Силовые трансформаторы — силовые, сухие, понижающие, однофазные

Трансформаторы являются одними из главных электрических устройств, которые используются на производстве и в бытовых условиях. Предлагаем рассмотреть, что такое сухие, масляные силовые трансформаторы (ТС) напряжения и мощности, где используются однофазные, понижающие и высоковольтные электрические устройства, а также их технические характеристики и монтаж.

Трансформатор – это  электрическое устройство, передающее энергию между контурами, используя законы магнитной индукции. Трансформаторы могут применяться как приборы, которые повышают или понижают напряжение, чтобы преобразовать поступающий ток переменного напряжения в выходящий ток постоянного напряжения. Эта уникальная способность трансформаторов может быть использована для импеданса между несогласованными электрическими цепями, чтобы обеспечить максимальную передачу мощности между схемами.

Параметры трансформатора

Параметры напряжения
Фото — Параметры напряжения

параметры напряжения

Трансформатор обычно состоит из двух обмоток проволоки с изоляцией, намотанных вокруг общего якоря, чтобы вызвать тесный электромагнитный контакт между обмотками. Материал сердечника чаще всего выполнен из железа. Катушка, которая получает электрический входной ток, называется катушкой первичной обмотки, а выходная катушка, соответственно — вторичной.

У тороидального трансформатора пассивными электронными компонентами являются катушки индуктивности, они состоят из круглого кольцевого магнитного сердечника с высокой магнитной проницаемостью материала – это железный порошок или феррит, вокруг которого намотана проволока. Тороидальные катушки и фильтры используются для высокочастотных катушек и трансформаторов, их помощью проводят испытания мощности.

Силовой трансформатор
Фото — Силовой трансформатор

Если переменный электрический ток протекает через первичную обмотку (обмотки) трансформатора, электромагнитное поле генерируется и развивается в магнитном потоке в сердечнике трансформатора. При помощи электромагнитной индукции, этот магнитный поток генерирует переменное ЭДС во вторичной обмотке, который индуцирует напряжение на выходных клеммах. Если сопротивление нагрузки подключается через вторичную обмотку, электрический ток протекает через неё от первичной обмотки и источника питания.

Мощные двухобмоточные трансформаторы (до 110 кВ) не могут работать с постоянным током, хотя, когда они подключены к источнику постоянного тока, передают краткий выходной импульс о том, как поднимается напряжение.

Уличный трансформатор
Фото — Уличный трансформатор

Функционирование трансформатора холостого хода основано на двух принципах закона электромагнитной индукции: электрический ток через проводник, например, провод производит магнитное поле вокруг провода, происходят изменения магнитного поля в непосредственной близости от проволоки, индуцируется напряжение на её концах. Как видите, устройство силового трансформатора практически не отличается от обычного бытового прибора.

Магнитное поле возбуждается в первичной катушке, что приводит к самоиндукции, а также ко взаимной индукции между катушками. Эти самоиндукционные счетчики возбуждают поле до такой степени, что в результате ток, проходящий через первичную обмотку, очень мал. Если нагрузка отсуствует — прибор  питается о вторичной обмотки.

Трансформатор
Фото — Трансформатор

Виды силовых трансформаторов

В зависимости от области применения, бывают такие типы силовых трансформаторов:

  • Силовые понижающие (от 6 кВ до 35 кВ) трансформаторы ГОСТ 11677-85. В основном используется для активизации понижения сил напряжения в электрической сети;
  • Трехфазные и однофазные трансформаторы. Обычно используются в трехфазной энергосистеме, т.к. являются экономически эффективными. Предпочтительно применять три однофазных трансформатора, т.к. легче транспортировать несколько блоков по отдельности. Они используются, как для того чтобы обеспечить производство постоянным током, так и для контроля напряжения в бытовых условиях;
  • Электрический силовой, измерительный трансформатор распределения  нагрузки. Эти устройства используются в электросети для защиты системы электроснабжения и разнообразных мощных инструментов в промышленности;
  • Устройство трансформации с двумя обмотками и силовой автотрансформатор. Используется там, где соотношение между высоким напряжением и низким напряжением больше 2 процентов. Он является экономически эффективным, но у них самая высокая стоимость;
  • Открытый трансформатор предназначен для установки на открытом воздухе, это единственный прибор, хранение которого можно производить при минусовой температуре.

Принцип работы

Переменный ток через обмотку производит постоянно меняющийся поток или переменные потоки, окружающие обмотку. Этот поток постоянно меняется в амплитуде и направлении, но должно быть изменение потокосцепления согласно функции обмоток. По закону Фарадея электромагнитной индукции, ЭДС должно индуцироваться в секунду. Если цепь последней обмотки закрыта — через неё протекает электрический ток. Это основа из принципа работы трансформатора.

Принцип работы
Фото — Принцип работы

Всякий раз, когда мы используем переменный ток по отношению к электрической катушке, он будет её окружать. Но если расположить около неё вторую катушку (или катушки), то потокосцепление станет направленным. При изменении потока, будет меняться уровень и направление сцепления.

Ремонт и защита

Ремонт силовых трансформаторов – это достаточно дорогостоящий процесс, особенно если учитывать тот факт, что выполнять его должен только специалист со стажем, ведь при неправильном соединении или нарушении целостности обмоток, ставится под угрозу жизнь рабочих либо Вашей семьи. В России отремонтировать силовые  автотрансформаторы тока модели ТМГ, ТДТН, ТМЗ, ТМН, ТСЗ, КТП, ТСЗЛ, ТСЛ, УВЧ, ТМ (масляные трансформаторы) и прочие предлагают такие компании как СВЭЛ, Биробиджанский завод силовых трансформаторов, Псковский завод, компаниями Siemens (Сименс), ABB, trihal.

Дифференциальная защита
Фото — Дифференциальная защита

Дифференциальная защита с предохранителями обеспечивается в электрическом силовом трансформаторе, номинал которого более 5 кВа, её схема более эффективна, чем релейная защита  или принцип параллельной страховки. Также для того, чтобы защитить силовые современные трансформаторы, используется специальная программа расчета Transformer Designer.

Дифференциальное реле фактически сравнивает между собой мощность первичного тока силового трансформатора и вторичного. Если имеется дисбаланс, то реле активизируется, с его помощью защищают реакторы и целые жилые кварталы от перенапряжения сети. Вторичные обмотки трансформаторов, во избежание замыкания, должны быть подключены к той же текущей катушке дифференциального реле таким  образом, чтобы ток не подавался в ней в нормальном состоянии работы прибора. Дифференциальная защита трансформатора должна быть пропорциональна смещению или максимально допустимому отклонению коэффициента разности токов.

Защита силового трансформатора
Фото — Защита силового трансформатора

Своими руками может проводиться намотка обмотки. Рассмотрим основные положения. Обмотка должна быть организована с четным числом слоев, так чтобы центральная точка заканчивалась при переходе от одного слоя к другому. Провод выведен обратно через единственное отверстие, все выходы защищены. Между слоями обмотки устанавливаются хлопковые тканевые полосы, которые используются для защиты от перегревания параллельной обмотки. Регулирование температуры или процесса охлаждения можно производить при помощи специальной жидкости, в которой пропитывается изоляционный слой. Самостоятельная сборка – занятие только для опытных электриков. Не пытайтесь без дополнительных знаний собрать реле или трансформатор.

Практически все изготовители трансформаторных устройств позаботились о том, чтобы Вы могли сами определить причину поломки при помощи релейной защиты, провести расчёт и полный осмотр техники. При необходимости проводится диагностика и сушка обмоток и усилителей на предприятии.

Если Вы хотите купить трансформатор, то производители обязаны предложить Вам сделать полную диагностику, а также обеспечить гарантию минимум на 12 месяцев, провести расчет силового трансформатора (его коэффициент КПД, скорость охлаждения, рассчитать пусковой момент). Перевозка должна производиться только в специальной таре, с учетом всех техник безопасности транспортировки мощных электрических приборов. Срок службы этого устройства до 20 лет в нормальных условиях эксплуатации.

Принципы маркировки
Фото — Принципы маркировки

Схемы соединения обмоток силовых трансформаторов

В первичной обмотке каждая фаза расположена под углом 120 ° по отношению к другим фазам. Каждая первичная обмотка магнитно связана со вторичной через общее базовое соединение. Это самый просто вариант, когда связи каждой первичной и вторичной обмотки соединены с нейтральной точкой.

Токи намагничивания имеют значительное количество нечетных гармонических составляющих. Если одинаковые силовые трансформаторы соединены с каждой фазой и возбуждаются от частоты 60 Гц равной величины, напряжения от 220 до В и мощности до 630 Вт, то они вернутся в нейтральное положение.

Такая схема подключения обмоток простая в воплощении, но не является гарантированной защитой от сдвига нейтральной точки. Также часто искажается уровень выходящего напряжения. Инструкция, по которой проводится эксплуатация силового трансформатора, допускает также любые прочие удобные варианты крепления, но только если они не противоречат правилам ПУЭ.

Технология линейного соединения используется крайне редко в виду высокой траты проводников.

Сегодня изготовители предлагают высокотехнологичные силовые трансформаторы, выбор каждый день увеличивается,  их цена зависит от типа (определяется при помощи маркировки), назначения и производителя. При покупке обязательно проверяйте паспорт, сравнивайте характеристики указанные и имеющиеся.


Похожие материалы:


Отзывы и комментарии

Вы можете оставить отзывы и комментарии к записи: "Силовые трансформаторы — силовые, сухие, понижающие, однофазные"