Трансформатор служит для ответ: Вопрос: Вопр_ОЭ/2 Для чего служит трансформатор? : Смотреть ответ

Содержание

Ответы на вопросы о трансформаторах.

За время работы нашей компании, а это, на минуточку, более 15 лет, нами был накоплен ценный опыт, который помогает в решении повседневных сложных задач наших заказчиков, и которым мы бы хотели поделиться с пользователями нашего сайта. Благодаря рубрике «Вопрос-ответ» мы производим обратную связь с нашими клиентами, и некоторые вопросы нам показались интересными. Одни вопросы задают очень часто, другие – не очень, однако, в любом случае, мы приняли решение осветить в данной статье те моменты, которые, безусловно, являются очень важными в процессе повседневной эксплуатации трансформаторов.

Итак, начнем с вопросов, которые являются ключевыми. На эти вопросы мы отвечали не раз, однако, они по-прежнему волнуют многих наших посетителей:

— На каком принципе основывается работа трансформатора?

Ответ: В основе принципа действия любого трансформатора лежит явление электромагнитной индукции. Т.е. явлении, связанном с возникновением электрического тока в замкнутом контуре трансформатора.

 

— Что такое анцапфа?

Ответ: Анцапфа – это, так называемый, переключатель ПБВ (сокр., переключение без возбуждения). В силовом трансформаторе такой переключатель устанавливается со стороны высшего напряжения (ВН) и предназначается, в первую очередь, для изменения коэффициента трансформации. При изменениях высшего напряжения в пределах +- 10% от номинального значения, анцапфа позволяет поддерживать напряжение на вторичной обмотке постоянным. Переключение положения ПБВ (анцапфы) необходимо производить только при отключенном трансформаторе (снимая напряжение на стороне ВН).

 

— Почему сердечник трансформатора изготавливают из нескольких изолированных пластин, а не из цельного куска стали?

Ответ: Сердечник трансформатора изготавливается с использованием изолированных пластин для уменьшения или практически полного исключения потерь, вызываемых протеканием вихревых токов. Таким образом, благодаря сердечнику из изолированных пластин, общая сумма потерь, будет в разы ниже, чем потери при использовании цельного сердечника.

Стоит отметить, что сердечник может быть изготовлен цельным, однако, обязательным условием является высокое удельное сопротивление материала (это могут быть, например, ферритовые сплавы).

 

— Зачем пластины сердечника трансформатора стягиваются шпильками?

Ответ: Сделано это для того, чтобы обеспечить максимально плотное прилегание изолированных пластин друг к другу, а также, чтобы сделать пакет пластин сердечника прочным и достаточно устойчивым к механическим повреждениям.

 

— Что такое холостой ход трансформатора? Как трансформатор работает в этом режиме?

Ответ: Режим холостого хода трансформатора — это такой режим работы трансформатора, при котором одна из его обмоток запитана от источника переменного тока (напряжения) (линия электропередач), а цепи остальных обмоток разомкнуты. В реальности, такой режим работы встречается у трансформатора, в случае, когда он подключен к сети, а нагрузка, запитываемая от его вторичной обмотки, ещё не подключена.

За время ведения рубрики «Вопрос-ответ» нам не раз приходилось вникать в тонкости частных проблем, возникающих у пользователей. Часто, вопросы задают студенты, или просто люди сомневающиеся, как, например, в следующих вопросах:

— Что происходит на вторичных обмотках трансформатора в случае понижения напряжения на первичной обмотке трансформатора?

Ответ: Напряжение на вторичных обмотках трансформатора снижается строго пропорционально коэффициенту трансформации.

 

— Мы имеем в собственности шесть смежных земельных участков без электричества, однако, рядом проходит ЛЭП на 380В. Для целей электропитания будущих строений, мы собираемся приобрести понижающий трансформатор. Пожалуйста, подскажите какой выбрать?

Ответ: Для начала, необходимо определить планируемую суммарную мощность потребления. Здесь, следует учесть возможность увеличения количества потребителей (и соответственно увеличения потребления). Затем присылайте заявку нам, а мы, по Вашим данным, подберем подходящий вариант понижающего трансформатора.

 

Нам также задают вопросы, которые косвенно касаются выбора трансформатора. Можно назвать их «вопросы от любознательных». И хотя информацию по таким вопросам, часто, можно найти в открытом доступе, мы охотно идем навстречу:

— От чего зависит межповерочный интервал трансформаторов тока?

Ответ: Сроки межповерочных интервалов трансформаторов устанавливаются, непосредственно, заводом-изготовителем, исходя из характеристик данной конкретной модели трансформатора. Как правило, межповерочный интервал трансформатора составляет 4 года.

 

— Что означают обозначения обмоток защиты 5Р и 10Р на трансформаторе?

Ответ: Обозначения 5Р и 10Р применяются для отображения погрешности релейной защиты в 5% и 10% соответственно.

 

— Трансформатор тока и трансформатор оперативного тока – в чем разница?

Ответ: Главное отличие состоит в назначении этих трансформаторов. Трансформаторы тока предназначаются для преобразования тока до таких значений, которые были бы удобны для измерения, а, следовательно, используются для подключения различного измерительного оборудования. Трансформатор оперативного тока предназначается для питания различных цепей управления оборудованием (реле, приводы, и т.п.), автоматики, а также сигнализации и защиты.

 

— Чем отличаются трансформаторы с изолированной нейтралью и глухо заземленной нейтралью?

Ответ: В цепях трансформаторов с глухозаземленной нейтралью, вторичную обмотку соединяют по схеме «звезда с нулевым выводом», и поэтому такой трансформатор имеет 4 вывода. Один из выводов – нулевой. При этом, он соединен с контуром заземления. В цепях трансформаторов с изолированной нейтралью, используют схему соединения вторичной обмотки — «звезда», выводов при этом получается 3. Трансформаторы с глухозаземленной нейтралью, при обрыве одной из фаз – безопаснее, а с изолированной – не прекращают подачу электроэнергии.

«Устройство и принцип действия трансформатора»

Вопрос 1. Из чего состоит трансформатор?
Ответ. Простейший трансформатор состоит из замкнутого магнитопровода и двух обмоток в виде цилиндрических катушек.

Одна из обмоток подключается к источнику переменного синусоидального тока с напряжением u1 и называется первичной обмоткой. К другой обмотке подключается нагрузка трансформатора. Эта обмотка называется вторичной
обмоткой.

Вопрос 2. Как осуществляется передача энергии из одной обмотки в другую?
Ответ. Передача энергии из одной обмотки в другую осуществляется путём электромагнитной индукции. Переменный синусоидальный ток i1, протекающий по первичной обмотке трансформатора, возбуждает в магнитопроводе переменный магнитный поток Фс, который пронизывает витки обеих обмоток и наводит в них ЭДС
и
с амплитудами пропорциональными числам витков w1 и w2. При подключении ко вторичной обмотке нагрузки в ней под действием ЭДС e2 возникает переменный синусоидальный ток i2 и устанавливается некоторое напряжение

u2.
Электрическая связь между первичной и вторичной обмотками трансформатора отсутствует и энергия во вторичную обмотку передаётся посредством магнитного поля, возбуждаемого в сердечнике.

Вопрос 3. Чем является вторичная обмотка трансформатора по отношению к нагрузке?
Ответ. По отношению к нагрузке вторичная обмотка трансформатора является источником электрической энергии с ЭДС e2. Пренебрегая потерями в обмотках трансформатора можно считать, что напряжение питающей сети U1 ≈ E1, а напряжение в нагрузке U2 ≈ E2.

Вопрос 4. Что такое коэффициент трансформации?
Ответ. Так как ЭДС обмоток пропорциональны числам витков, то соотношение напряжений питания трансформатора и нагрузки также определяется соотношением чисел витков обмоток, т.е.

U1/U2 ≈ E1/E2 ≈ w1/w2 = k.
Величина k называется коэффициентом трансформации.

Вопрос 5. Какой трансформатор называется понижающим?
Ответ. Если число витков вторичной обмотки меньше числа витков первичной w2 < w1, то k > 1 и напряжение в нагрузке будет меньше напряжения на входе трансформатора. Такой трансформатор называется понижающим.

Вопрос 6. Какой трансформатор называется повышающим?
Ответ. Если число витков вторичной обмотки больше числа витков первичной w2 > w1, то k < 1 и напряжение в нагрузке будет больше напряжения на входе трансформатора. Такой трансформатор называется повышающим.

Вопрос 7. Какая обмотка трансформатора называется обмоткой высшего напряжения (ВН)?


Ответ. Обмотка, подключаемая к сети с более высоким напряжением, называется обмоткой высшего напряжения (ВН). Вторая обмотка называется обмоткой низшего напряжения (НН).

Вопрос 8. Какие трансформаторы называются «сухими»?
Ответ. Трансформаторы, в которых отвод тепла производится потоком воздуха, называются «сухими» трансформаторами.

Вопрос 9. Какие трансформаторы называются «масляными»?
Ответ. В тех случаях, когда воздушным потоком невозможно отвести тепловую энергию так, чтобы обеспечить ограничение
температуры изоляции обмоток на допустимом уровне, для охлаждения используют жидкую среду, погружая трансформатор в бак со специальным трансформаторным маслом, которое одновременно выполняет роль хладоагента и электрической изоляции. Такие трансформаторы называются «масляными».

Вопрос 10. Как трансформаторы обозначают на электрических схемах?


Ответ.

На рисунке показаны условные обозначения однофазных двухобмоточных (1, 2, 3) и многообмоточных (7, 8) трансформаторов, а также трёхфазных трансформаторов (12, 13, 14, 15, 16). Здесь же показаны обозначения однофазных (4, 5) и трёхфазных (9, 10) автотрансформаторов и измерительных трансформаторов напряжения (6) и тока (11).

Вопрос 11. Чем определяются условия работы и свойства трансформатора?
Ответ. Условия работы и свойства трансформатора определяются системой параметров, называемых номинальными, т.е. значениями величин, соответствующих расчётному режиму работы трансформатора. Они указываются в справочных данных и на табличке, прикрепляемой к изделию.

    Номинальными параметрами трансформатора являются:
  • первичное линейное напряжение U1N, в В или
    кВ
    ;
  • вторичное линейное напряжение U2N, измеряемое при отключённой нагрузке и номинальном первичном напряжении, в В или кВ;
  • токи первичной и вторичной обмоток I1N и I2N, в А или кА;
  • полная мощность SN, равная для однофазных и трёхфазных трансформаторов соответственно , в В⋅А или кВ⋅А.

Вопрос 12. Как влияет рабочая частота трансформатора на его массу и габариты?
Ответ. Повышение рабочей частоты трансформатора позволяет при прочих равных условиях существенно уменьшить массу и габариты изделия. Действительно, напряжение первичной обмотки примерно равно ЭДС, наводимой в ней магнитным потоком в сердечнике Φc, а полная мощность, например, однофазного трансформатора равна

где и – заданные номинальные значения индукции в сердечнике и плотности тока в обмотке, а Sc ∼ l2 и Si – поперечное сечение сердечника и суммарное сечение w1 витков обмотки. Следовательно, увеличение частоты питания f позволяет пропорционально уменьшить сечение сердечника при той же мощности трансформатора, т.е. уменьшить в квадрате его линейные размеры l.

Вопрос 13. Для чего служит магнитопровод трансформатора?
Ответ. Магнитопровод трансформатора служит для увеличения взаимной индукции обмоток и в общем случае не является необходимым элементом конструкции. При работе на высоких частотах, когда потери в ферромагнетике становятся недопустимо большими, а также при необходимости получения линейных характеристик, применяются трансформаторы без сердечника, т.н. воздушные трансформаторы. Однако в подавляющем большинстве случаев магнитопровод является одним из трёх основных элементов трансформатора. По конструкции магнитопроводы трансформаторов подразделяются на стрежневые и броневые.

Вопрос 14. Каким условиям должна удовлетворять конструкция обмоток трансформатора?
Ответ. Конструкция обмоток трансформаторов должна удовлетворять условиям высокой электрической и механической прочности, а также термостойкости.
Кроме того, технология их изготовления должна быть по возможности простой, а потери в обмотках минимальными.

Вопрос 15. Из чего изготавливаются обмотки трансформатора?
Ответ. Обмотки изготавливаются из медного или алюминиевого провода. Плотность тока в медных обмотках масляных трансформаторов находится в пределах 2…4,5 А/мм2, а в сухих трансформаторах 1,2…3,0 А/мм2. Верхние пределы относятся к более мощным трансформаторам. В алюминиевых обмотках плотность тока на 40…45% меньше. Провода обмоток могут быть круглого сечения площадью 0,02…10 мм2 или прямоугольного сечения площадью 6…60 мм2. Во многих случаях катушки обмоток наматываются из нескольких параллельных проводников. Обмоточные провода покрыты эмалевой и хлопчатобумажной или шёлковой изоляцией. В сухих трансформаторах применяются провода с термостойкой изоляцией из стекловолокна.

Вопрос 16. Как подразделяются обмотки трансформатора по способу расположения на стержнях?
Ответ. По способу расположения на стержнях обмотки подразделяются на концентрические и чередующиеся. Концентрические обмотки выполняются в виде цилиндров, геометрические оси которых совпадают с осью стержней. Ближе к стержню обычно располагается обмотка низшего напряжения, т.к. это позволяет уменьшить изоляционный промежуток между обмоткой и стержнем. В чередующихся обмотках катушки ВН и НН поочерёдно располагают вдоль стрежня по высоте. Такая конструкция позволяет увеличить электромагнитную связь между обмотками, но значительно усложняет изоляцию и технологию изготовления обмоток, поэтому в силовых трансформаторах чередующиеся обмотки не используются.

Вопрос 17. Как выполняется изоляция обмоток трансформатора?
Ответ. Одним важнейших элементов конструкции обмоток трансформатора является изоляция.
Различают главную и продольную изоляцию.
Главной называется изоляция обмотки от стержня, бака и других обмоток. Её выполняют в виде изоляционных промежутков, электроизоляционных каркасов и шайб. При малых мощностях и низких напряжениях функцию главной изоляции выполняет каркас из пластика или электрокартона, на который наматываются обмотки, а также несколько слоёв лакоткани или картона, изолирующих одну обмотку от другой.
Продольной называется изоляция между различными точками одной обмотки, т.е. между витками, слоями и катушками. Межвитковая изоляция обеспечивается собственной изоляцией обмоточного провода. Для междуслойной изоляции используются несколько слоёв кабельной бумаги, а междукатушечная изоляция осуществляется либо изоляционными промежутками, либо каркасом или изоляционными шайбами.
Конструкция изоляции усложняется по мере роста напряжения обмотки ВН и у трансформаторов, работающих при напряжениях 200…500 кВ, стоимость изоляции достигает 25% стоимости трансформатора.

Литература: Усольцев Александр Анатольевич. Электрические машины. Учебное пособие. 2013 г.

Закон электромагнитной индукции. Формула. Определение


Подборка по базе: ДОСРОЧНЫЕ ПЕНСИИ ПО СТАРОСТИ В СВЯЗИ С ОСОБЫМИ УСЛОВИЯМИ ТРУДА П, 3. Определение философии как особого вида познания.docx, Перечень основных законов и НПА_44 ФЗ.docx, АНАЛИЗ ФЕДЕРАЛЬНОГО ЗАКОНА.docx, 10. Определение тяжести состояния детей по ИВБДВ.doc, 10. Определение тяжести состояния детей по ИВБДВ.doc, 10. Определение тяжести состояния детей по ИВБДВ.doc, Анализ закона об образовании.docx, Лабораторная работа №47. Определение постоянной Стефана-Больцман, История конституционного законодательства в СССР. docx


1. На каком законе физики основан принцип действия трансформатора?

На законе электромагнитной индукции и явлении взаимной индукции.

2. Закон электромагнитной индукции. Формула. Определение.

Электродвижущая сила индукции прямо пропорциональна скорости изменения магнитного потока.

3. Трансформатор – источник энергии или преобразователь?

Трансформатор – преобразователь эл.энергии переменного тока одного напряжения в другое напряжение.

4. Чем отличается стержневой трансформатор от бронестержневого?

Стержневой имеет 2 ярма, бронестержневой – развитой ярмо, которое частично закрывает обмотки.

5. Будет ли работать трансформатор, если стальной сердечник заменить на деревянный?

Будет.

6. Чем отличаются галетные обмотки от концентрических?

Концентрические обмотки выполняются каждая в виде цилиндра и располагаются на стержне концентрически относительно друг друга(первичная внутри вторичной), галетные –также виде цилиндра, располагаются вторичная между первичными.

7. Почему сердечник набирается из стальных листов, а не делается сплошным?

Потому что, чем больше толщина сплошного стального листа, тем больше потери на вихревые токи.

8. Для чего делают транспозицию проводников обмоток?

Для выравнивания полных сопротивлений проводов во избежание неравномерного распределения тока в винтовой обмотке.

9. Какие функции выполняет трансформаторное масло?

1) Охлаждение обмоток и магнитопровода трансформатора.

2) Повышает электрическую прочность изоляции обмоток трансформатора, предотвращает увлажнение изоляции и потерю изоляционных свойств под влиянием атмосферных воздействий.

10. Для чего устанавливают газовое реле в трансформаторах с масляным охлаждением?

Для защиты от аварий (при значительном выделении взрывоопасных газов, возникающих в результате разложения масла, реле автоматически выключает трансформатор, предупреждая развитие аварии). Используется в трансформаторах мощностью более 1000 кВ*А.

11. Для чего служит первичная обмотка в трансформаторах?

Для создания переменного магнитного потока (при подключении к сети в первичной обмотке возникает переменный ток, который создает переменный магнитный поток, который, в свою очередь индуцирует в обеих обмотках переменные ЭДС).

12. Уравнение трансформаторной ЭДС. Формула.

f – частота приложенного напряжения

w — количество витков обмотки

Фm – Амплитуда магнитного потока

13. Коэффициент трансформации. Формула.

ЕВН – ЭДС обмотки высшего напряжения

ЕНН – ЭДС обмотки низшего напряжения

wВН – число витков обмотки высшего напряжения

wНН – число витков обмотки низшего напряжения

14. Поток рассеяния. Определение.

Поток, образованный замыканием магнитных линий по немагнитной среде, не принимающий участия в трансформировании энергии.

(Основной магнитный поток пронизывает витки как первичной, так и вторичной обмоток. Некоторая часть магнитных линий замыкается по немагнитной среде, образуя потоки рассеяния первичной и вторичной обмоток.

Потоки рассеяния первичной и вторичной обмоток обычно очень малы по сравнению с основным магнитным потоком, так как магнитные линии потоков рассеяния замыкаются через воздух (или другой изоляционный материал) и встречают на своем пути очень большое магнитное сопротивление, тогда как основной магнитный поток замыкается по стали магнитопровода и встречает, на своем пути относительно малое магнитное сопротивление).

15. Уравнение первичного напряжения трансформатора. Формула.

Уравнение напряжения первичной обмотки:

,

где U1   – комплекс напряжения на первичной обмотке;

Е1   – комплекс ЭДС первичной обмотки;

I1    – комплекс тока первичной обмотки;

r1    – резистивное сопротивление первичной обмотки;

X1   – индуктивное сопротивление рассеивания первичной обмотки.

16. Уравнение напряжения вторичной обмотки:

,

где U2   – комплекс напряжения на вторичной обмотке;

Е2   – комплекс ЭДС вторичной обмотки;

I2    – комплекс тока вторичной обмотки;

r2    – резистивное сопротивление вторичной обмотки;

X2   – индуктивное сопротивление рассеивания вторичной обмотки.

17. Уравнение токов трансформатора. Формула.

Уравнение токов:

,

где I – ток холостого хода трансформатора.

18. Чем отличается приведенный трансформатор от реального?
Приведенный трансформатор отличается следующим: 1) число витков вторичной обмотки его равно числу витков первичной обмотки реального трансформатора; 2) активные, реактивные и полная мощности, а также потери вторичных обмоток приведенного и реального трансформаторов соответственно равны. 3) коэффициентом трансформации

k=El/E2=wl/w2=1

Так как число витков приведенной вторичной обмотки равно числу витков первичной, то индуктируемые потоком взаимоиндукции электродвижущие силы обеих обмоток равны, т. е.

Необходимо, чтобы приведенная обмотка была эквивалентна действительной вторичной обмотке. Поэтому потери должны сохраниться:

В приведенной обмотке должны сохраниться те же соотношения между активными и индуктивными падениями напряжений, которые существуют в действительной обмотке. Отсюда получим выражение для индуктивного сопротивления приведенной обмотки

19 Угол сдвига фаз между ЭДС и магнитным потоком. Число.

сдвиг фаз между E и Ф м = равен 90°

20. Что определяет намагничивающий ток?

величина намагничивающего тока и его форма в значительной степени определяются магнитными свойствами магнитопровода трансформатора, которые зависят от величины индукции в стали. При увеличении насыщения магнитопровода намагничивающий ток резко возрастает.

Намагничивающий ток-является главной составляющей тока Х.Х. Этот ток является Реактивным Iр .

21. Угол сдвига фаз между намагничивающим током и магнитным потоком. Число.

 Намагничивающий ток , т.е. реактивная составляющая  Iр, совпадает по фазе с магнитным потоком в сердечнике

сдвиг фаз между  составляющими . активной Iа и Iр равен 90°.

22. Форма намагничивающего тока трансформатора в режиме насыщения. График.

6

5

4

3

2

1

Рис. 2.3. Построение кривой намагничивающего

тока трансформатора

Если магнитопровод трансформатора не насыщен, то намагничивающий ток −синусоидальный, если магнитопровод насыщен, то ток несинусоидальный. Но в любом случае намагничивающий ток совпадает по фазе с магнитным потоком . Внасыщенном трансформаторе ток определяется по кривой намагничивания представленной на рис.2.3 в первом квадранте.

23. Чем определяется активная составляющая тока холостого хода?

Активная составляющая тока холостого хода идет на покрытие потерь мощности

(14. 4)

Активная составляющая тока холостого хода I = I0cosφ0 зависит от потерь холостого хода . Практически I0 Ic. Активная составляющая Icа, как указывалось, определяется потерями.

Таким образом, активная составляющая тока холостого хода

,         

где , и ток холостого хода

.         

24. Чем отличаются постоянные потери в трансформаторе от переменных?

В работающем трансформаторе всегда имеются как магнитные, так и электрические потери. Магнитные потери в трансформаторе слагаются из потерь на вихревые токи и гистерезис:

Величина этих потерь зависит от напряжения U1 и магнитной индукции В. Можно считать, что при U1 = const, рон= В2. Они не зависят от нагрузки, то есть являются постоянными.

Электрические потери в обмотках, наоборот, переменные, то есть:

где ркн — соответствует потерям при коротком замыкании трансформатора.

25. Что делают, чтобы уменьшить потери на вихревые токи?

Для уменьшения потерь на вихревые токи


  1. магнитопроводы трансформаторов и других электромагнитных устройств изготавливают не из сплошных масс, а из отдельных пластин, изолированных друг от друга.

  2. магнитопроводы составляют из листов высоколегированной стали, удельное электрическое сопротивление которой значительно больше, чем обычной стали.

Таким образом, потери на вихревые токи зависят от материала магнитопровода, толщины стальных пластин и изоляции между ними. Кроме того, потери на вихревые токи пропорциональны квадратам частоты и магнитной индукции.

26. Что делают, чтобы уменьшить потери на гистерезис?

Потери па перемагничивание (гистерезис) зависят от максимальной индукции в сердечнике:чем больше индукция, тем больше площадь петли гистерезиса и тем больше потери. 

где

(2)

Чтобы уменьшить потери на гистерезис, Необходимо снизить индукцию Bт, — при этом увеличивая число витков первичной обмотки трансформатора и площадь сечения сердечника

27. От чего зависят потери на гистерезис?

потери на гистерезис зависят


  1. от свойств перемагничиваемого материала магнитопровода.

  2. от частоты перемагничивания

  3. величины наибольшей магнитной индукции

причем они пропорциональны частоте в первой степени и магнитной индукции примерно во второй степени.

Для вычисления этих потерь можно использовать эмпирическую формулу Эг=mn, где — коэффициент, зависящий от свойств материала, m — максимальная индукция, достигаемая в данном цикле, n — показатель степени, принимающий значения от 1,6 до 2 в зависимости от m.

28. Как определить потери в магнитопроводе?

Магнитные потери – это потери мощности в магнитопроводе на гистерезис и на вихревые токи.

 – потери холостого хода (постоянные потери)

29. Как определить потери в обмотках?

При номинальном режиме в двухобмоточном трансформаторе электрические потери

В автотрансформаторе суммарные потери на участках Aа и ах

или

В автотрансформаторе IАа = I1поэтому сечения проводов в первичной обмотке двухобмоточного трансформатора и на участке Ааавтотрансформатора одинаковы, а сопротивление RAaR1:

На участке ах автотрансформатора проходит ток Iах = I2 (1 —1/k), поэтому сечение провода на этом участке можно выбрать меньшим, чем во вторичной обмотке двухобмоточного трансформатора, и пропорциональным отношению токов, проходящих по участку ахи вторичной обмотке:

Таким образом, из формул (2. 76) и (2.77) следует, что

Следовательно, отношение электрических потерь в автотрансформаторе и двухобмоточном трансформаторе

Формула (2.79) показывает, что потери мощности в автотрансформаторе меньше, чем в двухобмоточном трансформаторе.
30. Чем отличается Т- образная схема замещения трансформатора от Г- образной?

Т-образная


Г-образная(упрощенная)


31. В приведенном трансформаторе чему равен коэффициент приведения для Е2 и U2 ?

Приведенный трансформатор- трансформатор, вторичная обмотка которого приведена к первичной (количество витков вторичной = кол-ву витков первичной)


32. В приведенном трансформаторе чему равен коэффициент приведения для I2?

33. В приведенном трансформаторе чему равен коэффициент приведения дл я R2 и X2?

34. Как определить опытным путем параметры схемы замещения Ro и Xo?

;

;

значения тока холостого хода и суммарной мощности (для фазного трансформатора) принимают соответствующими номинальному напряжению первичной обмотки .

.

35. Как определить опытным путем параметры схемы замещения Ro и Xo?

Полное сопротивление короткого замыкания:

.
Активное сопротивление обмоток короткого замыкания:
.

ток короткого замыкания равен номинальному току первичной обмотки , а значения напряжения и суммарной мощности (для фазного трансформатора) принимают соответствующими этому току.
Индуктивное сопротивление рассеяния короткого замыкания:
.

36. Построить векторную диаграмму идеализированного трансформатора. График.

37. Построить векторную диаграмму реального трансформатора. График.

38. Напряжение Uкз%. Формула.

39. Как по напряжению Uкз%. определить ток короткого замыкания?

40. Чем отличается ударный ток КЗ от установившегося тока КЗ?

Ударный ток больше установившегося значения тока короткого замыкания примерно в 1,5—1,8 раза.

41. Внешняя характеристика трансформатора при активно-индуктивной нагрузке. График.

активно-индуктивной нагрузке

42. В каких пределах регулируют напряжение в мощных трансформаторах?

В промышленности выпускают трансформаторах с регулированием напряжения под нагрузкой для всех мощностей от 63 до 200 000 кВ*А с пределами регулирования +-(10…16)%

43. Что означает регулирование напряжения ПБВ и РПН?

Переключение ответвлений обмоток w1и w2может осуществляться при отключении трансформатора от первичной и вторичной сетей (переключение без возбуждения ПБВ) или под нагрузкой (регулирование под нагрузкой РПН).

Регулирование ПБВ применяют в масляных и сухих силовых трансформаторах общепромышленного назначения, а также в трансформаторах для вентильных преобразователей. Напряжение регулируют на +5% от Uномступенями по 2,5%, т. е. трансформатор имеет пять ступеней регулирования.

 В трансформаторах небольшой мощности используют три ступени регулирования напряжения (4-5; 0; —5%). В силовых трансформаторах большой мощности обычно напряжение регулируют на стороне ВН. Это позволяет упростить конструкцию переключателя ответвлений, так как токи в обмотке ВН меньше, чем в обмотке НН. Число витков обмотки ВН больше, чем обмотки НН, вследствие чего изменение числа витков на 1,25…2,5% можно осуществлять с большей точностью. В трансформаторах, для вентильных преобразователей, часто напряжение регулируют на стороне НН; при этом переключающую аппаратуру выполняют на большие токи, что сильно усложняет ее конструкцию.

РПН. Большое значение имеет возможность регулирования напряжения трансформаторов без перерыва нагрузки. Потребность в таких трансформаторах быстро возрастает

При использовании этого способа регулирования необходимо:

1) обеспечить переход с одного ответвления на другое без разрыва тока, для чего в некоторый момент времени должны быть включены два соседних ответвления;

2) ограничить ток короткого замыкания (ток к. з.) в части обмотки трансформатора, расположенной между этими ответвлениями при одновременном их включении.

44. Как КПД трансформатора зависит от коэффициента нагрузки?

Построим зависимость КПД от нагрузки. При β = 0 полезная мощность и КПД равны нулю. С увеличением отдаваемой мощности КПД увеличивается, так как уменьшается удельное значение магнитных потерь в стали, имеющих постоянное значение. При некотором значении (βопт кривая КПД достигает максимума, после чего начинает уменьшаться с увеличением нагрузки. Причиной этого является сильное увеличение электрических потерь в обмотках, возрастающих пропорционально квадрату тока.

45. При каком условии КПД трансформатора максимален?

 Максимальное КПД в трансформаторах большой мощности достигает весьма высоких пределов (0,98…0,99).

βопт, при котором КПД имеет максимальное значение, можно определить, взяв первую производную /по формуле и приравняв ее нулю. КПД имеет максимум когда электрические потери в обмотках равны магнитным потерям в стали.

46. Оптимальный коэффициент нагрузки, при котором КПД трансформатора максимален. Формула.

47. Какие схемы соединения обмоток применяются в 3-х фазных трансформаторах?

Трехфазные трансформаторы могут быть соединены по схемам «звезда», «звезда с выведенной нулевой точкой», «треугольник» или «зигзаг с выведенной нулевой точкой».

48. В чем особенность соединения «зигзаг»?

Особенностью схемы «зигзаг» является то, что каждую фазу обмотки разделяют на две равные части (полуфазы), которые располагают на разных стержнях магнитопровода и соединяют между собой последовательно и встречно. ЭДС фазы обмотки, соединенной в «зигзаг», равна геометрической разности ЭДС полуфаз, которые сдвинуты на 120º. Поэтому для достижения равенства фазных ЭДС обмотки, соединенной по схеме «звезда», и обмотки, соединенной по схеме «зигзаг», число витков последней должно быть увеличено в 2/(3)1/2  1,15 раза. Это является недостатком схемы «зигзаг», так как при таком соединении увеличивается расход обмоточного провода.

49. В каких трансформаторах применяется соединение обмоток «зигзаг»?

Первичная и вторичная обмотки трехфазных трансформаторов могут быть соединены по схемам «звезда», «звезда с выведенной нулевой точкой», «треугольник» или «зигзаг с выведенной нулевой точкой».

Схема соединения зигзаг

Каждая фаза состоит из 2ух одинаковых катушек, размещенных на разных стержнях и соединенных между собой встречно так, чтобы векторы индуцируемых в них ЭДС вычитались.

50. Группа соединения трансформатора. Определение.

Из лекций — ГРУППЫ СОЕДИНЕНИЙ ОБМОТОК ТРАНСФОРМАТОРОВ

Трансформаторы делят на группы в зависимости от сдвига по фазе между линейными напряжениями, измеренными на одноименных зажимах.

Однофазные трансформаторы. В них напряжения первичной и вторичной обмоток могут совпадать по фазе или быть сдвинутыми на 180о

Группы соединений обозначают целыми числами от 0 до 11. Номер группы определяют величиной угла, на который вектор линейного напряжения обмотки НН отстает от вектора линейного напряжения обмотки ВН. Для определения номера группы этот угол следует разделить на 30°.

Для однофазных трансформаторов возможны только две группы соединений: нулевая и шестая.

В зависимости от схемы соединения обмоток (У и Д) и порядка соединения их начал и концов получаются различные углы сдвига фаз между линейными напряжениями.

При соединении обмотки НН по схеме Zн, а обмотки ВН по схеме У фазные напряжения обмотки НН сдвинуты относительно соответствующих фазных напряжений обмотки ВН на угол 330°, т. е. при таком соединении имеем одиннадцатую группу. Это объясняется тем, что между векторами линейных напряжений имеется такой же угол.

Из инета — Определение группы соединения трехфазных трансформаторов

Группа соединения трансформатора характеризует сдвиг по фазе между векторами линейных напряжений первичной и вторичной обмоток. Группу соединения принято выражать числом, полученным от деления на 30 угла (в градусах), на который отстает вектор вторичного напряжения от соответствующего вектора первичного напряжения.

51. Y/∆ — 11. Схема соединения и группа соединения обмоток.

Итак, в этом примере группа соединения обмоток 11. Это обозначается так: Y/Δ —11, что читается: «звезда — треугольник — одиннадцать».

52.Y/∆ — 11. Чему равен угол сдвига фаз между первичными и вторичными линейными напряжениями? Число.

В обозначении Y/∆— 11 первый значок Y показывает, что обмотка высшего напряжения соединена звездой. Второй значок ∆ показывает, что обмотка низшего напряжения соединена треугольником. Числа 11 и 12 показывают угловое смещение векторов линейных напряжений обмоток высшего и низшего напряжений. Оно соответствует углу сдвига в сторону вращения стрелки часов между векторами линейных напряжений первичной и вторичной обмоток, принимая за единицу угла угол в 30°. Так, при угле сдвига в 330° группа соединения будет 330 : 30 = 11.

53. Условия, при которых трансформаторы можно соединять параллельно?

Для включения трансформаторов на параллельную работу (рисунок 1. 17) необходимо выполнение следующих условий:

а) равенство коэффициентов трансформации , kI = kI I;
б) равенство напряжений короткого замыкания, uКI = uКI I;
в) равенство групп соединения трансформаторов.
Рекомендуется, чтобы отношение номинальных мощностей трансформаторов, включаемых на параллельную работу, не превышало 3:1.
Включение в сеть трансформаторов следует производить только при согласованном порядке чередования фаз.

Рисунок 1.17 – Схема включения трансформаторов при параллельной работе (а) и схема их замещения (б)

54. Почему нельзя соединять параллельно трансформаторы с большой разницей коэффициентов трансформации?

1. Пусть kI ≠ kI I, а именно kI 20I будет больше аналогичной ЭДС второго трансформатора, т. е. Е20II. Под действием разности (Е20I – Е20II) в замкнутом контуре, образованном вторичными обмотками и сетью нагрузки, начинает протекать уравнительный ток IУР2,

IУР2 (Е20 I – Е20 II) / (zК I + zК II), (1. 59)

где zК I и zК II – номинальные сопротивления короткого замыкания первого и второго трансформаторов.

Уравнительный ток IУР2 вызывает циркуляцию мощности от одного трансформатора к другому, а, следовательно, неравномерную нагрузку трансформаторов, сопровождающуюся увеличением потерь и нагрева. При этом всегда будет нагружен больше тот трансформатор (нагружен больше как по вторичной, так и по первичной цепи), у которого коэффициент трансформации меньше. Наличие уравнительного тока IУР2 приводит к выравниванию выходных напряжений трансформаторов, т. е. U2 I = U 2 II, несмотря на различие их ЭДС Е20 I и Е20 II.

На практике допускается параллельная работа трансформаторов, имеющих различие в коэффициентах трансформации не более 0,5%, т. е.

Δk%

где – среднее арифметическое значение коэффициентов трансформации.
55) Почему нельзя соединять параллельно трансформаторы с разными группами соединений?
Одно из условий параллельной работы трансформаторов – совпадение по фазе ЭДС

(вторичных напряжений холостого хода), с тем, чтобы их векторная разность равнялась 0. Для этого параллельно работающие трансформаторы должны принадлежать к одной группе соединений. При невыполнении этого условия между одноименными зажимами вторичных обмоток возникает разность ЭДС .

56) Почему нельзя соединять параллельно трансформаторы с большой разницей напряжений КЗ?

Из условия заменяя комплексные велечины их
модулями, получим:


т.е. токи распределяются между трансформаторами обратно пропорционально сопротивлениям к.з.

Следовательно, для того, чтобы нагрузки распределялись между параллельно включенными трансформаторами прямо пропорционально их номинальным мощностям, они должны иметь одинаковые напряжения к.з.

Практически допускается отклонение напряжения к.з. параллельно работающих трансформаторов не блее чем на 10%.

Если Uк не равны, то перегружается трансформатор с меньшим значением Uк, т.е. с меньшим сопротивлением Zк. В этом случае придется уменьшить общую нагрузку всей группы параллельно работающих трансформаторов, т. е. установленная мощность трансформаторов недоиспользуется.
57) В чем суть метода симметричных составляющих? (в лекциях нет, взял из инета)
Метод симметричных составляющих основан на разложении произвольной несимметричной трехфазной системы ЭДС, напряжений или токов в виде суммы трех симметричных систем — составляющих прямой, обратной и нулевой последовательностей.

Разложение:

Прямую последовательность составляют три вектора А1, В1 и С1, имеющие одинаковый модуль и сдвинутые друг относительно друга на 120о. Вектор А1 опережает вектор В1, а вектор В1 опережает вектор С1.

Обратную последовательность составляют векторы А2, В2 и С2, одинаковой длины и сдвинутые друг относительно друга на 120о. Вектор С2 опережает вектор В2, а вектор В2 опережает вектор А2.

Нулевая последовательность образуется векторами А0, В0 и С0 одинаковыми по модулю и направлению.
Расчет:

Любая несимметричная система может быть представлена суммой трех симметричных. Таким образом:

Введя оператор a, равный:
можно получить для системы:

Таким образом получается система из трех уравнений с тремя неизвестными, у которой решение однозначно.
58) Автотрансформатор. Определение.
Автотрансформатором называют такой трансформатор, у которого обмотка низшего напряжения электрически (гальванически) связана с обмоткой высшего напряжения.
59) При каких коэффициентах трансформации выгодно использовать автотрансформатор?

Коэффициент выгодности:

Расчетная мощность автотрансформатора меньше, чем мощность двухобмоточного трансформатора при той же проходной мощности, передаваемой из первичной цепи во вторичную, что позволяет выполнить автотрансформатор с меньшей массой и меньшими габаритными размерами. Отношение этих мощностей определяет коэффициент выгодности.

Чем ближе значение коэффициента трансформации k к 1, тем выгоднее применять автотрансформатор с точки зрения уменьшения массы, габаритных размеров и петерь мощности.
60) Для чего служат измерительные трансформаторы?
Измерительные трансформаторы используют главным образом для подключения электроизмерительных приборов в цепи переменного тока высокого напряжения. При этом электроизмерительные приборы оказываются изолированными от цепей высокого напряжения, что обеспечивает безопасность работы обслуживающего персонала. Позволяют расширять пределы измерения приборов, т.е. измерять большие токи и напряжения с помощью сравнительно несложных приборов, рассчитанных для измерения малых токов и напряжений. В ряде случаев служат для подключения к цепям высокого напряжения обмоток реле, обеспечивающих защиту электрических установок от аварийных режимов.
61) В каком режиме работает трансформатор напряжения?
Т.к. сопротивления обмоток вольтметров и других приборов, подключаемых к трансформатору напряжения, велики, то он практически работает в режиме холостого хода. В этом режиме можно с достаточной степенью точности считать, что

Схема включения измерительного трансформатора напряжения

62. В каком режиме работает трансформатор тока?

Трансформатор тока нормально работает в режиме короткого замыкания и не допускает работы в холостую.Сопротивления обмоток амперметров и других приборов, подключаемых к трансформатору тока, обычно малы. Поэтому он практически работает в режиме короткого замыкания, при котором токи I1 и I2  во много раз больше тока I0,(ток хх) и с достаточной степенью точности можно считать, что

63-64 Чем определяется погрешность коэффициента трансформации у измерительных трансформаторов?Чем определяется угловая погрешность у измерительных трансформаторов?

Реальный коэффициент трансформации несколько отличается от номинального. Это отличие характеризуется величиной погрешности преобразования, состоящей из двух составляющих — синфазной и квадратурной. Первая характеризует отклонение по величине, вторая отклонение по фазе вторичного тока реального от номинального.

У трансформатора тока :

В действительности из-за наличия тока холостого хода  в рассматриваемом трансформаторе  и между векторами этих токов имеется некоторый угол, отличный от 180° (рис. 3.34, в). Это создает относительную токовую погрешность

и угловую погрешность, измеряемую углом δi, между векторами  и . Погрешность δiсчитается положительной, если вектор —  опережает вектор  .

Угловая погрешность составляет 10… 120 угл. мин.

У трансформатора напряжения :

Так как сопротивления обмоток вольтметров и других приборов, подключаемых к трансформатору напряжения, велики, то он практически работает в режиме холостого хода. В этом режиме можно с достаточной степенью точности считать,  что   Ul = U2=U2k.

В действительности ток холостого хода I0 (а также небольшой ток нагрузки) создает в трансформаторе падение напряжения, поэтому, как видно из векторной диаграммы (рис. 3.33, б), и между векторами этих напряжений имеется некоторый сдвиг по фазе δu. В результате при измерениях образуются некоторые погрешности.

В измерительных трансформаторах напряжения различают два вида погрешностей:

а) относительную погрешность напряжения

б) угловую погрешность δu; за ее значение принимают угол между векторами  и — . Она влияет на результаты измерений, выполненных с помощью ваттметров, счетчиков, фазометров и прочих приборов, показания которых зависят не только от силы тока и напряжения, но и от угла сдвига фаз между ними. Угловая погрешность считается положительной, если вектор  опережает вектор . Угловая их погрешность составляет 20… 40 угл. мин.

Измерительные трансформаторы используют главным образом для подключения электроизмерительных приборов в цепи переменного тока высокого напряжения.

65 Почему нельзя размыкать вторичную обмотку трансформатора тока?

Следует отметить, что размыкание цепи вторичной обмотки трансформатора тока недопустимо. Трансформатор переходит в режим х.х. и его результирующая МДС, в рабочем режиме равная , становится (рис. 3.34, в). В результате резко (в десятки и сотни раз) возрастает магнитный поток в магнитопроводе, а индукция в нем достигает значения В>2 Тл, что приводит к сильному возрастанию магнитных потерь в стали; при этом трансформатор может сгореть. Еще большую опасность представляет резкое повышение напряжения на зажимах вторичной обмотки до нескольких сотен и даже тысяч вольт. Для предотвращения режима холостого хода при отключении приборов следует замыкать вторичную обмотку трансформатора тока накоротко.

66-67 Внешняя характеристика сварочного трансформатора?

Каким образом ограничивают рабочий ток в сварочном трансформаторе?

При работе сварочных трансформаторов короткое замыкание является нормальным эксплуатационным режимом. Поэтому для ограничения тока к. з. и устойчивого горения дуги такой трансформатор должен иметь крутопадающую внешнюю характеристику, а цепь сварочного тока должна обладать значительной индуктивностью. Для этого в сварочных трансформаторах первичную и вторичную обмотки размещают на различных стержнях магнитопровода, вследствие чего сопротивление короткого замыкания Ζκ и напряжения икоказываются у них в несколько раз больше, чем у обычных силовых  трансформаторов.

Обычно в сварочных трансформаторах последовательно со вторичной обмоткой включают реактор Lс переменной индуктивностью (рис. 3.35, а). Регулируя индуктивность реактора (изменяя воздушный зазор в его магнитопроводе), изменяют форму внешней характеристики 1 или 2 трансформатора (рис. 3.35, б) и ток дуги I21 или I22, соответствующий напряжению горения дуги  Uд.

1-трансформатор

2-реактор с переменной индуктивностью

3-электрод

4-свариваемая деталь

68 Где, в основном используются трансформаторные схемы для преобразования числа фаз?

Трансформаторные схемы для преобразования числа фаз. При питании однофазных нагрузок большой мощности от сети трехфазного тока из-за неравномерности нагрузок отдельных фаз возникают значительные искажения симметрии трехфазных напряжений. В этом случае для выравнивания нагрузок фаз применяют специальные схемы включения трансформаторов: трехфазно-двухфазного преобразования (называемую иногда схемой Скотта) и включения двух однофазных трансформаторов (или двух фаз трехфазного трансформатора) в открытый треугольник. Эти схемы используют, в частности, для питания переменным током контактной сети электрифицированного  транспорта.

Трансформатор — урок. Физика, 9 класс.

Переменный ток обладает ещё одним важным свойством: его напряжение можно сравнительно легко менять — трансформировать (слово «трансформация» образовано от латинского слова transformo — «преобразую»). Достигается это посредством несложного устройства — трансформатора, созданного в \(1876\) году русским учёным Павлом Николаевичем Яблочковым. 

Трансформатор — устройство, осуществляющее повышение и понижение напряжения переменного тока при неизменной частоте и незначительных потерях мощности.

Простейший трансформатор состоит из двух катушек изолированного провода и замкнутого стального сердечника, проходящего сквозь обе катушки. Катушки изолированы друг от друга и от сердечника. Одна из катушек, называемая первичной, включается в сеть переменного тока. Действие трансформатора основано на явлении электромагнитной индукции. Магнитное поле первичной катушки — переменное и меняется с той же частотой, что и ток в первичной катушке. Переменный ток в первой катушке создаёт в стальном сердечнике переменное магнитное поле. Это переменное магнитное поле пронизывает другую катушку, называемую вторичной, и создаёт в ней переменный индукционный ток.

 

 

Допустим, что первичная катушка имеет w1 витков, и по ней проходит переменный ток при напряжении U1. Вторичная обмотка имеет w2 витков, и в ней индуцируется переменный ток при напряжении U2.

Опыт показывает, что во сколько раз число витков вторичной катушки больше (или меньше) числа витков на первичной катушке, во столько же раз напряжение на вторичной катушке больше (или меньше) напряжения на первичной катушке:

 

U2U1=w2w1=k.

Величина \(k\) называется коэффициентом трансформации. Коэффициент равен отношению числа витков вторичной обмотки к числу витков в первичной обмотке.

Во сколько раз увеличивается напряжение на вторичной обмотке трансформатора, примерно во столько же раз уменьшается в ней сила тока при работе нагруженного трансформатора.

В результате мощность тока в первичной и вторичной обмотках трансформатора почти одинакова, поэтому коэффициент полезного действия (КПД) трансформатора близок к единице. КПД у мощных трансформаторов достигает \(99,5\) %.

 

Статья Какие трансформаторы бывают?

Какие же трансформаторы бывают и в чем их отличие?!


Силовой трансформатор

Данный вид низкочастотных (50-60 Гц) трансформаторов служит в электрических сетях, а также в установках приема и преобразования электрической энергии. Почему называется силовой? Потому что именно этот тип трансформаторов применяется для подачи и приема электроэнергии на ЛЭП и с ЛЭП, где напряжение может достигать 1150 кВ.

В городских электросетях напряжение достигает 10 кВ. Посредством именно силовых низкочастотных трансформаторов напряжение также и понижается до 0,4 кВ, 380/220 вольт, необходимых потребителям.

Конструктивно типичный силовой трансформатор может содержать две, три или более обмоток, расположенных на броневом сердечнике из электротехнической стали, причем некоторые из обмоток низшего напряжения могут питаться параллельно (трансформатор с расщепленными обмотками).

Это удобно для повышения напряжения, получаемого одновременно с нескольких генераторов. Как правило, силовой трансформатор помещен в бак с трансформаторным маслом, а в случае особо мощных экземпляров добавляется система активного охлаждения.

Трансформаторы силовые трехфазные мощностью до 4000 кВА устанавливаются на подстанциях и электростанциях. Более распространены трехфазные, поскольку потери получаются до 15% меньше, чем с тремя однофазными.


Трансформатор сетевой

Сетевые трансформаторы еще в 80-е и 90-е годы можно было встретить практически в любом электроприборе. С помощью именно сетевого трансформатора (обычно однофазного) напряжение бытовой сети 220 вольт с частотой 50 Гц понижается до уровня, требуемого электроприбору, например 5, 12, 24 или 48 вольт.

Часто сетевые трансформаторы выполняются с несколькими вторичными обмотками, чтобы несколько источников напряжения можно было бы использовать для питания различных частей схемы. В частности, трансформаторы ТН (трансформатор накальный) всегда можно было (да и сейчас можно) встретить в схемах, где присутствовали радиолампы.

Современные сетевые трансформаторы конструктивно выполняются на Ш-образных, стержневых или тороидальных сердечниках из набора пластин электротехнической стали, на которые и навиваются обмотки. Тороидальная форма магнитопровода позволяет получить более компактный трансформатор.

Если сравнить трансформаторы равной габаритной мощности на тороидальном и на Ш-образном сердечниках, то тороидальный будет занимать меньше места, к тому же площадь поверхности тороидального магнитопровода полностью охватывается обмотками, нет пустого ярма, как в случае с броневым Ш-образным или стержневым сердечниками. К сетевым можно отнести в частности и сварочные трансформаторы мощностью до 6 кВт. Сетевые трансформаторы, конечно, относятся к низкочастотным трансформаторам.

Автотрансформатор

Одной из разновидностей низкочастотного трансформатора является автотрансформатор, у которого вторичная обмотка является частью первичной или первичная является частью вторичной. То есть в автотрансформаторе обмотки связаны не только магнитно, но и электрически. Несколько выводов делаются от единственной обмотки, и позволяют всего с одной обмотки получить различное напряжение.

Главное преимущество автотрансформатора — меньшая стоимость, поскольку расходуется меньше провода для обмоток, меньше стали для сердечника, в итоге и вес получается меньше, чем у обычного трансформатора. Недостаток — отсутствие гальванической развязки обмоток.

Автотрансформаторы находят применение в устройствах автоматического управления, а также широко используются в высоковольтных электросетях. Трехфазные автотрансформаторы с соединением обмоток в треугольник либо в звезду в электрических сетях весьма востребованы сегодня.

Силовые автотрансформаторы выпускаются на мощности вплоть до сотен мегаватт. Применяют автотрансформаторы и для пуска мощных двигателей переменного тока. Автотрансформаторы особенно целесообразны при невысоких коэффициентах трансформации.

Лабораторный автотрансформатор

Частным случаем автотрансформатора является лабораторный автотрансформатор (ЛАТР). Он позволяет плавно регулировать напряжение, подаваемое к потребителю. Конструкция ЛАТРа представляет собой тороидальный трансформатор с единственной обмоткой, которая имеет неизолированную «дорожку» от витка к витку, то есть имеется возможность подключения к каждому из витков обмотки. Контакт с дорожкой обеспечивается скользящей угольной щеткой, которая управляется поворотной ручкой.

Так можно получить на нагрузке действующее напряжение различной величины. Типичные однофазные ЛАТРы позволяют получать напряжение от 0 до 250 вольт, а трехфазные — от 0 до 450 вольт. ЛАТРы мощностью от 0,5 до 10 кВт очень популярны в лабораториях для целей наладки электрооборудования.


Трансформатор тока

Трансформатором тока называется трансформатор, первичная обмотка которого подключается к источнику тока, а вторичная — к защитным или измерительным приборам, имеющим малые внутренние сопротивления. Наиболее распространенным типом трансформатора тока является измерительный трансформатор тока.

Первичная обмотка трансформатора тока (обычно — всего один виток, один провод) включается последовательно в цепь, в которой требуется измерить переменный ток. Получается в результате, что ток вторичной обмотки пропорционален току первичной, при этом вторичная обмотка обязательно должна быть нагружена, ибо иначе напряжение вторичной обмотки может получиться достаточно высоким, чтобы пробить изоляцию. Кроме того, если вторичную обмотку ТТ разомкнуть, то магнитопровод просто выгорит от наведенных некомпенсированных токов.

Конструкция трансформатора тока представляет собой сердечник из шихтованной кремнистой холоднокатаной электротехнической стали, на который намотана одна или несколько изолированных обмоток, являющихся вторичными. Первичная обмотка зачастую — просто шина, либо пропущенный через окно магнитопровода провод с измеряемым током (на этом принципе, кстати, работают токоизмерительные клещи). Главная характеристика трансформатора тока — коэффициент трансформации, например 100/5 А.

Для измерения тока и в схемах релейной защиты трансформаторы тока применяются достаточно широко. Они безопасны, поскольку измеряемая и вторичная цепи гальванически изолированы друг от друга. Обычно промышленные трансформаторы тока выпускаются с двумя или более группами вторичных обмоток, одна из которых подключается к защитным устройствам, другая — к устройству измерения, например к счетчикам.


Импульсный трансформатор

Почти во всех современных сетевых блоках питания, в разнообразных инверторах, в сварочных аппаратах, и в прочих силовых и маломощных электрических преобразователях применяются импульсные трансформаторы. Сегодня импульсные схемы почти полностью вытеснили тяжелые низкочастотные трансформаторы с сердечниками из шихтованной стали.

Типичный импульсный трансформатор представляет собой трансформатор выполненный на ферритовом сердечнике. Форма сердечника (магнитопровода) может быть совершенно различной: кольцо, стержень, чашка, Ш-образный, П-образный. Преимущество ферритов перед трансформаторной сталью очевидно — трансформаторы на феррите могут работать на частотах до 500 и более кГц.

Поскольку импульсный трансформатор является высокочастотным трансформатором, то и габариты его с ростом частоты значительно снижаются. На обмотки требуется меньше провода, а для получения высокочастотного тока в первичной цепи достаточно полевого, IGBT или биполярного транзистора, иногда — нескольких, в зависимости от топологии импульсной схемы питания (прямоходовая — 1, двухтактная — 2, полумостовая — 2, мостовая — 4).

Справедливости ради отметим, что если применяется обратноходовая схема питания, то трансформатор по сути является сдвоенным дросселем, поскольку процессы накопления и отдачи электроэнергии во вторичную цепь разделены во времени, то есть они протекают не одновременно, поэтому при обратноходовой схеме управления это все же дроссель, а не трансформатор.

Импульсные схемы с трансформаторами и дросселями на феррите встречаются сегодня всюду, начиная от балластов энергосберегающих ламп и зарядных устройств различных гаджетов, заканчивая сварочными аппаратами и мощными инверторами.


Импульсный трансформатор тока

Для измерения величины и (или) направления тока в импульсных схемах часто применяют импульсные трансформаторы тока, представляющие собой ферритовый сердечник, зачастую — кольцевой (тороидальный), с единственной обмоткой. Через кольцо сердечника продевают провод, ток в котором нужно исследовать, а саму обмотку нагружают на резистор.

Например, кольцо содержит 1000 витков провода, тогда соотношение токов первичной (продетый провод) и вторичной обмотки будет 1000 к 1. Если обмотка кольца нагружена на резистор известного номинала, то измеренное напряжение на нем будет пропорционально току обмотки, а значит измеряемый ток в 1000 раз больше тока через этот резистор.

Промышленностью выпускаются импульсные трансформаторы тока с различными коэффициентами трансформации. Разработчику остается только подключить к такому трансформатору резистор и схему измерения. Если требуется узнать направление тока, а не его величину, то обмотка трансформатора тока нагружается просто двумя встречными стабилитронами.

Основная классификация трансформаторов:

  • По назначению: измерительные трансформаторы тока, напряжения, защитные, лабораторные, промежуточные.
  • По способу установки: наружные, внутренние, шинные, опорные, стационарные, переносные.
  • По числу ступеней: одноступенчатные, многоступенчатые (каскадные).
  • По номинальному напряжения: низковольтные, высоковольтные.
  • По типу изоляции обмоток: c сухой изоляцией, компаундной, бумажно-маслянной.

Понижающие трансформаторы где и для чего применяются, особенности работы понижающих трансформаторов

20.05.2019

Трансформатор — это аппарат без подвижных частей, который преобразует электрическую энергию из одной цепи в другую с изменением напряжения тока и без изменения частоты. Существует два типа трансформаторов, классифицируемых по их функции: повышающий трансформатор и понижающий трансформатор, про принцип работы которого мы и расскажем.


Понижающий трансформатор преобразует высокое напряжение (ВН) и низкий ток с одной стороны в низкое напряжение (НН) и высокое значение тока на другой стороне. Этот тип трансформатора имеет широкое применение в электронных устройствах и электрических системах.

Когда доходит до операций с напряжением, применение трансформатор можно разделить на 2 вида: НН (напряжение тока ниже 1кВ) и ВН (напряжение тока выше 1 кВ).

Первый способ НН относится к трансформаторам в электронных устройствах. Электронные схемы требуют поставки низкого значения напряжения (например, 5В или ещё ниже).

Понижающий трансформатор используется для того чтобы обеспечить соответствие поставляемого низкого напряжения требованиям электроники. Оно преобразовывает бытовое напряжение тока (220/120 В) из первичного в напряжение более низкое на вторичной стороне, которая используется для снабжения электронных приборов.

Если электронные устройства рассчитаны на более высокую номинальную мощность, то используются трансформаторы с высокой рабочей частотой (кГц). Трансформаторы с более высоким номинальным значением мощности и номинальной частотой 50/60 Гц были бы слишком большими и тяжелыми. Также, ежедневно-используемые зарядки используют понижающий трансформатор в своей конструкции.


Понижающие трансформаторы имеют очень большое значение в энергосистеме. Они понижают уровень напряжения и адаптируют его для систем-потребителей энергии. Трансформация выполняется в несколько шагов, описанных ниже:
  1. Система передачи энергии на большие расстояния должна иметь максимально высокий уровень напряжения. С высоким напряжением и низким током, потеря мощности передачи будет значительно уменьшена. Электрическая сеть сконструирована таким образом, что должна соединяться с системой передачи с различными уровнями напряжения тока.
  2. Понижающие трансформаторы используются в соединении систем передачи с различным уровнем напряжения. Они уменьшают уровень напряжения тока от максимального к более низкому значению (например,  765/220 кВ, 410/220 кВ, 220/ 110 кВ). Эти трансформаторы огромны и имеют очень высокую  мощность (даже 1000 МВА). В том случае, когда коэффициент оборотов трансформатора не высок, обычно устанавливаются автоматические трансформаторы.
  3. Следующим шагом преобразования уровня напряжения является адаптация напряжения передачи к уровню распределения. Характерные отношения напряжений в этом случае 220/20 кВ, 110/20 кВ (также можно найти вторичные напряжения ЛВ 35 кВ и 10 кВ). Номинальная мощность этих трансформаторов составляет до 60 мВА (обычно 20 мВА). Переключатель  изменения нагрузки почти всегда установлен в таких трансформаторах.
  4. Заключительный шаг преобразования напряжения — адаптация напряжения к уровню домашнего напряжения. Эти трансформаторы называемые малыми распределительными трансформаторами имеют номинальную силу до 5 мВА (чаще всего 1 мВА) и с номинальными значениями напряжения тока 35, 20, 10 кВ на стороне ВН и 400/200 В на стороне НН. Такие трансформаторы имеют высокий коэффициент оборота.

Виды понижающих трансформаторов

В нашем каталоге понижающих трансформаторов есть разные модели и виды.

Однофазный трансформатор


Самый популярный и распространенный вид. Как правило, используется в быту. Подключается от однофазной сети. Фазный и нулевой провод подключены на первичную обмотку.

Трехфазный трансформатор


По большей части применяется в промышленности, но есть случаи применения и в быту. Призван понижать более высокое напряжение около 380 В до необходимого в трехфазной сети.

Многообмоточный трансформатор

Трансформатор, имеющий две или более обмотки. Устанавливается несколько вторичных обмоток для получения нескольких различных показателей  напряжения тока от одного источника.

Тороидальный трансформатор

По сравнению с другими трансформаторами имеет легкий вес и малые габариты. Используется в радиоэлектронике для получения высокой плотности тока, из-за хорошего охлаждения обмотки. Стоит недорого, так как длина обмотки значительно короче других из-за сердечника в форме тора. Может выдерживать более высокие температуры, чем остальные виды прибора.

Броневой трансформатор


На нем установлена одна катушка, из-за чего очень агрегат прост и дешев в производстве. Броневым он называется из-за того что обмотки покрывают стержень как броня. Однако из-за плотности той же обмотки его трудно осматривать и ремонтировать.

Стержневой трансформатор

Этот вид трансформаторов используется для обработки высоких и средних значений напряжения. Также имеет хорошее охлаждение. Устроен это вид прибора довольно просто, что позволяет легко осматривать и ремонтировать его.

Преимущества

  • Понижает напряжение, что делает передачу энергии проще и дешевле.
  • Более 99% эффективности.
  • Обеспечивает различные требования к напряжению.
  • Бюджетный.
  • Высокая надежность.
  • Высокая длительность работы.

Недостатки

  • Требует внимательного обслуживания, ошибки в котором могут привести к поломке аппарата.
  • Устранение неисправностей занимает много времени.

Мощность в понижающих трансформаторах

Мощность в любом трансформаторе неизменяема, т. е. мощность, поступающая на вторичную обмотку трансформатора такая же как мощность на первичной  обмотке трансформатора. Это применимо и к понижающему трансформатору. Но, поскольку вторичное напряжение в понижающем трансформаторе меньше, чем первичное, сила тока на вторичном будет увеличена, чтобы сбалансировать общую мощность в трансформаторе.


Принцип работы


В большинстве домов ток проходит под напряжением в 220 В. Однако для правильной работы многие приборы подключаются к трансформатору. Но что делать, если вы купили прибор, который работает при более низком напряжении. Если вы подключите прибор к розетке без трансформатора, то, скорее всего, как только вы его включите, он сломается.

Как работает трансформатор? Первый комплект катушки, который называется первичной катушкой или первичной обмоткой, подключен к источнику переменного напряжения, называемому первичным напряжением.

Другая катушка, которая называется вторичной катушкой или вторичная обмотка, соединена с нагрузкой и нагрузка показывает измеренное напряжение (повышенное или пониженное).

Из источника ток проходит через витки первичной обмотки, вызывая появление магнитного потока, он проходит по виткам второй обмотки. Во вторичной обмотке возникает ЭДС (электродвижущая сила) в результате чего образуется напряжение, отличающееся от первичного напряжения. Разница между начальным и конечным напряжением определяется разницей числа витков на первичной и вторичной обмотке.

Если на вторичной витков меньше, чем на первичной  – напряжение понизится, если витков больше – повысится. Напряжение тока меняется без изменения его частоты.

Где используется понижающий трансформатор?


Все уличные трансформаторы, которые мы видим возле наших домов, — это понижающие трансформаторы. Они принимают переменное напряжение 11 кВ на первичной обмотке и преобразуют его в напряжение 220 В для распределения в наших домах.


До широкого использования импульсных источников питания почти все низковольтные настенные адаптеры использовали понижающие трансформаторы.

Как определиться с выбором понижающего трансформатора?


Пользоваться трансформатором в бытовых целях очень легко. Подключите трансформатор к розетке, а устройство к трансформатору. Однако чтобы пользоваться трансформатором, нужно выбрать правильный трансформатор. При выборе подходящего прибора нужно учитывать следующие пять критериев.

Какова средняя мощность, потребляемая приборами, подключаемыми к трансформатору?

Выберите свой аппарат в зависимости от того, сколько ватт потребляет ваше устройство. Например: Playstation 3 потребляет 380 Вт, поэтому вам необходим понижающий трансформатор на 500 Вт. Убедитесь в том, что ваше устройство не превышает мощность выбранного типа трансформатора.

Есть ли в вашем устройстве мотор?
Если мотор присутствует, то добавьте 20% к необходимой мощности.

В каких условиях вы будете работать?
В условиях низких температур, например, вам понадобится тороидальный трансформатор.

Знаете ли вы амперы вашего устройства?

Так вы можете рассчитать необходимые ватты = Ампер х 110 В (например, 5 А х 110 = 550 Вт)

Вы хотите использовать один трансформатор для нескольких устройств? Проверьте общую мощность всех устройств, она должна быть меньше, чем значение ВА трансформатора.

Заключение


Понижающие напряжение трансформаторы применяются повсеместно. В зависимости от типа, прибор может применяться как в бытовых условиях, так и в промышленных, однако чаще всего они используются в источниках питания различных приборов и в электросетях. Выбор конкретного устройства необходимо осуществлять очень тщательно, предварительно посоветовавшись с профессионалом и учитывать все, даже малозначительные, факторы для каждой конкретной ситуации.


режимы, схема, назначение, из чего состоит

Может быть, кто-то думает, что трансформатор – это что-то среднее между трансформером и терминатором. Данная статья призвана разрушить подобные представления.

Ежедневная рассылка с полезной информацией для студентов всех направлений – на нашем телеграм-канале.

Трансформатор – статическое электромагнитное устройство, предназначенное для преобразования переменного электрического тока одного напряжения и определенной частоты в электрический ток другого напряжения и той же частоты.

Работа любого трансформатора основана на явлении электромагнитной индукции, открытой Фарадеем.

Назначение трансформаторов

Разные виды трансформаторов используются практически во всех схемах питания электрических приборов  и при передаче электроэнергии на большие расстояния.

Электростанции вырабатывают ток относительно небольшого напряжения – 220, 380, 660В. Трансформаторы, повышая напряжение до значений порядка тысяч киловольт, позволяют существенно снизить потери при передаче электроэнергии на большие расстояния, а заодно и уменьшить площадь сечения проводов ЛЭП.

 

Непосредственно перед тем как попасть к потребителю (например, в обычную домашнюю розетку), ток проходит через понижающий трансформатор. Именно так мы получаем привычные нам 220 Вольт.

Самый распространенный вид трансформаторов – силовые трансформаторы. Они предназначены для преобразования напряжения в электрических цепях. Помимо силовых трансформаторов в различных электронных приборах применяются:

  • импульсные трансформаторы;
  • силовые трансформаторы;
  • трансформаторы тока.

Принцип работы трансформатора

Трансформаторы бывают однофазные и многофазные, с одной, двумя или большим количеством обмоток. Рассмотрим схему и принцип работы трансформатора на примере простейшего однофазного трансформатора.

Кстати, в других статьях можно почитать, что такое фаза и ноль в электричестве.

Из чего состоит трансформатор? Во простейшем случае из одного металлического сердечника и двух обмоток. Обмотки электрически не связаны одна с другой и представляют собой изолированные провода.

Одна обмотка (ее называют первичной) подключается к источнику переменного тока. Вторая обмотка, называемая вторичной, подключается к конечному потребителю тока.

 

Когда трансформатор подключен к источнику переменного тока, в витках его первичной обмотки течет переменный ток величиной I1. При этом образуется магнитный поток Ф, который пронизывает обе обмотки и индуцирует в них ЭДС.

Бывает, что вторичная обмотка не находится под нагрузкой. Такой режимы работы трансформатора называется режимом холостого хода. Соответственно, если вторичная обмотка подключена к какому-либо потребителю, по ней течет ток I2, возникающий под действием ЭДС.

Величина ЭДС, возникающей в обмотках, напрямую зависит от числа витков каждой обмотки. Отношение ЭДС, индуцированных в первичной и вторичной обмотках, называется коэффициентом трансформации и равно отношению количества витков соответствующих обмоток.

Путем подбора числа витков на обмотках можно увеличивать или уменьшать напряжение на потребителе тока с вторичной обмотки.

Идеальный трансформатор

Идеальный трансформатор – трансформатор, в котором отсутствуют потери энергии. В таком трансформаторе энергия тока в первичной обмотке полностью преобразуется сначала в энергию магнитного поля, а далее – в энергию вторичной обмотки.

Конечно, такого трансформатора не существует в природе. Тем не менее, в случае, когда теплопотерями можно пренебречь, в расчетах удобно пользоваться формулой для идеального трансформатора, согласно которой мощности тока в первичной и вторичной обмотках равны.

Кстати! Для наших читателей сейчас действует скидка 10% на любой вид работы

Потери энергии в трансформаторе

Коэффициент полезного действия трансформаторов достаточно высок. Тем не менее, в обмотке и сердечнике происходят потери энергии, приводящие к тому, что температура при работе трансформатора повышается. Для трансформаторов небольшой мощности это не представляет проблемы, и все тепло уходит в окружающую среду – используется естественное воздушное охлаждение. Такие трансформаторы называют сухими.

В более мощных трансформаторах воздушного охлаждения оказывается недостаточно, и применяется охлаждение маслом. В этом случае трансформатор помещается в бак с минеральным маслом, через которое тепло передается стенкам бака и рассеивается в окружающую среду. В трансформаторах высоких мощностей дополнительно применяются выхлопные трубы – если масло закипает, образовавшимся газам нужен выход.

 

Конечно, трансформаторы не так просты, как может показаться на первый взгляд — ведь мы рассмотрели принцип действия трансформатора кратко. Контрольная по электротехнике  с задачами на расчет трансформатора внезапно может стать настоящей проблемой. Специальный студенческий сервис всегда готов оказать помощь в решении любых проблем с учебой! Обращайтесь в Zaochnik и учитесь легко!

Transformer Вопросы и ответы | Electrical Academia

Трансформаторы Вопросы и ответы для интервью

Эти вопросы относятся к следующим темам:

Принцип работы трансформатора

Регулировка напряжения трансформатора

КПД и потери в трансформаторе

1. Что следующие отношения в идеальном трансформере?
а. Коэффициент трансформации и коэффициент напряжения?
Соотношение витков такое же, как и соотношение напряжений.
\ [\ frac {{{N} _ {1}}} {{{N} _ {2}}} = \ frac {{{V} _ {1}}} {{{V} _ {2} }} \]
б. Коэффициент напряжения и коэффициент тока?
Коэффициент тока обратно пропорционален напряжению.
\ [\ frac {{{I} _ {2}}} {{{I} _ {1}}} = \ frac {{{V} _ {1}}} {{{V} _ {2} }} \]
с. Первичная и вторичная мощность?
Первичная мощность равна вторичной мощности согласно закону сохранения энергии.
2. Трансформатор, рассчитанный на первичное напряжение 4800 вольт и вторичное напряжение 240 вольт, каково передаточное число витков?
\ [\ frac {{{N} _ {1}}} {{{N} _ {2}}} = \ frac {4800} {240} = 20: 1 \]
3.Трансформатор с первичной обмоткой 120 В и вторичной обмоткой 12 В и первичной обмоткой 800 витков, сколько витков потребуется во вторичной обмотке?
\ [\ frac {800} {{{N} _ {2}}} = \ frac {120} {12} \ Rightarrow {{N} _ {2}} = 80 \]
4. С помощью соотношение витков 1: 2 и вторичное напряжение 960 вольт, какое будет первичное напряжение?

\ [\ begin {align} & \ frac {{{N} _ {1}}} {{{N} _ {2}}} = \ frac {{{V} _ {1}}} { {{V} _ {2}}} \ Rightarrow \ frac {1} {2} = \ frac {{{V} _ {1}}} {960} \\ & {{V} _ {1}} = 480 В \\\ конец {выравнивание} \]
5.Номинальная мощность трансформатора выражается в вольтах, а не в ваттах, почему?
И реактивная, и резистивная мощность способствуют повышению температуры трансформатора. По этой причине для оценки трансформаторов используется полная полная мощность или ВА, а не ватты, поскольку это измерение не зависит от коэффициента мощности, поэтому в нем учитываются как резистивные, так и реактивные факторы.
6. Однофазный трансформатор мощностью 60 кВА с первичным напряжением 2400 вольт и вторичным напряжением 240 вольт.{3}}} {240} = 250А \]
г. перечислить передаточное отношение витков.
\ [\ frac {{{N} _ {1}}} {{{N} _ {2}}} = \ frac {2400} {240} = 10: 1 \]
7. Используются отводы обмотки для каких приложений?
Когда приложенное первичное напряжение немного выше или ниже его номинального значения, чтобы компенсировать изменяющиеся падения напряжения в линии, когда иногда используются большие нагрузки.
8. При выходной мощности вторичного трансформатора 1320 Вт и входной первичной обмотке 1800 Вт рассчитайте КПД трансформатора.
\ [\ eta = \ frac {Выход} {Вход} * 100 = \ frac {1320} {1800} * 100 = 73,33% \]
9. Напряжение холостого хода вторичной обмотки трансформатора составляет 480 В и имеет Измерение напряжения полной нагрузки 465 вольт, процент регулирования трансформаторов будет какой?
\ [VR = \ frac {{{V} _ {NL}} — {{V} _ {FL}}} {{{V} _ {NL}}} * 100 = \ frac {480-465} {480} * 100 = 3,125% \]
10. Трансформатор 37,5 кВА с номинальным напряжением 480 В в первичной обмотке и 208 В во вторичной обмотке, каков будет первичный и вторичный линейный ток?
\ [S = \ sqrt {3} {{V} _ {1}} {{I} _ {1}} \ Rightarrow {{I} _ {1}} = \ frac {37.{3}}} {\ sqrt {3} * 208} = 104.08A \]
11. Паспортная табличка трансформатора содержит следующие данные:
a. 35 кВА
б. 60 Гц
c. Однофазный
ВН 480 В
НН 240 В
Импеданс 2,6%
Повышение температуры 80 o C
На чем основана следующая информация?
а. Какая будет маркировка основных клемм?
h2 и h3
b. Какая будет маркировка вторичных клемм?
X1 и X2
c.{3}}} {240} = 145,8А \]
ф. Насколько велик ток на выходе при коротком замыкании?

\ [{{\ text {I}} _ {\ text {sc}}} \ text {=} \ frac {\ text {Seconday Current}} {\ text {Percentage Impedance}} \ text {=} \ frac {{{\ text {I}} _ {\ text {secondary}}}} {\ text {Z} \! \!% \! \! \ text {}} \ text {=} \ frac {\ text {145} \ text {.8}} {\ text {2} \ text {.6} \! \!% \! \! \ Text {}} \ text {= 5607} \ text {. {o}}
долларов США 12.Какая обмотка трансформатора имеет больший размер проводника, если трансформатор 10 кВА с номиналом первичной обмотки 480 В и вторичной мощностью 24 В? Почему?
Вторичная обмотка 24 В, поскольку она рассчитана на более высокий ток, чем первичная обмотка.

13. Для чего используются повышающие трансформаторы?
Понижающий-повышающий трансформатор может использоваться, когда доступное напряжение питания не соответствует напряжению, требуемому нагрузкой.
14. Каковы три преимущества трехфазного трансформатора перед тремя однофазными трансформаторами при передаче трехфазного напряжения?
Один трехфазный трансформатор дешевле, проще в установке и будет работать более эффективно, чем три однофазных блока.
15. Какие соображения безопасности объясняют, почему вторичная цепь измерительного трансформатора должна быть замкнута при наличии первичного тока? Почему?
Если вторичная обмотка не нагружена, этот трансформатор увеличивает первичное напряжение до опасно высокого уровня.
16. Почему мегомметр предпочтительнее омметра при измерении пробоя изоляции распределительного трансформатора?
Для проведения этого испытания сопротивления на пробой изоляции необходимо очень высокое напряжение, выходящее за пределы диапазона стандартного омметра.
17. Какие основные функции выполняет трансформаторное хранилище?
Хранилища трансформатора служат для следующих основных целей: обеспечивают средства для изоляции потенциально опасного электрического компонента от неквалифицированного персонала и сдерживают возгорание или возгорание, которые могут возникнуть в результате неисправности трансформатора.
18. Проведите сравнительный анализ степени перегрузки по току для состояния перегрузки трансформатора и состояния короткого замыкания.
Типичное состояние перегрузки трансформатора может иметь ток, от одного до шести раз превышающий нормальный ток полной нагрузки.Токи короткого замыкания могут достигать уровней, в сотни раз превышающих ток полной нагрузки.
19. Какие характеристики нелинейных нагрузок создают гармоники?
Характеристики нелинейных нагрузок, которые требуют тока только в течение части цикла, создают гармонические эффекты.
20. Перечислите некоторые способы, которыми гармоники сокращают срок службы трансформатора.
Гармоники сокращают срок службы трансформатора, вызывая дополнительный нагрев обмоток трансформатора.

Для чего нужен трансформатор?

Трансформаторы можно найти везде, где используется электрическая энергия переменного тока. Трансформатор — это электрическое устройство, которое меняет напряжение на ток в цепи, не влияя при этом на общую электрическую мощность. Это означает, что он принимает электричество высокого напряжения с небольшим током и преобразует его в электричество низкого напряжения с большим током, или наоборот. Одна вещь, которую следует знать о трансформаторах, заключается в том, что они работают только с переменным током (AC), который вы получаете от розеток, а не с постоянным током (DC).

Трансформаторы

могут использоваться либо для увеличения напряжения, также известного как повышение напряжения, либо они могут уменьшать напряжение, также известное как понижение напряжения. В трансформаторах используются две катушки с проводами, каждая с сотнями или тысячами витков, намотанных на металлический сердечник. Одна катушка предназначена для входящего электричества, а другая — для исходящего электричества. Переменный ток во входящей катушке создает переменное магнитное поле в сердечнике, которое затем генерирует переменный ток в исходящей катушке.

Энергия теряется в процессе передачи электричества на большие расстояния, например, во время поездки от электростанции к вашему дому. При очень высоком напряжении теряется меньше энергии. Обычно электрические компании используют высокое напряжение в проводах для передачи на большие расстояния. Однако такое высокое напряжение слишком опасно для домашнего использования. В случае с электрическими сетями в домах они используют трансформаторы для изменения напряжения электричества, когда оно движется от электростанции к вашему дому.

Сначала с помощью трансформатора напряжение электричества, поступающего от электростанции, «повышается» до нужного уровня для передачи на большие расстояния.Поскольку ток высокого напряжения может вызвать дугу, повышающие трансформаторы, называемые катушками зажигания, используются для питания свечей зажигания. Динамо на электростанциях генерирует большие токи, но не большое напряжение. Это электричество повышается до высокого напряжения для передачи по проводам, поскольку электричество более эффективно распространяется при высоком напряжении.

Позже напряжение понижается, прежде чем оно попадет в ваш дом — снова с помощью трансформаторов. Понижающий трансформатор преобразует 440-вольтовое электричество в линиях электропередачи на 120-вольтовое электричество, которое вы используете в своем доме.Затем ток либо используется на этом уровне для таких устройств, как лампочки, либо преобразуется в постоянный ток с помощью адаптера переменного / постоянного тока для таких устройств, как портативные компьютеры.

С момента появления первых трансформаторов постоянного напряжения в 1885 году трансформаторы стали важными для передачи, распределения и использования электрической энергии переменного тока во всех сферах применения энергии. В Power Temp Systems мы специализируемся на производстве инновационного оборудования, которое эффективно и безопасно распределяет и использует энергию для любого проекта.

TOP 250+ Transformer Interview Вопросы и ответы 23 июля 2021 — Вопросы на интервью Transformer

  • Вопрос 1. Что такое трансформатор?

    Ответ:

    Трансформатор — это статическое устройство, которое может передавать мощность от одной цепи к другой с той же частотой.

  • Вопрос 2.Как работает трансформатор?

    Ответ:

    Трансформатор состоит из двух катушек. Если одна катушка подключена к источнику переменного напряжения, она будет создавать переменный поток в сердечнике. Большая часть потока связана со второй катушкой, поэтому взаимно индуцированная ЭДС будет производиться во второй катушке в соответствии с законом электромагнитной индукции Фарадея.

  • Вопросы для собеседования в области электроники и связи
  • Вопрос 3.Можно ли применять постоянный ток к трансформаторам?

    Ответ:

    Нет

    1. Трансформатор работает по закону электромагнитной индукции Фарадея, при котором ток в катушке должен изменяться. Если применяется постоянный ток, ток не изменится, и трансформатор не будет работать.
    2. Практически сопротивление обмотки очень мало. Для постоянного тока индуктивное реактивное сопротивление равно нулю, а частота равна нулю. Следовательно, сопротивление низкое. Таким образом, обмотка потребляет больше тока, что может привести к ее повреждению.
  • Вопрос 4. Какие бывают типы трансформаторов?

    Ответ:

    На основе поставки

    1. Трансформатор однофазный
    2. Трансформатор трехфазный

    На основе обмотки

    1. Автотрансформатор (однообмоточный)
    2. Трансформатор двухобмоточный
    3. Трансформатор трехобмоточный
    4. Трансформатор шестиобмоточный

    На основании конструкции

    1. Тип сердечника трансформатора
    2. Трансформатор корпусного типа

    На основании службы

    1. Распределительный трансформатор
    2. Трансформатор силовой

    На основе измерения

    1. Трансформатор тока
    2. трансформатор напряжения

    На базе охлаждения

    1. Трансформатор сухого типа
    2. Трансформатор масляного типа

    На основе функции

    1. Повышающий трансформатор
    2. Понижающий трансформатор
    3. Разделительный трансформатор
  • Учебник по силовой электронике
  • Вопрос 5.Что такое одно- и трехфазный трансформатор?

    Ответ:

    Трансформатор, который работает от одной фазы, называется однофазным трансформатором.
    Трехфазный трансформатор называется трехфазным трансформатором.

  • Вопросы для собеседования по электротехнике
  • Вопрос 6.Что такое автотрансформатор?

    Ответ:

    В этих трансформаторах только одна обмотка используется как первичная и вторичная. Кроме того, первичная и вторичная обмотки связаны между собой.

  • Вопрос 7. Что такое двухобмоточный трансформатор?

    Ответ:

    Используются две отдельные обмотки, одна как первичная, а другая как вторичная.Обе обмотки связаны магнитным полем.

  • Импровизированный разговорник Вопросы для собеседования по силовой электронике
  • Вопрос 8.Что такое трехобмоточный трансформатор?

    Ответ:

    Используются три обмотки, каждая из которых работает как первичная и вторичная. Кроме того, первичная и вторичная обмотки соединены токопроводящей связью. Это трехфазный автотрансформатор.

  • Вопрос 9. Что такое шестиобмоточный трансформатор?

    Ответ:

    Используются три обмотки в первичной обмотке и три обмотки во вторичной. Это трехфазные трансформаторы.Они подключаются по схеме звезда-звезда, треугольник-треугольник, звезда-треугольник или треугольник.

  • Вопросы на собеседовании по электронике
  • Вопрос 10.Каковы преимущества трансформаторов с оболочкой по сравнению с трансформаторами с сердечником?

    Ответ:

    В трансформаторах кожухового типа катушки хорошо поддерживаются со всех сторон, поэтому они могут выдерживать более высокие механические нагрузки, возникающие в условиях короткого замыкания. Кроме того, реактивное сопротивление утечки будет меньше в трансформаторах с корпусом.

  • Вопрос 11.Где тип сердечника и конструкция оболочки подходят для трансформатора?

    Ответ:

    Трансформаторы с сердечником популярны в высоковольтных приложениях, таких как распределительные трансформаторы, силовые трансформаторы и, очевидно, автотрансформаторы. Трансформаторы типа Shell популярны в низковольтных устройствах, таких как трансформаторы, используемые в электронных схемах, силовых электронных преобразователях и т. Д.

  • Вопросы для интервью с двигателем постоянного тока
  • Вопрос 12.Что такое силовой трансформатор?

    Ответ:

    Силовой трансформатор используется для передачи при большой нагрузке, высоком напряжении более 33 кВ и 100% КПД. Он имеет большие размеры по сравнению с распределительным трансформатором, который используется в генерирующих станциях и передающих подстанциях. Обычно он рассчитан на мощность выше 200 МВА.

  • Вопросы для собеседования в области электроники и связи
  • Вопрос 13.Что такое распределительный трансформатор?

    Ответ:

    Распределительный трансформатор используется для распределения электроэнергии при низком напряжении менее 33 кВ в промышленных целях и 440-220 В в бытовых. Он работает с низким КПД (60-70%), имеет небольшие размеры, прост в установке, имеет низкие магнитные потери и не всегда полностью загружен.

  • Вопрос 14.Почему КПД распределительного трансформатора составляет от 60 до 70%, а не 100%?

    Ответ:

    Распределительный трансформатор рассчитан на максимальный КПД при нагрузке от 60% до 70%, так как обычно он не всегда работает при полной нагрузке. Его нагрузка зависит от спроса на распределение. В то время как силовой трансформатор рассчитан на максимальный КПД при 100% нагрузке, так как он всегда работает при 100% нагрузке рядом с генерирующей станцией.

  • Вопрос 15.Каковы основные особенности распределительного трансформатора?

    Ответ:

    1. Распределительный трансформатор будет иметь низкие потери в стали и более высокое значение потерь в меди
    2. Мощность трансформаторов до 500 кВА
    3. Трансформаторы будут иметь баки с гладкими стенками или иметь охлаждающие трубки или радиаторы.
    4. Реактивное сопротивление утечки и регулирование будут низкими.
  • Вопросы для интервью с асинхронными двигателями
  • Вопрос 16.Что такое трансформатор тока?

    Ответ:

    Это защитные устройства, используемые для измерения очень высоких значений тока в энергосистеме. Трансформатор тока (C.T.) — это тип «измерительного трансформатора», который предназначен для выработки переменного тока во вторичной обмотке, пропорционального току, измеряемому в его первичной обмотке.

  • Вопрос 17.Что такое потенциальный трансформатор?

    Ответ:

    Это защитные устройства, используемые для измерения очень высоких значений напряжения в энергосистеме.

  • Вопросы для собеседования по электроэнергетической системе
  • Вопрос 18.Что такое трансформатор сухого типа?

    Ответ:

    В трансформаторах этого типа в качестве хладагента используется воздух. Тепло отводится к стенкам бака и отводится в окружающий воздух.

  • Вопросы для собеседования по электротехнике
  • Вопрос 19.Что такое трансформатор масляного типа?

    Ответ:

    В трансформаторах этого типа масло используется в качестве охлаждающей жидкости. Вся сборка, включая сердечник и обмотки, находится в масле. Вырабатываемое тепло передается стенкам бака через масло. Наконец, тепло передается окружающему воздуху от стенки резервуара за счет излучения.

  • Вопрос 20.Что такое повышающие трансформаторы?

    Ответ:

    Они повышают напряжение с более низкого значения до более высокого.

  • Вопросы о распределительном устройстве
  • Вопрос 21.Что такое понижающие трансформаторы?

    Ответ:

    Они повышают напряжение с более высокого значения до более низкого значения.

  • Вопрос 22.Что такое изолирующие трансформаторы?

    Ответ:

    В трансформаторе этого типа первичная и вторичная обмотки одинаковы. Когда требуется изолировать первичную и вторичную цепи, используются трансформаторы этого типа. Он защищает цепи, подключенные на вторичной стороне, когда на первичной стороне происходит серьезная ошибка.

  • Вопрос 23.Почему используются ступенчатые сердечники?

    Ответ:

    • Для эффективного уменьшения пространства.
    • Для уменьшения длины среднего витка обмоток.
    • Для уменьшения потерь I² R.
  • Вопросы для собеседования с автоматическим выключателем
  • Вопрос 24.Что такое секция ярма трансформаторов?

    Ответ:

    Участки сердечника, соединяющие конечности, называются ярмом. Ярмо используется, чтобы обеспечить закрытый путь для потока.

  • Вопросы для собеседования по силовой электронике
  • Вопрос 25.Какова цель ламинирования сердечника трансформатора?

    Ответ:

    Для минимизации потерь на вихревые токи.

  • Вопрос 26.Объясните материал, используемый для изготовления сердечника?

    Ответ:

    Сердечник изготовлен из листовой стали, собранных таким образом, чтобы обеспечить непрерывный магнитный путь с минимальным воздушным зазором. Используемая сталь имеет высокое содержание кремния, иногда подвергается термообработке для обеспечения высокой проницаемости и низких гистерезисных потерь при обычных рабочих плотностях потока. Потери на вихревые токи сводятся к минимуму за счет ламинирования сердечника, причем слои используются друг от друга путем легкого нанесения лака на сердечник или за счет оксидного слоя на поверхности.Толщина ламинирования варьируется от 0,35 мм для частоты 50 Гц и 0,5 мм для частоты 25 Гц.

  • Вопросы для собеседования в сфере электроэнергетики
  • Вопрос 27.Почему поперечное сечение железа меньше общей площади поперечного сечения сердечника?

    Ответ:

    Это связано с тем, что сердцевина ламинирована и на каждой пластине используется изоляция.

  • Вопросы на собеседовании по электронике
  • Вопрос 28.Что такое коэффициент стека?

    Ответ:

    Отношение полного поперечного сечения железа к общему поперечному сечению сердечника называется коэффициентом суммирования.

  • Вопрос 29.Каковы свойства идеального трансформатора?

    Ответ:

    1. Не должно быть потерь
    2. Обмотка должна иметь нулевое сопротивление
    3. Поток утечки должен быть равен нулю
    4. Проницаемость сердечника должна быть настолько высокой, чтобы для установления потока в нем требовался незначительный ток.
  • Вопрос 30.Каковы функции тока холостого хода в трансформаторе?

    Ответ:

    Ток холостого хода создает магнитный поток и обеспечивает потери в стали и меди на холостом ходу.

  • Вопрос 31.Каковы условия стабилизации нулевого напряжения?

    Ответ:

    Отрицательный знак означает нулевое регулирование напряжения. Это происходит, когда нагрузка емкостная, а коэффициент мощности является опережающим.

  • Вопрос 32.Каковы условия для регулирования максимального напряжения?

    Ответ:

    Это происходит, когда нагрузка индуктивная, а коэффициент мощности отстает.

  • Вопрос 33.Какие факторы влияют на регулирование напряжения?

    Ответ:

    • Ток нагрузки
    • Эквивалентное сопротивление
    • Эквивалентное реактивное сопротивление
    • коэффициент мощности
  • Вопросы для интервью с двигателем постоянного тока
  • Вопрос 34.Что такое потери на вихревые токи в трансформаторе?

    Ответ:

    В трансформаторе мы подаем переменный ток в первичной обмотке, этот переменный ток создает переменный поток намагничивания в сердечнике, и поскольку этот поток соединяется с вторичной обмоткой, во вторичной обмотке будет индуцированное напряжение, в результате чего ток будет течь через нагрузка, связанная с этим. Некоторые из переменных потоков трансформатора; может также соединяться с другими проводящими частями, такими как стальной сердечник или железный корпус трансформатора и т. д.Поскольку переменные магнитные связи с этими частями трансформатора, будут локально наведенной ЭДС. Из-за этих ЭДС могут возникать токи, которые будут локально циркулировать в этих частях трансформатора. Этот циркулирующий ток не участвует в выходной мощности трансформатора и рассеивается в виде тепла. Этот тип потерь энергии называется потерями на вихревые токи трансформатора.

  • Вопрос 35.Как минимизировать потери на вихревые токи?

    Ответ:

    При меньшей толщине пластин
    При использовании меньшего значения плотности магнитного потока

  • Вопрос 36.Что такое потеря гистерезиса в трансформаторе?

    Ответ:

    Магнитодвижущая сила или mmf, приложенная к сердечнику трансформатора, является переменной. Для каждого цикла из-за этого изменения домена будет выполняться дополнительная работа. По этой причине будет потребление электроэнергии, известное как гистерезисные потери трансформатора.

  • Вопросы для интервью с асинхронными двигателями
  • Вопрос 37.Как минимизировать потерю гистерезиса?

    Ответ:

    Используя хороший магнитный материал.
    При использовании меньшего значения плотности магнитного потока.

  • Вопрос 38.Почему потери в железе считаются постоянными потерями в трансформаторе?

    Ответ:

    Потери в стали зависят от частоты питания и плотности потока в сердечнике. Для всех нормальных операций частота реверсирования потока, которая совпадает с частотой источника питания, является постоянной, а значение плотности потока более или менее остается постоянным. Следовательно, потери в стали остаются постоянными при любых условиях нагрузки. то есть от холостого хода до полной нагрузки.

  • Вопрос 39.Почему трансформаторы в ква классифицируются?

    Ответ:

    Потери в меди трансформатора зависят от тока, а потери в стали — от напряжения. Следовательно, общие потери зависят от вольт-ампера, а не от коэффициента мощности. Поэтому мощность трансформаторов указывается в кВА, а не в кВт.

  • Вопрос 40.Каковы условия максимальной эффективности трансформатора?

    Ответ:

    Когда потери в железе равны потерям в меди.

  • Вопросы для собеседования по электроэнергетической системе
  • Вопрос 41.Определите КПД трансформатора на весь день?

    Ответ:

    Рассчитывается на основе энергии, потребляемой в течение определенного периода, обычно 24 часа в сутки. Эффективность в течение всего дня = мощность в кВтч / ввод в кВтч в течение 24 часов.

  • Вопрос 42.Какие испытания необходимы для определения КПД, регулирования напряжения и повышения температуры обмотки и изоляции трансформатора?

    Ответ:

    • Тест прямой нагрузки
    • Проверка обрыва цепи
    • Тест на короткое замыкание
    • Тест Сампнера или спина к спине
  • Вопросы о распределительном устройстве
  • Вопрос 43.Что определяется тестом на обрыв цепи?

    Ответ:

    Утрата железа.

  • Вопрос 44.Почему тест Oc обычно выполняется на стороне LV трансформатора?

    Ответ:

    Сторона высокого напряжения обычно остается открытой, потому что ток в обмотке высокого напряжения меньше, чем в обмотке низкого напряжения. Сторона низкого напряжения имеет более высокий ток, поэтому можно измерить максимальный ток без нагрузки .

  • Вопрос 45.Почему Sc Test обычно выполняется на высоковольтной стороне трансформатора?

    Ответ:

    Номинальный ток меньше на стороне ВН. Это также позволит использовать амперметр и ваттметр меньшего диапазона тока.

  • Вопрос 46.Почему испытание на обрыв цепи трансформатора проводится при номинальном напряжении?

    Ответ:

    Разрыв цепи в трансформаторе происходит при номинальном напряжении, поскольку потери в сердечнике зависят от напряжения. Этот тест на обрыв цепи дает только потери в сердечнике или в железе трансформатора.

  • Вопрос 47.Что определяется тестом на короткое замыкание?

    Ответ:

    Потеря меди.

  • Вопрос 48.Что определяется тестом Сампнера?

    Ответ:

    КПД, а также повышение температуры обмотки.

  • Вопрос 49.Зачем нужна параллельная работа трансформатора?

    Ответ:

    • Отсутствие одиночного большого трансформатора для соответствия нагрузке
    • Повышенная потребляемая мощность
    • Для повышения надежности
    • Если используется много трансформаторов меньшего размера, один может использоваться как запасной
    • Проблема транспортировки большого трансформатора.
  • Вопрос 50.Каковы условия параллельной работы трансформатора?

    Ответ:

    • Равнополярность
    • Равное передаточное число
    • Сопротивление
    • процентов должно быть таким же
    • Равное соотношение X / R
    • Равный рейтинг кВА
    • Равная последовательность фаз.
  • Вопрос 51.Что произойдет, если параллельный трансформатор будет иметь противоположную полярность?

    Ответ:

    Подключение трансформаторов с неправильной полярностью может привести к возникновению циркулирующих токов или короткому замыканию.

  • Вопрос 52.Что произойдет, если трансформатор, подключенный параллельно, будет иметь разное соотношение напряжений?

    Ответ:

    Два параллельных трансформатора должны иметь одинаковые номинальные значения первичного и вторичного напряжения. Любая ошибка в соотношении напряжений приведет к протеканию сильных циркулирующих токов между трансформаторами. Этот циркулирующий ток приведет к соответствующему дисбалансу первичных токов и приведет к перегрузке одного трансформатора. Этот циркулирующий ток приведет к увеличению потерь в меди.

  • Вопрос 53.Что произойдет, если трансформатор, подключенный параллельно, будет иметь разное процентное сопротивление или отношение X / r?

    Ответ:

    Разница в отношении значения реактивного сопротивления к значению сопротивления на единицу импеданса приводит к разному фазовому углу токов, переносимых двумя параллельно включенными трансформаторами; один трансформатор будет работать с более высоким коэффициентом мощности, а другой — с более низким коэффициентом мощности, чем у комбинированного выхода.Следовательно, реальная мощность не будет пропорционально распределяться между трансформаторами.

  • Вопрос 54.Что произойдет, если параллельный трансформатор будет иметь другую последовательность фаз?

    Ответ:

    Если последовательность фаз неправильная, в каждом цикле каждая пара фаз будет закорочена.

  • Вопрос 55.Каковы типичные применения автотрансформатора?

    Ответ:

    1. В качестве усилителя для компенсации падения напряжения для лучшего регулирования
    2. Как пускатели асинхронных двигателей.
    3. В локомотиве
    4. В качестве трансформатора печи
  • Вопрос 56.Перечислите достоинства автотрансформатора?

    Ответ:

    • Требуется меньше проводящего материала
    • низкая стоимость
    • малый
    • высокий рейтинг ВА
    • высокая эффективность
    • Лучшее регулирование напряжения
    • небольшой ток холостого хода
  • Вопрос 57.Что такое фактор пространства окна?

    Ответ:

    Это отношение площади меди в окне к общей площади окна.

  • Вопрос 58.Что такое Трансформатор Банк?

    Ответ:

    Блок трансформаторов состоит из трех независимых однофазных трансформаторов, первичная и вторичная обмотки которых соединены звездой или треугольником.

  • Вопрос 59.Каковы преимущества трехфазного трансформатора перед трехфазным трансформатором?

    Ответ:

    1. Непрерывность подачи
    2. Меньше Стоимость установки
    3. Удобство транспортировки
    4. Функция ожидания
    5. Несимметричная подача нагрузки
  • Вопрос 60.Каковы преимущества трехфазного трансформатора перед трехфазным трансформатором?

    Ответ:

    1. Экономия на железе
    2. Малый размер
    3. Без трансформаторного масла
    4. Экономичный
    5. Более высокий КПД
  • Вопрос 61.Почему силикагель используется в сапуне?

    Ответ:

    Силикагель используется для поглощения влаги при всасывании воздуха из атмосферы в трансформатор.

  • Вопрос 62.Какова функция трансформаторного масла в трансформаторе?

    Ответ:

    Трансформаторное масло обеспечивает:

    1. хорошая шумоизоляция и
    2. охлаждение.

    В настоящее время вместо натурального минерального масла используются синтетические масла, известные как АСКРЕЛС (торговое наименование). Они негорючие, под действием электрической дуги не разлагаются с образованием горючих газов. Масла PYROCOLOR обладают высокой диэлектрической прочностью.

  • Вопрос 63.Почему трансформаторное масло используется в качестве охлаждающей жидкости?

    Ответ:

    Когда трансформаторное масло используется в качестве хладагента, тепловыделение за счет конвекции в 10 раз больше, чем за счет конвекции за счет воздуха. Следовательно, трансформаторное масло используется в качестве охлаждающей среды.

  • Вопрос 64.Что такое консерватор?

    Ответ:

    Маслорасширитель — это небольшой цилиндрический барабан, установленный чуть выше основного бака трансформатора. Он используется для расширения и сжатия масла без контакта с окружающей атмосферой. Когда расширитель установлен в трансформаторе, бак полностью заполнен маслом, а расширитель наполовину заполнен маслом.

  • Вопрос 65.Что такое реле Бухгольца?

    Ответ:

    Защищает трансформатор от внутренних неисправностей, таких как замыкание на землю, короткое замыкание обмотки, короткое замыкание между фазами, проколы проходного изолятора и т. Д.

  • Вопрос 66.Где находится реле Бухгольца?

    Ответ:

    Находится между баком трансформатора и расширителем.

  • Вопрос 67.Почему в трансформаторах низковольтная обмотка расположена рядом с сердечником?

    Ответ:

    Обмотка и сердечник изготовлены из металла, поэтому между ними должна быть размещена изоляция, толщина которой зависит от номинального напряжения обмотки. Чтобы снизить требования к изоляции, обмотку низкого напряжения размещают рядом с сердечником.

  • Вопрос 68.Перечислите некоторые методы охлаждения трансформаторов?

    Ответ:

    Воздух естественный, Воздушный поток, Масло Натуральное, Масло естественное воздушное принудительное, Масло природное водное принудительное, Масло принудительное, Масло принудительное воздушное естественное, Масло принудительное воздушное естественное, Масло принудительное водяное.

  • Вопрос 69.Какие факторы следует учитывать при выборе метода охлаждения?

    Ответ:

    Выбор метода охлаждения зависит от номинальной мощности трансформатора в кВА, размера, области применения и условий площадки, на которой он будет установлен.

  • Вопрос 70.Как тепло рассеивается в трансформаторе?

    Ответ:

    Тепловыделение трансформатора происходит за счет конвекции, теплопроводности и излучения.

  • Вопрос 71.Зачем нужны охлаждающие трубки?

    Ответ:

    Охлаждающие трубки предназначены для увеличения площади рассеивания тепла бака.

  • Вопрос 72.Как уменьшить реактивное сопротивление утечки трансформатора?

    Ответ:

    В трансформаторах реактивное сопротивление утечки уменьшается за счет чередования обмоток высокого и низкого напряжения.

  • Вопрос 73.Как улучшить рассеивание тепла за счет охлаждающих трубок?

    Ответ:

    Охлаждающие трубки улучшат циркуляцию масла. Циркуляция масла обеспечивается за счет эффективных напоров, создаваемых столбиками масла в трубках. Улучшение охлаждения объясняется тем, что удельное тепловыделение за счет конвекции на 35% больше, чем без трубок.

  • Вопрос 74.Что гудит трансформатор?

    Ответ:

    Гудение — это звук, который возникает из-за вибрации сердечников трансформатора. Колебания возникают из-за изменения полярности переменного тока или напряжения и ослабления ламинирования сердечника. И то, и другое можно свести к минимуму, затянув сердечник трансформатора.

  • Вопрос 75.Могут ли трансформаторы 60 Гц работать при 50 Гц?

    Ответ:

    Трансформаторы мощностью менее 1 кВА могут использоваться в сети 50 Гц. Трансформаторы мощностью 1 кВА и выше, рассчитанные на частоту 60 Гц, не должны использоваться в сети 50 Гц из-за более высоких потерь и, как следствие, повышения температуры. Для этой услуги требуются специальные конструкции. Однако любой трансформатор на 50 Гц будет работать в сети с частотой 60 Гц.

  • Вопрос 76.Перечислите четыре применения трансформатора?

    Ответ:

    • Может повышать или понижать напряжение или ток в цепи переменного тока.
    • Он может действовать как устройство передачи импеданса, увеличивая или уменьшая значение конденсатора, катушки индуктивности или сопротивления в цепи переменного тока.
    • Может электрически изолировать две цепи.
    • Может использоваться для предотвращения передачи постоянного тока из одной цепи в другую
  • Вопрос 77.Почему гудят трансформаторы?

    Ответ:

    Шум трансформатора вызван явлением, которое заставляет кусок магнитной листовой стали расширяться при намагничивании. Когда намагниченность снимается, она возвращается в исходное состояние. Это явление с научной точки зрения называется магнитострикцией. Трансформатор магнитно возбуждается переменным напряжением и током, так что он удлиняется и сжимается дважды в течение полного цикла намагничивания.

    Намагниченность любой точки на листе различается, поэтому растяжение и сжатие неоднородны. Сердечник трансформатора изготовлен из множества листов специальной стали, чтобы уменьшить потери и смягчить возникающий тепловой эффект. Расширения и сжатия происходят неравномерно по всему листу. Эти удлинения пропорциональны и поэтому обычно не видны невооруженным глазом. Однако их достаточно, чтобы вызвать вибрацию и, как следствие, шум. Подача напряжения на трансформатор создает магнитный поток или магнитные силовые линии в сердечнике.Степень магнитного потока определяет величину магнитострикции и, следовательно, уровень шума.

  • Вопрос 78.Почему бы не уменьшить шум в ядре за счет уменьшения количества потока?

    Ответ:

    Напряжение трансформатора фиксируется системными требованиями. Отношение этих напряжений к количеству витков в обмотке определяет величину намагничивания. Это отношение напряжения к виткам определяется в основном из соображений экономической надежности. Поэтому величина магнитного потока при нормальном напряжении фиксирована. Это также фиксирует уровень шума и вибрации.

  • Для чего масло в трансформаторе?

    Трансформаторы заполнены маслом по двум причинам:

    Охлаждение

    Обмотки трансформатора отводят отходящее тепло, которое необходимо удалить.Трансформаторное масло поглощает это тепло от обмоток и отводит его наружу трансформатора, где оно может рассеиваться в наружный воздух.

    Возможно изготовление трансформатора с воздушным охлаждением. Они используются там, где пролитие изоляционного масла является недопустимой опасностью. Т.е. для внутренних подстанций, где масло может быть пожароопасным. Сухие трансформаторы обычно дороже маслонаполненных трансформаторов.

    Изоляция

    Все части, которые могут находиться под разным напряжением, должны быть изолированы друг от друга.

    В оборудовании с воздушной изоляцией (без масла) вокруг всех токоведущих частей должны быть оставлены достаточные зазоры для предотвращения пробоя по воздуху. В качестве альтернативы для всех токоведущих частей потребуется сплошная изоляция (дорого).

    Масло — лучший изолятор, чем воздух, поэтому зазоры можно уменьшить. Это делает оборудование намного более компактным.

    В серийно выпускаемых трансформаторах используется как твердая, так и жидкая изоляция. Для обмоток используется плотная бумажная изоляция, где важна компактность.Масляная изоляция используется для покрытия всех частей, не имеющих твердой изоляции. Масло также проникает в бумагу и заполняет воздушные зазоры, улучшая качество бумажной изоляции.

    Трансформаторные масла

    Полихлорированный бифенил (ПХБ) раньше был предпочтительной изоляционной жидкостью. Обладает идеальными инженерными свойствами — это отличный изолятор, высокая теплопроводность и т. Д. К сожалению, он еще и очень токсичен. Как и асбест, он сейчас запрещен, а очистка / утилизация существующего оборудования, заполненного ПХБ, — это постоянные расходы.

    Большинство трансформаторов в настоящее время заполнено минеральными маслами того или иного типа. Эти масла специально разработаны для применения. Есть несколько разных типов, и все они не смешиваются! При доливке масла в существующий трансформатор требуется некоторая осторожность при выборе правильного масла.

    Также можно заправлять трансформаторы маслами на растительной основе (опять же, специально разработанными для данного применения). Заявленные преимущества: меньший риск возгорания, лучшая адсорбция влаги, экологичность.Это стоит немного дороже, чем минеральное масло, поэтому обычно доступно как «специальная опция», а не по умолчанию.

    Как электричество подается в ваш дом

    Задумывались ли вы когда-нибудь о том, насколько удобно щелкнуть выключателем или нажать кнопку и получить мгновенные удобства?
    Вроде все просто; вам становится немного холодно или жарко, вы толкаете термостат вверх или вниз; ваша семья проголодалась, вы берете еду из холодильника и разогреваете ее в микроволновой печи или готовите еду на плоской плите; напряженный рабочий день, вы прыгаете в горячую ванну с водой; Чтобы узнать, что происходит в мире, вы берете пульт и включаете телевизор.Но как электричество попадает в ваш дом? Это сложный процесс, состоящий из множества шагов, посмотрите видео «Путь электричества» или вы можете подробнее узнать о каждом шаге ниже.

    Распределительная система Вернуться к началу

    Подстанция

    CAEC покупает энергию у нашего кооператива по производству и передаче PowerSouth, который производит или покупает электроэнергию и передает ее на большие расстояния по линиям электропередачи распределительным компаниям, таким как CAEC.Наши подстанции — это точка, в которой электросетевая инфраструктура становится распределительной. Распределительные подстанции понижают напряжение, поступающее от линий электропередачи, чтобы начать процесс подачи энергии в ваш дом. Много работы уходит на планирование новых подстанций или даже модернизацию подстанций. CAEC использует долгосрочное прогнозирование для планирования новых подстанций, что напрямую влияет на надежность. Когда вы подписываетесь на услугу, независимо от ваших намерений в отношении этого счетчика, мы должны учитывать ваши текущие и будущие потребности в электроэнергии в этих прогнозах.Размещение и строительство подстанции — непростой процесс; Фактически, от этапа планирования до реализации требуется от двух до трех лет, чтобы завершить только один проект стоимостью примерно 1,5 миллиона долларов.

    Силовой трансформатор

    Напряжение, поступающее на подстанцию, 115 000 или 46 000 вольт, слишком велико для непосредственного попадания в ваши районы. Силовые трансформаторы используются для понижения напряжения до приемлемого уровня, чтобы подать его в ваши окрестности.

    Распределительный трансформатор

    Мы еще не готовы подключить ваш дом к электросети; напряжение, поступающее от силового трансформатора, 25 000 или 13 200 вольт, все еще слишком велико, чтобы подавать его прямо в ваш дом.Оттуда мощность распределяется по милям (в зависимости от того, как далеко ваш дом находится от подстанции) линий электропередачи, чтобы достичь распределительного трансформатора, который снова понижает мощность до уровня напряжения, необходимого для вашего дома, который составляет 120/240 вольт. . За последние пять лет стоимость трансформаторов выросла на 50 процентов, отчасти из-за роста материальных затрат, а также из-за федеральных нормативных требований, требующих повышения эффективности.

    Сервисный сброс и счетчик

    От распределительного трансформатора к вашему дому подключается служебный провод, который называется служебным отводом.Если у вас накладные расходы, CAEC подключает служебный провод к метеостанции, которая является точкой соединения между объектами CAEC и домовладельцем. Если ваш служебный провод находится под землей, CAEC подключает служебный провод к вашей подземной измерительной коробке. Стяжка, сделанная на стороне источника счетчика, является точкой соединения между CAEC и элементом. Коробка счетчика в обоих случаях позволяет CAEC измерять количество потребляемой энергии.

    Электроэнергия для вашего дома

    От коробки счетчика провод обычно подключается к домашней коробке выключателя, которая функционирует как механизм безопасности для вашего дома.На этом этапе в игру вступает ваша домашняя проводка, которая позволяет отправлять энергию в розетки и выключатели одним нажатием кнопки или щелчком переключателя.

    Это относится только к нескольким основным элементам оборудования, которые мы используем, чтобы держать ваше питание включенным более 99,9% времени. Некоторое другое жизненно важное оборудование, которое мы используем, включает выключатели верхнего и нижнего уровня, регуляторы напряжения и молниеотводы. Этот процесс также не распространяется на техническое обслуживание, которое мы должны выполнить, и персонал, необходимый для обеспечения того, чтобы созданная нами инфраструктура оставалась в отличном состоянии.Это включает в себя нашу программу управления растительностью, проверки линий и подстанций и другие важные программы.

    Система трансмиссии Вернуться к началу

    Как мы узнали выше, детально изучив систему распределения, для того, чтобы система передачи стала возможной, требуется совместная работа многих частей. Именно эта сеть, принадлежащая и обслуживаемая поставщиком электроэнергии и передачи CAEC, PowerSouth, а также линии электропередачи, принадлежащие Southern Company, делают возможной доставку электроэнергии нашим членам.А начинается все на заводе генерации:

    Поколение

    Производство электроэнергии начинается на электростанции, где источники топлива, такие как уголь, природный газ или гидроэнергетика, используются для преобразования воды в пар в процессе нагрева. Например, на большинстве угольных электростанций куски угля измельчаются в мелкий порошок и загружаются в установку для сжигания, где они сжигаются. Тепло от горящего угля используется для производства пара, который разводится по всей установке.

    Турбины / Генераторы

    Поскольку пар представляет собой воду под высоким давлением, он направляется в турбину, где давление заставляет лопасти турбины вращаться с высокой скоростью. Вал соединен между турбиной и генератором. Внутри генератора находится магнитное поле, которое производит напряжение или электричество примерно 15 000 вольт (В). Для удовлетворения потребностей в электроэнергии членов CAEC и потребителей других распределительных кооперативов PowerSouth требуется около 10-12 лет и от 700 до 3 миллиардов долларов, чтобы построить только одну электростанцию.

    Передающая подстанция

    Мощность высокого напряжения, вырабатываемая генератором, поступает на передающую подстанцию ​​электростанции. Внутри подстанции большие трансформаторы преобразуют напряжение генератора до чрезвычайно высокого напряжения (диапазон 115 000–500 000 В), чтобы он более эффективно передавался по линиям электропередачи на подстанции электропередачи и понижающие подстанции электропередачи.

    Линии передачи и полюса

    После повышения до соответствующего напряжения мощность затем передается в систему передачи, которая состоит из линий и полюсов, полностью или совместно принадлежащих PowerSouth.PowerSouth обслуживает более 2200 миль линий электропередачи и более 300 подстанций в Алабаме и Флориде. Планирование и установка нового передающего оборудования может быть долгим и утомительным процессом. Это часто связано с рядом сложных и критических экологических, экономических, социальных и технических вопросов, касающихся окружающей среды, надежности, которые необходимо изучить до принятия решений и выдачи необходимых разрешений (например, воздействия на окружающую среду, права проезда). Изучение и исследование каждой из этих ключевых областей, а также действия по планированию и прогнозированию потребности и размещения передающего оборудования могут занимать 10-20 лет, а на фактическое выполнение может потребоваться еще два-пять лет.

    Коммутационная станция

    Когда мощность достигает точки подачи, она проходит процесс понижения (или снижения напряжения) на коммутационных станциях. Здесь напряжение 115 000–500 000 В понижается до примерно 115 000–46 000 В перед отправкой в ​​первый компонент распределительной системы — подстанцию ​​- и, в конечном итоге, в ваш дом.

    Планирование такой большой системы может занять годы или десятилетия и может стоить миллионы долларов. Например, одна миля линии 115 000 В в сети электропередачи может стоить приблизительно 400 000 долларов — от планирования и разработки до реализации.Когда вы думаете о времени и усилиях, которые требуются, а также об инвестициях, чтобы построить и поддерживать тысячи миль линий для подачи электроэнергии в наши дома, ценность электричества становится гораздо более очевидной.

    Энергетика: уголь Вернуться к началу

    Вы знаете, сколько угля используется в вашем доме каждый день? Ежегодно средняя семья из четырех человек использует 3375 фунтов угля для водонагревателя; 560 фунтов — плита / плита; 256 фунтов — телевизор; и 37 фунтов — пылесос. Почти половина электроэнергии, используемой в Соединенных Штатах, вырабатывается из угля, а с учетом огромных ресурсов США.У С. этот вид топлива — известно, что его запасы хватит почти на 300 лет — даже используется с той же скоростью, что и сегодня.

    Затраты, связанные с использованием угля, включают добычу, транспортировку, производство электроэнергии и контроль выбросов, однако электроэнергия, работающая на угле, остается одним из самых дешевых источников энергии для потребителей. Так как же уголь питает ваш дом? Начнем с шахт.

    Горный уголь

    Есть два основных способа добычи угля: открытая и подземная.Шахтеры добывают уголь из залежей на уровне земли или вблизи нее, используя метод открытой добычи. Наземные бригады удаляют землю, покрывающую уголь, и постепенно извлекают это ископаемое топливо. Затем по закону горняки должны вернуть землю в ее первоначальное или улучшенное состояние, известное как рекультивация. В районах, где залежи угля находятся глубоко под землей, шахтеры роют туннели в земле и используют один из трех методов: традиционный, непрерывный или длинный забой.

    При обычном методе горняк использует длинную электрическую цепную пилу, чтобы разрезать полосу под угольными месторождениями, и это место подвергается взрыву.После того, как взрыв разрыхляет уголь, шахтеры используют погрузочную машину и конвейерную ленту для переноса угля на поверхность земли для дальнейшей обработки. Напротив, при непрерывной разработке и разработке длинных забоев не используются буровые или взрывные работы. С помощью этих процессов уголь соответственно дробится или режется, а затем отправляется на обогатительную фабрику. На обогатительной фабрике рабочие работают с оборудованием для удаления камней и мусора перед промывкой, сортировкой и смешиванием угля перед отправкой.

    Шахтеры обладают высокой квалификацией и хорошо обучены использованию сложного современного оборудования.В среднем угольщики работают 40 часов в неделю в холодных, шумных, сырых и темных условиях, а их средняя почасовая оплата составляет 21,57 доллара. В угольной промышленности занято более 300 000 человек.

    Транспортировка угля

    Уголь в основном транспортируется в США по железной дороге и баржами. Альтернативные способы доставки включают грузовик, конвейер и судно. На железнодорожный транспорт приходится 70 процентов поставок угля на электростанции, что может привести к злоупотреблению рыночной властью (т.е. рост тарифов, низкое качество и ненадежный сервис), вызванные отсутствием конкуренции. С 2004 года ряд кооперативов по производству и передаче электроэнергии сообщили, что их железнодорожные перевозчики требуют 100-процентного повышения ставок по истечении срока их существующих контрактов.

    PowerSouth’s (наш поставщик электроэнергии) Электростанция Чарльза Р. Лоумена, расположенная недалеко от Лероя, штат Алабама, принимает уголь размером с мяч для гольфа на баржах на реке Томбигби и по железной дороге. По мере того, как уголь выгружается на конвейер, уголь перемещается в большую складскую штабель, достаточно большую, чтобы обеспечить двухмесячный спрос.

    Завод Lowman может хранить до 250 000 тонн угля. Учитывая высокий спрос, установка может сжигать до 5000 тонн в день, когда потребители потребляют много электроэнергии. Следующим шагом в этом процессе является преобразование угля в электричество.

    Преобразование угля в электроэнергию

    Производство электроэнергии на угле — это процесс производства электроэнергии из энергии (углерода), хранящейся в угле. Процесс преобразования угля в электричество состоит из нескольких этапов:

    1.Машина, называемая пульверизатором (показанная ниже), измельчает уголь в мелкий порошок.

    2. Угольный порошок смешивается с горячим воздухом, что помогает ему гореть более эффективно. Вентиляторы первичного воздуха продувают смесь по угольным трубам в топку.

    3. Горящий уголь нагревает воду в котле, образуя пар.

    4. Пар из котла вращает лопасти турбины, преобразуя тепловую энергию горящего угля в механическую энергию, которая вращает турбину.

    5.Вращающаяся турбина используется для питания генератора, машины, которая превращает механическую энергию в электрическую. Это происходит, когда магниты вращаются внутри медной катушки в генераторе.

    6. Конденсатор охлаждает пар после его выхода из турбины. Когда пар конденсируется, он снова превращается в воду.

    7. Вода перекачивается обратно в бойлер, и цикл начинается снова.

    Произведенная электроэнергия затем начинает свой путь к вашему дому через систему передачи, как описано выше.Хотя основной процесс преобразования угля в электричество не изменился за 60 лет, достижения в технологии удаления выбросов привели к созданию более чистого угля.

    Технология «Чистый уголь»

    Чистые угольные технологии делятся на четыре основные категории: промывка угля, контроль загрязнения существующих электростанций, эффективные технологии сжигания и экспериментальный улавливание и хранение углерода. Исследования и разработки за последние два десятилетия привели к созданию более 20 новых, более дешевых и экологически чистых угольных технологий.Фактически, PowerSouth инвестировала около 400 миллионов долларов в модернизацию оборудования на заводе Lowman для снижения выбросов диоксида серы, оксида азота и ртути. Три угольных энергоблока Лоумена могут производить 556 мегаватт (этого достаточно для питания 300 000 домов и предприятий) за счет сжигания примерно 1,5 миллиона тонн угля в год. За счет интеграции усовершенствованных скрубберов выбросы диоксида серы были сокращены примерно на 92,5 процента (200 000 тонн в сумме), а выбросы оксида азота уменьшены примерно на 80 процентов (18 000 тонн), при этом достигнута дополнительная выгода от снижения содержания ртути при использовании в сочетании со скрубберами .

    Хотя другие страны не контролируют свои выбросы от угля, более чистые угольные технологии помогают снизить выбросы загрязняющих веществ здесь, в США.

    Производство электроэнергии: природный газ Вернуться к началу

    Когда вы думаете об электричестве, вы можете не думать о природном газе, но этот ресурс играет жизненно важную роль в производстве вашей энергии. Природный газ — это топливо, которое требует минимальной обработки, чтобы его можно было использовать в промышленных целях. Он имеет высокую теплотворную способность или содержание Btu и содержит мало примесей по сравнению с некоторыми другими ископаемыми видами топлива.В электроэнергетике исторически природный газ использовался для электростанций промежуточного и пикового режима или станций, которые включались в «пиковые» периоды использования, например, холодным зимним утром или жарким летним днем, когда большая часть населения использует большую нагрузку на электроэнергию. . В последние годы природный газ все больше и больше используется для выработки электроэнергии при базовой нагрузке.

    От разведки и открытия до производства электроэнергии, прежде чем природный газ можно будет преобразовать в электричество, необходимо пройти несколько этапов — от определения местоположения ресурса до его полного использования, вы поймете роль природного газа в обеспечении электроэнергией вашего дома.

    Разведка

    Природный газ находится под землей в месторождениях. Требуются геологи и геофизики, а также использование технологий, чтобы делать обоснованные предположения о местонахождении этих месторождений. Этот процесс может занять от двух до 10 лет. Геологи обычно начинают с геологических изысканий на поверхности земли, ища характеристики, указывающие на залежи природного газа.

    После определения вероятных областей геологи используют такое оборудование, как сейсмографы (аналогичные тем, которые используются для регистрации колебаний землетрясений), магнитометры (для регистрации магнитных свойств) и гравиметры (для измерения гравитационных полей), чтобы исследовать состав земли ниже и определять если окружающая среда благоприятна для залежей природного газа.Если эти тесты положительны, затем выкапываются разведочные скважины, что позволяет геологам воочию увидеть характеристики подземных вод и подтвердить наличие отложений.

    Добыча

    После подтверждения высокой вероятности залежей газа в этом районе бурильщики начинают трехнедельный 24-часовой процесс раскопок (в некоторых случаях на глубине более 20 000 футов ниже поверхности земли) этих участков — где все еще нет 100-процентной уверенности в том, что месторождения природного газа существуют.

    Бурильщики используют два метода: ударное бурение, которое заключается в поднятии и опускании тяжелого металлического долота в землю с образованием ямы; или роторное бурение, при котором для копания используется острое вращающееся долото (очень похожее на ручную дрель). Роторный метод — это, по большей части, наиболее распространенная форма бурения на сегодняшний день. Если находится природный газ, строится скважина; если природный газ не обнаружен, участок или «сухая скважина» очищается, и процесс поиска природного газа начинается снова.Например, с 1995 по 2005 год 60 процентов скважин, пробуренных на природный газ, считались сухими.

    При обнаружении отложений открывается канал на поверхность, и, поскольку природный газ легче воздуха, сжатый газ поднимается на поверхность практически без помех. В некоторых случаях электрический заряд посылается в колодец, разрушая скалу вокруг него. После того, как заряды установлены, жидкость для гидроразрыва под высоким давлением, состоящая на 99,51% из воды и песка, направляется в скважину, которая дополнительно разрушает породы, выделяя природный газ.Поскольку газ легче раствора, он поднимается к верху скважины для улавливания. После извлечения из скважины газ проходит по сети трубопроводов для обработки и обработки.

    Обработка

    Природный газ, используемый в домах, сильно отличается от неочищенного природного газа, который поступает из земли. Газ направляется на перерабатывающие предприятия, где извлекаются избыточная вода, жидкости, сера, диоксид углерода и углеводороды, в результате чего получается чистый природный газ.

    Прибытие на электростанцию ​​

    Обработанный газ поступает на электростанцию ​​по магистральному газопроводу. Эта труба соединяется с газовым двором электростанции, где фильтры дополнительно удаляют примеси, а вся избыточная влага (например, вода или жидкие углеводороды) собирается и удаляется. Газовые станции также кондиционируют газ для оборудования, используемого в производстве электроэнергии, путем регулирования давления в соответствии с проектными требованиями турбины внутреннего сгорания (см. Параграф ниже). Природный газ должен оставаться в «газообразном состоянии», а не конденсироваться в капли жидкости.Если природный газ конденсируется в виде углеводородов в более концентрированной форме, это может вызвать повреждение внутреннего оборудования. Один из методов, используемых для поддержания требуемого газообразного состояния, — это газовые нагреватели, которые помогают поддерживать температуру природного газа выше точки росы.

    Турбины внутреннего сгорания / Генератор

    Достигнув необходимого давления и температуры, газ попадает в турбину внутреннего сгорания, которая очень похожа на реактивный двигатель. В сочетании со сжатым воздухом, генерируемым в передней части двигателя (также известной как камера сгорания), сжигание природного газа заставляет лопасти турбины вращаться.Турбина соединена с генератором через вал. Этот вал заставляет генератор вращаться и преобразует механическую энергию в электрическую, используя магниты и медную проволоку для создания электрического заряда. Затем эта мощность передается на повышающий трансформатор и распределительную станцию ​​электростанции перед подачей в систему передачи.

    Комбинированная система природного газа

    После того, как турбина сжигает природный газ, можно производить больше энергии за счет использования системы комбинированного цикла.Эта система забирает тепло выхлопных газов турбины (от 900 до 1150 ° F) и отправляет его в парогенератор-утилизатор (HRSG).
    HRSG забирает отработанные горячие газы и использует их для преобразования воды в пар. Затем этот пар направляется в паровую турбину, которая, как и турбина внутреннего сгорания, подключена к генератору для выработки электроэнергии. Пар направляется в конденсатор, который охлаждает пар, превращая его обратно в воду, где он повторно используется в HRSG, и процесс вода / пар повторяется.

    Производство электроэнергии: гидроэнергетика Вернуться к началу

    В раннем возрасте нас учили, что вода и электричество несовместимы. Как бы это ни было верно, знаете ли вы, что вода используется для выработки электроэнергии? Звучит странно, но одним из старейших источников, используемых для производства энергии, который существует уже сотни лет, является гидроэнергетика — вода используется для питания машин или производства электроэнергии.

    Соединенные Штаты являются четвертым по величине производителем гидроэлектроэнергии в мире после Китая, Канады и Бразилии.Гидроэнергетика — крупнейший возобновляемый источник энергии для производства электроэнергии в Соединенных Штатах. В 2013 году на гидроэнергетику приходилось примерно шесть процентов от общего объема производства электроэнергии в США и 52 процента от всех возобновляемых источников энергии. Общая мощность гидроэлектроэнергии в США составляет около 100000 мегаватт (МВт), обеспечивая электроэнергией более 28 миллионов американских домов. Кроме того, в США гидроэнергия производится в среднем по 7 центов за киловатт-час (кВтч) по сравнению с другими средними показателями возобновляемой энергии, такими как ветер — 18 центов за кВтч, солнечная энергия — 13 центов за кВтч и биомасса — 10 центов за кВтч. .

    Гидроэнергетика стала широко использоваться в начале 1880-х годов, когда была разработана технология передачи электроэнергии на большие расстояния.

    • Плотина — Большинство гидроэлектростанций опираются на плотину, которая задерживает воду, создавая большой резервуар.
    • Водозаборник — Затворы на плотине открываются, и сила тяжести тянет воду через напорный шток, трубопровод, который ведет к турбине. Вода создает давление, когда течет по этой трубе.
    • Турбина — Вода ударяется и вращает большие лопасти турбины, которая прикреплена к генератору над ней посредством вала.Современные гидротурбины могут преобразовывать до 90 процентов доступной энергии в электричество.
    • Генераторы — Когда лопасти турбины поворачиваются, на вращающейся части генератора вращается серия электромагнитов. Гигантские магниты вращаются мимо медных катушек, создавая электричество. После того, как генераторы вырабатывают электричество, оно передается на электрическую подстанцию, а затем передается в ваш дом.
    • Отток — Отработанная вода сбрасывается из турбины и иногда проходит по трубопроводам (отводам) и снова попадает в реку вниз по течению.

    Вода в резервуаре считается запасенной энергией. Уровень резервуара над турбиной называется «напором» и определяет величину давления и объема, доступного для выработки электроэнергии. Чем больше напор, тем больше доступной энергии для производства электроэнергии. Когда ворота открыты, вода, протекающая через затвор, становится кинетической энергией, потому что находится в движении. Вращающаяся турбина, в свою очередь, приводит в движение генератор.

    Энергетика: атомная промышленность Вернуться к началу

    По мере того, как Америка ищет решения в области экологически чистой энергии, существует одна форма эффективного производства чистой энергии, которую наша страна не исследовала последние 57 лет — ядерная.По сравнению с другими странами, которые с большей готовностью используют атомную энергию, в США в настоящее время имеется только 62 действующих в коммерческих целях атомных электростанций со 100 ядерными реакторами в 31 государстве. На каждой атомной электростанции обычно работает от 400 до 700 человек.

    Несмотря на то, что ядерная энергия эффективна, требуется много шагов, чтобы превратить ее в пригодную для использования форму энергии для вашего дома. Ниже мы рассмотрим, что нужно для использования топлива, такого как уран, и его преобразования в энергию для вашего дома.

    Горное дело

    Производство атомной энергии начинается в шахтах, где горняки ищут урановую руду, которая служит топливом для производства ядерной энергии.Для получения этого химического элемента уранодобывающие компании используют несколько методов: открытая (открытый), подземная добыча и добыча методом подземного выщелачивания. Подземная добыча урана требует тех же основных шагов, что и для любого другого типа добычи, например угля.

    Фрезерный

    После того, как урановая руда удалена из грунта d, ее необходимо обработать «измельчением», которое включает в себя последовательность этапов физической и химической обработки. Конечный продукт помола образует желтый кек (названный из-за его порошкообразной текстуры и желтоватого цвета).

    Преобразование и обогащение

    Бочки с желтым кеком должны пройти еще один процесс, чтобы превратиться в топливо, которое можно использовать на электростанциях. Природный уран состоит из двух типов: U-235 и U-238. Только U-235 может использоваться для производства энергии, но он составляет менее 1 процента природного урана. Таким образом, для использования урана в качестве топлива на атомной электростанции диапазон U-235 должен быть повышен или «обогащен» до газообразного состояния.

    Чтобы понять, как работает обогащение, представьте молекулы газа в виде частиц песка, взвешенных в воздухе. Все молекулы одна за другой проходят через тысячи фильтров или сит. Поскольку более легкие частицы U-235 движутся быстрее, чем более тяжелые частицы U-238, большее их количество проникает через каждое сито. По мере прохождения большего количества сит концентрация U-235 увеличивается. Процесс продолжается до тех пор, пока концентрация U-235 не будет повышена или обогащена до 3-5 процентов.

    Производство топлива

    Однако, прежде чем его можно будет превратить в ядерное топливо, обогащенный фторид урана в газе превращается в диоксид урана — твердое вещество.Затем его прессуют в керамические шарики размером с кончик мизинца человека. Топливные таблетки вставляются и складываются встык в тонкие, жаропрочные металлические трубки или топливные стержни, размер которых может варьироваться от 12 до 17 футов в высоту. Топливные стержни объединяются в пучки твэлов, и в среднем в каждую активную зону реактора загружается 157 пучков твэлов (каждый весом примерно 1450 фунтов). По мере того, как U-235 истощается, процесс деления или расщепления атомов замедляется, поэтому требуется замена топливных пучков каждые 18-24 месяца.

    Энергетика

    Когда пучки твэлов помещаются в реактор, происходит процесс расщепления атомов урана, когда они бомбардируются свободными нейтронами, также известный как деление, который создает энергию, которая выделяется в виде тепла. Однако управляющие стержни, изготовленные из химического элемента бора, помещаются в пучки твэлов, чтобы замедлить или полностью остановить деление атомов урана, давая электростанции возможность точно контролировать количество выделяемого тепла.

    Тепло, выделяемое при делении, направляется в реактор с водой под давлением (PWR), где он нагревает воду до 500 ° F, но не дает ей закипеть, как в скороварке. Затем парогенераторы забирают речную воду и направляют ее в трубы, содержащие воду, нагретую PWR, для преобразования речной воды в пар. Затем пар направляется в турбины, чтобы начать процесс производства электроэнергии. Затем пар выпускается через градирни.

    Выбытие

    В год типичная атомная электростанция производит 20 метрических тонн отработанного ядерного топлива.Атомная промышленность производит в общей сложности около 2000 метрических тонн отработанного топлива в год. За последние четыре десятилетия вся отрасль произвела около 60 000 метрических тонн отработанного ядерного топлива. Если бы использованные тепловыделяющие сборки были сложены встык и бок о бок, это покрыло бы футбольное поле глубиной около семи ярдов. Большинство американских атомных электростанций хранят отходы либо в сухом хранилище, либо в бассейне для отработавшего топлива. Поскольку вода является естественным радиационным барьером, отработавшее топливо загружается в герметичные стальные или железобетонные контейнеры, известные как контейнеры, а затем осторожно доставляется в облицованный сталью бетонный бассейн с водой для хранения.

    Сухое хранение на месте осуществляется аналогичным образом: отработанное топливо помещается в бетонные и стальные контейнеры, которые устанавливаются на специальной площадке. Каждая бочка может весить 300 000 фунтов и достаточно прочна, чтобы выдержать удар быстро движущегося грузовика или даже поезда без каких-либо повреждений.

    Другие страны, такие как Япония, Россия и страны Европы, перерабатывают отработавшее ядерное топливо путем отделения урана и плутония от отходов топливных стержней, а затем повторно обогащают восстановленный уран для повторного использования в качестве топлива.

    Безопасность прежде всего

    АЭС США хорошо спроектированы, обслуживаются обученным персоналом, защищены от нападения и подготовлены в случае возникновения чрезвычайной ситуации. В дополнение к резервным системам, которые контролируют и регулируют то, что происходит внутри реактора, атомные электростанции США также используют ряд физических барьеров для предотвращения утечки радиоактивного материала. Все, от топливных таблеток до топливных стержней, заключено в материалы, ограничивающие радиационное воздействие. Все эти предметы содержатся в массивной железобетонной конструкции, называемой защитной оболочкой, со стенами толщиной четыре фута.Отсутствие защитной конструкции — вот что привело к выходу из строя Чернобыльской АЭС в России, чего не может произойти в Соединенных Штатах, поскольку все станции должны иметь защитные конструкции и другие средства безопасности.

    Для выработки электроэнергии, произведенной с помощью ядерной энергии, требуется много шагов. Однако ядерная энергетика позволяет нам иметь чистый альтернативный источник энергии. Если принять во внимание процесс планирования, который включает в себя метеорологические, сейсмические исследования и исследования населения, то на строительство атомной станции, от планирования до эксплуатации, может уйти до 10-15 лет.Но при этом эффективный источник энергии может доставить электроэнергию в ваш дом.

    Электроэнергетика: возобновляемые источники энергии Вернуться к началу

    Благодаря современным технологиям каждый день используются новые источники энергии. Возобновляемая энергия также называется «чистой» или «зеленой» энергией, потому что она практически не имеет выбросов и может быть восполнена за короткий период времени. Чаще всего используются четыре возобновляемых источника: ветер, солнечная фотоэлектрическая энергия, геотермальная энергия и биомасса. Гидроэнергетика также является возобновляемым ресурсом, о чем говорилось выше.

    Развитие возобновляемых источников энергии для коммерческого использования в зоне обслуживания CAEC, в том числе ветровой, солнечной, геотермальной энергии и биомассы, считается экономически нецелесообразным по сравнению с более традиционными вариантами. Тем не менее, давайте посмотрим на процесс генерации этих природных топливных ресурсов.

    Ветер

    Ветряные машины (также называемые ветряными турбинами) используют лопасти для сбора кинетической энергии ветра. Когда дует ветер, он обтекает лопасти, создавая подъемную силу, как крылья самолета, заставляя их вращаться.Лопасти соединены с приводным валом, который вращает электрогенератор.

    Стоимость коммерческих ветряных турбин варьируется от 1 до 2 миллионов долларов за мегаватт (МВт) установленной мощности. На разработку проектов может уйти более семи лет, из которых 2,5 года находятся на стадии планирования. Одна турбина мощностью 1 МВт, работающая с производительностью 45 процентов, будет вырабатывать около 3,9 миллиона киловатт (кВт) электроэнергии в год, удовлетворяя потребности примерно 500 домашних хозяйств в год. Однако средний оборот ветряной турбины составляет примерно 25 процентов.В США в ветроэнергетике занято около 85 000 человек.

    Основная проблема использования ветра в качестве источника энергии заключается в том, что ветер непостоянен и не всегда дует, когда требуется электричество. Энергия ветра не может быть сохранена, и не все ветры можно использовать для удовлетворения потребностей в электроэнергии по времени. Жизнеспособность ветряного проекта в нашем районе еще больше затрудняется из-за более высоких затрат на строительство морских установок и риска разрушения ветряной электростанции из-за ураганных ветров, которые иногда встречаются на наших южных побережьях.

    Многие потенциальные ветряные электростанции, на которых ветровая энергия может производиться в больших масштабах, должны располагаться в местах, удаленных от населенных пунктов, где необходима энергия. Это ставит ветроэнергетику в невыгодное положение с точки зрения затрат на новые подстанции и линии электропередачи.

    Солнечная

    Солнечная энергия преобразуется в электричество с помощью фотоэлектрических (PV) устройств или «солнечных батарей». Солнечная энергия (тепло) кипятит воду; пар приводит в движение турбину; турбина вращает обычный генератор, который затем вырабатывает электроэнергию.Строительство солнечной электростанции мощностью 10 гигаватт (ГВт) обойдется примерно в 100 миллиардов долларов, а для электростанции мощностью 500 мегаватт (МВт), которая может обеспечить электроэнергией 100000 домашних хозяйств, потребуется 4000 акров, тогда как для электростанции, работающей на природном газе мощностью 500 МВт, потребуется 40 акров и угольная фабрика 300 соток. В нашем районе солнечная энергия будет обеспечивать около 15 процентов необходимой энергии за 24 часа, а в оставшееся время потребуется еще один источник топлива.

    Геотермальная

    Электростанции производят геотермальную энергию, используя сухой пар земли или горячую воду, получаемую при рытье колодцев.Либо сухой пар, либо горячая вода выводится на поверхность по трубам и перерабатывается в электроэнергию на электростанции. Поскольку геотермальные электростанции используют меньшие участки земли, стоимость земли обычно ниже, чем у других электростанций.

    Geothermal — это ресурс базовой нагрузки, доступный 24 часа в сутки, каждый день в году. Он не зависит от погодных условий и не требует затрат на топливо. Однако бурение геотермальных резервуаров и их поиск может быть дорогостоящей задачей. Первоначальная стоимость месторождения и электростанции составляет около 2500 долларов за установленный кВт в США.S., и даже от 3000 до 5000 долларов за небольшую электростанцию ​​мощностью менее 1 МВт. Бурение каждой наблюдательной скважины может сильно различаться в зависимости от геологических и других условий. Геотермальная энергия очень специфична для конкретной местности, и наряду с теплом, исходящим от земли, в процессе также могут рассеиваться токсичные химические вещества.

    Соединенные Штаты вырабатывают в среднем 15 миллиардов киловатт-часов (кВтч) геотермальной энергии в год, а электростанции сосредоточены в основном в западной части страны.

    Биомасса

    Энергия биомассы включает свалочный метан, древесные отходы, побочные продукты сельского хозяйства и этанол. Сегодня большая часть электроэнергии из биомассы вырабатывается с использованием парового цикла. В этом процессе биомасса сжигается в котле для получения пара. Затем пар вращает турбину, которая соединена с генератором, вырабатывающим электричество.

    Из этих ресурсов свалочный метановый газ имеет наибольший потенциал для производства электроэнергии из возобновляемых источников на юго-востоке.Для высвобождения метана из разлагающихся отходов собирают газ с помощью ряда скважин, стратегически расположенных по всей территории полигона. Скважины соединены серией труб, ведущих к трубам большего размера, по которым газ доставляется на завод, вырабатывающий электричество из возобновляемых видов топлива. Вся система трубопроводов находится под вакуумом, создаваемым воздуходувками на объекте, в результате чего свалочный газ выходит из скважин. Как только нагнетатели подают газ на завод, двигатели внутреннего сгорания используют газ в качестве топлива и вращают генераторы для производства электроэнергии.

    Преобразование свалочного газа (LFG) в электричество снижает выбросы метана, парникового газа в 23 раза более сильного, чем углекислый газ. По состоянию на июль этого года в США действовало около 636 энергетических проектов с использованием свалочного газа (80 из них — с электрическими кооперативами), в результате чего в 2013 году было произведено почти 16 миллиардов киловатт-часов электроэнергии. В Алабаме есть пять действующих проектов: Болдуин, Джексон, Монтгомери, Морган и Сент-Клер.

    CAEC в настоящее время предлагает своим членам возможность использовать эту возобновляемую альтернативу с программой Green Power Choice, партнерством между PowerSouth (наш кооператив по производству и передаче электроэнергии) и Waste Management.В рамках этого проекта электричество вырабатывается из метана, производимого на региональной полигоне Спрингхилл в Кэмпбеллтоне, Флорида. Покупка двух блоков зеленой энергии в месяц в течение года равносильна переработке 480 фунтов алюминия (15 322 банки) или переработке 1766 фунтов алюминия. газета. Блоки состоят из 100 киловатт-часов (кВтч) электроэнергии и могут быть включены в счет за электроэнергию по цене 2 доллара за блок.

    Новое энергетическое будущее будет опираться на несколько источников энергии. И хотя возобновляемые источники энергии будут играть ключевую роль в нашем энергетическом будущем, они не могут удовлетворить растущий спрос на электроэнергию в одиночку.Безопасное и надежное энергетическое будущее должно включать сочетание передовых экологически чистых источников угля, ядерной энергии, природного газа и возобновляемых источников энергии.

    Силовые трансформаторы — конструкция и применение

    Силовые трансформаторы увеличивают или уменьшают величину напряжения и тока в энергосистеме. Это преобразование происходит из-за принципа индукции Фарадея и изменения ампер-витков (или витков обмотки). Обратите внимание, передаваемая мощность остается прежней (за вычетом нескольких потерь в сердечнике и меди).

    Конструкция трансформатора

    Силовой трансформатор состоит из 6 основных компонентов.

    • Сердечник
    • Обмотка
    • Втулки
    • Устройство РПН
    • Бак
    • Охлаждение

    Как энергетик, понимание конструкции компонентов означает, что вы можете правильно указать трансформаторы.

    Конструкция сердечника

    Для чего нужен сердечник трансформатора?

    Ядро служит посредником. Поскольку первичная и вторичная обмотки электрически изолированы, сердечник поддерживает процесс индукции, обеспечивая путь для движения магнитного потока от первичной обмотки ко вторичной.Для поддержки этой миссии он должен правильно выполнять две вещи
    — Обеспечивать хорошую магнитную проницаемость.
    — Минимизируйте утечку флюса.
    Это достигается с использованием ламинированных листов холоднокатаной стали с ориентированной зернистостью (CRGO).

    Сердечник трансформатора — сталь CRGO. Пластины предотвращают возникновение вихревых токов. В чем разница между трансформатором с сердечником и трансформатором с оболочкой?

    Ламинированные листы имеют форму сердцевины или оболочки. Обратите внимание на их различия на изображениях ниже.

    Рисунок 1: Формы строительства. Изображение предоставлено — Справочник по электрическим T&D инженерам Westinghouse.
    • Трансформатор с сердечником. Обратите внимание, как обмотки герметизируют сердечник (ламинированные листы).
    • Еще один пятиконечный трансформатор с сердечником.
    Почему трансформатор с оболочкой лучше трансформатора с сердечником?

    Трансформатор оболочечного типа, хотя и дорогой в изготовлении (из-за дополнительного материала), лучше, чем трансформатор с сердечником по следующим причинам.
    1.Обеспечивает высокую устойчивость к токам короткого замыкания. По сути, ламинированные листы металла вокруг обмоток скрепляют их, когда они изгибаются или скручиваются во время короткого замыкания.
    2. Наружные части обеспечивают дополнительный путь для потока утечки. Без этого пути эвакуации, как и в случае сердечника, происходит локальный перегрев.
    3. Он лучше выдерживает скачки напряжения благодаря чередованию дисковых обмоток (поясняется ниже).

    Конструкция обмотки

    Как устроены обмотки трансформатора?

    Обмотки проводят ток.Таким образом, вы можете увеличить индуцированное напряжение за счет увеличения витков вокруг сердечника и уменьшить напряжение за счет уменьшения витков.

    Для первичной и вторичной обмоток использование непрерывно транспонированного проводника (CTC) обеспечивает высокую механическую стабильность (за счет компенсации магнитных полей). Для третичных или стабилизирующих обмоток используется плоский медный проводник.

    • Непрерывный транспонированный провод CTC
    • Плоский медный провод
    • Метод поворота обмотки трансформатора.Слоистые и спиральные обмотки обычно используются для третичных обмоток. Дисковые обмотки обычно используются в первичных и вторичных обмотках.
    Как помогает чередование обмоток трансформатора?

    Хотя обмотки можно просто вращать по спирали вокруг сердечника, чередование витков (см. Изображение) создает мини-конденсаторы, которые помогают устранить скачок входящего напряжения и скрыть его в обмотках. Вставка экранированного провода (плоской меди) между витками — еще один способ отвода перенапряжения.

    Установка обмотки трансформатора для защиты от скачков напряжения Как выполняется изоляция обмоток трансформатора?

    Для отвода тока каждый дюйм меди изолирован (крафт-бумагой): между витками, между обмоткой НН и сердечником, между обмоткой ВН и обмоткой НН, между обмоткой ВН и сердечником.

    • Вторичная обмотка на многослойных листах металлического сердечника
    • Обратите внимание на изоляцию между витками, между катушками и между катушкой и рамой (вверху).Также обратите внимание на экранированный провод.

    Конструкция ввода

    Для чего нужен ввод на трансформаторе? Втулки

    обеспечивают прохождение тока от проводника под напряжением (высокого напряжения) к обмоткам внутри резервуара (без подачи питания на резервуар). Вам следует иметь в виду две точки соприкосновения. Один, вверху, куда приземляется дирижер. Фарфоровый изолятор сохраняет зазор между фазой и землей. Во-вторых, внутри ввода мини-конденсаторы, созданные из бумаги и фольги, поддерживают зазор (конденсаторы снижают напряжение).Этот тип ввода называется емкостным или конденсаторным. Это типично для трансформаторов с напряжением высокого, сверхвысокого и сверхвысокого напряжения. При средних напряжениях и ниже втулки из смолы (сухие) являются альтернативой.

    Втулка конденсатора трансформатора. Обратите внимание, как больше слоев появляется по мере приближения к фланцу бака трансформатора. Это причина того, что у основания есть небольшая выпуклость. Втулка полимерная (сухая). Узнайте больше на ABB.

    Конструкция устройства РПН

    Какова цель устройства РПН?

    По мере увеличения или уменьшения нагрузки напряжение на подстанции соответственно уменьшается или увеличивается.Чтобы поддерживать стабильное напряжение, количество витков обмотки может быть добавлено или удалено (помните, что добавление вторичных витков увеличивает напряжение или наоборот). Это функция устройства РПН — стабилизировать напряжение путем изменения оборотов. Обмотки устройства РПН остаются в основном баке (вокруг сердечника), в то время как оператор и его аксессуары устанавливаются в отдельном отсеке.

    Что входит в устройство РПН?

    Между каждым ответвлением внутри трансформатора существует разность потенциалов в сотни вольт.Таким образом, когда вы подключаете или разрываете соединение отвода, искрение устраняется с помощью вакуумных выключателей. Когда вы соединяете два положения ответвлений, разность потенциалов управляет циркулирующим током. Превентивный автотрансформатор действует как индуктор, ограничивая броски тока, связанные с циркулирующим током. Это ваш РПН реактивного типа. Другой вариант — резистивный РПН.

    • Вакуумные выключатели (белые баллоны) на LTC
    • Механизм переключения ответвлений
    • Превентивный автотрансформатор регулирует пусковой ток при перекрытии двух положений ответвлений
    ABB VRLTC Устройство переключения реактивной нагрузки.Подробнее о том, как это работает: URL.

    Дизайн резервуара

    Дизайн резервуара — это то, где вы проявляете творческий подход, чтобы соответствовать требованиям местоположения и проекта. Вы можете указать вводы с любой стороны, установить системы охлаждения, снизить уровень шума с помощью уникальной панели резервуара, выбрать изолированные фазовые шинопроводы — отдельные или несегрегированные шинные каналы и т. Д.

    Еще одно важное проектное решение — выбрать три однофазных или один трехфазный трансформатор. Повышающие трансформаторы генераторов на крупных электростанциях, трансформаторы на подстанциях сверхвысокого напряжения идут по трехфазному маршруту.

    Три однофазных трансформатора имеют каждый блок изолирован от другого и, таким образом, обеспечивают непрерывность обслуживания при выходе из строя одного блока. Одиночный трехфазный трансформатор, будь то сердечник или оболочка, не будет работать даже при отключении одной батареи. Однако этот трехфазный трансформатор дешевле в производстве, занимает меньше места и работает относительно с более высоким КПД.

    Конструкция системы охлаждения

    Как отводится тепло внутри бака?

    При протекании тока в медной обмотке выделяется тепло.Вихревой ток и ток возбуждения в сердечнике выделяют тепло. Минеральное масло извлекает это тепло. Обычно естественный конвекционный поток масла отводит тепло: горячее масло поднимается вверх -> движется к радиаторам -> масло охлаждается, оседает и перемещается в основной бак -> масло снова нагревается и поднимается (процесс повторяется).

    Для улучшения охлаждения прикрепите группу вентиляторов к радиаторам или теплообменникам. Для дальнейшего улучшения, принудительно перемещайте масло (через резервуар или обмотки) с помощью насосов.

    Поскольку масло может поглощать влагу / кислород / мусор, система консервации масла или фильтрации помогает продлить срок службы трансформатора.

    Для чего нужен бак-расширитель?

    Масло расширяется и сжимается под нагрузкой трансформатора. Поскольку бак герметичен и находится под вакуумом, объем масла регулируется двумя способами.
    Метод 1: Используйте бак расширителя. Основной бак полностью заполнен. Излишки масла проливаются в этот резервуар.
    Метод 2: Основной бак не заполнен полностью () (но сердечник и обмотки погружены в воду). «Одеяло» из газообразного азота заполняет пустоту наверху. По мере расширения нефти выделяется газ.Когда он сжимается, внешний баллон с азотом заполняет газ.

    Может ли трансформатор работать сверх номинальных значений, указанных на паспортной табличке?

    Мощность трансформатора ограничена номинальной тепловой мощностью. Это означает, что трансформатор может работать за пределами своего номинального значения в МВА до тех пор, пока температура его верхнего масла остается в пределах 65 ° C, превышающей температуру окружающей среды (см. Стандарт IEEE C57.12.00-2015). Например, если температура окружающей среды составляет 45 ° C, трансформатор может быть доведен до значения менее 45 ° C + 65 ° C = 110 ° C.

    Не рекомендуется длительная перегрузка трансформатора из-за насыщения его сердечника (более высокие потери), сокращения срока службы и ухудшения изоляции обмотки.

    Трансформатор с баком расширителя. Когда масло расширяется, оно сжимает мешок, выпуская воздух. Когда он сжимается, обезвоженный воздух заполняет мешок. Таким образом, трансформатор может «дышать», будучи полностью герметичным.

    Соединение обмоток трансформатора

    Когда катушки установлены, три первичные обмотки и три вторичные обмотки могут быть соединены треугольником или звездой (или звездой).Один из таких вариантов показан ниже.

    Подключение трансформатора звезда-треугольник. Обратите внимание, жилы изображены в виде квадратов. Это сделано для визуализации соединений звезда-треугольник. На самом деле первичная и вторичная обмотки находятся на одной ветви.

    Хотя может показаться, что вы замыкаете накоротко, привязав один конец катушки к заземлению нейтрали (звездой) и привязав одну катушку к другой (треугольником), это не так. Эти связи работают по закону Ленца.

    Использование любой комбинации: треугольник-звезда, звезда-треугольник, звезда-звезда или дельта-треугольник оказывает огромное влияние на конструкцию энергосистемы.Так что выбор подключения имеет решающее значение.

    Преимущества трансформатора «звезда-земля»

    • Обеспечивает экономию изоляции, что приводит к снижению затрат на трансформатор.
    • Упрощенная фазировка, т.е. отсутствие сдвига фаз — упрощает параллельное включение трансформаторов.

    Недостатки трансформатора «звезда-земля»

    • Гармоники (нежелательные частоты) распространяются через трансформатор, потенциально вызывая радиопомехи.
    • Ток нулевой последовательности протекает через трансформатор.
    • Внешнее замыкание на землю вызывает отключение трансформатора (если соединение нейтрали допускает возврат тока короткого замыкания, то в зоне дифференциальной защиты входящий ток отличается от выходного тока).
    • Существует возможность по-разному нагружать фазы, что приводит к несбалансированной системе высокого напряжения.

    Преимущества трансформатора «звезда-треугольник»

    • Поскольку обмотка треугольником улавливает ток нулевой последовательности, можно предположить, что реле на входе трансформатора треугольник-звезда срабатывает только при замыканиях на землю на стороне высокого напряжения.Это позволяет устанавливать очень чувствительные настройки звукоснимателя. Напротив, комбинация звезда-звезда пропускает ток нулевой последовательности, что затрудняет оценку места повреждения. Одним словом, релейная защита улучшена.

    Недостатки трансформатора треугольник-звезда-земля

    • Из-за фазового сдвига, связанного с этими трансформаторами, необходимо уделять больше внимания конструкции. При параллельном подключении и подключении трансформатора тока возникают потенциальные ошибки.
    • Высокая стоимость изоляции приводит к дорогостоящему трансформатору.

    Дополнительные сведения о плюсах и минусах различных конфигураций обмоток можно найти в статье General Electric под названием «Почему лучше».

    Чтобы раскрыть преимущества каждой комбинации, силовой трансформатор может быть изготовлен с тремя наборами обмоток (вместо двух), обычно с первичной звездой, вторичной звездой и третичным треугольником.

    Третичный треугольник и его применение

    В трехобмоточном трансформаторе звезда-звезда-треугольник третичный треугольник позволяет подключать:

    • Блок конденсаторов — для коррекции напряжения или коэффициента мощности
    • Реакторы — для предотвращения напряжения от выпуклости (эффект Ферранти) на линиях сверхвысокого напряжения в условиях малой нагрузки.
    • Подстанционный трансформатор — питание переменного тока для оборудования внутри подстанции
    • С точки зрения защиты и управления он улавливает ток нулевой последовательности (замыкание на землю). Если вы вставите трансформатор тока в третичную обмотку, вы можете измерить этот ток. Поскольку эта обмотка также улавливает 3-е гармоники, она называется стабилизирующей обмоткой.
    • Третичные треугольники индуцируют ток только в одном направлении, независимо от того, где происходит короткое замыкание — со стороны высокого или низкого уровня. Таким образом, направленное реле может быть поляризовано с использованием третичного трансформатора тока треугольника.

    Как заземление трансформатора влияет на конструкцию энергосистемы

    Не вдаваясь в подробности, для экономии затрат и безопасности соединение звездой является предпочтительным соединением для передачи высокого напряжения. В этом сценарии общая точка — нейтраль — заземлена. Это приводит к снижению напряжения между фазой и нейтралью или между фазой и землей в 1 / sqrt (3). Вы не получите этого снижения при подключении по схеме «треугольник» (без заземления).

    Имеет смысл использовать трансформатор треугольник-звезда только рядом с генерирующей станцией, где треугольник подключен к клеммам генератора, а звезда подключена к линиям передачи высокого напряжения. При заземлении звездой со стороны высокого напряжения обмотка трансформатора может быть изолирована для более низких напряжений (фаза-земля). Система передачи также будет иметь более низкие требования к изоляции. Это обеспечивает огромную экономию затрат на проектирование и строительство системы передачи.

    Токовый путь замыкания на землю

    Однако заземление нейтрали трансформатора имеет недостаток. Когда одна линия или все три линии на стороне звезды замыкаются накоротко на землю, заземленная нейтраль трансформатора служит обратным путем для тока короткого замыкания. Эти токи короткого замыкания, если их не устранить за доли секунды, могут серьезно повредить трансформатор и все подключенное к нему оборудование. Токи замыкания на землю также богаты токами третьей гармоники. Третья гармоника в линии передачи нарушает все каналы связи (например, несущая линии электропередачи — ретрансляция пилот-сигнала) в непосредственной близости.

    Но не все потеряно с комбинацией звезда-треугольник / треугольник-звезда (из-за заземления нейтрали). Соединение треугольником обеспечивает высокий импеданс для третьей гармоники и улавливает ток замыкания на землю, тем самым предотвращая его распространение с одной стороны на другую.

    Сводка
    • Трансформаторы треугольником: применяются на генерирующих станциях и центрах нагрузки.
    • Трансформаторы звезда-звезда-треугольник: применяются на передающих подстанциях (765 кВ, 500 кВ, 345 кВ).
    • Заземление нейтрали обеспечивает более высокие токи замыкания на землю, однако экономия средств за счет более низких требований к изоляции делает заземление нейтрали приемлемым.

    Пожалуйста, поддержите этот блог, поделившись статьей

    Transformers | Производство и обслуживание

    Специальные типы трансформаторов

    Для некоторых приложений требуется стандартный трансформатор, а для других требуется индивидуальное решение. Наша команда трансформаторов может работать с вами, чтобы определить точные спецификации, которые вам нужны, и у нас есть знания и опыт, чтобы настроить ваш трансформатор, когда это необходимо. Доступные специальные функции включают:

    • Однофазные трансформаторы от 25 кВА до трехфазных 7500 кВА
    • 480 вольт до 69 кВ класс
    • Конструкции для нестандартных частот и условий высоких гармоник
    • Подавление переходных процессов
    • Минеральное масло или огнестойкая изоляционная жидкость
    • Конструкции для экстремальных условий:
      • Экстремальные температуры окружающей среды
      • Опасные места
      • Большая высота
      • Системы окраски для экстремальных условий эксплуатации

    Реактор плавного пуска

    Это устройство, предназначенное для пуска больших двигателей, обнаруживает падения напряжения и реагирует на них.Устройство плавного пуска включает в себя вакуумный контактор и схемы синхронизации для автоматического байпаса реактора после того, как двигатель достигает полной скорости, и имеет переключатель ответвлений для согласования реактивного сопротивления с применением.

    Многоотводные трансформаторы (серия FACT®)

    Наша серия FACT® (трансформаторы на полную мощность) представляет собой широкую линейку однофазных и трехфазных распределительных трансформаторов. Они в первую очередь предназначены для жестких условий эксплуатации погружных погружных насосов, поверхностных насосов и приводов с регулируемой скоростью.

    Однофазные трансформаторы: Однофазные понижающие трансформаторы FACT® доступны с одним первичным напряжением (FACT® 125) или двумя первичными напряжениями (FACT® 225).

    Трехфазные трансформаторы: Наша серия FACT® III представляет собой трехфазные повышающие конструкции с первичным напряжением 480 В.

    Трансформаторы со сдвигом фазы

    Наши фазосдвигающие трансформаторы преобразуют трехфазное сетевое напряжение для обеспечения 12, 18 или 24 (или более) импульсов, необходимых для питания современных многоимпульсных частотно-регулируемых приводов (VFD).Используя многоимпульсный частотно-регулируемый привод, вы можете снизить потребность в дорогостоящих фильтрах гармоник. Наши фазосдвигающие трансформаторы представлены в различных моделях, чтобы соответствовать размеру частотно-регулируемого привода и многоотводного трансформатора FACT®, подключенного к его выходу.

    Полиавтоматический трансформатор: 12-импульсный фазосдвигающий трансформатор, этот многоугольный автотрансформатор предназначен для питания 12-пульсного двигателя и снижает потребность в дорогостоящих фильтрах гармоник.

    18- и 24-пульсные модели: Мы также предлагаем 18-пульсные и 24-пульсные фазосдвигающие трансформаторы (и выше) в индивидуальном исполнении.Для получения более подробной информации свяжитесь с нами.

    .

    Добавить комментарий

    Ваш адрес email не будет опубликован.