Трансформаторы напряжения. Общие сведения и примеры.
Трансформаторы — это устройства предназначенные для преобразования электроэнергии. Их основная задача — изменение значения переменного напряжения.
Трансформаторы используются как в виде самостоятельных приборов, так и в качестве составных элементов других электротехнических устройств.
Достаточно часто трансформаторы используются при передаче электроэнергии на дальние расстояния. Непосредственно на электрогенерирующих предприятиях они позволяют существенно повысить напряжение, которое вырабатывается источником переменного тока.
Повышая напряжение до 1150 кВт, трансформаторы обеспечивают более экономную передачу электроэнергии: значительно снижаются потери электричества в проводах и появляется возможность уменьшить площадь сечения кабелей, используемых в линиях электропередач.
Принцип работы трансформатора основан на эффекте электромагнитной индукции. Классическая конструкция состоит из металлического магнитопровода и электрически не связанных обмоток выполненных из изолированного провода. Та обмотка, на которую подается электроэнергия, называется первичной. Вторая — подсоединённая к устройствам, потребляющим ток, называется вторичной.
После того как трансформатор подсоединяют к источнику переменного тока в его первичная обмотка формирует переменный магнитный поток. По магнитопроводу он передается на витки вторичной обмотки, индуцируя в них переменную ЭДС (электродвижущую силу). При наличии устройства потребления в цепи вторичной обмотки возникает электрический ток.
Соотношение между входным и выходным напряжением трансформатора прямо пропорционально отношению количества витков соответствующих обмоток.
Эта величина называется коэффициентом трансформации: Ктр=W1/W2=U1/U2, где:
Обмотки могут быть расположены либо в виде отдельных катушек либо одна поверх другой. У маломощных устройств обмотки выполняются из провода с хлопчатобумажной или эмалевой изоляцией. Микро трансформатор имеет обмотки из алюминиевой фольги толщиной не более 20—30 мкм. В качестве изолирующего материала выступает оксидная пленка, полученная естественным окислением фольги.
17 вопросов по теме: Устройство и принцип действия трансформатора
- количеству фаз — трех- и однофазные;
- числу обмоток — трех- и двухобмоточные;
- типу изоляции — масляные, сухие и с заполнителем, который не горит;
- виду охлаждения — с естественным и принудительным масляным, воздушным и с содержанием азотной подушки.
Автотрансформатор
Магнитная система
Часть магнитной системы, включающая основные обмотки, называется стержнем. Другая часть магнитного комплекта, на которой нет рабочих обмоток, и она служит для соединения магнитной цепи, имеет наименование ярмо. В зависимости от того, как расположены стержни, подразделяют:
- плоская система, где продольные стержни и ярма расположены в одной плоскости;
- пространственная система включает разно плоскостное расположение сердечников и ярм;
- симметричная система отличается одинаковой формой и длиной стержней, а их расположение по отношению к ярмам является стандартным для всех элементов;
- несимметричная система, в ней все стержни различаются по форме и размеру, а их расположение не отличается симметрией и отлично от других элементов.
Обмотки
Изоляцию делают бумажной обмоткой или лаком на эмалевой основе. Две параллельные жилы могут выполняться в единой изоляции, такой комплект называется кабелем. Чтобы понять, как работает трансформатор, нужно знать разделение обмоток по типам. В зависимости от назначения обмотки бывают:
- основные, те, что принимают преобразованную энергию или отводят переменный ток;
- регулирующие предусмотрены для нормализации коэффициента напряжения при небольших показаниях тока в обмотках;
- вспомогательные предназначены для электрического снабжения собственных нужд меньшей мощности, чем номинальная трансформаторная мощность, подмагничивания магнитной системы током постоянного значения.
В зависимости от варианта исполнения обмотки делят:
- рядовые — витки делаются по всей длине в направлении оси, последующие витки наматывают плотно, без пробелов;
- винтовые — имеют многослойное наложение, предусмотрены расстояния между витками или заходами обмотки;
- дисковые обмотки содержат последовательно соединенные диски, при этом в центр каждого наматывается обмотка в форме спирали;
- фольговый вид обмотки выполнен из листа алюминия или меди, разной толщины.
Бак для охлаждения
Представляет собой масляный резервуар, обеспечивает защиту активного ингредиента, служит опорой для приборов управления и вспомогательных приборов. Перед добавлением масла в баке выкачивают воздух для безопасной диэлектрической прочности изоляции. При изготовлении звуковые частоты от сердечника трансформатора и от элементов бака должны совпадать.
Силовые трансформаторы
Трансформаторы предназначены для преобразования посредством электромагнитной индукции одной или нескольких систем переменного тока в одну или несколько других систем переменного тока.
— в зависимости от количества фаз: однофазные и трехфазные;
— по количеству обмоток: двухобмоточные и трехобмоточные;
— в зависимости от места их установки: наружной и внутренней установки;
Кроме того, силовые трансформаторы различают по группам соединения обмоток, по способу охлаждения. Также при установке трансформаторов учитывают климатические условия.
По виду охлаждающей среды различают сухие и масляные трансформаторы. Трансформаторы с естественным воздушным охлаждением (сухие трансформаторы) обычно не имеют специальной системы охлаждения. В масляных трансформаторах в систему охлаждения входят: бак трансформатора, заливаемый маслом, для мощных трансформаторов — охладители, вентиляторы, масляные насосы, теплообменники и т. д.
В зависимости от условий работы, характера нагрузки или режима работы силовые трансформаторы разделяются на трансформаторы общего назначения, регулировочные и трансформаторы специального назначения (шахтные, тяговые, преобразовательные, пусковые, электропечные и др.).
Промышленностью выпускаются силовые трансформаторы, предназначенные для работы в районах с умеренным, холодным и тропическим климатом, для установки на открытом воздухе или в помещении.
Буквенная часть условного обозначения должна содержать обозначения в следующем порядке:
С — естественное воздушное при открытом исполнении;
СЗ — естественное воздушное при защищенном исполнении;
СГ — естественное воздушное при герметичном исполнении;
МЗ — с естественным масляным охлаждением с защитой при помощи; азотной подушки без расширителя;
Д — масляное с дутьем и естественной циркуляцией масла;
ДЦ — масляное с дутьем и принудительной циркуляцией масла;
Ц — масляно-водяное с принудительной циркуляцией масла;
Н — естественное охлаждение негорючим жидким диэлектриком;
НД — охлаждение негорючим жидким диэлектриком с дутьем;
5. Конструктивная особенность трансформатора (в обозначении может отсутствовать):
Л — исполнение трансформатора с литой изоляцией;
Т — трехобмоточный трансформатор (Для двухобмоточных трансформаторов не указывают);
З — трансформатор без расширителя и выводами, смонтированными во фланцах на стенках бака, и с азотной подушкой;
Ф — трансформатор с расширителем и выводами, смонтированными во фланцах на стенках бака ;
Г — трансформатор в гофробаке без расширителя — «герметичное исполнение»;
У — трансформатор с симметрирующим устройством;
