным сопротивлением X M , подключенным к первичному источнику напряжения.

    Р С :

    Потери в сердечнике, состоящие из потерь на вихревые токи и потерь на гистерезис, можно смоделировать сопротивлением R , подключенным к первичному источнику напряжения

    Xm и Rc известны как ветвь возбуждения.

    X P и X S :

    X p — реактивное сопротивление рассеяния на первичной обмотке, а X S — реактивное сопротивление рассеяния на вторичной обмотке.

    Относительно первичной и вторичной сторон:

    Эквивалентная схема, показанная выше, является точным представлением трансформатора. Однако для решения практических схем трансформатора необходимо преобразовать всю схему в единый уровень напряжения.

    Это делается путем обращения цепи к ее первичной или вторичной стороне.

    На первичную сторону:

    Чтобы сослаться или преобразовать схему в первичную сторону, мы сначала находим значение константы »a».

    Где a  =  N p N s

    Теперь, когда мы нашли «а», мы можем преобразовать сопротивление вторичной обмотки Rs и реактивное сопротивление Xs в первичную сторону, умножив их оба на a 2 .

    R S = R S x a 2

    X S = X S x a 2

    Вторичное напряжение Vs умножается на «а», а вторичный ток Is делится на «а».

    На вторичную сторону:

    Учитывая значение константы «а», мы делим значения сопротивления первичной стороны и реактивного сопротивления на a 2 .

    То же самое будет сделано для X M и R C .

    R P  =  R P a 2

    X P  =  X P a 2

    R C  =  R C a 2

    X M  =  X M a 2

    Первичный ток умножается на «а», а первичное напряжение делится на «а».

    После того, как мы отнесли наши значения к одной конкретной стороне, первичной или вторичной, мы можем затем переместить ветвь возбуждения на передний план и последовательно добавить сопротивления и реактивные сопротивления, как показано на принципиальных схемах.

    Эффективность:

    КПД трансформатора — это отношение выходной мощности трансформатора к входной мощности.

    Дано

    η = P = P = P P OUT + P Потеря x 100%

    Где:

    ​Поскольку выходная мощность всегда будет меньше входной мощности, КПД трансформатора всегда будет находиться в диапазоне 0-100%, в то время как КПД идеального трансформатора будет равен 100%.

    Чтобы рассчитать КПД трансформатора из эквивалентной схемы, мы просто добавляем потери в меди и потери в сердечнике к уравнению КПД, чтобы получить следующее уравнение:

    η = P = P = P = P P OUT + P CU + P Core x 100%

    Регулировка напряжения:

    Также важно знать, что, поскольку внутри трансформатора есть последовательные импедансы, на них также будут падения напряжения.Это приведет к изменению выходного напряжения с переменной нагрузкой, даже если входное напряжение остается постоянным.

    Величина, которая сравнивает выходное напряжение без нагрузки с выходным напряжением при полной нагрузке, называется регулированием напряжения.

    Его можно рассчитать по следующему уравнению:

    VR = V = V S.nl V S.FL V S.FL x 100%

    Где:

    В С.NL = выходное напряжение без нагрузки

    В S.FL  = Выходное напряжение при полной нагрузке

    Следует отметить, что идеальный трансформатор будет иметь регулировку напряжения 0%.

    Типы трансформаторов и их применение

    Здравствуйте! На связанную тему мы ранее писали в блоге о типах трансформаторов.  Если это вас заинтересует, проверьте и дайте нам знать, что вы думаете

    Повышающий трансформатор:

    ​Эти трансформаторы повышают более низкий уровень напряжения на первичной стороне до более высокого значения напряжения на вторичной стороне.При этом вторичная обмотка имеет большее число витков, чем первичная.

    Они в основном используются на генерирующих станциях, где генерируемое напряжение около 11 кВ повышается до 132 кВ или более для передачи.

    Понижающий трансформатор:

    Понижающие трансформаторы снижают высокое напряжение на первичной стороне до более низкого значения напряжения на вторичной стороне. При этом первичная обмотка имеет большее число витков.

    Понижающие трансформаторы используются на сетевых станциях для снижения высокого напряжения передачи до более низкого значения, подходящего для распределения и использования.Их также можно найти на наших мобильных зарядных устройствах.

    Другие типы включают силовые трансформаторы, распределительные трансформаторы, трансформаторы с сердечником, однофазные и трехфазные трансформаторы, внутренние и наружные трансформаторы. Вы можете проверить наш предыдущий блог, посвященный типам трансформаторов и их применению.

    Ограничения трансформатора:

    Здесь также важно отметить, что трансформатор будет работать только в сети переменного тока. Это связано с тем, что постоянный ток (DC) будет создавать постоянное магнитное поле вместо изменяющегося магнитного поля, и, следовательно, во вторичной обмотке не будет индуцироваться ЭДС.

    На этом мы завершаем тему трансформаторов. Мы надеемся, что этот блог был полезен и дал вам ценную информацию по этой теме. Не стесняйтесь предлагать или задавать любые вопросы, которые могут у вас возникнуть, в разделе комментариев ниже. Спасибо.

     

     

    Введение в трансформаторы | Строительство, Работа, Приложения

    В этом уроке мы увидим краткое введение в трансформеры. Мы узнаем, что такое электрический трансформатор, конструкцию трансформатора, принцип его работы, классификацию трансформаторов, потери и эффективность, а также некоторые области применения.

    Знакомство с трансформаторами

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

    Можно либо уменьшить, либо увеличить напряжение и ток путем использования трансформатора в цепях переменного тока в зависимости от требований электрооборудования, устройства или нагрузки.В различных приложениях используется широкий спектр трансформаторов, включая силовые, контрольно-измерительные и импульсные трансформаторы.

    В целом трансформаторы подразделяются на два типа, а именно электронные трансформаторы и силовые трансформаторы. Рабочие напряжения электронных трансформаторов очень низкие и рассчитаны на низкие уровни мощности. Они используются в потребительском электронном оборудовании, таком как телевизоры, персональные компьютеры, CD/DVD-плееры и другие устройства.

    Термин силовой трансформатор относится к трансформаторам с высокой мощностью и напряжением.Они экстенсивно используются в производстве электроэнергии, передаче, распределении и коммунальных системах, чтобы увеличить или уменьшить уровни напряжения. Однако работа этих двух типов трансформаторов одинакова. Итак, давайте подробнее поговорим о трансформаторах.

    Что такое электрический трансформатор?

    Трансформатор представляет собой статическое устройство (то есть не имеющее движущихся частей), состоящее из одной, двух или более обмоток, магнитно связанных и электрически разделенных, с магнитным сердечником или без него.Он передает электрическую энергию от одной цепи к другой по принципу электромагнитной индукции.

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

    электрический трансформатор

    При питании первичной обмотки от источника переменного напряжения в сердечнике трансформатора возникает переменный магнитный поток или поле.Амплитуда этого магнитного потока зависит от величины приложенного напряжения, частоты питания и количества витков на первичной обмотке.

    Этот поток циркулирует через сердечник и, следовательно, соединяется со вторичной обмоткой. Эта магнитная связь, основанная на принципе электромагнитной индукции, индуцирует напряжение во вторичной обмотке. Это называется взаимной индукцией между двумя цепями. Вторичное напряжение зависит от количества витков вторичной обмотки, а также от магнитного потока и частоты.

    Трансформаторы широко используются в электроэнергетических системах для получения переменных значений напряжения и тока на одной частоте. Таким образом, за счет соответствующей пропорции первичных и вторичных витков в трансформаторе достигается желаемое соотношение напряжений.

    Конструкция трансформатора

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

    Ядро

    Для применений с большой мощностью сердечник трансформатора изготовлен из материала с высокой проницаемостью, что обеспечивает путь магнитного потока с низким магнитным сопротивлением.Поперечное сечение сердечника может быть квадратным или прямоугольным.

    Как правило, трансформаторы с железным сердечником обеспечивают лучшее преобразование энергии по сравнению с трансформаторами с воздушным сердечником. Трансформаторы с воздушным сердечником используются для высокочастотных приложений (выше 2 кГц), тогда как для низкочастотных приложений (ниже 2 кГц) используются трансформаторы с железным сердечником.

    Во всех типах трансформаторов сердечник состоит из пластин из кремнистой стали или листовой стали, которые собраны так, чтобы обеспечить непрерывный магнитный путь для потока.Благодаря этому многослойному сердечнику потери на вихревые токи сведены к минимуму.

    Толщина этих многослойных стальных листов составляет от 0,35 до 5 мм, они изолированы лаком, оксидом или фосфатом, а затем сформированы в виде сердцевины.

    Для улучшения магнитных свойств используется горячекатаная сталь с ориентированным зерном (HRGO), или холоднокатаная сталь с ориентированным зерном (CRGO), или ламинирование High B (HiB). В случае небольших трансформаторов сердечник изготавливается из горячекатаных пластин из кремнистой стали в форме E и I, C и I или O.

    Обмотки

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

    Изолированные многопроволочные провода используются в качестве обмоток для передачи больших токов. Эта изоляция позволяет избежать контакта витков с другими витками.

    обмотки трансформатора

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

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

    Катушки трансформатора могут быть концентрическими или многослойными. Концентрические катушки используются в трансформаторах с сердечником, тогда как многослойные катушки используются в трансформаторах с кожухом.При концентрическом расположении обмотка НН размещается рядом с сердечником, а обмотка ВН размещается вокруг обмотки НН, что обеспечивает низкие требования к изоляции и зазору. Наиболее часто используемые катушки для трансформатора включают спиральные, многослойные, дисковые и перекрестные катушки.

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

    Вводы обеспечивают изоляцию выходных зажимов, взятых с обмоток трансформатора. Это могут быть фарфоровые втулки или втулки конденсаторного типа, которые выбираются в зависимости от уровня рабочего напряжения. Благодаря простой, прочной и прочной конструкции трансформаторы требуют минимального обслуживания. Благодаря отсутствию движущихся частей КПД трансформатора очень высок и может варьироваться от 95% до 98%.

    Классификация трансформаторов

    Трансформаторы подразделяются на несколько типов в зависимости от различных факторов, включая номинальное напряжение, конструкцию, тип охлаждения, количество фаз системы переменного тока, место ее использования и т. д. Давайте обсудим некоторые из этих типов трансформаторов.

    На основе функции

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

    Повышающие трансформаторы

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

    Понижающие трансформаторы

    В понижающем трансформаторе вторичное напряжение меньше первичного из-за меньшего числа витков вторичной обмотки. Следовательно, этот тип трансформатора используется для снижения напряжения до заданных уровней цепи.В большинстве источников питания используется понижающий трансформатор, чтобы поддерживать рабочий диапазон схемы в заданном безопасном пределе напряжения. Эти типы трансформаторов используются в распределительных сетях (силовые трансформаторы) и в электронных схемах (электронные трансформаторы).

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

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

    Соотношение витков = Первичное напряжение/Вторичное напряжение = Первичные витки/Вторичные витки

    Соотношение оборотов: VP /VS = NP /NS

    На основе основной конструкции

    В зависимости от конструкции трансформаторы подразделяются на два типа по способу размещения обмоток вокруг сердечника.Эти типы представляют собой трансформаторы с сердечником и кожухом.

    Трансформатор с сердечником
    трансформатор с сердечником

    В этом типе трансформатора обмотки окружают значительную часть сердечника. Как правило, распределительные трансформаторы являются стержневыми. Некоторые из крупных силовых трансформаторов имеют корпусной тип.

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

    А для трансформаторов с сердечником большого размера применяют крестообразный сердечник с круглыми или круглыми цилиндрическими витками. В большинстве трансформаторов сердечникового типа используются цилиндрические катушки из-за их механической прочности. Эти цилиндрические катушки намотаны спиральными слоями и изолированы друг от друга изоляционными материалами, такими как ткань, бумага, слюда и т. д.

    Изолировать обмотку НН проще, чем обмотку ВН; следовательно, он расположен ближе к ядру.

    Трансформатор кожухового типа

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

    Трансформатор

    Берри является наиболее часто используемым трансформатором корпусного типа. В оболочечном типе сердечник имеет три ветви, а обмотки наматываются вокруг центральной ветви.Обмотки как НН, так и ВН разделены на разные катушки, расположенные попеременно. Между обмотками НН зажаты обмотки ВН. Опять же, чтобы уменьшить требования к изоляции, обмотки НН располагаются рядом с сердечником. Этот тип конструкции предпочтителен для трансформаторов с высоким номиналом.

    Трансформатор кожухового типа
    В зависимости от характера поставки

    В зависимости от характера питания трансформаторы могут быть однофазными или трехфазными. Однофазные трансформаторы предназначены для работы в однофазной системе; поэтому он имеет две обмотки для преобразования уровней напряжения.Они используются на удаленных концах системы распределения электроэнергии. Они имеют меньшую номинальную мощность по сравнению с трехфазными трансформаторами. В основном для этого типа трансформатора используется конструкция с сердечником.

    Для работы с трехфазной системой нам нужны три однофазных трансформатора. Таким образом, для экономической выгоды трехфазный трансформатор рассматривается для трехфазной работы. Он состоит из трех обмоток или катушек, которые соединены надлежащим образом, чтобы соответствовать входному напряжению. У этого типа трансформаторов первичная и вторичная обмотки соединены по схеме звезда-треугольник или треугольник-звезда в зависимости от требований к напряжению нагрузки

     

    На основе использования
    1. Силовой трансформатор
    2. Распределительный трансформатор
    3. Измерительный трансформатор
    Другие типы трансформаторов

    В зависимости от типа охлаждения они классифицируются в

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

    Принцип работы трансформатора

    Работа трансформатора основана на принципе взаимной индукции между двумя катушками или обмотками, связанными общим магнитным потоком.Когда на первичную обмотку подается питание от источника переменного тока, в первичной обмотке создается магнитный поток.

    Этот поток связан как с первичной, так и со вторичной обмоткой, поскольку сердечник обеспечивает путь с низким магнитным сопротивлением для магнитного потока. Следовательно, большая часть потока, создаваемого первичной обмоткой, связана со вторичной обмоткой. Это называется основным потоком или полезным потоком. А также поток, который не связан со вторичной обмоткой, называется потоком рассеяния. Большинство трансформаторов спроектированы так, чтобы иметь низкий поток рассеяния для уменьшения потерь.

    Согласно законам электромагнитной индукции Фарадея, эта потокосцепление как с первичной, так и со вторичной обмотками наводит в них ЭДС. Эта ЭДС, индуцируемая в каждой обмотке, пропорциональна числу витков в ней. Напряжение или ЭДС, индуцированная в первичной обмотке, называется обратной ЭДС, которая противодействует входному напряжению питания до такой степени, что первичный ток не будет течь.

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

    Чтобы восстановить баланс между этими двумя элементами, от источника питания отбирается больший ток, так что создается эквивалентное магнитное поле для баланса с вторичным полем.

    Поскольку один и тот же взаимный поток пересекает обе обмотки, ЭДС, индуцируемая в каждом витке обеих обмоток, одинакова.Следовательно, полная ЭДС индукции в каждой обмотке должна быть пропорциональна количеству витков в этой обмотке. Это получается для установления известной зависимости между ЭДС индукции и числом витков. И дается как

    Е1/Е2 = N1/N2

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

    В1/В2 = Н1/Н2

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

    В пересчете на ампер-витки баланса,

    И1Н1 = И2Н2

    И1/И2 = Н2/Н1

    Эквивалентная схема трансформатора

    Эквивалентная схема машины или устройства представляет собой просто интерпретацию уравнений, объединяющую постоянные и переменные резисторы и реактивные сопротивления, которая точно моделирует или описывает полное поведение машины.

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

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

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

    Следовательно, влияние тока намагничивания представлено как Xo, а влияние активной составляющей или составляющей потерь в сердечнике представлено неиндуктивным резистивным сопротивлением Ro. И Ro, и Xo подключены к первичной обмотке, как показано на рисунке. Эта параллельная комбинация называется эквивалентной схемой при отсутствии нагрузки.

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

    Для упрощения расчетов эквивалентная схема дополнительно упрощается за счет переноса вторичных сопротивлений и реактивных сопротивлений на первичную сторону, так что отношение E2/E1 не изменяется ни по фазе, ни по величине.

    Первичный эквивалент вторичной ЭДС равен

    Е2’ = Е2/К

    Где K — коэффициент трансформации

    Аналогично, первичный эквивалент напряжения вторичной клеммы равен

    .

    В2’ = В2/К

    Первичный эквивалент вторичного тока равен

    .

    I2’ = I2/К

    Пусть R2’ — это сопротивление, которое должно быть передано на первичную сторону, которое вызывает такое же падение на первичной обмотке, как и на вторичной.Таким образом, I2’R2’ — это падение напряжения в первичной обмотке на R2’. Получается, что соотношение I2’R2’ и I2R2 должно быть таким же, как N1/N2 (коэффициент витков).

    Следовательно,

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

    R2’ = R2 × (I2 / I2’) × (1/K)

    Но (I2 / I2’) = (N1/N2) = (1/К)

    Следовательно, R2’ = R2 /K 2

    Аналогично, X2’ = X2 /K 2

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

    Также возможно передать первичное сопротивление и реактивное сопротивление (или просто импеданс) на вторичную так же, как вторичное сопротивление и реактивное сопротивление (или импеданс) передаются на первичную. Пусть R1’ и X1’ — сопротивление и реактивное сопротивление, передаваемые на вторичную обмотку от первичной, тогда

    R1’ = К 2 R1

    Х1’= К 2 Х1

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

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

    Эта схема называется соответствующей эквивалентной схемой трансформатора, относящейся к первичной стороне. Следовательно, анализ становится простым путем добавления последовательных сопротивлений и реактивных сопротивлений.

    Потери в трансформаторе

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

    Потери в сердечнике или железе

    Эти потери включают как потери на гистерезис, так и потери на вихревые токи.

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

    Гистерезисные потери = K ч B м 1,67 f v Вт

    Где,

    K h = Постоянная гистерезиса

    B м = Максимальная плотность потока

    f= частота

    v = объем ядра

    Поскольку сердечник трансформатора состоит из ферромагнитных материалов, которые также являются хорошими проводниками. И, следовательно, магнитный поток, связанный с сердечником, наводит в сердечнике ЭДС.Следовательно, сердечник создает вихревые токи в сердечнике, вследствие чего в сердечнике возникают значительные потери на вихревые токи.

    Потери на вихревые токи = K e B м 2 f 2 t 2 Вт/единица объема

    Где,

    K e = Вихретоковая постоянная

    t = толщина сердечника

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

    Благодаря использованию высококачественных материалов сердечника, таких как кремнистая сталь, имеющих очень низкую петлю гистерезиса, потери на гистерезис минимизируются или уменьшаются. С другой стороны, потери на вихревые токи минимизируются за счет использования многослойного сердечника. Эти постоянные потери или потери в сердечнике можно измерить, проводя разомкнутую цепь на трансформаторе.

    Медные потери

    Эти потери возникают в сопротивлении обмоток трансформатора, когда он несет ток нагрузки.Общие потери в меди в трансформаторе получаются путем сложения первичных и вторичных потерь в меди. Их обнаруживают путем проведения короткого замыкания на трансформаторе.

    Другие потери в трансформаторе включают диэлектрические потери и паразитные потери нагрузки. Блуждающие потери являются результатом вихревых токов в баке и проводниках обмотки. Диэлектрические потери происходят в изоляционных материалах, таких как масло и твердая изоляция трансформатора.

    Эффективность трансформатора

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

    Эффективность = Выход/Ввод

    = Выход / (Выход + Общие потери) или

    = (Вход – Потери)/Вход

    = 1- (Потери/Ввод)

    Обычно КПД трансформатора находится в диапазоне от 95 до 98%. Из приведенного выше уравнения эффективности можно отметить, что эффективность зависит от ватт, а не от номинальных вольт-ампер. Следовательно, при любом вольт-амперном номинале КПД трансформатора зависит от коэффициента мощности. КПД максимален при коэффициенте мощности, равном единице, и определяется путем расчета суммарных потерь при испытаниях на КЗ и КЗ.

    Применение трансформаторов

    • Повышение или понижение уровня напряжения в системах передачи электроэнергии, таких как системы передачи и распределения.
    • Для изоляции цепей низкого напряжения от цепей высокого напряжения в случае подстанций, цепей управления в промышленности и т. д.
    • Измерительные трансформаторы, такие как трансформаторы тока и напряжения, используются в системах защиты и индикации счетчиков.
    • Они также используются для согласования импеданса.

    Что такое трансформатор? Строительство, работа, типы и использование

    Что такое трансформатор? Его части, работа, типы, ограничения и применение

    Что такое трансформатор?
    • Как следует из названия, электрический трансформатор передает электроэнергию от одной электрической цепи к другой электрической цепи. Это не меняет значение силы.
    • A Трансформатор только повышает или понижает уровень напряжения или тока.
    • Трансформатор не изменяет частоту цепи во время работы.
    • Трансформатор работает по электрическому принципу, т.е. по принципу взаимной индукции.
    • Трансформатор работает, когда обе цепи действуют за счет взаимной индукции.
    • Трансформатор не может повышать или понижать уровень постоянного напряжения или постоянного тока.
    • A Трансформатор только повышает или понижает уровень переменного напряжения или переменного тока.
    • Трансформатор не изменяет значение потока.
    • Трансформатор не работает от постоянного напряжения.

    Без трансформаторов электроэнергии, вырабатываемой на электростанциях, вероятно, не хватило бы для питания города. Только представьте, что трансформаторов нет. Как вы думаете, сколько электростанций нужно построить, чтобы обеспечить электричеством город? Установить электростанцию ​​не так-то просто. Это дорого.

    Необходимо установить несколько электростанций, чтобы иметь достаточную мощность. Трансформаторы помогают, усиливая выход трансформатора (повышая или понижая уровень напряжения или тока).

    Когда количество витков вторичной обмотки больше, чем у первичной обмотки, такой трансформатор называется повышающим трансформатором.

    Аналогичным образом, когда количество витков первичной обмотки больше, чем у вторичного трансформатора, такой трансформатор называется понижающим трансформатором.

    Конструкция трансформатора (части трансформатора)
    Части трансформатора
    1 Клапан масляного фильтра 17 Клапан слива масла
    2 Консерватор 18 Подъемный патрон
    3 Реле Бухгольца 19 Стопор
    4 Клапан масляного фильтра 20 Фундаментный болт
    5 Клапан сброса давления 21 Клемма заземления
    6 Ввод высоковольтный 22 База на салазках
    7 Ввод низковольтный 23 Катушка
    8 Проушина для подвески 24 Прижимная пластина катушки
    9 B C T Клемма 25 Ядро
    10 Танк 26 Клеммная коробка для защитных устройств
    11 Устройство РПН без напряжения 27 Заводская табличка
    12 Ручка переключателя ответвлений 28 Циферблатный термометр
    13 Крепление для сердечника и катушки 29 Радиатор
    14 Подъемный крюк для сердечника и рулона 30 Люк
    15 Торцевая рама 31 Подъемный крюк
    16 Болт крепления катушки 32 Индикатор уровня масла циферблатного типа

    Принцип работы трансформатора

    Трансформатор представляет собой статическое устройство (и не содержит вращающихся частей, следовательно, нет потерь на трение), которое преобразует электрическую мощность из одной цепи в другую без изменения ее частоты.Это повышает (или понижает) уровень переменного напряжения и тока.

    Трансформатор работает по принципу взаимной индукции двух катушек или закону Фарадея об электромагнитной индукции. Когда ток в первичной обмотке изменяется, поток, связанный со вторичной обмоткой, также изменяется. Следовательно, во вторичной катушке индуцируется ЭДС из-за закона электромагнитной индукции Фарадея.

    Трансформатор основан на двух принципах: во-первых, электрический ток может создавать магнитное поле (электромагнетизм), и, во-вторых, изменяющееся магнитное поле внутри катушки с проводом индуцирует напряжение на концах катушки (электромагнитная индукция). .Изменение тока в первичной обмотке изменяет создаваемый магнитный поток. Изменяющийся магнитный поток индуцирует напряжение во вторичной обмотке.

     

    Простой трансформатор имеет сердечник из мягкого железа или кремнистой стали и расположенные на нем обмотки (железный сердечник). И сердечник, и обмотки изолированы друг от друга. Обмотка, подключенная к основному источнику питания, называется первичной, а обмотка, подключенная к цепи нагрузки, называется вторичной.

    Обмотка (катушка), подключенная к более высокому напряжению, называется обмоткой высокого напряжения, а обмотка, подключенная к низкому напряжению, называется обмоткой низкого напряжения.В случае повышающего трансформатора первичная обмотка (обмотка) является обмоткой низкого напряжения, количество витков вторичной обмотки больше, чем у первичной. Наоборот для понижающего трансформатора.

    Как объяснялось ранее, ЭДС индуцируется только изменением величины потока.

    Когда первичная обмотка подключена к сети переменного тока, через нее протекает ток. Поскольку обмотка связана с сердечником, ток, протекающий через обмотку, будет создавать переменный поток в сердечнике.ЭДС индуцируется во вторичной обмотке, поскольку переменный поток связывает две обмотки. Частота ЭДС индукции такая же, как и у потока или подаваемого напряжения.

    При этом (изменении потока) энергия передается от первичной катушки к вторичной посредством электромагнитной индукции без изменения частоты напряжения, подаваемого на трансформатор. Во время процесса в первичной обмотке создается ЭДС самоиндукции, противодействующая приложенному напряжению.ЭДС самоиндукции известна как обратная ЭДС.

    Идеальный трансформер и практичный трансформер

    В нашем предыдущем посте мы обсудили идеальный трансформатор с векторными и принципиальными схемами и подробным сравнением с практическими трансформаторами. Имейте в виду, что идеальный трансформатор вообще не имеет потерь, т.е. входная мощность трансформатора равна выходной мощности. Кроме того, следует отметить, что идеальный трансформатор – это воображаемое (теоретическое понятие), которого в реальной жизни не существует.

    Эквивалентная схема трансформатора

    В нашей пояснительной статье об эквивалентной схеме электрического трансформатора, которая представляет собой графическое представление схемы трансформатора, в которой сопротивление и реактивное сопротивление рассеяния считаются внешними по отношению к обмотке. Точную эквивалентную схему трансформатора можно назвать первичной или вторичной стороной.

    Уравнение ЭДС трансформатора

    Величина ЭДС индукции (или напряжения) в трансформаторе может быть найдена по уравнению ЭДС трансформатора .Когда источник переменного тока (AC) подается на первичную обмотку трансформатора, который известен как ток намагничивания , он создает переменный поток в сердечнике трансформатора.

    Потери в трансформаторе

    В отличие от идеального трансформатора, реальный и практичный трансформатор имеет некоторые потери, такие как омические потери, потери магнитного потока, потери в меди и сердечнике, а энергия рассеивается в обмотках, сердечнике и окружающих конструкциях. Большие трансформаторы, как правило, более эффективны, а трансформаторы распределительных сетей обычно работают лучше, чем 98%.

    Эффективность трансформатора

    При определенном коэффициенте мощности и нагрузке КПД трансформатора и КПД в течение всего дня можно найти, разделив его мощность на вход (аналогично другим электрическим машинам, например двигателям, генераторам и т. д.). Но значения Input и Output должны быть одинаковыми в единицах (т. е. в ваттах, киловаттах, мегаваттах и ​​т. д.).

    Типы трансформаторов

    Существуют различные типы трансформаторов в зависимости от их использования, конструкции и конструкции.

    Типы трансформаторов по фазам
    1. Однофазный трансформатор
    2. Трехфазный трансформатор
    Типы трансформаторов на основе конструкции сердечника
    • Трансформатор с сердечником
    • Трансформатор кожухового типа
    • Трансформатор ягодного типа
    Типы трансформаторов на основе сердечника
    • Трансформатор с воздушным сердечником
    • Трансформатор с ферромагнитным/железным сердечником
    Типы трансформаторов в зависимости от их использования
    • Большой силовой трансформатор
    • Распределительный трансформатор
    • Малый силовой трансформатор
    • Трансформатор освещения вывесок
    • Трансформатор управления и сигнализации
    • Трансформатор газоразрядной лампы
    • Трансформатор звонка
    • Инструментальный трансформатор
    • Трансформатор постоянного тока
    • Трансформатор серии
    • для уличного освещения

    Связанная запись: Разница между силовыми и распределительными трансформаторами?

    Типы трансформаторов на основе изоляции и охлаждения
    • Трансформатор сухого или воздушного охлаждения
    • Сухой тип с воздушным охлаждением
    • Погруженный в масло, с самоохлаждением (OISC) или ONAN (натуральное масло, натуральный воздух)
    • Погружение в масло, комбинация самоохлаждения и воздушной продувки (ONAN)
    • Маслопогруженный, с водяным охлаждением (OW)
    • Погружение в масло, принудительное масляное охлаждение
    • Маслопогруженный, комбинация самоохлаждения и водяного охлаждения (ONAN+OW)
    • Масляное принудительное охлаждение с принудительным воздушным охлаждением (OFAC)
    • Принудительное масляное охлаждение с водяным охлаждением (FOWC)
    • Масло с принудительным охлаждением, самоохлаждение (OFAN)
    Типы измерительных трансформаторов

    Связанная запись: Защита и неисправности силового трансформатора

    Ограничение трансформатора

    Чтобы понять основные моменты, мы должны обсудить некоторые основные термины, связанные с работой трансформатора.Итак, давайте ненадолго вернемся к основам.

    Трансформатор — это машина переменного тока, которая повышает или понижает переменное напряжение или ток. Однако трансформатор, являющийся машиной переменного тока, не может повышать или понижать постоянное напряжение или постоянный ток. Хотя это звучит немного странно. Вы можете подумать: «Так разве там нет трансформаторов постоянного тока?»

    Чтобы ответить на два вопроса, есть или нет трансформаторы постоянного тока, и понять, «почему трансформатор не может повышать или понижать напряжение постоянного тока», необходимо знать, как электрический ток и магнитное поле взаимодействуют друг с другом при работе трансформатора.

    Похожие сообщения:

    Правило правой руки Флеминга

    В нем говорится, что «если большой, указательный и средний пальцы провести таким образом, что они взаимно перпендикулярны друг другу (составляет 90 ° углов), то указательный палец указывает направление поля, большой палец указывает направление движения проводника, а средний палец указывает направление индуцированного тока (от ЭДС).

    Почему трансформаторы не могут повышать или понижать напряжение или ток постоянного тока?

    Трансформатор не может повышать или понижать напряжение постоянного тока.Не рекомендуется подключать источник постоянного тока к трансформатору, потому что, если к обмотке (первичной обмотке) трансформатора приложено номинальное постоянное напряжение, поток, создаваемый в трансформаторе, не изменится по своей величине, а останется неизменным и как В результате ЭДС не будет индуцироваться во вторичной обмотке, кроме как в момент включения, поэтому трансформатор может начать дымить и гореть, потому что;

    В случае питания постоянным током Частота равна нулю . Когда вы прикладываете напряжение к чисто индуктивной цепи, то согласно

    X Д = 2 π f Д

    Где:

    • X L = Индуктивное реактивное сопротивление
    • L = Индуктивность
    • f = Частота

    , если мы положим частоту = 0, то общее X L (индуктивное сопротивление) также будет равно нулю.

    Теперь перейдем к току, I = V / R (а в случае индуктивной цепи I = V / X L )   …. основной закон Ома

    Если мы установим индуктивное сопротивление равным 0, то ток будет бесконечным (короткое замыкание)…

    Итак, если мы применим постоянное напряжение к чисто индуктивной цепи, цепь может начать дымить и гореть.

    Таким образом, трансформаторы не способны повышать или понижать напряжение постоянного тока. Также в таких случаях не будет ЭДС самоиндукции в первичной обмотке, что возможно только при изменяющемся потокосцеплении для противодействия приложенному напряжению.Сопротивление первичной катушки низкое, и поэтому протекающий через нее сильный ток приведет к перегоранию первичной катушки из-за чрезмерного нагрева, выделяемого током.

    Читайте также: При каких условиях питание постоянного тока безопасно подается на первичную обмотку трансформатора?

    Использование и применение трансформатора

    Использование и применение трансформатора уже обсуждалось в этом предыдущем посте.

    Преимущества 3-фазного трансформатора по сравнению с 1-фазным

    Ознакомьтесь с преимуществами и недостатками однофазных и трехфазных трансформаторов здесь.

    Похожие сообщения:

    Преобразователь напряжения — классификация, принцип работы, ошибки, применение

    Преобразователь напряжения, который представляет собой трансформатор напряжения, понижающий напряжение высоковольтных линий электропередач. В этой статье мы обсудим, что такое трансформатор напряжения (также известный как трансформатор напряжения), его классификацию, принцип работы, ошибки, области применения, преимущества и недостатки.

    Что такое трансформатор напряжения

    Трансформатор напряжения — это измерительный трансформатор, который используется для измерения и преобразования напряжения с более высоким значением в более низкое.По мере увеличения напряжения в игру вступает Преобразователь Потенциала, где они доводят значение напряжения до безопасного предела. Это можно измерить с помощью таких инструментов, как вольтметр или ваттметр и так далее.

    Рис. 1 – Знакомство с трансформатором напряжения

    На рис. 2 ниже показана принципиальная схема трансформатора напряжения. Этот тип трансформатора всегда подключается параллельно линии передачи, а вторичная обмотка ниже первичной обмотки.Их характеристики, эквивалентная схема и векторные диаграммы аналогичны характеристикам силового трансформатора.

    Рис. 2 — принципиальная схема потенциального трансформатора

    Классификация потенциальных трансформаторов

    Потенциальные трансформаторы могут быть классифицированы на основе двух аспектов:

    • Функция трансформатора
    • Конструкция трансформатора

    Классификация В зависимости от функции трансформатора напряжения

    В зависимости от функции трансформаторы напряжения можно разделить на два типа.Это:

    • Измерительный трансформатор напряжения
    • Защитный трансформатор напряжения
    Измерительный трансформатор напряжения

    Измерительный трансформатор напряжения используется для измерения напряжения с помощью измерительных устройств. или однофазный трансформатор.

    Защитный трансформатор напряжения

    Защитный трансформатор напряжения защищает линию от перенапряжения, а также работает с точностью и находится в трехфазном или однофазном трансформаторе.

    Рис. 3 – Типы трансформаторов напряжения

    Классификация на основе конструкции трансформаторов напряжения

    На основе конструкции трансформаторы напряжения можно разделить на два типа. Это:

    • Электромагнитный трансформатор напряжения
    • Емкостной трансформатор напряжения
    Электромагнитный трансформатор напряжения

    Эти трансформаторы имеют сходство с первичными трансформаторами, в которых обе обмотки, первичная и вторичная, намотаны на магнитный сердечник.Эти Трансформаторы обычно используются в реле, счетчике и цепях высокого напряжения. В этом типе трансформатора первичная обмотка соединена с фазой, а вторичная обмотка находится в контакте с землей.

    Емкостной трансформатор напряжения

    Эти трансформаторы также известны как тип связи, делители напряжения или проходные типы. Конденсаторы намотаны либо на первичную, либо на вторичную обмотку, при этом напряжение измеряется на вторичной обмотке. Этот трансформатор дорог и используется для связи несущей линии электропередач.

    Как работает трансформатор напряжения

    Этот тип трансформатора помогает поддерживать частоту напряжения от высокого напряжения до требуемой частоты и обеспечивает показания для измерений, необходимых для приборов. Это помогает распределять необходимое количество напряжения по цепи и поддерживать баланс.

    Принцип работы трансформатора основан на эффективной передаче электрической энергии с помощью магнитной индукции из одной цепи в другую.При питании одной обмотки трансформатора от источника переменного тока (АС) в сердечнике трансформатора устанавливается переменное магнитное поле.

    Рис. 4 – Схема работы трансформатора напряжения

    Поскольку вторая обмотка находится вокруг того же сердечника, напряжение индуцируется магнитным полем. Это приводит к протеканию тока в цепи, которая подключена к клеммам вторичной обмотки. Следовательно, катушки называются магнитно связанными, но электрически изолированными друг от друга.

    Мы можем рассчитать напряжение на первичной обмотке из уравнения соотношения витков:

    Где;

    N P = количество витков в первичной обмотке

    N S = количество витков во вторичной обмотке

    В P = напряжение на первичной обмотке Трансформатор напряжения

    В этом типе трансформатора наблюдается постоянное падение сопротивления первичной и вторичной обмотки.Есть еще фактор энергетической нагрузки на вторичку. Это является причиной возникновения ошибок в преобразователях потенциала. Существует два типа ошибок:

    • Ошибка отношения
    • Ошибка фазового угла

    Ошибка отношения

    Отклонение фактического коэффициента преобразования от номинального отношения называется ошибкой отношения. Это объясняется приведенной ниже формулой:

    Ошибка фазового угла

    Ошибка фазового угла возникает, когда существует разность фаз между Vp и Vs, инвертированными.Он также известен как разность фаз между обратным вторичным напряжением и первичным напряжением.

    Рис. 5 – Приблизительный метод выражения погрешности фазового угла

    Для повышения эффективности и точности уменьшение этих погрешностей должно быть разработано таким образом, чтобы обмотка трансформатора имела соответствующую величину реактивной способности и сопротивление. Также требование к сердечнику должно иметь минимальную намагничивающую и составляющую сердечника потери существующего тока.

    Ошибка угла фазы считается положительной, если вектор обратного тока опережает вектор основного тока, в противном случае он считается отрицательным. Ошибка фазового угла задается уравнением:

    Применение трансформаторов напряжения

    Приложения включают:

    • Они используются в системе учета электроэнергии.
    • Они широко используются в системе электрозащиты в качестве автоматических выключателей.
    • Используются для синхронизации генераторов с сетями.
    • Они также используются в реле защиты.

    Преимущества трансформаторов напряжения

    Преимущества перечислены ниже:

    • Вольтметр и амперметр могут быть подключены для измерения высокого напряжения и тока соответственно.
    • Независимо от измерения напряжения или тока, номинал счетчика нижнего диапазона можно зафиксировать с помощью преобразователя напряжения.
    • Работа этих трансформаторов используется для работы многих типов защитных устройств, таких как контрольные лампы и реле.
    • Один трансформатор можно использовать для контроля нескольких приборов.

    Недостатки трансформаторов напряжения

    Из-за эффективности прибора недостатков не так много. Единственный его недостаток заключается в том, что этот прибор ограничен только цепями переменного тока и не может применяться к цепям постоянного тока.

      Читайте также:
    Автоматический выключатель - как он работает, типы, области применения и преимущества
    Коэффициент мощности - треугольник мощности, типы, PFC, приложения, преимущества
    Что такое предохранитель — символы, характеристики, типы, области применения и преимущества  

    Трансформатор напряжения: определение, принцип действия и применение

    напряжение цепи падает до более низкого напряжения для обнаружения.Электромагнитный прибор, применяемый для преобразования большего напряжения сети в меньшее, известен как трансформатор напряжения. Выход низковольтной сети можно измерить с помощью ваттметров или вольтметров. Они способны уменьшать или увеличивать номинальное напряжение цепи без изменения ее обмоток и частоты. Принцип работы и конструкция трансформатора напряжения такие же, как у обычного и силового трансформатора.

    Что такое трансформатор напряжения?

    Трансформаторы — это пассивные электромагнитные приборы, работающие по принципу электромагнитной индукции, передающие электрическую энергию от одной цепи к другой посредством магнитного поля.Включает в себя две катушки; одна — первичная секция, а другая — вторичная катушка. Обе катушки (обмотки) магнитно объединены без какой-либо магнитной части и электрически разделены.

    Трансформатор передает электричество (ток/напряжение) с одной обмотки на другую катушку (катушку) с помощью взаимной индукции. При преобразовании энергии не происходит изменения частоты. Трансформаторы делятся на два класса в зависимости от конструкции сердечника, таких как типы сердечника и типы оболочки.Они также подразделяются на повышающие и понижающие трансформаторы в зависимости от преобразования номинального напряжения и выигрыша. Существуют различные формы трансформаторов, применяемых в сетях переменного тока, таких как трансформаторы напряжения, силовые трансформаторы, автотрансформаторы и трехфазные трансформаторы. В этом посте мы полностью обсудим потенциальные трансформаторы.

    Подробнее о Linquip

    Типы трансформаторов: статья о том, чем отличаются трансформаторы по конструкции и дизайну

    Определение

    Трансформатор напряжения можно определить как инструмент, используемый для передачи напряжения от более высокого значения к более низкому выходному значению.Этот трансформатор понижает напряжение до безопасного предельного значения, которое можно легко измерить с помощью обычного низковольтного прибора, такого как вольтметр, ваттметр, счетчик ватт-часов и т. д.

    Принципиальная схема

    Трансформатор напряжения содержит первичную обмотку с большим количеством витков и вторичную часть с меньшим количеством витков. Большое входное переменное напряжение подается на первичную часть (или подключается к сети высокого напряжения для измерения).Более низкое выходное напряжение можно получить через вторичную сторону с помощью вольтметра. Две обмотки магнитно соединены друг с другом без какой-либо связи между ними. Схема трансформатора напряжения

    (Ссылка: elprocus.com ) Трансформаторы напряжения

    производятся с высоким качеством для работы при низком магнитном токе, низкой плотности потока и минимальной нагрузке. По сравнению с обычным типом, в нем используются большие проводники и железный центр. Он может быть выполнен в виде оболочкового и сердечникового типа для достижения максимальной точности.Как правило, трансформаторы напряжения с сердечником подходят для передачи высокого напряжения на нижний выход.

    В нем используются коаксиальные секции для уменьшения реактивного сопротивления рассеяния. Поскольку типы потенциалов выполняются при высоких напряжениях, первичная часть высокого напряжения делится на небольшие части катушек / витков, чтобы уменьшить стоимость изоляции и проблемы. Фазовый сдвиг между выходным напряжением и входным напряжением должен точно контролироваться, чтобы поддерживать более низкое напряжение при изменении нагрузки.Обмотки покрыты батистом и хлопчатобумажной лентой для снижения стоимости изоляции.

    Сепараторы из жесткого волокна применяются для покрытия рулонов. Маслонаполненные вводы также используются для передачи высоковольтных выходов (выше 7 кВ) на основные линии. Первичная часть трансформатора напряжения имеет большое количество витков, а вторичная часть — меньшее количество витков. Вольтметр или мультиметр используются для определения более низкого выходного напряжения.

    Конструкция

    Трансформатор напряжения имеет высококачественный сердечник, работающий с низким магнитным потоком, поэтому ток намагничивания мал.Клеммы трансформатора должны быть сконструированы таким образом, чтобы изменение номинального напряжения с нагрузкой было минимальным, а фазовый сдвиг между выходным и входным напряжением также был минимальным.

    Первичная часть имеет большое количество витков, а вторичная часть их значительно меньше. Коаксиальное расположение применено в трансформаторе напряжения для уменьшения реактивного сопротивления рассеяния. Стоимость изоляции также снижается за счет разделения первичной части на отдельные части, что позволяет минимизировать изоляцию между слоями.

    Соединение

    Трансформатор напряжения устанавливается параллельно цепи. Первичная часть устройства подключается непосредственно к электросети, напряжение в которой следует контролировать. Вторичные клеммы системы подключены к измерительному прибору, такому как ваттметр, вольтметр и т. Д. Вторичная часть трансформатора напряжения магнитно объединена через магнитную сеть первичных обмоток.

    Подключение трансформатора напряжения (ссылка: CircuitGlobe.com )

    Основной вывод устройства рассчитан на напряжение от 400В до нескольких тысяч вольт, а вторичный часто рассчитан на 400В. Отношение первичного напряжения к вторичному известно как «коэффициент трансформации или коэффициент трансформации».

    Типы трансформаторов напряжения

    Трансформаторы напряжения в основном подразделяются на два типа, т. е. обычные формы обмотки (электромагнитная форма) и типы потенциала напряжения конденсатора.

    Трансформатор напряжения с обычной обмоткой

    Обычная форма с обмоткой очень дорога из-за требований к изоляции.

    Конденсаторный преобразователь напряжения

    Конденсаторный потенциал представляет собой соединение емкостного делителя потенциала и магнитной части с относительно небольшим коэффициентом. Принципиальная схема типов конденсаторов представлена ​​на рисунке ниже. Стек конденсаторов высокого напряжения от делителя потенциала, конденсаторы двух сторон становятся C 1 и C 2 , а Z является нагрузкой. Схема трансформатора напряжения конденсатора

    (ссылка: CircuitGlobe.com )

    Напряжение, подаваемое на первичную часть промежуточного трансформатора, обычно порядка 10 кВ. Как промежуточный трансформатор, так и делитель напряжения имеют характеристики и требования к изоляции, соответствующие экономичной конструкции.

    Промежуточный трансформатор должен иметь очень низкую погрешность коэффициента трансформации, а фазовый угол должен обеспечивать удовлетворительную работу всего комплекта. Значение вторичного терминала определяется формулой, представленной ниже.

     

    {V}_{2}={V}_{1}\times \frac{{C}_{1}}{{C}_{1}+{C}_{2}}

     

    Принцип работы трансформатора напряжения

    Трансформатор напряжения, подключенный к сети питания, напряжение которой должно измеряться, подключается между землей и фазой. Это означает, что первичная часть трансформатора напряжения подключена к сети высокого напряжения, а вторичная часть трансформатора подключена к мультиметру. Из-за взаимной индукции две стороны магнитно соединяются друг с другом и действуют по принципу электромагнитной индукции.

    С помощью вольтметра определяется пониженное напряжение на вторичной стороне по отношению к напряжению в первичной части. Из-за большого импеданса в системе небольшой ток проходит через вторичную обмотку и работает аналогично обычному трансформатору без мощности или с малой мощностью. Следовательно, такие трансформаторы работают при уровне напряжения от 50 до 200 ВА. Щелкните здесь, чтобы узнать больше о принципе действия трансформатора напряжения.

    На основе условного преобразователя коэффициент трансформации равен

     

    {V}_{2}={V}_{1}\times \frac{{N}_{2}}{{N}_{ 1}}

     

    Где «В 1 » — напряжение первичной обмотки, «В 2 » — напряжение вторичной обмотки, «N 1 » — число витков в первичной обмотке. сечение, а «N 2 » — количество витков на вторичной стороне.Высокое напряжение сети можно определить по приведенной выше формуле.

    Классификация трансформаторов напряжения

    Трансформаторы напряжения можно разделить на следующие формы в зависимости от их функции.

    • Измерительные трансформаторы напряжения
    • Защитные трансформаторы напряжения
    • Электромагнитные трансформаторы напряжения
    • Емкостные трансформаторы напряжения

    Защитные трансформаторы напряжения

    Эти типы работают в однофазном или трехфазном исполнении с высочайшей точностью.Они используются для выполнения и контроля измерительных приборов, реле и других устройств.

    Электромагнитные трансформаторы напряжения

    Они аналогичны первичному трансформатору, в котором первичная и вторичная части намотаны на магнитный центр. Он работает на основе значения выше или ниже 130 кВ. Первичная часть определяется исходя из фазы, а вторичная часть подключается к земле. Применяются в релейных, учетных и высоковольтных сетях.

    Емкостные трансформаторы напряжения

    Они также представлены как емкостные трансформаторы напряжения проходного или соединительного типа или емкостные делители напряжения. Последовательное расположение конденсаторов прикреплено к первичной или вторичной сторонам. Выходное значение через вторичную обмотку определяется. Он используется для целей связи с силовым кабелем, а также является более дорогостоящим.

    Емкостный трансформатор напряжения (Ссылка: elprocus.com )

    Ошибки в трансформаторах напряжения

    В первичных приборах выходное значение на вторичной стороне точно связано со значением вторичного трансформатора.Падение напряжения из-за сопротивления и реактивности в первичной и вторичной обмотках в трансформаторах напряжения, а также коэффициент мощности на вторичной обмотке приводит к ошибкам фазового сдвига и ошибкам напряжения.

    Погрешности соотношения и фазового угла трансформатора напряжения

    Первичное и вторичное значения точно связаны с первичным напряжением в идеальном трансформаторе напряжения и точно противофазны. Но это не может быть получено фактически из-за уменьшения первичного и вторичного напряжения.Поэтому в систему вводится как первичная, так и вторичная ценность.

    Ошибка соотношения напряжений

    Погрешность соотношения напряжений может быть оценена относительно измеренного напряжения и получена по формуле, представленной ниже:

     

    Ratio_{Error}=\frac{{K}_{t }{I}_{s}-{I}_{p}}{{I}_{p}}

     

    где K t – номинальное соотношение, т. е. отношение номинальной первичной стоимости и расчетное вторичное значение. Если есть разница между полным напряжением и фактическим напряжением, возникает ошибка напряжения.Процент погрешности напряжения можно также получить по следующей формуле:

     

    Voltage_{Error}=\frac{{V}_{p}-{K}_{t}{V}_{s}}{{ V}_{p}}\times 100

     

    Ошибка фазового угла

    Ошибка фазового угла является проблемой между напряжением вторичной части, которое находится в точном противофазе с напряжением первичной части. Увеличение количества устройств в реле, присоединенных к вторичной стороне трансформатора напряжения, приведет к увеличению ошибок в трансформаторах напряжения.

    Если существует основная разница между фазовым углом первичного значения «V p » и обратным вторичным значением, возникает ошибка фазового угла.

    Нагрузка трансформатора напряжения

    Нагрузка – это общая внешняя вольт-амперная мощность на вторичной секции при номинальном напряжении. Номинальная нагрузка трансформатора напряжения представляет собой нагрузку в ВА, которую не следует увеличивать, если устройство работает с номинальной точностью. Номинальная нагрузка указана на заводской табличке.

    Максимальная или предельная нагрузка – это наибольшая мощность ВА, при которой практический трансформатор будет постоянно работать без перегрева своих частей за пределы допустимого диапазона. Эта нагрузка в несколько раз превышает расчетную нагрузку.

    Если стандартный коэффициент трансформации трансформатора напряжения отличается от практического коэффициента устройства из-за падения сопротивления и реактивного сопротивления, возникает эта ошибка.

    Причины ошибок

    Из-за внутреннего импеданса напряжение уменьшается в первичной части и передается пропорционально его коэффициенту крутки и вторичной части.Аналогично, то же самое происходит и на вторичной стороне.

    Снижение погрешностей

    Погрешности трансформаторов напряжения можно уменьшить или предотвратить путем повышения точности проектирования, величин сопротивления и реактивного сопротивления первичной и вторичной сторон и минимального намагничивания сердечника.

    Векторная диаграмма трансформатора напряжения

    Векторная диаграмма трансформатора напряжения представлена ​​на рисунке ниже.

    потенциальная трансформаторная фасорная диаграмма (справка: Crushglobe.com )

    где,

    • ES — вторичные индуцированные EMF
    • — вторичный ток
    • XS — вторичное сопротивление намотки
    • RS — вторичное сопротивление намотки
    • против — вторичный напряжение на клеммах
    • Vp – напряжение первичной обмотки
    • Ip – ток первичной обмотки
    • Ep – ЭДС первичной обмотки
    • Xp – реактивное сопротивление первичной обмотки
    • Rp – сопротивление первичной обмотки
    • Kt – коэффициент трансформации Io
    • Im 9000 намагничивающая составляющая
    • Io – ток возбуждения
    • Iw – составляющая потерь в сердечнике Io
    • Β – ошибка фазового угла
    • Φm – основной поток

    Основной поток считается эталонным.Первичная величина представляет собой векторную сумму тока возбуждения Io, а вторичная величина тока, идентичная вторичной величине реверсирования, улучшена на коэффициент 1/kt в приборном трансформаторе. Vp — это напряжение, подаваемое на первичную сторону трансформатора напряжения.

     

    {I}_{P}=\frac{{I}_{O}+{I}_{S}}{{K}_{t}}

     

    Напряжение снижается в зависимости от сопротивления и реактивного сопротивления первичной части из-за первичного тока, которые можно получить с помощью IpRp и IpXp.Когда снижение напряжения вычитается из первичного значения трансформатора напряжения, на клеммах появляется первично создаваемая ЭДС (электродвижущая сила).

    Эта основная ЭДС устройства изменится на вторичную сторону за счет эффекта взаимной индукции и преобразуется во вторичную ЭДС (ЭДС). Эта ЭДС уменьшится за счет реактивного сопротивления и сопротивления вторичной стороны, а результирующий выходной сигнал появится через напряжение вторичной клеммы и выражается через Vs.

    Полученная ЭДС первичного напряжения представляет собой вычитание падений реактивного сопротивления и сопротивления (IpXp, IpRp) из первичного напряжения (Vp). Напряжение уменьшается из-за сопротивления и реактивного сопротивления первичной обмотки.

    ЭДС, создаваемая в первичной обмотке, передается во вторичную сторону за счет взаимной индукции и создает ЭДС во вторичной обмотке (Es). Выходное напряжение через вторичную обмотку из-за уменьшения ЭДС реактивным сопротивлением и сопротивлением равно Vs. Выходное значение на вторичной стороне получается путем вычитания падения сопротивления и реактивного сопротивления (IsRs, IsXs) из создаваемой ЭДС во вторичной обмотке (Es).

    Применение трансформатора напряжения

    Применение трансформатора напряжения указано ниже:

    • Используется в измерительных и релейных цепях
    • Использование в сетях связи
    • Используется в устройствах защиты электрически

      7 Используется для 9 защита полного сопротивления в различных приложениях, таких как генераторы

    • Используется для защиты фидеров
    • Используется в качестве защиты трансформаторов напряжения
    • Используется для синхронизации фидеров и генераторов

    Преимущества трансформатора напряжения

    Преимущества трансформатора напряжения приведены ниже:

    • Амперметр и вольтметр могут быть подключены для контроля высокого тока и напряжения соответственно.
    • Независимо от измерения напряжения или тока, уровень измерителя нижнего диапазона можно настроить с помощью преобразователя напряжения.
    • Работа этих приборов используется для работы во многих формах защитных устройств, таких как реле и контрольные лампы.
    • Один трансформатор напряжения может использоваться для управления несколькими приборами.

    Недостатки трансформатора напряжения

    Из-за эффективности устройства недостатков не так много.Основным недостатком трансформатора напряжения является то, что эта конфигурация ограничена только сетями переменного тока и не может использоваться в цепях постоянного тока.

    Заключение

    Трансформаторы напряжения в основном используются в системе релейной защиты, так как потенциальные обмотки защитного устройства не подключаются напрямую к сети в случае высокого напряжения. В результате необходимо понизить входное напряжение, а также изолировать систему защиты от первичной сети.

0 comments on “Трансформаторы классификация принцип действия: Силовые трансформаторы: определение, классификация и принцип работы

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.