Трансформатор предназначен: Трансформатор. Что такое? Зачем нужен?

Основные типы современных трансформаторов — Энергетика и промышленность России — № 08 (196) апрель 2012 года — WWW.EPRUSSIA.RU

Газета «Энергетика и промышленность России» | № 08 (196) апрель 2012 года

Силовой трансформатор – трансформатор, предназначенный для преобразования электрической энергии в электрических сетях и в установках для приема и использования электрической энергии.

Автотрансформатор – вариант трансформатора, в котором первичная и вторичная обмотки соединены напрямую, за счет чего между ними возникает не только электромагнитная, но и электрическая связь. Обмотка автотрансформатора имеет как минимум три вывода, подключаясь к которым можно получать разные напряжения. Преимущество – более высокий КПД, недостатки – отсутствие электрической изоляции между первичной и вторичной цепью. Применение автотрансформаторов вместо обычных экономически оправдано для соединения эффективно заземленных сетей с напряжением 110 кВ и выше при коэффициентах трансформации не более трех-четырех. Кроме того, данный тип характеризуется меньшим расходом стали для сердечника, меди для обмоток, меньшим весом и габаритами, что существенно снижает стоимость оборудования.

Трансформатор тока питается от источника тока. Типичное применение – для снижения первичного тока до величины, используемой в цепях измерения, защиты, управления и сигнализации. Номинальное значение тока вторичной обмотки – 1 А, 5 А. Первичная обмотка трансформатора тока включается в цепь с измеряемым переменным током, а во вторичную включаются измерительные приборы. Ток, протекающий по вторичной обмотке трансформатора тока, равен току первичной обмотки, деленному на коэффициент трансформации. При разрыве цепи возникает скачок напряжения, опасный для изоляции, окружающих электроприборов и жизни техперсонала.

Трансформатор напряжения питается от источника напряжения. Применяется в целях преобразования высокого напряжения в низкое в цепях, в измерительных цепях и цепях РЗиА. Позволяет изолировать логические цепи защиты и цепи измерения от цепи высокого напряжения.

Импульсный трансформатор предназначен для преобразования импульсных сигналов с длительностью импульса до десятков микросекунд с минимальным искажением формы импульса. Основное применение – передача прямоугольного электрического импульса (максимально крутой фронт и срез, относительно постоянная амплитуда). Служит для трансформации кратковременных видеоимпульсов напряжения, обычно периодически повторяющихся с высокой скважностью.

В разделительном трансформаторе первичная обмотка электрически не связана со вторичными обмотками. Силовые разделительные трансформаторы предназначены для повышения безопасности электросетей при случайных одновременных прикасаниях к земле и токоведущим частям или нетоковедущим частям, которые могут оказаться под напряжением в случае повреждения изоляции. Сигнальные разделительные трансформаторы обеспечивают гальваническую развязку электрических цепей.

Пик-трансформатор преобразует напряжение синусоидальной формы в импульсное напряжение с изменяющейся через каждые полпериода полярностью.

Сдвоенный дроссель (встречный индуктивный фильтр) конструктивно является трансформатором с двумя одинаковыми обмотками. Благодаря взаимной индукции катушек он при тех же размерах более эффективен, чем обычный дроссель. Сдвоенные дроссели получили широкое распространение в качестве входных фильтров блоков питания, в дифференциальных сигнальных фильтрах цифровых линий, а также в звуковой технике.

Трансфлюксор – разновидность трансформатора, используемая для хранения информации. Основное отличие от обычного трансформатора – большая величина остаточной намагниченности магнитопровода. Трансфлюксоры могут выполнять роль элементов памяти. Помимо этого, трансфлюксоры часто снабжались дополнительными обмотками, обеспечивающими начальное намагничивание и задающими режимы их работы. Эта особенность позволяла (в сочетании с другими элементами) строить на трансфлюксорах управляемые генераторы, элементы сравнения и искусственные нейроны.

СЗТТ :: Трансформаторы ОЛЗ-1,25/27,5

Скачать опросные листы на силовые трансформаторы

Скачать каталог на трансформаторы (pdf; 32 Мб)

Скачать каталог на трансформаторы ТВ (pdf; 3,5 Мб)

Скачать каталог «Трансформаторы для железных дорог» (pdf; 4,8 Мб)

Трансформаторы ОЛЗ-1,25/27,5

ТУ16 — 99 ОГГ. 670 121.030ТУ

Руководство по эксплуатации

Сертификаты

Версия для печати (pdf)

Требования к оформлению заказов трансформаторов предназначенных на экспорт

Назначение

Трансформатор предназначен для питания цепей автоблокировки от ВЛ продольного электроснабжения железных дорог. Трансформатор может быть применен для питания цепей маломощных потребителей других отраслей.
Трансформатор изготовлен в климатическом исполнении «УХЛ» и «Т» категории размещения 1 по ГОСТ 15150. Значения температуры воздуха при эксплуатации — от минус 60°С до плюс 40°С для исполнения «УХЛ1» и от минус 10°С до плюс 55°С для исполнения «Т1».

Трансформатор не имеет собственной защиты от резонансных явлений и коммутационных перенапряжений в сети.
Рабочее положение — вертикальное.

Патентная защита
1. Патенты на изобретение № 2087967, 2087968, 2087970, 2107350, 2110862 и 2193252.
2. Патент № 47969 на промышленный образец.

Таблица 1. Технические данные

Параметр	Значение
Класс напряжения, кВ	27
Наибольшее рабочее напряжение, кВ	30
Номинальное напряжение первичной обмотки, В	27500
Номинальное напряжение вторичной обмотки, В, на отпайках: x-a1 x-a2 x-a3 x-a4 x-a5	218 224 230 236 242
Номинальная мощность, В·А	1250
Номинальная частота, Гц	50
Ток холостого хода,%, не более	35
Потери холостого хода, Вт, не более	50
Напряжение короткого замыкания, %	4,5±0,45
Схема и группа соединения обмоток	1/1-0
Вид изоляции	литая
Испытательное напряжение, кВ: одноминутное промышленной частоты грозового импульса полного грозового импульса срезанного	70 170 200
Масса, кг	90 max

 Общий вид трансформатора (чертеж)

Версия для печати (pdf)

Трансформаторы ОМЖ 4/27,5/0,23

ТРАНСФОРМАТОРЫ ЖЕЛЕЗНОДОРОЖНЫЕ ТИПА ОМЖ 4/35  (ОМЖ 4/27,5/0,23)

Силовые масляные понижающие трехфазные двухобмоточные трансформаторы предназначены для преобразования электрической энергии, а так же для питания различных потребителей в железнодорожных сетях переменного тока.

Вводы ВН и НН наружной установки, съемные, изоляторы проходные фарфоровые, расположены на крышке. При токе ввода 1000А и выше в верхней части токоведущего стержня крепится специальный контактный зажим с лопаткой, обеспечивающий подсоединение плоской шины.

Маслорасширитель обеспечивает наличие масла при всех режимах работы трансформатора и колебаниях температуры окружающей среды. Указатель масла для контроля уровня масла, закрепленный на торце маслорасширителя, имеет три контрольные метки, соответствующие уровню масла в неработающем  трансформаторе при различных температурах.

Трансформатор однофазный масляный типа ОМЖ 4/27,5

с естественным охлаждением, включаемый в сеть переменного тока частотой 50 Гц, предназначен для преобразования однофазного переменного тока напряжением 27,5 кВ в однофазный переменный ток напря-жением 0,23 кВ.
Трансформатор соответствует требованиям СТ АО 00010033-026-2010.

Трансформатор предназначен для эксплуатации в районах с умеренным климатом, при:

Невзрывоопасной и химически активной среде;

Высоте установки над уровнем моря не более 1000 м;

Температуре окружающего воздуха -45С до +40С;

Относительной влажности воздуха не более 80% при +25С.

СТРУКТУРА УСЛОВНОГО ОБОЗНАЧЕНИЯ: ОМЖ-Х/27,5-У1:

О — Однофазный трансформатор

М — Масляное охлаждение с естественной циркуляцией воздуха и масла

Ж — Железнодорожный 
X — Номинальная мощность, кВА 
27,5 — Номинальное напряжение обмотки ВН, кВ 

У1 — Климатическое исполнение и категория размещения по ГОСТ 15150

 

Скачать опросный лист на трансформатор ТМЖ

Трансформаторы тока ТР и ТЛ

Главная » Трансформаторы » Трансформаторы тока » Класс напряжения 0.66 кВ » Трансформаторы тока ТР и ТЛ Трансформаторы тока ТР и ТЛ   Трансформаторы тока ТР-0,66  Назначение Трансформатор тока ТР — 0,66 предназначен для передачи сигнала измерительной информации измерительным приборам в цепях дифференциальных защит, а также в цепях защиты, присоединённой к фильтру токов нулевой последовательности. Первичная обмотка трансформатора включается последовательно в цепь вторичных обмоток основных трансформаторов тока на 10 кВ и выше, а во вторичную цепь трансформатора включаются электроизмерительные приборы и счётчики. Трансформатор предназначен для эксплуатации в климатическом исполнении У или Т категории размещения 2 по ГОСТ 15150-69. При этом: высота над уровнем моря — до 1000 м; температура окружающего воздуха от — 45 С до + 60 С; окружающая среда невзрывоопасная, не содержащая токопроводящей пыли; рабочее положение в пространстве — любое.   Устройство: Трансформатор тока ТР — 0,66 по принципу конструкции является опорным, катушечным. Магнитопровод — витой ленточный, корпус литой из эпоксидного компаунда. Трансформатор крепится к конструкции электроустановки с помощью лап. Выводы первичной обмотки, включаемой в цепь измеряемого тока, обозначены Л1 и Л2. Выводы вторичной обмотки, к которой подключаются приборы, обозначены И1 и И2. Обозначения первичной и вторичной обмоток находятся на трансформаторе. Трансформатор имеет один коэффициент трансформации и одну вторичную обмотку для измерений. Трансформатор ремонту не подлежит.* Трансформатор тока ТЛ-0,66 Назначение Трансформатор тока ТЛ-0,66 предназначен для работы в передвижных и в стационарных установках: ТЛ-0,66-I — для передачи сигнала измерительной информации измерительным приборам, устройствам защиты и управления; ТЛ-0,66-II — для работы в магнитных и кулачковых контроллерах; ТЛ-0,66-III — для автоматического выравнивания нагрузки параллельно работающих генераторов. Трансформаторы ТЛ-0,66-I и ТЛ-0,66-III рассчитаны для эксплуатации в районах с умеренным или тропическим климатом (климатическое исполнение У или Т), для работы в закрытых помещениях с естественной вентиляцией (категория размещения 3) по ГОСТ 15150-69; трансформатор ТЛ-0,66-II — для эксплуатации в районах с умеренно-холодным морским климатом (климатическое исполнение М), для работы в помещениях с повышенной влажностью (категория размещения 5) по ГОСТ 15150-69.   При этом: наибольшая высота над уровнем моря 4300 м, при этом температура окружающего воздуха от минус 50 С до плюс 50 С; температура окружающего воздуха от -50 до +60 С; окружающая среда невзрывоопасная, не содержащая токопроводящей пыли в концентрациях, снижающих параметры изделий в недопустимых пределах — для ТЛ-0,66-II атмосфера типа III, для остальных типоисполнений — атмосфера типа II по ГОСТ 15150-69; рабочее положение в пространстве — любое. Трансформаторы соответствуют группе условий эксплуатации М25 по ГОСТ 17516.1-90 в части стойкости к механическим внешним воздействующим факторам. Устройство: Трансформатор тока ТЛ — 0,66 по принципу конструкции является опорным, катушечным. Магнитопровод — витой ленточный, корпус литой из эпоксидного компаунда. Трансформатор крепится к конструкции электроустановки с помощью фланца. Выводы первичной обмотки, включаемой в цепь измеряемого тока, обозначены Л1 и Л2. Выводы вторичной обмотки, к которой подключаются приборы, обозначены И1 и И2. Обозначения первичной и вторичной обмоток находятся на трансформаторе. Трансформатор имеет один коэффициент трансформации и одну вторичную обмотку для измерений. Трансформатор ремонту не подлежит.*  Технические характеристики. Тип Ном.первичн. тока,А Ном.вторич. тока,А Класс точности Ном. вторич. нагрузка,ВА Габаритные размеры,мм Масса, кг Тр-0,66 У,Т2 1 1 0,5 10 145х113х130 3,1 5 — ТЛ-0,66 УТЗ 5,10,30,50,75,100, 150,200,300 — 0,5;1 100х120х155 2,0 400,600 115х120х145 175х120х139

Для преобразования напряжения переменного тока предназначен

Трансформаторы — электромагнитные статические преобразователи электрической энергии. Трансформаторами называются электромагнитные аппараты, служащие для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения при той же частоте и для передачи электрической энергии электромагнитным путем из одной цепи в другую.

Основное назначение трансформаторов — изменять напряжение переменного тока. Трансформаторы применяются также для преобразования числа фаз и частоты.

Трансформаторами тока называются аппараты, предназначенные для преобразования тока любой величины в ток, допустимый для измерений нормальными приборами, а также для питания различных реле и обмоток электромагнитов. Число витков вторичной обмотки трансформатора тока w2 > w1.

Особенностью трансформаторов тока является их работа в режиме, близком к короткому замыканию, так как их вторичная обмотка всегда замкнута на небольшое сопротивление.

Трансформаторами напряжения называются аппараты, предназначенные для преобразования переменного тока высшего напряжения в переменный ток низшего напряжения и питания параллельных катушек измерительных приборов и реле. Принцип действия и устройства трансформаторов напряжения аналогичен принципу работы силовых трансформаторов. Число витков вторичной обмотки w2

Особенность работы измерительного трансформатора напряжения заключается в том, что его вторичная обмотка всегда оказывается замкнутой на большое сопротивление, и трансформатор работает в режиме, близком к режиму холостого хода, так как подключаемые приборы потребляют незначительный ток.

Наибольшее распространение имеют силовые трансформаторы напряжения , которые выпускаются электротехнической промышленностью на мощности свыше миллиона киловольт-ампер и на напряжения до 1150 — 1500 кВ.

Для передачи и распределения электрической энергии необходимо повысить напряжение турбогенераторов и гидрогенераторов, установленных на электростанциях, с 16 — 24 кВ до напряжений 110, 150, 220, 330, 500, 750 и 1150 кВ, используемых в линиях передачи, а затем снова понизить до 35; 10; 6; 3; 0,66; 0,38 и 0,22 кВ, чтобы использовать энергию в промышленности, сельском хозяйстве и быту.

Так как в энергетических системах имеет место многократная трансформация, мощность трансформаторов в 7 — 10 раз превышает установленную мощность генераторов на электростанциях.

Силовые трансформаторы в выпускаются в основном на частоту 50 Гц.

Трансформаторы малой мощности широко используются в различных электротехнических установках, системах передачи и переработки информации, навигации и других устройствах. Диапазон частот, на которых могут работать трансформаторы, — от нескольких герц до 105 Гц.

По числу фаз трансформаторы делятся на однофазные, двухфазные, трехфазные и многофазные. Силовые трансформаторы выпускаются в основном в трехфазном исполнении. Для применения в однофазных сетях выпускаются однофазные трансформаторы.

Классификация трансформаторов по числу и схемам соединения обмоток

Трансформаторы имеют две или несколько обмоток, индуктивно связанных друг с другом. Обмотки, потребляющие энергию из сети, называются первичными . Обмотки, отдающие электрическую энергию потребителю, называются вторичными .

Многофазные трансформаторы имеют обмотки, соединенные в многолучевую звезду или многоугольник. Трехфазные трансформаторы имеют соединение в трехлучевую звезду и треугольник.

Повышающие и понижающие трансформаторы

В зависимости от соотношения напряжений на первичной и вторичной обмотках трансформаторы делятся на повышающие и понижающие . В повышающем трансформаторе первичная обмотка имеет низкое напряжение, а вторичная — высокое. В понижающем трансформаторе , наоборот, вторичная обмотка имеет низкое напряжение, а первичная — высокое.

Трансформаторы, имеющие одну первичную и одну вторичную обмотки, называются двухобмоточными . Достаточно широко распространены трехобмоточные трансформаторы , имеющие на каждую фазу три обмотки, например две на стороне низкого напряжения, одну — на стороне высокого напряжения или наоборот. Многофазные трансформаторы могут иметь несколько обмоток высокого и низкого напряжения.

Классификация трансформаторов по конструкции

По конструкции силовые трансформаторы делят на два основных типа — масляные и сухие .

В масляных трансформаторах магнитопровод с обмотками находится в баке, заполненном трансформаторным маслом, которое является хорошим изолятором и охлаждающим агентом.

Сухие трансформаторы охлаждаются воздухом. Они применяются в жилых и промышленных помещениях, в которых эксплуатация масляного трансформатора является нежелательной. Трансформаторное масло является горючим, и при нарушении герметичности бака масло может повредить другое оборудование. Подробнее про этот вид трансформаторов читайте здесь: Сухие трансформаторы

• Автотрансформатор (для однофазных О, для трехфазных Т) — А
• Расщепленная обмотка низшего напряжения — Р
• Защита жидкого диэлектрика с помощью азотной подушки без расширителя — З
• Исполнение с литой изоляцией — Л
• Трех обмоточный трансформатор — Т
• Трансформатор с РПН — Н
• Сухой трансформатор с естественным воздушным охлаждением (обычно вторая буква в обозначении типа), либо исполнение для собственных нужд электростанций (обычно последняя буква в обозначении типа) — С
• Кабельный ввод — К
• Фланцевый ввод (для комплектных ТП) — Ф

Силовой масляный трансформатор ТМ-160 (250) кВА

Системы охлаждения сухих трансформаторов:

• Естественное воздушное при открытом исполнении — С
• Естественное воздушное при защищенном исполнении — СЗ
• Естественное воздушное при герметичном исполнении — СГ
• Воздушное с принудительной циркуляцией воздуха — СД

Системы охлаждения масляных трансформаторов:

• Естественная циркуляция воздуха и масла — М
• Принудительная циркуляция воздуха и естественная циркуляция масла — Д
• Естественная циркуляция воздуха и принудительная циркуляция масла с ненаправленным потоком масла — МЦ
• Естественная циркуляция воздуха и принудительная циркуляция масла с направленным потоком масла — НМЦ
• Принудительная циркуляция воздуха и масла с ненаправленным потоком масла — ДЦ
• Принудительная циркуляция воздуха и масла с направленным потоком масла — НДЦ
• Принудительная циркуляция воды и масла с ненаправленным потоком масла — Ц
• Принудительная циркуляция воды и масла с направленным потоком масла — НЦ

Системы охлаждения трансформаторов с негорючим жидким диэлектриком:

• Охлаждение жидким диэлектриком с принудительной циркуляцией воздуха — НД
• Охлаждение негорючим жидким диэлектриком с принудительной циркуляцией воздуха и с направленным потоком жидкого диэлектрика — ННД

Наряду с трансформаторами широко применяются автотрансформаторы, в которых имеется электрическая связь между первичной и вторичной обмотками. При этом мощность из одной обмотки автотрансформатора в другую передается как магнитным полем, так и за счет электрической связи. Автотрансформаторы строятся на большие мощности и высокие напряжения и применяются в энергосистемах, а также используются для регулирования напряжения в установках небольшой мощности.

Номинальные данные трансформаторов

Номинальные данные трансформатора, на которые он рассчитан с заводской гарантией на 25 лет указываются в паспортной табличке трансформатора :

номинальная полная мощность Sном, КВ-А,

номинальное линейное напряжение U л.ном, В или кВ,

номинальный линейный ток I л.ном. А,

номинальная частота f , Гц,

схема и группа соединения обмоток,

напряжение короткого замыкания Uк, %,

В табличке приводятся также данные, необходимые для монтажа: полная масса, масса масла, масса выемной (активной) части трансформатора. Указываются тип трансформатора в соответствии с ГОСТ на марки трансформаторов и завод-изготовитель.

Номинальная мощность однофазного трансформатора Sном= U1 ном I1 ном, a трехфазного

где U1 лном, U1 фном, I1 лном и I1 фном — соответственно номинальные линейные и фазные значения напряжений и токов.

Номинальными напряжениями трансформатора являются линейные напряжения при холостом ходе на первичной и вторичной обмотках трансформатора. За номинальные токи первичной и вторичной обмоток трансформатора принимаются токи, рассчитанные по номинальной мощности при номинальных первичных и вторичных напряжениях.

Ввиду общности конструкции и методов расчета к трансформаторам могут быть отнесены реакторы, дроссели насыщения и сверхпроводящие индуктивные накопители.

Трансформатор предназначен для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения. Увеличение напряжения осуществляется с помощью повышающих трансформаторов, а уменьшение − с помощью уменьшающих.

§ 7.1. Устройство однофазного трансформатора.

Схема однофазного трансформатора.

Рис.7-1. Схема однофазного трансформатора.

Трансформатор представляет собой замкнутый магнитный провод, на котором расположено две или несколько обмоток. Для уменьшения потерь на гистерезис магнитопровод изготавливают из магнитомягкого материала – трансформаторной стали, имеющий узкую петлю намагничивания. Для уменьшения потерь на вихревые токи в материал магнитопровода вводят примесь кремния (4-5%), а сам магнитопровод собирают из отдельных листов толщиной 0,35-0,5 мм, изолированных друг от друга теплостойким лаком или специальной бумагой.

Магнитопровод предназначен для создания внутри аппарата магнитного потока Ф.

Обмотки трансформатора изготавливаются из медного провода и располагают на одном и том же или на разных стержнях рядом или одну под другой. Обмотка трансформатора, к которой подводится напряжения имеющей сети, называется первичной, а обмотку, к которой подсоединяется нагрузка, называется вторичной.

§ 7.2. Принцип действия однофазного трансформатора.

Работа трансформатора основана на явлении взаимной индукции. При подключении первичной обмотки в сеть переменного тока напряжением U₁ по обмотке начнет проходить ток I₁, который создаст в магнитопроводе переменный магнитный поток Ф. Этот поток, пронизывая витки вторичной обмотки, индуктирует в ней ЭДС (Е₂), которую можно использовать для питания нагрузки. Так как, первичная и вторичная обмотки пронизываются одним и тем же магнитным потоком, то индуктируемые в них ЭДС определяются по формулам:

,

,

где ω₁, ω₂ – количество витков.

§ 7.3. Режимы работы трансформатора.

1. Режим (опыт) холостого хода.

Вторичная обмотка разомкнута, а к первичной подводится номинальное напряжение. Под действием этого напряжения в обмотке протекает небольшой по величине ток, который называют током холостого хода. Из этого режима определяют коэффициент трансформации, который, пренебрегая падением напряжения в обмотке, определяется по формуле:

.

Из режима холостого хода также определяется мощность потерь стали (Р_ст).

2. Трансформатор под нагрузкой.

К первичной обмотке подключают нагрузку, под действием чего в ней устанавливается ток, величина и напряжение которого по закону Ленца поддерживает неизменный магнитный поток трансформатора. Из этого режима определяют процентное изменение напряжения на зажимах вторичной обмотки во всем диапазоне изменения нагрузки (от 0 до номинального).

,

где U₂ – напряжение на зажимах вторичной обмотки в режиме холостого хода; U_2ном – номинальное напряжение трансформатора. Из этого режима также строят внешнюю характеристику трансформатора.

3. Режим (опыт) короткого замыкания.

Вторичная обмотка заворачивается. Затем в первичную обмотку подводят малое по величине напряжение, под действием которого в первичной и вторичной обмотках устанавливаются номинальные токи. Напряжение, при котором выполняется данный опыт, называется напряжением короткого замыкания. Мощность, определяемая в этом опыте, называют мощность идущую на покрытие потерь в меди – тепловые потери (Р_о.ном).

.

Суммарные потери мощности в трансформаторе с учетом первого и третьего опыта определяют по формуле

,

где К_н – коэффициент нагрузки

,

где Р₂ – мощность, отдаваемая в нагрузку; cosφ₂ – коэффициент мощности нагрузки; S_ном – полная номинальная мощность трансформатора

.

Суммарные потери мощности в трансформаторе можно определить по формуле:

,

где Р₁ – мощность потребляемая из сети.

или .

§ 7.4. Трехфазные трансформаторы.

Рис.7-3. Трехфазный трансформатор.

В линиях электропередачи используются в основном трехфазные силовые трансформаторы.

Для подключения трансформатора к линиям электропередачи на крышке бака имеются вводы, представляющие собой фарфоровые изоляторы, внутри которых проходят медные стержни. Вводы высшего напряжения обозначают буквами А, В, С, вводы низшего напряжения – буквами a, b, c. Ввод нулевого провода располагают слева от ввода а и обозначают 0.

Принцип работы и электромагнитные процессы в трехфазном трансформаторе аналогичны рассмотренным выше. Особенностью трехфазного трансформатора является зависимость коэффициента трансформации линейных напряжений от способа соединения обмоток.

Применяются главным образом три способа соединения обмоток трехфазного трансформатора:

1. соединение первичных и вторичных обмоток звездой;

2. соединение первичных обмоток звездой, вторичных – треугольником;

3. соединение первичных обмоток треугольником, вторичных – звездой.

§ 7.5. Трансформаторы для дуговой электросварки (сварочный трансформатор).

Обычные трансформаторы в качестве питания дуговой электрической сварки совершенно не пригодны потому, что перед зажиганием электрической дуги и замы­ замы­кании электропроводов накоротко возникает недопустимо большой ток (в 15—20 раз больше номинального).

Рис.7-4. Внешняя характеристика сварочного трансформатора.

В трансформаторах для сварки электрической дугой вторичное напряжение меняется от U_2X= 70 В при холос­том ходе до U_2r = 0 при коротком замыкании, когда элек­трод касается свариваемой детали. Ток I_2К в последнем слу­чае не должен превышать рабочий ток 1₂более чем на 20—40%. Внешняя характерис­тика такого трансформатора должна иметь вид, показан­ный на рис.7-4. Тогда даже при больших колебаниях напряжения, обусловленных непостоянством сопротивления электрической дуги, ток I₂ будет почти неизменным, что необходимо для доброка­чественной сварки. Для полу­чения такого большого паде­ния напряжения во вторичной цепи сварочные трансформа­торы конструируются с обмотками, имеющими большие магнитные потоки рассеяния Ф_р, или комплектуются с от­дельным реактором, или снабжаются дополнительной об­моткой на общем магнитопроводе.

При первой форме исполнения (рис.7-5, а)первичная обмотка 1 рассчитана на стандартные напряжения U₁= 220 или 380 В. Вторичная обмотка 2, соединенная последова­тельно с отдельной реактивной катушкой 3, имеет при хо­лостом ходе напряжение U_2х = 70 В и при номинальном вторичном токе I_2Н напряжение U₂≈30 В. Сварочный ток между электродом 5 и изделием 4 регулируется изменением воздушного зазора 6 катушки 3 путем перемещения по­движной части сердечника 7.

Рис.7-5. Трансформатор для дуговой сварки.

Вторая форма исполнения (рис.7-5, б) — однокорпусное. Здесь реактивная катушка 3 и вторичная обмотка 2, расположенные на общем магнитопроводе, связаны маг­нитно. Подвижная часть магнитопровода 7 для изменения воздушного зазора в обоих исполнениях может переме­щаться специальной рукояткой. Коэффициент полезного действия сварочных трансформаторов составляет 83—90%, a cos ф = 0,52 ÷ 0,62.

Контрольные вопросы:

1. Что называется трансформатором?

2. Опишите устройство однофазного трансформатора?

3. Каковы принципиальные основы работы трансформатора?

4. Какие режимы работы трансформатора вы знаете?

5. Какие существуют отличия трехфазных трансформаторов?

6. Опишите принцип работы сварочного трансформатора.

2. Укажите формулы, соответствующие последовательному соединению резисторов:
а) I=I1=I2; U=U1+U2 в) I=I1=I2; U=U1=U2
б) I=I1+I2; U=U1+U2 г) I=I1+I2; U=U1=U2

3. Если сопротивления всех резисторов одинаковы и равны 6 Ом, то общее сопротивление схемы, изображенной на рисунке, равно…

а) 11 Ом б) 36 Ом в) 18 Ом г) 2 Ом

4. Емкостное сопротивление XC рассчитывается как…
а) б) в) г)

5. Формула закона Ома для участка цепи, содержащего только приемники энергии, через проводимость цепи g, имеет вид…
а) б) в) г)
6. В цепи синусоидального тока амперметр электромагнитной системы показал 0,5 А, тогда амплитуда этого тока Im равна…

а) 0,5 А б) 0,7 А в) 0,9 А г) 0,33 А

7. Величиной, имеющей размерность А/м, является…
а) магнитный поток Ф
б) напряженность магнитного поля Н
в) магнитная индукция В
г) напряженность электрического поля Е

8. Пять резисторов с сопротивлениями R1=100 Ом, R2=10 Ом, R3=20 Ом, R4=500 Ом, R5= 30 Ом соединены параллельно. Наибольший ток будет наблюдаться…
а) в R2 б) в R4 в) во всех один и тот же г) в R1 и R5

9. В цепи известны сопротивления R1= 10 Ом, R2= 20 Ом, напряжение U=100 В и мощность Р=200 Вт всей цепи. Мощность Р2 второго резистора будет равна…

а) 30 Вт б) 25 Вт в) 80 Вт г) 125 Вт

10. Величина сопротивления тела человека, обычно принимаемая в расчетах на электробезопасность.
а) 500 Ом
б) 1000 Ом
в) 1500 Ом
г) 2000 Ом

11. Какие части электротехнических установок заземляются?
а) Соединенные с токоведущими деталями.
б) Изолированные от токоведущих деталей.
в) Любые.
г) Заземление не целесообразно.

12. Трансформаторы предназначены для преобразования в цепях переменного тока…

а) электрической энергии в световую
б) электрической энергии в механическую
в) электрической энергии с одними параметрами напряжения и тока в электрическую энергию с другими параметрами этих величин
г) электрической энергии в тепловую

13. При неизменном сопротивлении участка цепи при увеличении тока падение напряжения на данном участке…
а) не изменится б) увеличится в) будет равно нулю г) уменьшится

14. В индуктивном элементе L…
а) напряжение uL(t) совпадает с током iL(t) по фазе
б) напряжение uL(t) и ток iL(t) находятся в противофазе
в) напряжение uL(t) отстаёт от тока iL(t) по фазе на
г) напряжение uL(t) опережает ток iL(t) по фазе на

Как работает трансформатор, как он устроен, какие характеристики учитываются при эксплуатации

Как работает трансформатор, как он устроен, какие характеристики учитываются при эксплуатации

Трансформатор – это устройство, служащее для повышения или понижения переменного напряжения без изменения его частоты и практически без потерь мощности.

В энергетике, электронике и других отраслях прикладной электротехники большая роль отводится преобразованиям электромагнитной энергии из одного вида в другой. Этим вопросом занимаются многочисленные трансформаторные устройства, которые создаются под различные производственные задачи.

Одни из них, имеющие наиболее сложную конструкцию, выполняют трансформацию мощных потоков высоковольтной энергии, например. 500 или 750 киловольт в 330 и 110 кВ или в обратном направлении.

Другие работают в составе малогабаритных устройств бытовой техники, электронных приборов, системах автоматизации. Они также широко используются в различных блоках питания мобильных устройств.

Трансформаторы работают только в цепях переменного напряжения разной частоты и не предназначены для применения в схемах постоянного тока, в которых используются преобразователи других типов.

Трансформаторы делятся на две основные группы: однофазные, питающиеся от сети однофазного переменного тока, и трехфазные, питающиеся от сети трехфазного переменного тока.

Трансформаторы очень различны по своей конструкции. Основными элементами трансформатора являются: замкнутый стальной сердечник (магнитопровод), обмотки и детали, служащие для крепления магнитопровода и катушек с обмотками и установки трансформатора в выпрямительное устройство. Матнитопровод предназначен для создания замкнутого пути для магнитного потока.

Части магннтопровода, на которых размещены обмотки, называются стержнями, а части, на которых отсутствуют обмотки и которые служат для замыкания: магнитного потока в магнитопроводе — ярмом. Материалом для магнитопровода трансформатора служит листовая электротехническая сталь (трансформаторная сталь). Эта сталь бывает различных марок, толщины, горячей и холодной прокатки. 

Общие принципы работы трансформаторов

Мы знаем, что электромагнитная энергия неразрывна. Но ее принято представлять двумя составляющими:

1. электрической;

2. магнитной.

Так проще понимать происходящие явления, описывать процессы, делать расчеты, конструировать различные устройства и схемы. Целые разделы электротехники посвящены раздельным анализам работы электрических и магнитных цепей.

Электрический ток, как и магнитный поток, протекает только по замкнутой цепи, обладающей сопротивлением (электрическим или магнитным). Его создают внешние приложенные силы — источники напряжения соответствующих энергий.

Однако, при рассмотрении принципов работы трансформаторных устройств придётся одновременно исследовать оба этих фактора, учесть их комплексное воздействие на преобразование мощности.

Простейший трансформатор состоит из двух обмоток, выполненных намоткой витками изолированной проволоки, по которым протекает электрический ток и одной магистрали для магнитного потока. Ее принято называть сердечником или магнитопроводом.

К вводу одной обмотки приложено напряжение от источника электроэнергии U1, а с выводов второй оно, после преобразования в U2, подается на подключенную нагрузку R.

Под действием напряжения U1 в первой обмотке по замкнутой цепи протекает ток I1, величина которого зависит от полного сопротивления Z, состоящего из двух составляющих:

1. активного сопротивления проводов обмотки;

2. реактивной составляющей, обладающей индуктивным характером.

Величина индуктивного сопротивления оказывает большое влияние на работу трансформатора.

Протекающая по первичной обмотки электрическая энергия в виде тока I1 представляет собой часть электромагнитной, магнитное поле которой направлено перпендикулярно движению зарядов или расположению витков проволоки. В его плоскости размещен сердечник трансформатора — магнитопровод, по которому замыкается магнитный поток Ф.

Все это наглядно отражено на картинке и строго соблюдается при изготовлении. Сам магнитопровод тоже замкнут, хотя в отдельных целях, например, для снижения магнитного потока в нем могут делать зазоры, увеличивающие его магнитное сопротивление.

За счет протекания первичного тока по обмотке магнитная составляющая электромагнитного поля проникает в магнитопровод и циркулирует по нему, пересекая витки вторичной обмотки, которая замкнута на выходное сопротивление R.

Под действием магнитного потока во вторичной обмотке наводится электрический ток I2. На его величине сказывается значение приложенной напряженности магнитной составляющей и полной сопротивление цепи, включая подключенную нагрузку R.

При работе трансформатора внутри магнитопровода создается общий магнитный поток Ф и его составные части Ф1 и Ф2.

Как устроен и работает автотрансформатор

Среди трансформаторных устройств особой популярностью пользуются упрощенные конструкции, использующие в работе не две разные отдельно выполненные обмотки, а одну общую, разделенную на секции. Их называют автотрансформаторами.

Принцип работы такой схемы практически остался прежним: происходит преобразование входной электромагнитной энергии в выходную. По виткам обмотки W1 протекают первичные токи I1, а по W2 — вторичные I2. Магнитопровод обеспечивает путь движения для магнитного потока Ф.

У автотрансформатора имеется гальванически связь между входными и выходными цепями. Так как преобразованию подвергается не вся приложенная мощность источника, а только часть ее, то создается более высокий КПД, чем у обычного трансформатора.

Такие конструкции позволяют экономить на материалах: стали для магнитопровода, меди для обмоток. Они обладают меньшим весом и стоимостью. Поэтому их эффективно используют в системе энергетики от 110 кВ и выше.

Особых отличий в режимах работы трансформатора и автотрансформатора практически нет. 

Рабочие режимы трансформатора

При эксплуатации любой трансформатор может находиться в одном из состояний:

• выведен из работы;
• номинальный режим;
• холостой ход;
• короткое замыкание;
• перенапряжение.

Холостой ход трансформатора

Холостой ход — работа прибора, машины и т. п. без нагрузки, вхолостую. При холостом ходе приборы, машины не отдают мощности, но сами при этом обычно потребляют ту или иную мощность.

Например, трансформатор, работающий без нагрузки (с разомкнутой вторичной обмоткой), потребляет некоторый ток из сети (т. н. холостой ток трансформатора), и этот ток, текущий в первичной обмотке, связан с потреблением некоторой мощности из сети, которая идет на нагрев обмотки (а в случае наличия потерь в стали и на нагрев сердечника) трансформатора.

Режим вывода из работы

Для его создания достаточно снять питающее напряжение источника электроэнергии с первичной обмотки и этим исключить прохождение электрического тока по ней, что и делают всегда в обязательном порядке с подобными устройствами.

Однако на практике при работе со сложными трансформаторными конструкциями такая мера не обеспечивает полностью меры безопасности: на обмотках может оставаться напряжение и приносить вред оборудованию, подвергать опасности обслуживающий персонал за счет случайного воздействия разрядов тока.

Как это может произойти?

У малогабаритных трансформаторов, которые работают в качестве блока питания, как показано на верхней фотографии, постороннее напряжение никакого вреда не причинит. Ему там просто неоткуда взяться. А на энергетическом оборудовании его обязательно следует учитывать. Разберём две часто встречающиеся причины:

1. подключение постороннего источника электроэнергии;

2. действие наведенного напряжения.

Первый вариант

На сложных трансформаторах работает не одна, а несколько обмоток, которые используются в разных цепях. Со всех их необходимо отключать напряжение.

Кроме того, на подстанциях, эксплуатируемой в автоматическом режиме без постоянного оперативного персонала к шинам силовых трансформаторов подключают дополнительные трансформаторы, обеспечивающие собственные нужды подстанции электроэнергией 0,4 кВ. Они предназначены для питания защит, устройств автоматики, освещения, отопления и других целей.

Их так и называют — ТСН или трансформаторы собственных нужд. Если со входа силового трансформатора снято напряжение и его вторичные цепи разомкнуты, а на ТСН проводятся работы, то существует вероятность обратной трансформации, когда напряжение 220 вольт с низкой стороны проникнет на высокую по подключенным шинам питания. Поэтому их необходимо обязательно отключать.

Действие наведенного напряжения

Если около шин отключенного трансформатора проходит высоковольтная линия, находящаяся под напряжением, то токи, протекающие по ней, способны наводить напряжение на шинах. Необходимо применять меры для его снятия.

Номинальный режим работы

Это обычное состояние трансформатора во время его эксплуатации для которого он и создан. Токи в обмотках и приложенные к ним напряжения соответствуют расчетным значениям.

Трансформатор в режиме номинальной нагрузки потребляет и преобразует мощности, соответствующие проектным значениям в течение всего предусмотренного ему ресурса.

Режим холостого хода

Он создается в том случае, когда на трансформатор подано напряжение от источника питания, а на выводах выходной обмотки отключена нагрузка, то есть разомкнута цепь. Этим исключается протекание тока по вторичной обмотке.

Трансформатор в режиме холостого хода потребляет минимально возможную мощность, определяемую его конструкторскими особенностями.

Режим короткого замыкания

Так называют ситуацию, когда нагрузка, подключенная к трансформатору оказывается закороченной, наглухо зашунтированной цепочками с очень малыми электрическими сопротивлениями и на нее действует вся мощность питания источника напряжения.

В этом режиме протекание огромных токов КЗ ничем практически не ограничивается. Они обладают огромной тепловой энергией и способны сжечь провода или оборудование. Причем действуют до тех пор, пока схема питания через вторичную или первичную обмотку не выгорит, разорвавшись в наиболее слабом месте.

Это самый опасный режим, который способен возникнуть при работе трансформатора, причем, в любой, самый неожиданный момент времени. Его появление можно предвидеть, а развитие следует ограничивать. С этой целью используют защиты, которые отслеживают превышение допустимых токов на нагрузке и максимально быстро их отключают.

Режим перенапряжения

Обмотки трансформатора покрыты слоем изоляции, который создается для работы под определенным напряжением. При эксплуатации возможно его превышение по различным причинам, возникающим как внутри электрической системы, так и в результате воздействия атмосферных явлений.

В заводских условиях определяется величина допустимого превышения напряжения, которое может действовать на изоляцию до нескольких часов и кратковременных перенапряжений, создаваемых переходными процессами при коммутациях оборудования.

Для предотвращения их воздействия создают защиты от повышения напряжения, которые при возникновении аварийной ситуации отключают питание со схемы в автоматическом режиме или ограничивают импульсы разрядов. 

Ранее ЭлектроВести писали, что НЭК «Укрэнерго» 28 февраля подписала контракт с консорциумом «Dalekovod JSC / General Electric Grid GmbH» (Хорватия / Германия) на реконструкцию подстанции 750 кВ «Днепровская» в Днепропетровской области. Подстанция «Днепровская» является последним из четырех объектов модернизации в составе проекта «Реконструкция подстанций в восточной части Украины», финансируемого за счет банка развития KfW и Правительства Германии. Стоимость заключенного контракта – 31,7 млн. евро. Срок реализации — 3 года.
По материалам: electrik.info.

Однофазные литые силовые трансформаторы 6кВ

ГП «Антонов»

html» data-saveperformance=»off»>

ГП «НПЦ «Титан» ИЭС им. Е. О. Патона

ООО «Золотой Урожай»

ГП «НСК «Олимпийский»

ЗАО «Керченский стекольный комбинат»

ПрАТ «Трест Киевгорстрой-3»

ЧАО «Сумское НПО им. Фрунзе»

html» data-saveperformance=»off»>

ЧАО «Староконстантиновский спецкарьер»

ООО «БРВ-Украина»

СП ООО «МОДЕРН-ЕКСПО»

ООО «Компания Вежа»

ООО «ЦБМ «Осмолода»

ПАО «КИЕВЭНЕРГО»

html» data-saveperformance=»off»>

ПАО «Закарпатьеоблэнерго»

ГП «НЭК» Укрэнерго»

ООО «Крымтеплоэлектроцентраль»

ООО «ЛЗТА «Маршал»

ПАО «Интерпайп НМТЗ»

ООО «ТПК «Буран»

html» data-saveperformance=»off»>

ООО «Завод Проммаш»

ООО «ТПК «Вектор-ВС»

ООО «Промкабель-Электрика»

ООО «ПП «Электросервис»

ООО «ВАП-Буд»

ПАО «Укрэлектроаппарат»

ООО «ГРУППА КОМПАНИЙ БЕТИ»

ООО «ПКФ «Символ»

ООО «КС Инвест»

ДОЧП ОАО «Ивано-ФранковскЦемент»

ООО «Кнауф Гипс Скала»

ООО «Кен-Пак «Яворов»

ООО «НПФ» Техвагонмаш»

ООО «Мастер-Кабель Украина»

ООО «ЗМК-1»

ООО ЗНА «Лидер Электрик»

Измаильское управление водного хозяйства

ООО «Скорзонера»

Отель «Ялта-Интурист»

Горный отель «Карпатские полоныны»

АО «Газэнергокомплект»

ООО «Союз-Свет»

ООО «Укрсиликат»

ООО «Лакомка-2010»

ООО «Технотон-Энерго»

Хлебопекарский Комплекс «Кулиничевский»

Конструкция трансформатора

| Электротехнические услуги

Трансформаторы — это электрические машины, которые играют очень важную роль в энергосистеме здания. Они в основном предназначены для изменения любого напряжения переменного тока с помощью электромагнитной индукции.

Если у вас есть здание или, возможно, предприятие, занимающееся производством, то, несомненно, у вас есть потребность в постоянном снабжении электроэнергией. Наряду с этим возникает необходимость иметь дело с нестабильностью напряжения, а также с неисправностями на некоторых машинах из-за проблем с напряжением.

Здесь на помощь приходит трансформатор. По сути, это решение для устранения таких сбоев. Однако могут быть случаи, когда трансформатор может работать неэффективно из-за плохой конструкции — случая, которого можно было бы избежать, если бы такие конструктивные проблемы были решены заранее.

К счастью, NY Engineers специализируется в этой области. С помощью наших услуг по 3D-проектированию и моделированию трансформаторов мы сможем разработать надежный и индивидуальный дизайн для вашего трансформатора, что позволит вам изготовить его в соответствии с вашими требованиями.

Имея филиалы в нескольких местах по всей территории США, вы можете легко связаться с нами, будь вы из Чикаго, Нью-Йорка, Нью-Джерси и т. Д.

Типы трансформаторов

Зная различные типы трансформаторов, вы сможете определить, какой из них наиболее подходит для вашего предприятия. Кроме того, сообщив нам желаемый тип трансформатора, мы сможем узнать, как мы можем продолжить разработку вашего дизайна.

Имейте в виду, что трансформаторы подразделяются на следующие категории на основе их классификации:

Уровни напряжения Трансформаторы

классифицируются как повышающие и понижающие в зависимости от уровня их напряжения.Эти трансформаторы считаются наиболее широко используемым типом во всех приложениях. Важно помнить, что между ними не будет никакой разницы в первичной и вторичной мощности.

Повышающий трансформатор, как следует из названия, преобразует низковольтный сильный переменный ток в систему высокого напряжения и низкого переменного тока. Это достигается увеличением витков катушки на вторичных обмотках, чем на первичной.

С другой стороны, понижающий трансформатор преобразует переменный ток высокого напряжения с низким током в переменный ток низкого напряжения с высоким током.В отличие от повышающего варианта, у этого варианта на первичной обмотке больше витков, чем на вторичной.

Обмоточные устройства

Обычный трансформатор имеет две обмотки с двух разных сторон. Однако в автотрансформаторе первичная и вторичная обмотки соединены друг с другом. По сути, это трансформатор особого типа, поскольку две обмотки соединены между собой электрически и магнитно.

По сравнению со стандартными двухобмоточными трансформаторами, автотрансформатор имеет более низкие начальные значения.Кроме того, он также имеет меньшее падение напряжения и намного более эффективен. Однако его использование в обычных распределительных цепях небезопасно. Причина в том, что высоковольтные первичные цепи напрямую подключены к вторичной цепи.

Использование

Каждый тип трансформатора предназначен для выполнения определенной функции. Тем не менее, по применению трансформатор можно классифицировать следующим образом:

• Силовой трансформатор — Силовой трансформатор обычно имеет большие размеры и в основном используется для передачи больших мощностей, особенно в передающих сетях с более высоким напряжением.Поскольку они рассчитаны на 100% -ный КПД, они в основном используются на передающих подстанциях и генерирующих станциях.
• Измерительный трансформатор — , как следует из названия, этот тип трансформатора используется для измерения электрических величин, таких как мощность, ток, напряжение и т. Д. Его можно дополнительно классифицировать как потенциал и ток, причем первый используется для измерения напряжения и последний для измерения токов.
• Распределительный трансформатор — этот тип трансформатора используется для распределения энергии, вырабатываемой электростанциями, в промышленные и бытовые районы.По сравнению с другими типами трансформаторов, распределительный тип имеет КПД только около 50-70% и не всегда полностью загружен.

Используемая основная среда Трансформаторы

можно классифицировать как трансформаторы с воздушным сердечником и железным сердечником в зависимости от используемой в сердечнике среды.

В трансформаторе с воздушным сердечником обе обмотки намотаны на немагнитной полосе, и связь между ними осуществляется по воздуху. Трансформаторы с воздушным сердечником обычно имеют меньшую взаимную индукцию по сравнению с трансформаторами с железным сердечником.Однако они могут уменьшить или даже устранить текущие потери и гистерезис.

Между тем, трансформатор с железным сердечником имеет обе обмотки, намотанные на железные пластины, причем связь осуществляется через железо. Благодаря магнитным свойствам железа сопротивление потоку связи меньше. По сравнению с трансформаторами с воздушным сердечником трансформаторы с железным сердечником имеют более высокий КПД.

Поставка б / у

Что касается источника питания, то трансформатор может быть однофазным или трехфазным.Однофазный трансформатор — это в основном стандартный трансформатор с первичной и вторичной обмотками. Обычно он используется для увеличения или уменьшения вторичного напряжения.

Между тем, трехфазный трансформатор имеет три первичные обмотки и три вторичные обмотки, которые соединены друг с другом.

В некоторых приложениях один трехфазный трансформатор идеален по сравнению с тремя однофазными блоками, поскольку он может предложить более высокий КПД при более низкой стоимости и может быть установлен в ограниченном пространстве.Проблема, однако, в том, что его тяжелее транспортировать, и в этом случае однофазные термометры более предпочтительны.

Детали трансформатора

Помимо различных типов трансформаторов, мы также принимаем во внимание различные компоненты, из которых состоит трансформатор. Таким образом, наша команда не упустит ни одной детали, которая должна войти в конструкцию вашего трансформатора.

Чтобы дать вам представление, вот самые основные компоненты трансформатора, которые мы тщательно помним:

Сердечник — это тот, который служит для поддержки обмотки.Кроме того, он предлагает путь к магнитному потоку с низким сопротивлением. Как правило, он сделан из многослойного сердечника из мягкого железа, что снижает потери на вихревые волны и гистерезис.

Другой важный компонент трансформатора — это обмотка. Стандартный трансформатор будет иметь два набора обмоток, изолированных друг от друга. Каждая обмотка имеет несколько витков медных проводников, которые соединяются вместе, а затем соединяются последовательно.

Обмотка классифицируется по диапазону напряжения и входному и выходному питанию.Что касается диапазона напряжений, обмотка может быть как высокого, так и низкого напряжения. В классе высокого напряжения обмотка сделана из медного проводника, который тоньше, чем у класса низкого напряжения. Между тем обмотка низкого напряжения имеет более толстые медные проводники и меньше витков, чем обмотка высокого напряжения.

Когда дело доходит до классификации входного и выходного источника питания, обмотка может быть первичной (подается входное напряжение) или вторичной (подается выходное напряжение).

В трансформаторах

обычно используется картон и изоляционная бумага в качестве средств изоляции первичной и вторичной обмоток друг от друга, а также сердечника трансформатора. Другой изоляционный материал — трансформаторное масло. Этот тип изоляционного материала обеспечивает дополнительную изоляцию и охлаждение как сердечника, так и катушки в сборе.

Сапун представляет собой цилиндрический контейнер, содержащий силикагель. Как только воздух проходит через гель, влага поглощается кристаллами кремнезема.По сути, сапун отвечает за поддержание уровня влажности внутри трансформатора. Влага обычно увеличивается из-за изменений давления внутри расширителя, в основном из-за колебаний температуры, которые приводят к сжатию и расширению трансформаторного масла.

В основном, сапун предназначен для предотвращения контакта влаги с маслом, так как это может привести к плохой бумажной изоляции или даже к внутренним неисправностям.

Этот компонент служит для сохранения изоляционного масла.Он представляет собой металлический цилиндрический барабан, расположенный над трансформатором. Его функция — позволять маслу расширяться и сжиматься при изменении температуры.

Охлаждающие трубки предназначены для охлаждения изоляционного масла путем его естественной или принудительной циркуляции по трубкам. При естественной циркуляции холодное масло опускается вниз и циркулирует, в то время как горячее масло поднимается вверх. Между тем принудительная циркуляция включает использование насоса для циркуляции масла.

Назначение взрывного устройства — предотвратить взрыв трансформатора путем удаления кипящего масла в случае серьезных внутренних неисправностей.

Выходное напряжение трансформатора может изменяться в зависимости от его нагрузки и входного напряжения. В условиях высокой нагрузки напряжение на выходной клемме будет уменьшаться. С другой стороны, он увеличивается в условиях без нагрузки. Вот где необходимо устройство РПН. Его основная цель — уравновесить колебания напряжения.

Устройство РПН может работать как под нагрузкой, так и без нагрузки. Вариант под нагрузкой уравновешивает отклонения без необходимости изолировать трансформатор от источника питания, тогда как устройство РПН выполняет отвод после успешной изоляции трансформатора.

Наконец, реле Бухгольца служит для обнаружения любой неисправности, которая может произойти в трансформаторе. По сути, это реле, которое работает за счет газов, которые выделяются при разложении изоляционного масла во время внутренних неисправностей. Несмотря на свою простую функцию, это действительно жизненно важное устройство безопасности, которое обнаруживает и защищает трансформатор от любых возможных внутренних неисправностей.

Консультации — Инженер по подбору | Как правильно подобрать трансформатор

Зия Салами, Ph.D., CDM Smith, Charlotte, NC; Лилли Ванг, CDM Smith, Роли, Северная Каролина; и Адриан Хендельс, CDM Smith, Бока-Ратон, Флорида. 24 декабря 2019 г.,

Таблица 2: Отдельные нагрузки с соответствующими параметрами системы, такими как номинальная мощность, коэффициент мощности, КПД и коэффициент нагрузки 1, сведены в таблицу для определения размера трансформатора среднего напряжения. Предоставлено: CDM Smith

Цели обучения

• Изучите основные характеристики, применение и параметры трансформатора.
• Понимать основные критерии и подходы к определению правильного размера трансформатора.
• Узнайте, как использовать программное обеспечение системы электроснабжения для выполнения моделирования.

Трансформатор является основным компонентом системы распределения электроэнергии, оказывающим наибольшее влияние на производительность системы во время установившейся (нормальной) работы и во время системных нарушений, таких как неисправность. Следовательно, инженеры должны убедиться, что трансформатор имеет соответствующий размер для конкретного применения и может подавать адекватную мощность на нагрузки при расчетных условиях и стандартных нормативах.

Типичное применение такого основного оборудования — промышленные предприятия, коммерческие здания, больницы, офисные здания, торговые центры, школы, многоквартирные дома и т. Д. В статье рассматриваются сухие трансформаторы, такие как вентилируемые с самоохлаждением, с принудительным воздушным охлаждением, невентилируемые силовые трансформаторы с самоохлаждением и герметичные с самоохлаждением менее 30 мегавольт ампер и 34,5 киловольта.

В целом трансформаторы сухого типа менее воспламеняемы (т. Е. Не содержат жидкости или масла) и несут меньшую пожароопасность, что делает их более подходящими для использования в зданиях и вблизи них.Этот тип трансформатора имеет более высокую рабочую температуру и обычно требует большей площади основания. Поскольку трансформаторам сухого типа для охлаждения требуется воздух, необходимо обеспечить систему вентиляции соответствующего размера для тепла, выделяемого трансформатором.

Общий подход к определению размеров трансформаторов и связанных с ними воздействий на систему одинаков для всех типов трансформаторов с разными классами охлаждения.

Рисунок 1: Показаны наиболее типичные соединения обмоток (фаз) силовых трансформаторов, включая угловое смещение между высоким и низким напряжением.Предоставлено: CDM Smith

Расположение площадки трансформатора

При выборе правильного места для трансформатора необходимо внимательно отнестись к нему. Некоторые детали, включая тип трансформатора, размер, вентиляцию, атмосферное давление, высоту, уровень напряжения и зазор, будут иметь решающее значение при выборе идеального места для трансформатора, необходимого для данной установки.

Инженер должен знать об ограничениях, связанных с выбранным расположением трансформатора.Как правило, номинальные значения в киловольт-амперах основаны на температуре, не превышающей 40 ° C, температуре окружающей среды (или температуре окружающей среды 30 ° C, усредненной за 24-часовой период, в противном случае произойдет некоторое снижение ожидаемого срока службы), а также установлен ниже 3300 футов на уровне моря.

Если какое-либо из этих условий не выполняется, трансформатор следует снизить. В таком случае киловольт-ампер трансформатора следует снизить на 8% на каждые 10 ° C выше 40 ° C (при воздушном охлаждении для сухих трансформаторов), а также на 0.3% на каждые 330 футов на высоте более 3300 футов). Более подробная информация для рассмотрения на месте обсуждается в NFPA 70: Статьи 450.8, 450.21 и 450.22 Национального электротехнического кодекса.

Рисунок 2: Показана модель трехфазной системы распределения электроэнергии ETAP для типичного промышленного объекта, такого как водоочистная установка. Предоставлено: CDM Smith

Класс напряжения

Класс напряжения обычно выбирается на основе доступного напряжения источника (например, сетевого источника) и требуемого напряжения нагрузки, если нагрузка предназначена для работы в одно- или трехфазной системе.Стандартные номинальные параметры высоковольтных трансформаторов: 2400, 4160, 4800, 6900, 7 200, 12 000, 13 200, 13 800, 23 000 и 34 500 вольт. В низковольтную сторону входят 208, 480, 2400 и 4160.

Рисунок 3: Показан поток мощности (киловольт-ампер) для каждой ветви, включая процентное напряжение (от номинального значения) и ток повреждения для главного распределительного устройства и центра управления двигателями. Предоставлено: CDM Smith

Подключение обмотки трансформатора и полное сопротивление

Стандартные схемы подключения и маркировка клемм включены в стандарты для определенных типов трансформаторов в соответствии со стандартом IEEE C57.12,70. Наиболее типичные соединения обмоток (фаз) для силовых трансформаторов, включая угловое смещение между высоким и низким напряжением, показано на рисунке 1. На основе этого стандарта угловое смещение трехфазных трансформаторов с треугольником-треугольником или звездой-звездой соединения должны иметь угол 0 градусов, а соединения звезда-треугольник или треугольник-звезда должны быть 30 градусов.

В общем, выбор соединений обмоток в основном основан на общей конструкции системы, требуемом параметре системы (например, способности выдерживать ток короткого замыкания) и особенно схеме заземления нейтрали системы.Кроме того, соединение звездой можно настроить как один из типов заземления, таких как разомкнутый (незаземленный), сплошной (сплошное заземление, отсутствие преднамеренного импеданса в цепи заземления нейтрали), резистор (резистор используется в цепи заземления нейтрали), реактор. (реактор используется в цепи заземления нейтрали) и несколько других менее применимых вариантов.

Конфигурация и схема заземления зависят от общей системы заземления нейтрали на объекте. Твердозаземленный трансформатор звездой (вторичная обмотка) — это типичное применение на объектах низковольтной системы (например.г., 4,16 кВ: 0,480 кВ).

Кроме того, Z (сопротивление, основанное на номинальных киловольт-амперных характеристиках самоохлаждаемого трансформатора) обычно отображается на паспортной табличке, которая прикреплена к передней или внутренней части корпуса трансформатора. Это значение сильно влияет на параметры системы распределения электроэнергии, такие как падение напряжения, доступное короткое замыкание и падающая энергия. Например, выбор трансформатора с более высоким импедансом (т.

ANSI C57.12.10 определяет типичные значения импеданса для трансформаторов более 500 кВ. Это значение зависит от номинального тока в киловольт-амперах, а также от номинальных значений напряжения трансформатора со стороны высокого и низкого уровня. Например,% Z для трансформатора с высоковольтной стороной менее 34,5 кВ составляет от 5,5% до 7,5%. Обратите внимание, что типичный% Z для 13,8 киловольт (или меньше) на высокой стороне и 2,4 киловольта (или меньше) на нижней стороне составляет 5,75%.

Большинство промышленных силовых трансформаторов входят в этот диапазон уровней напряжения.Для трансформатора, не превышающего 500 киловольт-ампер, типичный импеданс% Z может варьироваться от 2,3% до 5,2% в зависимости от уровня напряжения. Например, трансформатор на 100 киловольт-ампер с 8,32 киловольт (или меньше) на стороне высокого напряжения имеет типичное значение импеданса 2,6%.

Рис. 4: Поток мощности и результаты короткого замыкания для системы на основе фактических операций системы были рассчитаны с использованием ETAP. Предоставлено: CDM Smith

Размер трансформатора для новых систем

Из-за критической роли трансформаторов в электрических распределительных системах важно, чтобы трансформатор был правильно подобран по размеру, чтобы он мог соответствовать всем применимым условиям нагрузки.Если он меньше размера, это может создать проблемы в системах распределения электроэнергии, включая потерю нагрузки. В общем, определение размеров трансформатора может быть выполнено двумя способами:

• Подключенная нагрузка.
• Рабочая нагрузка.

В обоих случаях следует учитывать рост нагрузки и будущие модификации оборудования и факторы снижения номинальных характеристик, такие как температура окружающей среды и высота над уровнем моря. Фактор роста обычно зависит от конструкции каждой системы и может варьироваться; От 110% до 130% — разумный диапазон.В обоих методах определение размеров выполняется от системы, расположенной ниже по потоку, до главного трансформатора (т. Е. Снизу вверх).

Разница между этими двумя методами заключается в определении суммарного количества подключенных киловольт-амперных нагрузок. Существует несколько факторов, которые определят, какой метод использовать, например, требуемый расчетный запас, спецификация проекта, стоимость, доступность места и влияние на падение напряжения и доступный ток короткого замыкания.

Электрическая распределительная система типичного промышленного объекта, такого как водоочистные сооружения, показана на Рисунке 2.Задача состоит в том, чтобы оценить размер нового вентилируемого трансформатора с самоохлаждением (или оценить размер существующего), исходя из его требуемых нагрузок, используя два ранее упомянутых метода.

Таблица 1: Отдельные нагрузки с соответствующими параметрами системы, такими как номинальная мощность, коэффициент мощности, КПД и коэффициент нагрузки 1, сведены в таблицу для определения типоразмера низковольтного трансформатора. Предоставлено: CDM Smith

При определении размеров на основе всех подключенных нагрузок , консервативный метод, все подключенные нагрузки учитываются независимо от их рабочего состояния и функции системы.Подбор параметров выполняется от трансформатора, расположенного ниже по потоку, к основному. Как показано на рисунке 3, нижестоящий трансформатор (LV XFMR) является трехфазным на напряжение от 4,16 до 0,480 кВ, а главный трансформатор (служебный XFMR) — трехфазным напряжением от 13,8 до 4,16 кВ для питания различных типов нагрузок (например, нагрузки двигателя, частотно-регулируемые приводы, статические нагрузки, распределительный щит).

Отдельные нагрузки с соответствующими параметрами системы, такими как номинальная мощность, коэффициент мощности, КПД и коэффициент нагрузки, приведены в таблицах 1 и 2.Рассчитывается общий киловольт-ампер подключенной системы, включая расчетный запас, и затем выбирается следующий доступный типоразмер.

Типичный киловольт-ампер стандартного размера для трехфазного трансформатора на основе ANSI C57.12.00 обычно находится в диапазоне от 15 до 100 000 кВА, в зависимости от выходной мощности трансформатора. Ожидается, что входной киловольт-ампер будет выше на 1–5% (т. Е. Относится к КПД трансформатора) из-за потерь трансформатора в его сердечнике и обмотках, рассеиваемых в виде тепла.Эти потоки для каждого трансформатора показаны на рисунках 3 и 4.

В целом, если не указано иное, трансформаторы не должны подвергаться перегрузке и должны быть одобрены производителем для любых кратковременных перегрузок из-за более низкой температуры окружающей среды.

Оценка данных и выбранного размера киловольт-амперного трансформатора, приведенная в таблицах, подтверждена и проанализирована путем выполнения анализа потока нагрузки с использованием электрического программного обеспечения ETAP. Поток мощности (киловольт-ампер) для каждой ветви, включая процентное напряжение (от номинального значения) и ток короткого замыкания для главного распределительного устройства и центра управления двигателями, показан на рисунке 3.

Таблица 2: Отдельные нагрузки с соответствующими параметрами системы, такими как номинальная мощность, коэффициент мощности, КПД и коэффициент нагрузки 1, сведены в таблицу для определения размера трансформатора среднего напряжения. Предоставлено: CDM Smith

Для определения размеров на основе фактических операций системы, все подключенные нагрузки будут учитываться в зависимости от их рабочих условий (т. Е. Коэффициентов нагрузки). Как и в случае подключенных нагрузок, определение размеров выполняется от трансформатора, расположенного ниже по потоку, к основной в том же процессе.Общее количество киловольт-ампер, включая расчетный запас, коэффициенты нагрузки и выбранный размер трансформатора, рассчитано и показано в таблицах 3 и 4.

Оценка той же системы с трансформаторами разных размеров показана на рисунке 4. Поток мощности для каждой ветви, включая процентное напряжение и ток повреждения, также показаны для главного распределительного устройства и MCC.

Кроме того, есть несколько результатов, которые следует отметить при сравнении рисунков 3 и 4. Во-первых, метод подключенных нагрузок является более консервативным подходом при определении размеров трансформатора и обеспечивает лучший профиль напряжения системы на вторичной стороне, но он генерирует и вводит больше тока короткого замыкания.В основном это происходит из-за более высокого номинала трансформатора в киловольт-амперах и, как следствие, более высокой инжекции короткого замыкания в систему.

Таблица 3: Отдельные нагрузки с соответствующими параметрами системы, такими как номинальная мощность, коэффициент мощности, КПД с различными коэффициентами нагрузки, сведены в таблицу для определения типоразмера низковольтного трансформатора. Предоставлено: CDM Smith

Во-вторых, типичные силовые трансформаторы оснащены фиксированными ответвлениями (т. Е. Двумя ответвлениями на 2,5% выше номинального напряжения и двумя ответвлениями 2.Отводы на 5% ниже номинального напряжения), которые предназначены для регулировки напряжения трансформатора на первичной или вторичной стороне. Поэтому рекомендуется использовать эту возможность для увеличения (или уменьшения) напряжения системы, если это необходимо.

Например, при желании напряжение на шине MCC на Рисунке 4 может быть увеличено на 2,5% или 5%. Однако разработчик системы должен быть осторожен, чтобы не решить одну проблему (т. Е. Профиль напряжения системы) и одновременно создать другую проблему (т. Е. Подавать больше тока повреждения за счет увеличения напряжения системы).В дополнение к фиксированным ответвлениям трансформатор может быть оснащен автоматическим переключателем ответвлений, который обеспечивает более широкий диапазон, обычно от -10% до + 10% киловольт обмотки с меньшим шагом (0,625%) для регулировки и управления напряжением на шине в зависимости от желаемого значения напряжения. .

Таблица 4: Отдельные нагрузки с соответствующими параметрами системы, такими как номинальная мощность, коэффициент мощности, КПД с различными коэффициентами нагрузки, сведены в таблицу для определения размера трансформатора среднего напряжения. Предоставлено: CDM Smith

Также важно отметить, что трансформатор с номинальным коэффициентом К рекомендуется для определения размера трансформатора из-за тепловыделения, если объект содержит источники, генерирующие высокие гармоники, обычно более 15% общего гармонического искажения.K-фактор будет определять, насколько трансформатор должен быть уменьшен или увеличен для работы в такой системе. Обратитесь к ANSI / IEEE C57.110 для получения более подробной информации.

Трансформаторы играют решающую роль в обеспечении надлежащей работы энергосистемы. Они должны быть тщательно подобраны и выбраны при проектировании и анализе системы распределения электроэнергии, чтобы обеспечить надежную и безопасную работу системы электроснабжения. При выборе подходящего размера трансформатора следует учитывать применимые факторы снижения номинальных характеристик, такие как температура окружающей среды и высота над уровнем моря, а также влияние на напряжение системы распределения электроэнергии и ток короткого замыкания.

Можно ли использовать трансформатор 50 Гц на частоте 5 Гц или 500 Гц?

Что произойдет, если трансформатор 50 Гц подключен к частоте питания 5 Гц или 500 Гц?

Что бы произошло, если бы силовой трансформатор, предназначенный для работы на частоте 50 Гц, был подключен к источнику того же напряжения частотой 5 Гц или 500 Гц?

Силовой трансформатор предназначен для работы на определенной частоте, обычно 50 Гц или 60 Гц. Давайте посмотрим, что произойдет, если трансформатор 60 Гц или 50 Гц будет подключен к частоте 5 Гц и 500 Гц.

Номинальные параметры и параметры трансформатора

Предположим, номинальная частота трансформатора равна 50 Гц.

• В = Напряжение = 11 кВ
• R = Сопротивление = 100 Ом
• L = Индуктивность = 0,3 Генри
• f = Частота = 5 Гц, 50 Гц и 500 Гц

Связанное сообщение: Какой трансформатор более эффективен при работе от 50 Гц или 60 Гц?

Трансформатор 50 Гц Работает на номинальной частоте 50 Гц

Мы можем найти первичный ток трансформатора по I = V / Z (закон Ома i.е. I = V / R), где Z — полное сопротивление (сопротивление цепей переменного тока), которое дополнительно зависит от индуктивного реактивного сопротивления (X _L ).

Чтобы рассчитать полное сопротивление цепи, нам нужно сначала найти индуктивное реактивное сопротивление.

Индуктивное реактивное сопротивление = X _L = 2π f L = 2 x 3,1415 x 50 x 0,3

X _L = 94,2 Ом

и

Импеданс Z = √ (R ² + X _L ² )

Z = √ (100 ² +94.2 ² )

Z = 137,4 Ом

Ток в первичной обмотке трансформатора

I = 11 кВ / 137,4 Ом

I = 80 A

Теперь, мощность цепи

P = V x I x Cos θ…. (в данном случае P ∝ I)

Ток прямо пропорционален току.

Коэффициент мощности = Cos θ = R / Z

Cos θ = 100 Ом / 137,4 Ом

Cos θ = 0,73

P = V x I x Cos θ

P = 11 кВ x 80 A x 0,73

P = 642.4кВт

Т.е. Номинальная мощность подходит, когда трансформатор работает на номинальной частоте 50 Гц.

Трансформатор 50 Гц, работающий на частоте 5 Гц

Если частота слишком низкая, первичная обмотка будет иметь недостаточное реактивное сопротивление и будет протекать слишком большой первичный ток, что приведет к значительным потерям в меди (P = I ² R). Трансформатор может начать дымиться и загореться от взрыва, что приведет к опасному возгоранию.

Трансформатор того же номинала подключен к источнику питания 5 Гц.Мы сделаем тот же расчет, чтобы найти ток в случае частоты ниже номинальной частоты 50 Гц.

Индуктивное реактивное сопротивление = X _L = 2π f L = 2 x 3,1415 x 5 x 0,3

X _L = 9,42 Ом

и

Импеданс Z = √ (R ² + X _L ² )

Z = √ (100 ² +9,42 ² )

Z = 100,44 Ом

Ток в первичной обмотке трансформатора

I = 11 кВ / 100.44 Ом

I = 109,52 A

Коэффициент мощности = Cos θ = R / Z

Cos θ = 100 Ом / 100,44 Ом

Cos θ = 0,9

P = V x I x Cos θ

P = 11 кВ x 109,52 x 0,9

P = 1084 кВт

Мощность намного превышает номинальную мощность трансформатора из-за большого тока, большого тока намагничивания и большего потока мощности. Это вызовет потери в изоляции и трансформатор может задымиться из-за низкого индуктивного сопротивления, препятствующего прохождению большого тока.

Связанное сообщение: Почему трансформатор не работает от источника постоянного тока вместо переменного тока?

Трансформатор 50 Гц, работающий от 500 Гц

Если частота слишком высока по сравнению с номинальной частотой, индуктивное реактивное сопротивление первичной обмотки не позволит первичной обмотке потреблять достаточную мощность. Потери на гистерезис и потери на вихревые токи будут чрезмерными.

Тот же трансформатор подключен к источнику питания частотой 500 Гц. Давайте сделаем тот же расчет, что и выше, чтобы найти ток в случае более высокой частоты.

Индуктивное реактивное сопротивление = X _L = 2π f L = 2 x 3,1415 x 500 x 0,3

X _L = 942,4 Ом

и

Импеданс Z = √ (R ² + X _L ² )

Z = √ (100 ² +942,4 ² )

Z = 947,7 Ом

Ток в первичной обмотке трансформатора

I = 11 кВ / 947,7 Ом

I = 11,6 A

Коэффициент мощности = Cos θ = R / Z

Cos θ = 100 Ом / 947.7 Ом

Cos θ = 0,1

P = V x I x Cos θ

P = 11 кВ x 11,6 A x 0,1

P = 12,76 кВт

Передаваемая мощность слишком мала по сравнению с номинальной мощность в случае более высокой частоты 500 Гц.

Как упоминалось выше, когда ток уменьшается за счет высокого индуктивного реактивного сопротивления (из-за высокой частоты, где X _L = 2π f L), мощность будет уменьшена, поскольку ток прямо пропорционален мощности. Кроме того, потери на вихревые токи и гистерезис будут чрезмерными.

Причина этой истории в том, что:

I = V / Z

Где

Z = √ (R ² + X _L ² )

Но

X _L = 2π f L ie XL ∝ f

ie

X _L ∝ 1 / I

And P ∝ I

и

Φ _Max ∝ V и I.… (Φ _Max = — V _M / ωN _P )

Связанные сообщения:

Руководство по трансформаторам и способам их проектирования

Трансформаторы — самые неуловимые электронные компоненты.Мне пришлось узнать об этом в старшей школе, в основном потому, что у них есть много функций, которые нужно учитывать при разработке. Кроме того, трансформаторы — это, как правило, третий компонент, который я изучал в школе после резисторов и конденсаторов. Сегодня мы уберем все ненужные детали и сосредоточимся только на практических вещах, необходимых при разработке.

В этом уроке я рассмотрю следующие темы

1. Что такое трансформатор
2. Основные параметры трансформатора
3. Применение трансформаторов
4. Осмотр неизвестного трансформатора
5. Самостоятельное проектирование трансформатора.

1. ЧТО ТАКОЕ ТРАНСФОРМАТОР:

Трансформатор — это пассивное электронное устройство, в котором две обмотки проводов электрически разделены и магнитно связаны через общий сердечник. Материал сердечника значительно различается. На высоких частотах преобладает воздушный сердечник, а на низких частотах преобладает ламинированный стальной сердечник. Две обмотки определяют, будет ли это повышающий трансформатор или понижающий трансформатор. Когда первичная обмотка имеет больше витков, чем вторичная, меньше магнитных линий пересекает вторичную обмотку и на нее наводится меньшее напряжение.Противоположное логике: меньшее количество оборотов на первичной обмотке по сравнению с вторичной означает, что трансформатор будет повышать напряжение на выходе.

Существует также третий тип, в котором трансформатор будет иметь одинаковое количество витков с обеих сторон — изолирующий трансформатор. Вы будете использовать это, когда хотите отделить сетевое заземление от заземления вашей цепи, в качестве меры безопасности. Как я уже упоминал ранее, трансформатор является пассивным устройством, то есть независимо от того, повышаете ли вы напряжение или понижаете его, потребление МОЩНОСТИ на входе всегда будет выше, чем на выходе.

Например, если у вас 10 В / 1 А на первичной обмотке и 5 В на вторичной обмотке, ток на вторичной стороне никогда не будет выше 2 А, а на самом деле всегда будет меньше из-за потерь, о которых мы поговорим. потом. По частоте существует несколько типов трансформаторов. Часто их классифицируют как

.

1. Сетевые трансформаторы — которые работают с частотой сети (50 Гц, 60 Гц) и часто довольно громоздки
2. Аудиопреобразователи — работающие в звуковом диапазоне (20 Гц-20 кГц)
ВЧ трансформаторы
3. — часто предназначены для работы на частотах выше 20 кГц.

2. ОСНОВНЫЕ ПАРАМЕТРЫ ТРАНСФОРМАТОРА:

Диапазон частот — Первое, что вам нужно определить в трансформаторе, это диапазон частот, в котором он будет работать. Сетевые трансформаторы обычно работают на частоте 50 Гц или 60 Гц. Звуковые трансформаторы работают в слышимом диапазоне, а радиочастотные трансформаторы — в звуковом диапазоне.

Максимальная мощность — Затем вам нужно определить, сколько мощности вам нужно. 1 Вт, 10 Вт, 100 Вт и т. Д. Этот параметр часто очень важен, потому что он будет отображаться как постоянная величина в расчетах при проектировании трансформатора.

Потери — Этот параметр становится важным при более высоких мощностях, поскольку потери рассеиваются в виде тепла и вибрации. Это приведет к потере прочности изоляции обмотки со временем и может привести к внутреннему короткому замыканию в трансформаторе, что является для трансформаторов режимом катастрофического отказа. Есть несколько типов потерь, некоторые из которых легко понять, а некоторые — немного сложнее.

Начнем с простых. Первый тип потерь — это потеря активного сопротивления, вызванная неизбежным омическим сопротивлением проводника, из которого сделаны обмотки.Как вы знаете из закона Ома, любое падение напряжения, умноженное на ток, равняется заданной мощности. Это также имеет место здесь, и это рассеяние мощности со временем приводит к отслаиванию эмали провода и приводит к короткому замыканию. Это также самый большой фактор, способствующий потерям мощности в трансформаторах.

Далее у вас есть гистерезисные потери. Сначала я начну с примера. Постоянный магнит, как вы все знаете, имеет постоянные северный и южный полюса. Они не теряют силы и не меняют позиции со временем.Чтобы намагнитить материал в позиции, вам нужно пропустить в него некоторый начальный ток. Чтобы размагнитить данный материал и изменить полярность, вы должны сначала нейтрализовать полярность, которую он имеет сейчас, а затем довести ее до другой крайности. Итак, вы можете видеть, что для размагничивания материала требуется больше усилий, чем для его намагничивания. В трансформаторах используются мягкие магниты, в которых остаточная намагниченность сведена к минимуму, но не исключается полностью. Потеря мощности возникает из-за дополнительной силы, необходимой для снижения остаточной намагниченности до нуля перед изменением направления ЭДС.

Другой тип потерь — это потери на вихревые токи. Поскольку материал сердечника является электропроводящим и образует плотный замкнутый контур вокруг обмоток, его можно легко рассматривать как закороченную на один виток обмотку, в которой возникает замкнутая токовая петля. Поскольку все обычные проводники имеют заданное сопротивление, произойдет падение напряжения, и мощность будет рассеиваться в соответствии с законом Ома P = V x I. Чтобы свести к минимуму эти потери, инженеры используют тонкие многослойные стальные листы, украшенные изоляционной смолой, чтобы электрически изолировать листы друг от друга.Таким образом, поперечное сечение каждого листа уменьшается, и в каждом из них индуцируется меньший ток.

3. ПРИМЕНЕНИЕ ТРАНСФОРМАТОРА:

Трансформаторы — неотъемлемая часть современной техники. Трансформатор может понижать напряжение в сети до рабочего диапазона или повышать для питания высокопроизводительного устройства. Используется в ЭЛТ-экранах, ламповых усилителях для согласования высокого импеданса ламп с низким импедансом динамиков. У него почти никогда не бывает жизнеспособного обходного пути. Вам это нужно, и все! В большинстве случаев вы не можете найти на нем параметры трансформатора.Задача инженера — определить параметры. Приведем пример того, как найти некоторые параметры такого трансформатора.

4. ИЗУЧЕНИЕ НЕИЗВЕСТНОГО ТРАНСФОРМАТОРА:

Для начала нужно осмотреть глаз. Проверьте его размер, основной тип, посмотрите, в какой части оборудования он был ранее, чтобы получить представление о его типе. Также проверьте провода. Их толщина даст вам хорошее представление о том, какой из них является основным, а какой второстепенным. В обмотках низкого напряжения и высокого тока обычно используются более толстые провода, и наоборот.

Затем найдите более безопасный диапазон напряжения для работы при проверке трансформатора. Используйте известный понижающий трансформатор, выходное напряжение которого вам известно. В нашем примере мы будем использовать трансформатор на 10 В. Подключим его к ВЫСОКОВОЛЬТНОЙ СТОРОНЕ неизвестного трансформатора. Помните, что я сказал об обнаружении высокого / низкого напряжения. Менее толстый провод — это сторона высокого напряжения. Итак, после подключения мы измеряем вторичную обмотку неизвестного трансформатора.

Допустим, мы измеряем около 1 В.Это означает, что трансформатор снизил напряжение в 10 раз. Отсюда вы можете определить коэффициент намотки. Это мера того, сколько обмоток во вторичной обмотке относительно первичной. в данном случае соотношение 1:10. Это означает, что если вы подаете 220 В на первичную обмотку, вы получите 22 В на вторичной. Затем, если вы хотите использовать его в качестве звукового трансформатора для лампового усилителя, вам необходимо определить отраженное сопротивление нагрузки на первичной обмотке трансформатора. Он равен квадрату передаточного числа, умноженного на нагрузку.2 х 8 = 800 Ом. На первичной стороне трансформатора будет нагрузка 800 Ом, на вторичной — 8 Ом.

Это одно из применений трансформаторов для согласования импеданса несогласованных цепей. Ламповый усилитель с высоким сопротивлением не будет эффективно обеспечивать ток нагрузки без такого трансформатора. Это доказано теоремой Тевенина о максимальной передаче тока, которая гласит, что для наиболее эффективного использования мощности внешнего источника с конечным сопротивлением нагрузка должна иметь такое же сопротивление, что и источник, если смотреть с его выходных клемм.

5. РАЗРАБОТКА СОБСТВЕННОГО ТРАНСФОРМАТОРА:

Ладно, ребята, вот и настоящая сделка. Каждый инженер однажды попадал в ситуацию, когда ему нужен трансформатор индивидуальной конструкции. У каждого инженера своя тактика при проектировании. Это то, чему я доверял на протяжении многих лет, до сих пор без сожаления.

1. Ваш проект начинается с определения необходимой мощности вторичной обмотки трансформатора. Это дается формулой P2 = I2.V2 . В нашем примере мы предположим, что это 50 Вт.
2. Зная номинальную мощность вторичной обмотки, нам необходимо определить номинальную мощность первичной обмотки, исходя из ожидаемого КПД трансформатора. Обычно трансформаторы малой мощности более неэффективны, а для трансформаторов мощностью до 10 Вт можно предположить КПД 80%. От 10 Вт до примерно 50 Вт, эффективность может быть от 80% до 90%, а выше 50 Вт эффективность остается на уровне около 90% (за исключением высокоэффективных тороидальных сердечников, которые мы не будем рассматривать сегодня).
3. Затем превратите процент эффективности в коэффициент.Просто разделите это на сотню. Мощность, требуемая от первичной обмотки, определяется формулой P1 = P2 / Eff (где Eff — коэффициент полезного действия). Для трансформатора мощностью 50 Вт и принятого коэффициента 0,9 номинальная мощность первичной обмотки может быть принята равной 55 Вт (P1 = 50 / 0,9) Оставшиеся 5 Вт будут рассеиваться в виде тепловых потерь.
4. Далее вам нужно найти необходимую площадь поперечного сечения жилы, необходимую для нужной вам мощности. Это дается очень простой формулой S = √P1 .2.
5. Теперь давайте воспользуемся тем, что у нас есть, и посчитаем количество витков сердечника. К настоящему времени вы должны знать, с каким напряжением будет работать ваш трансформатор, как первичный, так и вторичный. Предположим, что первичное напряжение составляет В1 = 220 В , а вторичное В2 = 25 В . Формулы, которые дают необходимое количество витков, следующие: W1 = 40 x V1 / S и W2 = 44 x V2 / S . Это дает нам 1100 витков для первичной обмотки в нашем примере и 138 витков для вторичной обмотки.
6. Почти готово, осталось рассчитать калибр проволоки для обмотки. Я европеец, поэтому буду работать с диаметром провода мм, а не AWG. Формула очень проста d = 0,02x√I (мА) , где ток выражается в мА. Теперь вам нужно рассчитать ток, который будет обрабатывать ваша обмотка.
7. Для первичной обмотки это I = 55 Вт / 220 В = 0,25 А или 250 мА . Для вторичной обмотки ток составляет I = 50/25 = 2 А или 2000 мА . Теперь вы можете добавить эти числа в формулу, и мы получим d = 0.02 x √250 = 0,32 мм для первичной обмотки и d = 0,02 x √2000 = 0,89 мм .
8. Всегда хорошо округлять до большего размера. Например, стандартный размер провода для первичной обмотки будет 0,4 мм , а для вторичной 1 мм

Следуя этим шагам, вы сможете спроектировать свой собственный трансформатор. Надеюсь, этот урок был бы полезен. Если у вас есть какие-либо предложения, сомнения или отзывы, пожалуйста, используйте поле для комментариев ниже 🙂

Будущее индустрии

В конце концов я это сделал.После того, что казалось вечностью, я придумал достойный дизайн, который прошел все симуляции. Я был горд. Затем я решил сравнить то, что я придумал, с дизайном, который мы фактически создали. Я подумал, так как я так много работал, дизайны будут похожими, и они были такими. Хотя я определенно упустил некоторые возможности для улучшения, которые я не совсем осознавал в то время, я придумал конструкцию, которая была полностью сборной, которая, вероятно, прошла бы на испытательном стенде и могла бы преобразовывать напряжение по мере необходимости в полевых условиях.Я считал свой макет дизайна — и весь опыт — удачным.

А теперь сообщение, которое я хочу передать, кое-что важное, что привело меня к созданию успешного макета. Я написал об общем процессе и своем опыте прохождения этого процесса, но кое-что упустил — командную работу на этом пути. Да, самообучение — чтение руководств и учебников — было полезно, но наличие опытных инженеров-проектировщиков было решающим для моего успеха. Иметь рядом инженеров, которые помнят, что они были на моем месте, но которые стали мастерами своего дела, было настоящим благословением на протяжении всего процесса макетирования.

Перенесемся в настоящее время, когда я приближаюсь к «отметке дюжины проектов», но команда инженеров по-прежнему готова предложить свою помощь. К счастью, у нас достаточно опытных людей, поэтому я могу разложить свои вопросы, чтобы не обременять одного человека слишком тяжкой. После того, как я хвалю их за то, что они так полезны, они всегда отвечают мне одним и тем же: «Единственная причина, по которой я знаю, что делать, — это то, что я научился тому, чего не делать». Какими бы скромными они ни были, они действительно знают, о чем говорят, и я благодарен за время, которое они уделяют, чтобы научить меня.

Я упомянул, что процесс проектирования очень итеративен, и поэтому можно использовать различные контрольные точки по пути, чтобы чему-то научиться у опытного инженера, что помогает превратить молодого инженера в опытного инженера. Опыт — это то, что делает инженера более эффективным, ускоряет оптимизацию конструкции трансформатора и помогает предотвратить слишком много итераций моделирования. Опытный инженер может предсказать, что может произойти во время моделирования, еще до его запуска.Я стремлюсь стать опытным инженером.

С каждым днем ​​я узнаю все больше и больше. По мере того, как я узнаю больше, я все глубже погружаюсь в метафорический конус движения. Опытные инженеры говорят, что они все еще постоянно узнают что-то новое, тем самым подтверждая теорию о том, насколько велик метафорический конус движения. Это особенно актуально для начинающего инженера. Обучение — это только половина дела. Если большая часть процесса обучения — это передача знаний от одного поколения к другому, и эта миграция не произойдет до выхода на пенсию опытных инженеров, тогда отрасль столкнется с надвигающейся проблемой на горизонте.

Я был на нескольких конференциях, читал статьи и слушал подкасты, связанные с энергетической промышленностью в Соединенных Штатах. Часто возникает дискуссия о старении рабочей силы. По моим наблюдениям я понимаю, почему происходят эти обсуждения. Если вы читаете это, вы, вероятно, работаете в электроэнергетике и, вероятно, вспомните нескольких людей, которых вы знаете с 35–45-летним опытом, которые недавно вышли на пенсию. Некоторые из вас могут часто быть свидетелями выхода на пенсию.Присоединяясь к чудесной «жизни после работы», эти прекрасные люди несут с собой свои племенные знания. Когда эти люди выходят на пенсию, средний стаж работы в отрасли уменьшается. В отрасли, где так важны знания, опыт и ноу-хау, было бы глупо думать, что это не окажет никакого влияния.

Я считаю, что как отрасль, мы обязаны смягчить последствия этой неизбежной «утечки мозгов» прямо сейчас. Пенсионеры, переезжающие во Флориду со всеми своими знаниями, — это слишком большая потеря и настоящий ущерб, чтобы позволять себе это.Конечно, мы всегда можем нанять их в качестве консультантов, но это не лучшее решение. Они хотят остаться на пенсии, а молодые инженеры хотят, чтобы они остались на пенсии. Письменные руководства, такие как руководства IEEE, являются отличным ресурсом, который с каждым годом продолжает расти, чтобы помочь решить эту проблему. IEEE также помогает в развитии культуры обмена информацией. Такая культура жизненно важна для непрерывного развития, роста и обслуживания надежной электросети. Культура, которая преобразует племенные знания в письменные, помогает закрепить эти знания и гарантирует, что знания не будут потеряны.Компании должны подражать этой культуре документирования информации и создавать свои собственные внутренние письменные инженерные документы. Когда будущие инженеры имеют доступ к «урокам, извлеченным» инженерами, которые «были там, сделали это», они могут использовать эту информацию для создания своей основы, как это сделал я в начале своего обучения и продолжаю делать. Я не могу не подчеркнуть, насколько важна письменная документация! Я учился у опытных инженеров из письменной документации и лично. Я считаю, что и то, и другое являются важными составляющими обучения молодых инженеров.Передача знания — это то, что никогда не может прекратиться и навсегда будет заключено в вечном поиске. Факел знаний необходимо передать следующим поколениям. Те, кто получают это знание, должны осознавать свою ответственность за продвижение и передачу вниз, тем самым завершая цикл, чтобы он мог начаться заново.

Проектирование и изготовление сверхпроводящего трансформатора

Аннотация

В этой диссертации сначала излагаются испытания, проведенные на частичной сверхпроводящей сердцевине. трансформатор в условиях обрыва цепи, короткого замыкания, полной нагрузки и испытаний на долговечность.Во время испытания на выносливость отказ произошел через 1 минуту 35 секунд. В течение Наблюдались выход из строя, падение напряжения и быстрое выкипание жидкого азота. Это побудило расследование отказов, которое пришло к выводу, что отсутствие охлаждения в обмотках было причиной наиболее вероятная причина отказа. Затем вводятся теории трансформаторов с полным сердечником и сверхпроводников. Медь модель обмоточного трансформатора, основанная на эквивалентной схеме Штейнмеца и реверсе метод проектирования.Модель потерь в сверхпроводнике, которая описывает различные Типы потерь, возникающих в условиях переменного тока, используются для определения сопротивления обмоток в эквивалентной схеме Штейнмеца. Это сопротивление изменяется с величина тока и сила магнитного поля, присутствующего в промежутках между каждым слоем обмоток. Затем представлена ​​альтернативная модель потока утечки, где поток моделируется на основе комбинации сопротивления сердечника и воздух, окружающий обмотки.На основе этих теорий итерационный алгоритм рассчитать сопротивление развернутого сверхпроводника. Новая конструкция однофазного полнопроводящего сверхпроводящего трансформатора мощностью 15 кВА, работающего в жидком азоте. Проблемы со строительством сверхпроводящего трансформатор. Во-первых, медный макет сверхпроводящего трансформатора. был разработан, чтобы макет имел те же размеры ленты и намотки в качестве сверхпроводящего трансформатора, что означает, что один и тот же сердечник можно использовать для двух разные наборы обмоток.Это привело к разработке сердечника, который можно было легко разобрать. а также собрал заново. Конструкция сердечника, медных обмоток и сверхпроводника последовали обмотки. Процесс резки сердцевинных пластин, изоляции медные и сверхпроводящие ленты, а также изготовление стальных крепежных элементов и концевых муфт. описано. Затем были протестированы медный макет и сверхпроводящие трансформаторы под открытым небом. цепь, короткое замыкание, разные условия нагрузки и выносливости как на жидком азоте и комнатная температура.Эти результаты затем сравнивались с результатами две модели. Сравнение показало значительную неточность реактивных сопротивлений в модели. Это ввело поправочный коэффициент в модель сверхпроводника, который ii сделал точнее. Однако требуется дальнейшая работа для объяснения и количественной оценки поправочные коэффициенты для модели медного трансформатора при различных условиях нагрузки.

Ключевые слова

сверхпроводник; сверхпроводящий; трансформатор; полное ядро; модель; потеря; Штейнмец; Оомен; поток

Права

Авторские права En Phin Chew

Часто задаваемые вопросы по проектированию и производству трансформаторов

Ниже приводится список часто задаваемых вопросов, которые компания Badger Magnetics получила за многие годы в отношении проектирования и производства своих трансформаторов , изготовленных по индивидуальному заказу, .

Какой диапазон трансформаторов кВА производится?

Badger Magnetics разрабатывает и производит электромагнитную продукцию мощностью до 100 кВА, 3 фазы.

В каком частотном диапазоне производятся трансформаторы?

от 50 до 400 Гц

Где производятся трансформаторные изделия компании Badger Magnetics?

Все трансформаторы спроектированы и изготовлены здесь, в Соединенных Штатах. 2 отделения Badger Magnetics , которые могут вам помочь: Милуоки, Висконсин | Lino Lakes, Миннесота |

По каким стандартам производятся трансформаторы Badger Magnetics?

Институт инженеров по электротехнике и радиоэлектронике | IEEE, Ограничение использования опасных веществ | RoHS, Канадская ассоциация стандартов | CSA, Underwriters Laboratories | UL, Международные правила торговли оружием | ITAR, Conformité Européenne | CE, Technischer Überwachungsverein | TUV и является членом ассоциации The Transformer Association с хорошей репутацией.

Все ли трансформаторы Badger Magnetics проходят испытания после производства?

Да. Продукция Badger Magnetics проходит испытания, чтобы гарантировать правильную работу.

У меня уже есть электромагнитный продукт. Может ли Badger Magnetics создать точную копию?

Да. Badger Magnetics хорошо известна своими возможностями обратного проектирования и полного перепроектирования!

Как долго Badger Magnetics работает в бизнесе?

Badger Magnetics работает с 1955 года.

Какая дополнительная информация полезна при цитировании?

Среди других проектных переменных, температура, нагрузки и напряжения необходимы для правильного расчета и определения размера трансформатора в соответствии со спецификациями заказчика.

Какие обычные продукты разрабатывает и производит Badger Magnetics?

• Трехфазные трансформаторы
• Автотрансформаторы
• Тормозные катушки
• Дроссели и индукторы
• Трансформаторы тока
• Продукты для размагничивания
• Электромагнитные реакторы
• Герметизированные трансформаторы
• Феррорезонансные трансформаторы
• Изолирующие трансформаторы
• Многослойные трансформаторы
• Сетевые реакторы
• Нагрузочные реакторы
• Продукты намагничивания
• Трансформаторы военного назначения
• Многофазные трансформаторы
• Масляные трансформаторы
• Импульсные трансформаторы
• Реле измерения сопротивления
• Датчики скорости вращения
• Однофазные трансформаторы
• Тороиды
• Катушки с обмоткой

Чтобы получить расценки на электромагнитные трансформаторы для вашего применения, свяжитесь с инженерным экспертом ts сегодня в Badger Magnetics!

.