Трансформаторы это: Что такое трансформатор? | Электрознайка. Домашний Электромастер.

Содержание

Что такое трансформатор? | Электрознайка. Домашний Электромастер.


Трансформатор – это электромагнитный аппарат, предназначенный для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения при той же частоте.
Действие трансформатора основано на использовании явления электромагнитной индукции.

Переменный электрический ток (ток, который изменяется по величине и по направлению) наводит в первичной катушке переменное магнитное поле. Это переменное магнитное поле, наводит переменное напряжение во вторичной обмотке. Величина напряжения ЭДС зависит от числа витков  в катушке и от скорости изменения магнитного поля.

Отношение числа витков первичной и вторичной обмоток определяет коэффициент трансформации:
   k = w1 / w2;   где:
w1 — число витков в первичной обмотке;
w2 — число витков во вторичной обмотке.
Если число витков в первичной обмотке больше чем во вторичной — это понижающий трансформатор.

Если число витков в первичной обмотке меньше, чем во вторичной — это повышающий трансформатор.

Один и тот же трансформатор может быть как понижающим, так и повышающим, в зависимости от того на какую обмотку подается переменное напряжение.

Трансформаторы без сердечника или с сердечником из высокочастотного феррита или альсифера — это высокочастотные трансформаторы ( частота выше 100 килогерц).
Трансформаторы с ферромагнитным сердечником (сталь, пермаллой, феррит) – это низкочастотные трансформаторы (частота ниже 100 килогерц).

Высокочастотные трансформаторы используются в устройствах техники электросвязи, радиосвязи и др. Низкочастотные трансформаторы используются в усилительной технике звуковых частот, в телефонной связи.
Особое место трансформаторы со стальным (набор из стальных листов) сердечником занимают в электротехнике.

Развитие электроэнергетики напрямую зависит от мощных, силовых трансформаторов.

Мощности силовых трансформаторов имеют величины от нескольких ватт до сотен тысяч киловатт и выше.

Силовой трансформатор – что же это?

На замкнутый сердечник (магнитопровод), набранный из стальных листов, надевают две или больше, обмоток, одна из которых соединяется с источником переменного тока. Другая (или другие) обмотка соединяется с потребителем электрического тока – нагрузкой.

Переменный ток, проходящий по первичной обмотке, создает в стальном сердечнике магнитный поток, который наводит в каждом витке обмотки – катушки переменное напряжение. Напряжения всех витков складываются в выходное напряжение трансформатора.

 Форма сердечника – магнитопровода, может быть Ш – образной, О – образной и тороидальной, в виде тора. Таким образом в силовом трансформаторе электрическая мощность из первичной обмотки передается во вторичную обмотку через магнитный поток в магнитопроводе.


Потребителей электрической энергии очень много: электрическое освещение, электронагреватели, радио и теле аппаратура, электродвигатели и многое другое. И все эти приборы требуют различные напряжения (переменные и постоянные) и разные мощности.

Проблема эта легко решается с помощью трансформатора. Из бытовой сети с переменным напряжением 220 вольт можно получить переменное напряжение любой величины и , если необходимо, преобразовать его в постоянное напряжение.

Коэффициент полезного действия трансформатора довольно велик, от 0,9 до 0,98 и зависит от потерь в магнитопроводе и от магнитных полей рассеяния.
От величины электрической мощности Р зависит площадь поперечного сечения магнитопровода S.
По значению площади S определяется, при расчетах трансформатора, количество витков w на 1 вольт:

w = 50 / S.

Мощность трансформатора Рс выбирается из требуемой величины нагрузки Рн плюс величина потерь в сердечнике.

При расчете трансформатора с определенной степенью точности можно считать, что мощность нагрузки во вторичной обмотке Pн = Uн * Iн и мощность потребляемая из сети в первичной обмотке Pc = Uc * Ic приблизительно равны. Если  потерями в сердечнике  пренебречь, то получается равенство:

k = Uс / Uн = Iн / Iс.

То есть, выводится правило: токи в обмотках трансформатора обратно пропорциональны их напряжениям, а соответственно и числу их витков.

Трансформаторы

 

3.6. Трансформаторы

 

Трансформатор – это устройство, служащее для повышения или понижения переменного напряжения без изменения его частоты и практически без потерь мощности. Трансформатор состоит из двух или более катушек, надетых на общий сердечник. Катушка, которая подключается к источнику переменного напряжения, называется первичной, а катушка, к которой присоединяется нагрузка (потребители электрической энергии), — вторичной (рис.

3.22). Сердечники трансформаторов изготавливаются из электротехнической стали и набираются из отдельных изолированных друг от друга пластин (для уменьшения потерь энергии вследствие возникновения в сердечнике вихревых токов) – рисунок 3.23.

Катушки трансформатора, как правило, содержат разное количество витков, причем большее напряжение оказывается приложено к катушке с большим числом витков. Если трансформатор используется для повышения напряжения, то обмотка с меньшим числом витков подключается к источнику напряжения, а к обмотке с большим числом витков присоединяется нагрузка. Для понижения напряжения все делается наоборот. При этом не следует забывать, что подавать на первичную обмотку можно напряжение не больше номинального (того, на которое она рассчитана).

Коэффициентом трансформации называют отношение числа витков в первичной обмотке к числу витков во вторичной обмотке. Он равен также отношению ЭДС в обмотках.      

При отсутствии потерь в обмотках коэффициент трансформации равен отношению напряжений на зажимах обмоток: k=U1/U2.

Для понижающего трансформатора коэффициент трансформации больше 1, а для повышающего — меньше 1.

Принцип работы трансформатора основан на явлении электромагнитной индукции. При протекании переменного тока через первичную катушку вокруг нее возникает перемененное магнитное поле и магнитный поток, который пронизывает также и вторую катушку. В результате во вторичной катушке появляется вихревое электрическое поле и на ее зажимах возникает ЭДС индукции.

Трансформатор характеризуется коэффициентом полезного действия, равным отношению мощности, выделяющейся во вторичной катушке, к мощности, потребляемой первичной катушкой от сети. У хороших трансформаторов КПД составляет 99 — 99,5%.

Важным свойством трансформатора является его способность преобразовывать сопротивление нагрузки. Рассмотрим трансформатор с КПД приблизительно равным 100%. В этом случае мощность, выделяющаяся во вторичной цепи трансформатора, будет равна мощности, потребляемой первичной обмоткой от источника напряжения. Для такого трансформатора мощность, потребляемая от источника напряжения, будет чисто активной. Мощность в первичной цепи трансформатора P1=(U12)/R1, а во вторичной цепи P2=(U22)/R2.

Так как P1=P2 и U1=kU2 , то R1=k2R2.

Таким образом, нагрузка сопротивлением R

2, подключаемая к источнику переменного напряжения через трансформатор, по мощности будет эквивалентна нагрузке сопротивлением R1, подключаемой без трансформатора.

Для регулировки переменного напряжения широко применяются лабораторные автотрансформаторы. Автотрансформаторы рассчитаны на подключение к сети переменного напряжения 220 В или 127 В. Как правило, выходное напряжение автотрансформатора регулируется плавно до 250 В. Принципиальная схема автотрансформатора приведена на рисунке  3.24а, а его устройство

показано на рисунке 3.24 б. Обмотка трансформатора выполнена изолированным проводом в один слой. На участках обмотки, которых касается подвижный контакт с угольной вставкой, изоляция очищена. При перемещении контакта угольная вставка закорачивает виток провода. Однако вследствие небольшого напряжения на одном витке и заметного сопротивления угольной вставки через замкнутый виток протекает допустимый ток.

Первичная обмотка автотрансформатора является частью его вторичной обмотки и поэтому между первичной и вторичной обмоткой трансформатора имеется гальваническая связь. К вторичной обмотке автотрансформатора нельзя непосредственно подключать потребители, один из проводов которых может оказаться соединенным с землей. Такое подключение приведет к аварии или несчастному случаю. При работе с автотрансформатором запрещается заземлять вторичную цепь.

Рассмотрим кратко простейший расчет маломощных трансформаторов бытовой радиоаппаратуры. Мощность трансформатора (в Вт) численно равна квадрату площади (в см2) поперечного сечения среднего стержня магнитопровода. Зная номинальную мощность трансформатора, можно  найти ток в первичной обмотке при номинальной нагрузке во вторичных обмотках. Диаметр провода обмотки выбирается из расчета (2,5-3)А/мм2 поперечного сечения провода. Для стандартных магнитопроводов, применяемых для изготовления трансформаторов, число витков на 1 вольт примерно равно частному от деления 50 на площадь поперечного сечения центрального стержня магнитопровода, выраженную в см

2. Однако в зависимости от качества магнитопровода коэффициент может изменяться от 35 до 65.

Полное сопротивление катушки индуктивности с ферромагнитным сердечником зависит от силы протекающего через нее тока. Сопротивление катушки в зависимости от силы протекающего тока сначала увеличивается, достигает максимального значения, а затем уменьшается. На рисунке 3.25 приведена зависимость тока, протекающего в обмотке ненагруженного трансформатора, от приложенного к ней напряжения (исследован трансформатор источника ВУ-4/36 в режиме повышения напряжения).

Зависимость, приведенную на рисунке 3.25, называют характеристикой холостого хода трансформатора. Нелинейное возрастание тока холостого хода в зависимости от приложенного к первичной обмотке напряжения начинается примерно с 0,8U

ном. Номинальное напряжение первичной обмотки трансформатора выбирают так, чтобы ток холостого хода составлял 5-10% от номинального тока. При напряжении 1,1Uном ток холостого хода не должен превышать 20-25% номинального тока нагруженного трансформатора.

 

 

Электрический трансформатор. Основное оборудование электрических станций и подстанций.

Основное оборудование электрических станций и подстанций

Трансформатор

Трансформатор — это статическое электромагнитное устройство, имеющее две или более индуктивно связанные обмотки на каком-либо магнитопроводе и предназначенное для преобразования посредством электромагнитной индукции одной или нескольких систем (напряжений) переменного тока в одну или несколько других систем (напряжений), без изменения частоты.

Трансформатор осуществляет преобразование переменного напряжения и/или гальваническую развязку в самых различных областях применения — электроэнергетике, электронике и радиотехнике.

Конструктивно трансформатор может состоять из одной (автотрансформатор) или нескольких изолированных проволочных, либо ленточных обмоток (катушек), охватываемых общим магнитным потоком, намотанных, как правило, на магнитопровод (сердечник) из ферромагнитного магнито-мягкого материала.

Базовые принципы действия трансформатора

Работа трансформатора основана на двух базовых принципах:

  • Изменяющийся во времени электрический ток создаёт изменяющееся во времени магнитное поле (электромагнетизм)
  • Изменение магнитного потока, проходящего через обмотку, создаёт ЭДС в этой обмотке (электромагнитная индукция)

На одну из обмоток, называемую первичной обмоткой, подаётся напряжение от внешнего источника. Протекающий по первичной обмотке переменный ток намагничивания создаёт переменный магнитный поток в магнитопроводе. В результате электромагнитной индукции, переменный магнитный поток в магнитопроводе создаёт во всех обмотках, в том числе и в первичной, ЭДС индукции, пропорциональную первой производной магнитного потока, при синусоидальном токе сдвинутой на 90° в обратную сторону по отношению к магнитному потоку.

В некоторых трансформаторах, работающих на высоких или сверхвысоких частотах, магнитопровод может отсутствовать.

Форма напряжения во вторичной обмотке связана с формой напряжения в первичной обмотке довольно сложным образом. Благодаря этой сложности удалось создать целый ряд специальных трансформаторов, которые могут выполнять роль усилителей тока, умножителей частоты, генераторов сигналов и т.д.

Исключение — силовой трансформатор. В случае классического трансформатора переменного тока, предложенного П.Яблочковым, он преобразует синусоиду входного напряжения в такое же синусоидальное напряжение на выходе вторичной обмотки.

В случае силового трансформатора, работающего в схеме Преобразователя Мотовилова, он преобразует постоянный силовой ток первичной обмотки в постоянный силовой ток вторичной обмотки при прямоугольном переменном напряжении на обеих обмотках. Последнее выпрямляется в постоянное напряжение так, что на входе и выходе схемы Мотовилова действуют постоянные токи при постоянном напряжении.

Основные части конструкции трансформатора

Основными частями конструкции трансформатора являются:

  • магнитопровод
  • обмотки
  • каркас для обмоток
  • изоляция
  • система охлаждения
  • прочие элементы (для монтажа, доступа к выводам обмоток, защиты трансформатора и т.п.)

В практичной конструкции трансформатора производитель выбирает между тремя различными базовыми концепциями:

  • Стержневой
  • Броневой
  • Тороидальный

Любая из этих концепций не влияет на эксплуатационные характеристики или эксплуатационную надежность трансформатора, но имеются существенные различия в процессе их изготовления. Каждый производитель выбирает концепцию, которую он считает наиболее удобной с точки зрения изготовления, и стремится к применению этой концепции на всём объёме производства.

В то время как обмотки стержневого типа заключают в себе сердечник, сердечник броневого типа заключает в себе обмотки. Если смотреть на активный компонент (т.e. сердечник с обмотками) стержневого типа, обмотки хорошо видны, но они скрывают за собой стержни магнитной системы сердечника. Видно только верхнее и нижнее ярмо сердечника. В конструкции броневого типа сердечник скрывает в себе основную часть обмоток.

Ещё одно отличие состоит в том, что ось обмоток стержневого типа, как правило, имеет вертикальное положение, в то время как в броневой конструкции она может быть горизонтальной или вертикальной.

Режимы работы трансформатора

Режим холостого хода

Данный режим характеризуется разомкнутой вторичной цепью трансформатора, вследствие чего ток в ней не течёт. По первичной обмотке протекает ток холостого хода, главной составляющей которого является реактивный ток намагничивания. С помощью опыта холостого хода можно определить КПД трансформатора, коэффициент трансформации, а также потери в сердечнике (т.н. «потери в стали»).

Режим нагрузки

Этот режим характеризуется работой трансформатора с подключенными источником в первичной и нагрузкой во вторичной цепи трансформатора. В вторичной обмотке протекает ток нагрузки, а в первичной — ток, который можно представить как сумму тока нагрузки (пересчитанного из соотношения числа витков обмоток и вторичного тока) и ток холостого хода. Данный режим является основным рабочим для трансформатора.

Режим короткого замыкания

Этот режим получается в результате замыкания вторичной цепи накоротко. Это разновидность режима нагрузки, при котором сопротивление вторичной обмотки является единственной нагрузкой. С помощью опыта короткого замыкания можно определить потери на нагрев обмоток в цепи трансформатора («потери в меди»). Это явление учитывается в схеме замещения реального трансформатора при помощи активного сопротивления.

Режим холостого хода

При равенстве вторичного тока нулю (режим холостого хода), ЭДС индукции в первичной обмотке практически полностью компенсирует напряжение источника питания, поэтому ток, протекающий через первичную обмотку, равен переменному току намагничивания, нагрузочные токи отсутствуют. Для трансформатора с сердечником из магнитомягкого материала (ферромагнитного материала, трансформаторной стали) ток холостого хода характеризует величину потерь в сердечнике (на вихревые токи и на гистерезис) и реактивную мощность перемагничивания магнитопровода. Мощность потерь можно вычислить, умножив активную составляющую тока холостого хода на напряжение, подаваемое на трансформатор.

Для трансформатора без ферромагнитного сердечника потери на перемагничивание отсутствуют, а ток холостого хода определяется сопротивлением индуктивности первичной обмотки, которое пропорционально частоте переменного тока и величине индуктивности.

Напряжение на вторичной обмотке в первом приближении определяется законом Фарадея.

Режим короткого замыкания

В режиме короткого замыкания, на первичную обмотку трансформатора подаётся переменное напряжение небольшой величины, выводы вторичной обмотки соединяют накоротко. Величину напряжения на входе устанавливают такую, чтобы ток короткого замыкания равнялся номинальному (расчётному) току трансформатора. В таких условиях величина напряжения короткого замыкания характеризует потери в обмотках трансформатора, потери на омическом сопротивлении. Мощность потерь можно вычислить, умножив напряжение короткого замыкания на ток короткого замыкания.

Данный режим широко используется в измерительных трансформаторах тока.

Режим нагрузки

При подключении нагрузки к вторичной обмотке во вторичной цепи возникает ток нагрузки, создающий магнитный поток в магнитопроводе, направленный противоположно магнитному потоку, создаваемому первичной обмоткой. В результате в первичной цепи нарушается равенство ЭДС индукции и ЭДС источника питания, что приводит к увеличению тока в первичной обмотке до тех пор, пока магнитный поток не достигнет практически прежнего значения.

Мгновенный магнитный поток в магнитопроводе трансформатора определяется интегралом по времени от мгновенного значения ЭДС в первичной обмотке и в случае синусоидального напряжения сдвинут по фазе на 90° по отношению к ЭДС. Наведённая во вторичных обмотках ЭДС пропорциональна первой производной от магнитного потока и для любой формы тока совпадает по фазе и форме с ЭДС в первичной обмотке.

Виды трансформаторов

Силовой трансформатор

Силовой трансформатор переменного тока — трансформатор, предназначенный для преобразования электрической энергии в электрических сетях и в установках, предназначенных для приёма и использования электрической энергии. Слово «силовой» отражает работу данного вида трансформаторов с большими мощностями. Необходимость применения силовых трансформаторов обусловлена различной величиной рабочих напряжений ЛЭП (35-750 кВ), городских электросетей (как правило 6,10 кВ), напряжения, подаваемого конечным потребителям (0,4 кВ, они же 380/220 В) и напряжения, требуемого для работы электромашин и электроприборов (самые различные от единиц вольт до сотен киловольт).

Силовой трансформатор постоянного тока используется для непосредственного преобразования напряжения в цепях постоянного тока. Термин «силовой» показывает отличие таких трансформаторов от измерительных устройств класса «Трансформатор постоянного тока».

Автотрансформатор

Автотрансформатор — вариант трансформатора, в котором первичная и вторичная обмотки соединены напрямую, и имеют за счёт этого не только электромагнитную связь, но и электрическую. Обмотка автотрансформатора имеет несколько выводов (как минимум 3), подключаясь к которым, можно получать разные напряжения. Преимуществом автотрансформатора является более высокий КПД, поскольку лишь часть мощности подвергается преобразованию — это особенно существенно, когда входное и выходное напряжения отличаются незначительно.

Недостатком является отсутствие электрической изоляции (гальванической развязки) между первичной и вторичной цепью. Применение автотрансформаторов экономически оправдано вместо обычных трансформаторов для соединения эффективно заземленных сетей с напряжением 110 кВ и выше при коэффициентах трансформации не более 3-4. Существенным достоинством является меньший расход стали для сердечника, меди для обмоток, меньший вес и габариты, и в итоге — меньшая стоимость.

Трансформатор тока

Трансформатор тока — трансформатор, питающийся от источника тока. Типичное применение — для снижения первичного тока до величины, используемой в цепях измерения, защиты, управления и сигнализации, кроме того, трансформатор тока осуществляет гальваническую развязку (отличие от шунтовых схем измерения тока). Номинальное значение тока вторичной обмотки 1А, 5А. Первичная обмотка трансформатора тока включается в цепь с измеряемым переменным током, а во вторичную включаются измерительные приборы. Ток, протекающий по вторичной обмотке трансформатора тока, равен току первичной обмотки, деленному на коэффициент трансформации. ВНИМАНИЕ! Вторичная обмотка токового трансформатора должна быть надёжно замкнута на низкоомную нагрузку измерительного прибора или накоротко. При случайном или умышленном разрыве цепи возникает скачок напряжения, опасный для изоляции, окружающих электроприборов и жизни техперсонала! Поэтому по правилам технической эксплуатации необходимо неиспользуемые вторичные обмотки закорачивать, а все вторичные обмотки трансформаторов тока подлежат заземлению.

Трансформатор напряжения

Трансформатор напряжения — трансформатор, питающийся от источника напряжения. Типичное применение — преобразование высокого напряжения в низкое в цепях, в измерительных цепях и цепях РЗиА. Применение трансформатора напряжения позволяет изолировать логические цепи защиты и цепи измерения от цепи высокого напряжения.

Импульсный трансформатор

Импульсный трансформатор — это трансформатор, предназначенный для преобразования импульсных сигналов с длительностью импульса до десятков микросекунд с минимальным искажением формы импульса. Основное применение заключается в передаче прямоугольного электрического импульса (максимально крутой фронт и срез, относительно постоянная амплитуда). Он служит для трансформации кратковременных видеоимпульсов напряжения, обычно периодически повторяющихся с высокой скважностью. В большинстве случаев основное требование, предъявляемое к ИТ заключается в неискажённой передаче формы трансформируемых импульсов напряжения; при воздействии на вход ИТ напряжения той или иной формы на выходе желательно получить импульс напряжения той же самой формы, но, быть может, иной амплитуды или другой полярности.

Разделительный трансформатор

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

Согласующий трансформатор

Согласующий трансформатор — трансформатор, применяемый для согласования сопротивления различных частей (каскадов) электронных схем при минимальном искажении формы сигнала. Одновременно согласующий трансформатор обеспечивает создание гальванической развязки между участками схем.

Пик-трансформатор

Пик-трансформатор — трансформатор, преобразующий напряжение синусоидальной формы в импульсное напряжение с изменяющейся через каждые полпериода полярностью.

Сдвоенный дроссель

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

Трансфлюксор

Трансфлюксор — разновидность трансформатора, используемая для хранения информации. Основное отличие от обычного трансформатора — это большая величина остаточной намагниченности магнитопровода. Иными словами трансфлюксоры могут выполнять роль элементов памяти. Помимо этого трансфлюксоры часто снабжались дополнительными обмотками, обеспечивающими начальное намагничивание и задающими режимы их работы. Эта особенность позволяла (в сочетании с другими элементами) строить на трансфлюксорах схемы управляемых генераторов, элементов сравнения и искусственных нейронов.

История создания трансформаторов

Для создания трансформаторов необходимо было изучение свойств материалов: неметаллических, металлических и магнитных, создания их теории.

Столетов Александр Григорьевич (профессор Московского университета) сделал первые шаги в этом направлении — обнаружил петлю гистерезиса и доменную структуру ферромагнетика (1880-е).

Братья Гопкинсоны разработали теорию электромагнитных цепей.

В 1831 году английским физиком Майклом Фарадеем было открыто явление электромагнитной индукции, лежащее в основе действия электрического трансформатора, при проведении им основополагающих исследований в области электричества.

Схематичное изображение будущего трансформатора впервые появилось в 1831 году в работах Фарадея и Генри. Однако ни тот, ни другой не отмечали в своём приборе такого свойства трансформатора, как изменение напряжений и токов, то есть трансформирование переменного тока.

В 1848 году французский механик Г.Румкорф изобрёл индукционную катушку особой конструкции. Она явилась прообразом трансформатора.

30 ноября 1876 года, дата получения патента Яблочковым Павлом Николаевичем, считается датой рождения первого трансформатора переменного тока. Это был трансформатор с разомкнутым сердечником, представлявшим собой стержень, на который наматывались обмотки.

Первые трансформаторы с замкнутыми сердечниками были созданы в Англии в 1884 году братьями Джоном и Эдуардом Гопкинсон. В 1885г. венгерские инженеры фирмы «Ганц и К°» Отто Блати, Карой Циперновский и Микша Дери изобрели трансформатор с замкнутым магнитопроводом, который сыграл важную роль в дальнейшем развитии конструкций трансформаторов.

Большую роль для повышения надежности трансформаторов сыграло введение масляного охлаждения (конец 1880-х годов, Д.Свинберн). Свинберн помещал трансформаторы в керамические сосуды, наполненные маслом, что значительно повышало надежность изоляции обмоток.

С изобретением трансформатора возник технический интерес к переменному току. Русский электротехник Михаил Осипович Доливо-Добровольский в 1889г. предложил трёхфазную систему переменного тока с тремя проводами (трехфазная система переменного тока с шестью проводами изобретена Николой Тесла), построил первый трёхфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутой обмоткой типа «беличья клетка» и трехфазной обмоткой на роторе (трехфазный асинхронный двигатель изобретен Николой Тесла), первый трёхфазный трансформатор с тремя стержнями магнитопровода, расположенными в одной плоскости. На электротехнической выставке во Франкфурте-на-Майне в 1891г. Доливо-Добровольский демонстрировал опытную высоковольтную электропередачу трёхфазного тока протяжённостью 175 км. Трёхфазный генератор имел мощность 230 кВт при напряжении 95 В.

1928 год можно считать началом производства силовых трансформаторов в СССР, когда начал работать Московский трансформаторный завод (впоследствии — Московский электрозавод).

В начале 1900-х годов английский исследователь-металлург Роберт Хедфилд провёл серию экспериментов для установления влияния добавок на свойства железа. Лишь через несколько лет ему удалось поставить заказчикам первую тонну трансформаторной стали с добавками кремния.

Следующий крупный скачок в технологии производства сердечников был сделан в начале 30-х годов XX в, когда американский металлург Норман П. Гросс установил, что при комбинированном воздействии прокатки и нагревания у кремнистой стали появляются незаурядные магнитные свойства в направлении прокатки: магнитное насыщение увеличивалось на 50%, потери на гистерезис сокращались в 4 раза, а магнитная проницаемость возрастала в 5 раз.



Трансформатор — это… Что такое Трансформатор?

Трансформатор силовой ОСМ 0,16 — Однофазный сухой многоцелевого назначения мощностью 0.16 кВт

Трансформа́тор (от лат. transformo — преобразовывать) — это статическое электромагнитное устройство, имеющее две или более индуктивно связанных обмоток на каком-либо магнитопроводе и предназначенное для преобразования посредством электромагнитной индукции одной или нескольких систем (напряжений) переменного тока в одну или несколько других систем (напряжений) переменного тока без изменения частоты системы (напряжения) переменного тока (ГОСТ 16110-82).

Трансформатор осуществляет преобразование напряжения переменного тока и/или гальваническую развязку в самых различных областях применения — электроэнергетике, электронике и радиотехнике.

Конструктивно трансформатор может состоять из одной (автотрансформатор) или нескольких изолированных проволочных, либо ленточных обмоток (катушек), охватываемых общим магнитным потоком, намотанных, как правило, на магнитопровод (сердечник) из ферромагнитного магнито-мягкого материала.

История

Для создания трансформаторов необходимо было изучение свойств материалов: неметаллических, металлических и магнитных, создания их теории.[1]

Столетов Александр Григорьевич (профессор Московского университета) сделал первые шаги в этом направлении — обнаружил петлю гистерезиса и доменную структуру ферромагнетика (1880-е).[1]

Братья Гопкинсоны разработали теорию электромагнитных цепей.[1]

В 1831 году английским физиком Майклом Фарадеем было открыто явление электромагнитной индукции, лежащее в основе действия электрического трансформатора, при проведении им основополагающих исследований в области электричества.

Схематичное изображение будущего трансформатора впервые появилось в 1831 году в работах Фарадея и Генри. Однако ни тот, ни другой не отмечали в своём приборе такого свойства трансформатора, как изменение напряжений и токов, то есть трансформирование переменного тока[2].

В 1848 году французский механик Г. Румкорф изобрёл индукционную катушку особой конструкции. Она явилась прообразом трансформатора.[1]

30 ноября 1876 года, дата получения патента Яблочковым Павлом Николаевичем, считается датой рождения первого трансформатора. Это был трансформатор с разомкнутым сердечником, представлявшим собой стержень, на который наматывались обмотки.

Первые трансформаторы с замкнутыми сердечниками были созданы в Англии в 1884 году братьями Джоном и Эдуардом Гопкинсон[2]. В 1885 г. венгерские инженеры фирмы «Ганц и К°» Отто Блати, Карой Циперновский и Микша Дери изобрели трансформатор с замкнутым магнитопроводом, который сыграл важную роль в дальнейшем развитии конструкций трансформаторов.

Большую роль для повышения надежности трансформаторов сыграло введение масляного охлаждения (конец 1880-х годов, Д.Свинберн). Свинберн помещал трансформаторы в керамические сосуды, наполненные маслом, что значительно повышало надежность изоляции обмоток.[3]

С изобретением трансформатора возник технический интерес к переменному току. Русский электротехник Михаил Осипович Доливо-Добровольский в 1889 г. предложил трёхфазную систему переменного тока с тремя проводами (трехфазная система переменного тока с шестью проводами изобретена Николой Тесла, патент США № 381968 от 01.05.1888, заявка на изобретение № 252132 от 12.10.1887), построил первый трёхфазный асинхронный двигатель с короткозамкнутой обмоткой типа «беличья клетка» и трехфазной обмоткой на роторе (трехфазный асинхронный двигатель изобретен Николой Тесла, патент США № 381968 от 01.05.1888, заявка на изобретение № 252132 от 12.10.1887), первый трёхфазный трансформатор с тремя стержнями магнитопровода, расположенными в одной плоскости. На электротехнической выставке во Франкфурте-на-Майне в 1891 г. Доливо-Добровольский демонстрировал опытную высоковольтную электропередачу трёхфазного тока протяжённостью 175 км. Трёхфазный генератор имел мощность 230 кВт при напряжении 95 В.

1928 год можно считать началом производства силовых трансформаторов в СССР, когда начал работать Московский трансформаторный завод (впоследствии — Московский электрозавод).[4]

В начале 1900-х годов английский исследователь-металлург Роберт Хедфилд провёл серию экспериментов для установления влияния добавок на свойства железа. Лишь через несколько лет ему удалось поставить заказчикам первую тонну трансформаторной стали с добавками кремния.[5]

Следующий крупный скачок в технологии производства сердечников был сделан в начале 30-х годов XX в, когда американский металлург Норман П. Гросс установил, что при комбинированном воздействии прокатки и нагревания у кремнистой стали появляются незаурядные магнитные свойства в направлении прокатки: магнитное насыщение увеличивалось на 50 %, потери на гистерезис сокращались в 4 раза, а магнитная проницаемость возрастала в 5 раз.[5]

Базовые принципы действия трансформатора

Схематическое устройство трансформатора. 1 — первичная обмотка, 2 — вторичная

Работа трансформатора основана на двух базовых принципах:

  1. Изменяющийся во времени электрический ток создаёт изменяющееся во времени магнитное поле (электромагнетизм)
  2. Изменение магнитного потока, проходящего через обмотку, создаёт ЭДС в этой обмотке (электромагнитная индукция)

На одну из обмоток, называемую первичной обмоткой, подаётся напряжение от внешнего источника. Протекающий по первичной обмотке переменный ток создаёт переменный магнитный поток в магнитопроводе. В результате электромагнитной индукции, переменный магнитный поток в магнитопроводе создаёт во всех обмотках, в том числе и в первичной, ЭДС индукции, пропорциональную первой производной магнитного потока, при синусоидальном токе сдвинутой на 90° в обратную сторону по отношению к магнитному потоку.

В некоторых трансформаторах, работающих на высоких или сверхвысоких частотах, магнитопровод может отсутствовать.

Закон Фарадея

ЭДС, создаваемая во вторичной обмотке, может быть вычислена по закону Фарадея, который гласит, что:

Где

U2 — Напряжение на вторичной обмотке,
N2 — число витков во вторичной обмотке,
Φ — суммарный магнитный поток, через один виток обмотки. Если витки обмотки расположены перпендикулярно линиям магнитного поля, то поток будет пропорционален магнитному полю B и площади S через которую он проходит.

ЭДС, создаваемая в первичной обмотке, соответственно:

Где

U1 — мгновенное значение напряжения на концах первичной обмотки,
N1 — число витков в первичной обмотке.

Поделив уравнение U2 на U1, получим отношение[6]:

Уравнения идеального трансформатора

Идеальный трансформатор — трансформатор, у которого отсутствуют потери энергии на нагрев обмоток и потоки рассеяния обмоток[7]. В идеальном трансформаторе все силовые линии проходят через все витки обеих обмоток, и поскольку изменяющееся магнитное поле порождает одну и ту же ЭДС в каждом витке, суммарная ЭДС, индуцируемая в обмотке, пропорциональна полному числу её витков[8]. Такой трансформатор всю поступающую энергию из первичной цепи трансформирует в магнитное поле и, затем, в энергию вторичной цепи. В этом случае поступающая энергия равна преобразованной энергии:

Где

P1 — мгновенное значение поступающей на трансформатор мощности, поступающей из первичной цепи,
P2 — мгновенное значение преобразованной трансформатором мощности, поступающей во вторичную цепь.

Соединив это уравнение с отношением напряжений на концах обмоток, получим уравнение идеального трансформатора:

Таким образом получаем, что при увеличении напряжения на концах вторичной обмотки U2, уменьшается ток вторичной цепи I2.

Для преобразования сопротивления одной цепи к сопротивлению другой, нужно умножить величину на квадрат отношения.[9] Например, сопротивление Z2 подключено к концам вторичной обмотки, его приведённое значение к первичной цепи будет . Данное правило справедливо также и для вторичной цепи: .

Режимы работы трансформатора

1. Режим холостого хода. Данный режим характеризуется разомкнутой вторичной цепью трансформатора, вследствие чего ток в ней не течёт. С помощью опыта холостого хода можно определить КПД трансформатора, коэффициент трансформации, а также потери в сердечнике.

2. Нагрузочный режим. Этот режим характеризуется замкнутой на нагрузке вторичной цепью трансформатора. Данный режим является основным рабочим для трансформатора.

3. Режим короткого замыкания. Этот режим получается в результате замыкания вторичной цепи накоротко. С его помощью можно определить потери полезной мощности на нагрев проводов в цепи трансформатора. Это учитывается в схеме замещения реального трансформатора при помощи активного сопротивления.

Режим холостого хода

Когда вторичные обмотки ни к чему не подключены (режим холостого хода), ЭДС индукции в первичной обмотке практически полностью[10] компенсирует напряжение источника питания, поэтому ток, протекающий через первичную обмотку, невелик. Для трансформатора с сердечником из магнитомягкого материала (ферромагнитного материала трансформаторной стали) ток холостого хода характеризует величину потерь в сердечнике (на вихревые токи и на гистерезис) и реактивную мощность перемагничивания магнитопровода. Мощность потерь можно вычислить, умножив активную составляющую тока холостого хода на напряжение, подаваемое на трансформатор.

Для трансформатора без ферромагнитного сердечника потери на перемагничивание отсутствуют, а ток холостого хода определяется сопротивлением индуктивности первичной обмотки, которое пропорционально частоте переменного тока и величине индуктивности.

Векторная диаграмма напряжений и токов в трансформаторе на холостом ходу при согласном включении обмоток приведена в[11] на рис.1.6 б).

Напряжение на вторичной обмотке в первом приближении определяется законом Фарадея

Режим короткого замыкания

В режиме короткого замыкания, на первичную обмотку трансформатора подается переменное напряжение небольшой величины, выводы вторичной обмотки соединяют накоротко. Величину напряжения на входе устанавливают такую, чтобы ток короткого замыкания равнялся номинальному (расчетному) току трансформатора. В таких условиях величина напряжения короткого замыкания характеризует потери в обмотках трансформатора, потери на омическом сопротивлении. Мощность потерь можно вычислить умножив напряжение короткого замыкания на ток короткого замыкания.

Данный режим широко используется в измерительных трансформаторах тока.

Режим с нагрузкой

При подключении нагрузки к вторичной обмотке во вторичной цепи возникает ток, создающий магнитный поток в магнитопроводе, направленный противоположно магнитному потоку, создаваемому первичной обмоткой. В результате в первичной цепи нарушается равенство ЭДС индукции и ЭДС источника питания, что приводит к увеличению тока в первичной обмотке до тех пор, пока магнитный поток не достигнет практически прежнего значения.

Схематично, процесс преобразования можно изобразить следующим образом:

Мгновенный магнитный поток в магнитопроводе трансформатора определяется интегралом по времени от мгновенного значения ЭДС в первичной обмотке и в случае синусоидального напряжения сдвинут по фазе на 90° по отношению к ЭДС. Наведённая во вторичных обмотках ЭДС пропорциональна первой производной от магнитного потока и для любой формы тока совпадает по фазе и форме с ЭДС в первичной обмотке. Векторная диаграмма напряжений и токов в трансформаторе с нагрузкой при согласном включении обмоток приведена в[11] на рис.1.6 в).

Теория трансформаторов

Уравнения линейного трансформатора.

Пусть i1, i2 — мгновенные значения тока в первичной и вторичной обмотке соответственно, u1 — мгновенное напряжение на первичной обмотке, RH — сопротивление нагрузки. Тогда

Здесь L1, R1— индуктивность и активное сопротивление первичной обмотки, L2, R2— то же самое для вторичной обмотки, L12— взаимная индуктивность обмоток. Если магнитный поток первичной обмотки полностью пронизывает вторичную, то есть если отсутствует поле рассеяния, то . Индуктивности обмоток в первом приближении пропорциональны квадрату количества витков в них.

Мы получили систему линейных дифференциальных уравнений для токов в обмотках. Можно преобразовать эти дифференциальные уравнения в обычные алгебраические, если воспользоваться методом комплексных амплитуд.

Для этого рассмотрим отклик системы на синусоидальный сигнал u1=U1 e-jω t (ω=2π f, где f — частота сигнала, j — мнимая единица). Тогда i1=I1 e-jω t и т. д., сокращая экспоненциальные множители получим

U1=-jωL1 I1 -jωL12 I2+I1 R1

-jωL2 I2 -jω L12 I1+I2 R2 =-I2 Zн

Метод комплексных амплитуд позволяет исследовать не только чисто активную, но и произвольную нагрузку, при этом достаточно заменить сопротивление нагрузки Rн её импедансом Zн. Из полученных линейных уравнений можно легко выразить ток через нагрузку, воспользовавшись законом Ома— напряжение на нагрузке, и т. п.

Т-образная схема замещения трансформатора.

На рисунке показана эквивалентная схема трансформатора с подключенной нагрузкой, как он видится со стороны первичной обмотки.

Здесь T — коэффициент трансформации, L12 — «полезная» индуктивность первичной обмотки, L1п, L2п — индуктивности первичной и вторичной обмотки, связанные с рассеянием,R1п, R2п — активные сопротивления первичной и вторичной обмотки соответственно, Zн — импеданс нагрузки.

Потери в трансформаторах

Степень потерь (и снижения КПД) в трансформаторе зависит, главным образом, от качества, конструкции и материала «трансформаторного железа» (электротехническая сталь). Потери в стали состоят в основном из потерь на нагрев сердечника, на гистерезис и вихревые токи. Потери в трансформаторе, где «железо» монолитное, значительно больше, чем в трансформаторе, где оно составлено из многих секций (так как в этом случае уменьшается количество вихревых токов). На практике монолитные сердечники не применяются. Для снижения потерь в магнитопроводе трансформатора магнитопровод может изготавливаться из специальных сортов трансформаторной стали с добавлением кремния, который повышает удельное сопротивление железа электрическому току, а сами пластины лакируются для изоляции друг от друга.

Габаритная мощность

Габаритная мощность трансформатора описывается следующей формулой:

Pгаб=(P1 + P2)/2=(U1I1 + U2I2)/2

  • 1 — первичной обмотки
  • 2 — вторичной обмотки

Однако, это конечный результат. Или академическое определение. Изначально габаритная мощность, как следует из названия, определяется габаритами сердечника и материалом, его магнитными и частотными свойствами.

КПД трансформатора

КПД трансформатора находится по следующей формуле:

        

где

P0 — потери холостого хода (кВт) при номинальном напряжении
PL — нагрузочные потери (кВт) при номинальном токе
P2 — активная мощность (кВт), подаваемая на нагрузку
n — относительная степень нагружения (при номинальном токе n=1).

Виды трансформаторов

Трансформатор Мачтовая трансформаторная подстанция с трёхфазным понижающим трансформатором

Силовой трансформатор

Силовой трансформатор — трансформатор, предназначенный для преобразования электрической энергии в электрических сетях и в установках, предназначенных для приёма и использования электрической энергии. Слово «силовой» отражает работу данного вида трансформаторов с большими мощностями. Необходимость применения силовых трансформаторов обусловлена различной величиной рабочих напряжений ЛЭП (100-750 кВ), городских электросетей (как правило 6 кВ), напряжения, подаваемого конечным потребителям (0,4 кВ, они же 380/220 В) и напряжения, требуемого для работы электромашин и электроприборов (самые различные от единиц вольт до сотен киловольт).

Автотрансформатор

Автотрансформа́тор — вариант трансформатора, в котором первичная и вторичная обмотки соединены напрямую, и имеют за счёт этого не только электромагнитную связь, но и электрическую. Обмотка автотрансформатора имеет несколько выводов (как минимум 3), подключаясь к которым, можно получать разные напряжения. Преимуществом автотрансформатора является более высокий КПД, поскольку лишь часть мощности подвергается преобразованию — это особенно существенно, когда входное и выходное напряжения отличаются незначительно. Недостатком является отсутствие электрической изоляции (гальванической развязки) между первичной и вторичной цепью. Применение автотрансформаторов экономически оправдано вместо обычных трансформаторов для соединения эффективно заземленных сетей с напряжением 110 кВ и выше при коэффициентах трансформации не более 3-4.Существенным является меньший расход стали для сердечника, меди для обмоток, меньший вес и габариты, и в итоге — меньшая стоимость.

Трансформатор тока

Трансформа́тор то́ка — трансформатор, питающийся от источника тока. Типичное применение — для снижения первичного тока до величины, используемой в цепях измерения, защиты, управления и сигнализации. Номинальное значение тока вторичной обмотки 1А , 5А. Первичная обмотка трансформатора тока включается в цепь с измеряемым переменным током, а во вторичную включаются измерительные приборы. Ток, протекающий по вторичной обмотке трансформатора тока, равен току первичной обмотки, деленному на коэффициент трансформации. ВНИМАНИЕ! Вторичная обмотка токового трансформатора должна быть надёжно замкнута на низкоомную нагрузку измерительного прибора или накоротко. При случайном или умышленном разрыве цепи возникает скачок напряжения, опасный для изоляции, окружающих электроприборов и жизни техперсонала!

Трансформатор напряжения

Трансформатор напряжения — трансформатор, питающийся от источника напряжения. Типичное применение — преобразование высокого напряжения в низкое в цепях, в измерительных цепях и цепях РЗиА. Применение трансформатора напряжения позволяет изолировать логические цепи защиты и цепи измерения от цепи высокого напряжения.

Импульсный трансформатор

Импульсный трансформатор — это трансформатор, предназначенный для преобразования импульсных сигналов с длительностью импульса до десятков микросекунд с минимальным искажением формы импульса[12]. Основное применение заключается в передаче прямоугольного электрического импульса (максимально крутой фронт и срез, относительно постоянная амплитуда). Он служит для трансформации кратковременных видеоимпульсов напряжения, обычно периодически повторяющихся с высокой скважностью. В большинстве случаев основное требование, предъявляемое к ИТ заключается в неискажённой передаче формы трансформируемых импульсов напряжения; при воздействии на вход ИТ напряжения той или иной формы на выходе желательно получить импульс напряжения той же самой формы, но, быть может, иной амплитуды или другой полярности.

Разделительный трансформатор

Разделительный трансформатор — трансформатор, первичная обмотка которого электрически не связана со вторичными обмотками. Силовые разделительные трансформаторы предназначены для повышения безопасности электросетей, при случайных одновременных прикасаниях к земле и токоведущим частям или нетоковедущим частям, которые могут оказаться под напряжением в случае повреждения изоляции.[13] Сигнальные разделительные трансформаторы обеспечивают гальваническую развязку электрических цепей.

Согласующий трансформатор

Согласующий трансформатор — трансформатор, применяемый для согласования сопротивления различных частей (каскадов) электронных схем при минимальном искажении формы сигнала. Одновременно согласующий трансформатор обеспечивает создание гальванической развязки между участками схем.

Пик-трансформатор

Пик-трансформатор — трансформатор, преобразующий напряжение синусоидальной формы в импульсное напряжение с изменяющейся через каждые полпериода полярностью.

Сдвоенный дроссель

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

Трансфлюксор

В этом разделе не хватает ссылок на источники информации. Информация должна быть проверяема, иначе она может быть поставлена под сомнение и удалена.
Вы можете отредактировать эту статью, добавив ссылки на авторитетные источники.
Эта отметка установлена 12 мая 2011.

Трансфлюксор — разновидность трансформатора, используемая для хранения информации[14][15]. Основное отличие от обычного трансформатора — это большая величина остаточной намагниченности магнитопровода. Иными словами трансфлюксоры могут выполнять роль элементов памяти. Помимо этого трансфлюксоры часто снабжались дополнительными обмотками, обеспечивающими начальное намагничивание и задающими режимы их работы. Эта особенность позволяла (в сочетании с другими элементами) строить на трансфлюксорах схемы управляемых генераторов, элементов сравнения и искусственных нейронов.

Основные части конструкции трансформатора

Стержневой тип трёхфазных трансформаторов Броневой тип трёхфазных трансформаторов

Основными частями конструкции трансформатора являются:

  • магнитопровод
  • обмотки
  • каркас для обмоток
  • изоляция
  • система охлаждения
  • прочие элементы (для монтажа, доступа к выводам обмоток, защиты трансформатора и т.п.)

В практичной конструкции трансформатора производитель выбирает между тремя различными базовыми концепциями:

  • Стержневой
  • Броневой
  • Тороидальный

Любая из этих концепций не влияет на эксплуатационные характеристики или эксплуатационную надёжность трансформатора, но имеются существенные различия в процессе их изготовления. Каждый производитель выбирает концепцию, которую он считает наиболее удобной с точки зрения изготовления, и стремится к применению этой концепции на всём объёме производства.

В то время как обмотки стержневого типа заключают в себе сердечник, сердечник броневого типа заключает в себе обмотки. Если смотреть на активный компонент (т.e. сердечник с обмотками) стержневого типа, обмотки хорошо видны, но они скрывают за собой стержни магнитной системы сердечника. Видно только верхнее и нижнее ярмо сердечника. В конструкции броневого типа сердечник скрывает в себе основную часть обмоток.

Ещё одно отличие состоит в том, что ось обмоток стержневого типа, как правило, имеет вертикальное положение, в то время как в броневой конструкции она может быть горизонтальной или вертикальной.

Магнитная система (магнитопровод)

Магнитная система (магнитопровод) трансформатора — выполняется из электротехнической стали, пермаллоя, феррита или другого ферромагнитного материала в определённой геометрической форме. Предназначается для локализации в нём основного магнитного поля трансформатора. Магнитопровод в зависимости от материала и конструкции может набираться из пластин, прессоваться, навиваться из тонкой ленты, собираться из 2, 4 и более «подков». Магнитная система в полностью собранном виде совместно со всеми узлами и деталями, служащими для скрепления отдельных частей в единую конструкцию, называется остовом трансформатора.

Часть магнитной системы, на которой располагаются основные обмотки трансформатора, называется — стержень[16]

Часть магнитной системы трансформатора, не несущая основных обмоток и служащая для замыкания магнитной цепи, называется — ярмо[16]

В зависимости от пространственного расположения стержней, выделяют:

  1. Плоская магнитная система — магнитная система, в которой продольные оси всех стержней и ярм расположены в одной плоскости
  2. Пространственная магнитная система — магнитная система, в которой продольные оси стержней или ярм, или стержней и ярм расположены в разных плоскостях
  3. Симметричная магнитная система — магнитная система, в которой все стержни имеют одинаковую форму, конструкцию и размеры, а взаимное расположение любого стержня по отношению ко всем ярмам одинаково для всех стержней
  4. Несимметричная магнитная система — магнитная система, в которой отдельные стержни могут отличаться от других стержней по форме, конструкции или размерам или взаимное расположение какого-либо стержня по отношению к другим стержням или ярмам может отличаться от расположения любого другого стержня

Обмотки

Основным элементом обмотки является виток — электрический проводник, или ряд параллельно соединённых таких проводников (многопроволочная жила), однократно обхватывающий часть магнитной системы трансформатора, электрический ток которого совместно с токами других таких проводников и других частей трансформатора создаёт магнитное поле трансформатора и в котором под действием этого магнитного поля наводится электродвижущая сила.

Обмотка — совокупность витков, образующих электрическую цепь, в которой суммируются ЭДС, наведённые в витках. В трёхфазном трансформаторе под обмоткой обычно подразумевают совокупность обмоток одного напряжения трёх фаз, соединяемых между собой.

Сечение проводника обмотки в силовых трансформаторах обычно имеет квадратную форму для наиболее эффективного использования имеющегося пространства (для увеличения коэффициента заполнения в окне сердечника). При увеличении площади сечения проводника он может быть разделён на два и более параллельных проводящих элементов с целью снижения потерь на вихревые токи в обмотке и облегчения функционирования обмотки. Проводящий элемент квадратной формы называется жилой.

Транспонированный кабель, применяемый в обмотке трансформатора

Каждая жила изолируется при помощи либо бумажной обмотки, либо эмалевого лака. Две отдельно изолированных и параллельно соединённых жилы иногда могут иметь общую бумажную изоляцию. Две таких изолированных жилы в общей бумажной изоляции называются кабелем.

Особым видом проводника обмотки является непрерывно транспонированный кабель. Этот кабель состоит из жил, изолированных при помощи двух слоёв эмалевого лака, расположенных в осевом положении друг к другу, как показано на рисунке. Непрерывно транспонированный кабель получается путём перемещения внешней жилы одного слоя к следующему слою с постоянным шагом и применения общей внешней изоляции[17].

Бумажная обмотка кабеля выполнена из тонких (несколько десятков микрометров) бумажных полос шириной несколько сантиметров, намотанных вокруг жилы. Бумага заворачивается в несколько слоёв для получения требуемой общей толщины.

Дисковая обмотка

Обмотки разделяют по:

  1. Назначению
    • Основные — обмотки трансформатора, к которым подводится энергия преобразуемого или от которых отводится энергия преобразованного переменного тока.
    • Регулирующие — при невысоком токе обмотки и не слишком широком диапазоне регулирования, в обмотке могут быть предусмотрены отводы для регулирования коэффициента трансформации напряжения.
    • Вспомогательные — обмотки, предназначенные, например, для питания сети собственных нужд с мощностью существенно меньшей, чем номинальная мощность трансформатора, для компенсации третей гармонической магнитного поля, подмагничивания магнитной системы постоянным током, и т. п.
  2. Исполнению
    • Рядовая обмотка — витки обмотки располагаются в осевом направлении во всей длине обмотки. Последующие витки наматываются плотно друг к другу, не оставляя промежуточного пространства.
    • Винтовая обмотка — винтовая обмотка может представлять собой вариант многослойной обмотки с расстояниями между каждым витком или заходом обмотки.
    • Дисковая обмотка — дисковая обмотка состоит из ряда дисков, соединённых последовательно. В каждом диске витки наматываются в радиальном направлении в виде спирали по направлению внутрь и наружу на соседних дисках.
    • Фольговая обмотка — фольговые обмотки выполняются из широкого медного или алюминиевого листа толщиной от десятых долей миллиметра до нескольких миллиметров.
Схемы и группы соединения обмоток трёхфазных трансформаторов

Существуют три основных способа соединения фазовых обмоток каждой стороны трёхфазного трансформатора:

  • Y-соединение («звезда»), где каждая обмотка соединена одним из концов с общей точкой, называемой нейтральной. Различают «звезду» с выводом от общей точки (обозначение Y0 или Yn) и без него (Y)
  • Δ-соединение («треугольник»), где три фазных обмотки соединены последовательно
  • Z-соединение («зигзаг»). При данном способе соединения каждая фазная обмотка состоит из двух одинаковых частей, размещенных на разных стержнях магнитопровода и соединенных последовательно, встречно. Полученные три фазные обмотки соединяются в общей точке, аналогично «звезде». Обычно применяется «зигзаг» с отводом от общей точки (Z0)

Как первичная, так и вторичная обмотки трансформатора могут быть соединены любым из трёх способов, показанным выше, в любых комбинациях. Конкретный способ и комбинация определяются назначением трансформатора.

Y-соединение обычно применяется для обмоток, работающих под высоким напряжением. Это объясняется многими причинами:

— обмотки трехфазного автотрансформатора могут быть соединены только «звездой»;

— когда вместо одного сверхмощного трехфазного трансформатора применяют три однофазных автотрансформатора соединить их иным способом невозможно;

— когда вторичная обмотка трансформатора питает высоковольтную линию, наличие заземленной нейтрали снижает перенапряжения при ударе молний. Без заземления нейтрали невозможна работа дифференциальной защиты линии, в части утечки на землю. При этом первичные обмотки всех принимающих трансформаторов на этой линии не должны иметь заземленной нейтрали;

— существенно упрощается конструкция регуляторов напряжения (переключателей отпаек). Размещение отпаек обмотки с «нейтрального» конца обеспечивает минимальное количество групп контактов. Снижаются требования к изоляции переключателя, т.к. он работает при минимальном напряжении относительно Земли;

— это соединение наиболее технологично и наименее металлоемко.

Соединение в «треугольник» применяется в трансформаторах, где одна обмотка уже соединена «звездой», в особенности с выводом нейтрали.

Эксплуатация все еще широко распространенных трансформаторов со схемой Y/Y0 оправдана, если нагрузка на его фазы одинаковая (трехфазный двигатель, трехфазная электропечь, строго рассчитанное уличное освещение и пр.) Если же нагрузка несимметричная (бытовая и прочая однофазная), то магнитный поток в сердечнике выходит из равновесия, а нескомпенсированный магнитный поток (так называемый «поток нулевой последовательности») замыкается через крышку и бак, вызывая их нагрев и вибрацию. Первичная обмотка не может этот поток скомпенсировать, т.к. её конец соединен с виртуальной нейтралью, не соединенной с генератором. Выходные напряжения будут искажены (возникнет «перекос фаз»). Для однофазной нагрузки такой трансформатор по сути является дросселем с разомкнутым сердечником, и полное его сопротивление велико. Ток однофазного короткого замыкания будет сильно занижен по сравнению с расчетным (для трехфазного к.з.), что делает ненадежной работу защитной аппаратуры.

Если же первичная обмотка соединена треугольником (трансформатор со схемой Δ/Y0), то обмотки каждого стержня имеют два вывода как к нагрузке, так и к генератору, и первичная обмотка может подмагничивать каждый стержень в отдельности, не влияя на два других и не нарушая магнитное равновесие. Однофазное сопротивление такого трансформатора будет близко к расчетному, перекос напряжения практически устранен.

С другой стороны, у обмотки треугольником усложняется конструкция переключателя отпаек (контакты под высоким напряжением).

Соединение обмотки треугольником позволяет циркулировать третьей и кратным ей гармоникам тока внутри кольца, образованного тремя последовательно соединёнными обмотками. Замыкание токов третьей гармоники необходимо для снижения сопротивления трансформатора несинусоидальным токам нагрузки (нелинейная нагрузка)и поддержания его напряжения синусоидальным. Третья гармоника тока во всех трёх фазах имеет одинаковое направление, данные токи не могут циркулировать в обмотке, соединённой звездой с изолированной нейтралью.

Недостаток троичных синусоидальных токов в намагничивающем токе может привести к значительным искажениям наведённого напряжения, в случаях, если у сердечника 5 стержней, или он исполнен в броневом варианте. Соединённая треугольником обмотка трансформатора устранит данное нарушение, так как обмотка с соединением треугольником обеспечит затухание гармонических токов. Иногда в трансформаторах предусмотрено наличие третичной Δ-соединённой обмотки, предусмотренной не для зарядки, а для предотвращения искажения напряжения и понижения полного сопротивления нулевой последовательности. Такие обмотки называются компенсационными. Распределительные трансформаторы, предназначенные для зарядки, между фазой и нейтралью на стороне первого контура, снабжены обычно соединённой треугольником обмоткой. Однако ток в соединённой треугольником обмотке может быть очень слабым для достижения минимума номинальной мощности, а требуемый размер проводника обмотки чрезвычайно неудобен для заводского изготовления. В подобных случаях высоковольтная обмотка может быть соединена звездой, а вторичная обмотка — зигзагообразно. Токи нулевой последовательности, циркулирующие в двух отводах зигзагообразно соединённой обмотки будут балансировать друг друга, полное сопротивление нулевой последовательности вторичной стороны главным образом определяется полем рассеяния магнитного поля между двумя разветвлениями обмоток, и выражается весьма незначительной цифрой.

При использовании соединения пары обмоток различными способами возможно достигнуть различных степеней напряжения смещения между сторонами трансформатора.

Сдвиг фаз между ЭДС первичной и вторичной обмоток принято выражать группой соединений. Для описания напряжения смещения между первичной и вторичной, или первичной и третичной обмотками, традиционно используется пример с циферблатом часов. Так как этот сдвиг фаз может изменяться от 0° до 360°,а кратность сдвига составляет 30°, то для обозначения группы соединений выбирается ряд чисел от 1 до 12, в котором каждая единица соответствует углу сдвига в 30°. Одна фаза первичной указывает на 12, а соответствующая фаза другой стороны указывает на другую цифру циферблата.

Наиболее часто используемая комбинация Yd11 означает, например, наличие 30º смещения нейтрали между напряжениями двух сторон

Схемы и группы соединения обмоток трёхфазных двухобмоточных трансформаторов[18][19] (не закончена, в работе)
Схема соединения обмоток Диаграмма векторов напряжения
холостого хода*
Условное
обозначение
ВН НН
У/Д-11

Примечание: на диаграмме зелёным цветом обозначены векторы обмотки Звезда, синим — Треугольник, красным смещение вектора AB.

В железнодорожных трансформаторах также встречается группа соединений «разомкнутый треугольник — неполная звезда».

Бак

Бак в первую очередь представляет собой резервуар для масла, а также обеспечивает физическую защиту для активного компонента. Он также служит в качестве опорной конструкции для вспомогательных устройств и аппаратуры управления.

Перед заполнением маслом бака с активным компонентом внутри из него выкачивается весь воздух, который может подвергнуть опасности диэлектрическую прочность изоляции трансформатора (поэтому бак предназначен для выдерживания давления атмосферы с минимальной деформацией).

Ещё одним явлением, учитываемым при проектировании баков, является совпадение звуковых частот, вырабатываемых сердечником трансформатора, и частот резонанса деталей бака, что может усилить шум, излучаемый в окружающую среду.

Конструкция бака допускает температурно-зависимое расширение масла. Чаще всего устанавливается отдельный расширительный бачок, который также называется расширителем.

При увеличении номинальной мощности трансформатора воздействие больших токов внутри и снаружи трансформатора оказывает влияние на конструкцию. То же самое происходит с магнитным потоком рассеяния внутри бака. Вставки из немагнитного материала вокруг сильноточных проходных изоляторов снижают риск перегрева. Внутренняя облицовка бака из высокопроводящих щитков не допускает попадания потока через стенки бака. С другой стороны, материал с низким магнитным сопротивлением поглощает поток перед его прохождением через стенки бака.

Обозначение на схемах

На схемах трансформатор обозначается следующим образом:

Центральная толстая линия соответствует сердечнику, 1 — первичная обмотка (обычно слева), 2,3 — вторичные обмотки. Число полуокружностей в очень грубом приближении символизирует число витков обмотки (больше витков — больше полуокружностей, но без строгой пропорциональности).

При обозначении трансформатора жирной точкой около вывода могут быть указаны начала катушек (не менее чем на двух катушках, знаки мгновенно действующей ЭДС на этих выводах одинаковы). Применяется при обозначении промежуточных трансформаторов в усилительных (преобразовательных) каскадах для подчёркивание син- или противофазности, а также в случае нескольких (первичных или вторичных) обмоток, если соблюдение «полярности» их подключения необходимо для работы остальной части схемы. Если начала обмоток не указаны явно, то предполагается, что все они направлены в одну сторону (после конца одной обмотки — начало следующей).

В схемах трёхфазных трансформаторах «обмотки» располагают перпендикулярно «сердечнику» (Ш-образно, вторичные обмотки напротив соответствующих первичных), начала всех обмоток направлены в сторону «сердечника».

Применение трансформаторов

Наиболее часто трансформаторы применяются в электросетях и в источниках питания различных приборов.

Применение в электросетях

Поскольку потери на нагревание провода пропорциональны квадрату тока, проходящего через провод, при передаче электроэнергии на большое расстояние выгодно использовать очень большие напряжения и небольшие токи. Из соображений безопасности и для уменьшения массы изоляции в быту желательно использовать не столь большие напряжения. Поэтому для наиболее выгодной транспортировки электроэнергии в электросети многократно применяют силовые трансформаторы: сначала для повышения напряжения генераторов на электростанциях перед транспортировкой электроэнергии, а затем для понижения напряжения линии электропередач до приемлемого для потребителей уровня.

Поскольку в электрической сети три фазы, для преобразования напряжения применяют трёхфазные трансформаторы, или группу из трёх однофазных трансформаторов, соединённых в схему звезды или треугольника. У трёхфазного трансформатора сердечник для всех трёх фаз общий.

Несмотря на высокий КПД трансформатора (для трансформаторов большой мощности — свыше 99 %), в очень мощных трансформаторах электросетей выделяется большая мощность в виде тепла (например, для типичной мощности блока электростанции 1 ГВт на трансформаторе может выделяться мощность до нескольких мегаватт). Поэтому трансформаторы электросетей используют специальную систему охлаждения: трансформатор помещается в баке, заполненном трансформаторным маслом или специальной негорючей жидкостью. Масло циркулирует под действием конвекции или принудительно между баком и мощным радиатором. Иногда масло охлаждают водой. «Сухие» трансформаторы используют при относительно малой мощности (до 16000 кВт).

Применение в источниках электропитания

Компактный сетевой трансформатор

Для питания разных узлов электроприборов требуются самые разнообразные напряжения. Блоки электропитания в устройствах, которым необходимо несколько напряжений различной величины содержат трансформаторы с несколькими вторичными обмотками или содержат в схеме дополнительные трансформаторы. Например, в телевизоре с помощью трансформаторов получают напряжения от 5 вольт (для питания микросхем и транзисторов) до нескольких киловольт (для питания анода кинескопа через умножитель напряжения).

В прошлом в основном применялись трансформаторы, работающие с частотой электросети, то есть 50-60 Гц.

В схемах питания современных радиотехнических и электронных устройств (например в блоках питания персональных компьютеров) широко применяются высокочастотные импульсные трансформаторы. В импульсных блоках питания переменное напряжение сети сперва выпрямляют, а затем преобразуют при помощи инвертора в высокочастотные импульсы. Система управления с помощью широтно-импульсной модуляции (ШИМ) позволяет стабилизировать напряжение. После чего импульсы высокой частоты подаются на импульсный трансформатор, на выходе с которого, после выпрямления и фильтрации получают стабильное постоянное напряжение.

В прошлом сетевой трансформатор (на 50-60 Гц) был одной из самых тяжёлых деталей многих приборов. Дело в том, что линейные размеры трансформатора определяются передаваемой им мощностью, причём оказывается, что линейный размер сетевого трансформатора примерно пропорционален мощности в степени 1/4. Размер трансформатора можно уменьшить, если увеличить частоту переменного тока. Поэтому современные импульсные блоки питания при одинаковой мощности значительно легче.

Трансформаторы 50-60 Гц, несмотря на их недостатки, продолжают использовать в схемах питания, в тех случаях, когда надо обеспечить минимальный уровень высокочастотных помех, например при высококачественном звуковоспроизведении.

Другие применения трансформатора

  • Разделительные трансформаторы (трансформаторная гальваническая развязка). Нейтральный провод электросети может иметь контакт с «землёй», поэтому при одновременном касании человеком фазового провода (а также корпуса прибора с плохой изоляцией) и заземлённого предмета тело человека замыкает электрическую цепь, что создаёт угрозу поражения электрическим током. Если же прибор включён в сеть через трансформатор, касание прибора одной рукой вполне безопасно, поскольку вторичная цепь трансформатора никакого контакта с землёй не имеет.
  • Импульсные трансформаторы (ИТ). Основное применение заключается в передаче прямоугольного электрического импульса (максимально крутой фронт и срез, относительно постоянная амплитуда). Он служит для трансформации кратковременных видеоимпульсов напряжения, обычно периодически повторяющихся с высокой скважностью. В большинстве случаев основное требование, предъявляемое к ИТ, заключается в неискажённой передаче формы трансформируемых импульсов напряжения; при воздействии на вход ИТ напряжения той или иной формы на выходе желательно получить импульс напряжения той же самой формы, но, быть может, иной амплитуды или другой полярности.
  • Измерительные трансформаторы. Применяют для измерения очень больших или очень маленьких переменных напряжений и токов в цепях РЗиА.
  • Измерительный трансформатор постоянного тока. На самом деле представляет собой магнитный усилитель, при помощи постоянного тока малой мощности управляющий мощным переменным током. При использовании выпрямителя ток выхода будет постоянным и зависеть от величины входного сигнала.
  • Измерительно-силовые трансформаторы. Имеют широкое применение в схемах генераторов переменного тока малой и средней мощности (до мегаватта), например, в дизель-генераторах. Такой трансформатор представляет собой измерительный трансформатор тока с первичной обмоткой, включённой последовательно с нагрузкой генератора. Со вторичной обмотки снимается переменное напряжение, которое после выпрямителя подаётся на обмотку подмагничивания ротора. (Если генератор — трёхфазный, обязательно применяется и трёхфазный трансформатор). Таким образом, достигается стабилизация выходного напряжения генератора — чем больше нагрузка, тем сильнее ток подмагничивания, и наоборот.
  • Согласующие трансформаторы. Из законов преобразования напряжения и тока для первичной и вторичной обмотки (I1=I2w2/w1,U1=U2w1/w2) видно, что со стороны цепи первичной обмотки всякое сопротивление во вторичной обмотке выглядит в (w1/w2 раз больше. Поэтому согласующие трансформаторы применяются для подключения низкоомной нагрузки к каскадам электронных устройств, имеющим высокое входное или выходное сопротивление. Например, высоким выходным сопротивлением может обладать выходной каскад усилителя звуковой частоты, особенно, если он собран на лампах, в то время как динамики имеют очень низкое сопротивление. Согласующие трансформаторы также исключительно полезны в высокочастотных линиях, где различие сопротивления линии и нагрузки привело бы к отражению сигнала от концов линии, и, следовательно, к большим потерям.

Фазоинвертирующие и согласующие трансформаторы в выходном каскаде усилителя звуковой частоты с транзисторами одного типа проводимости. Транзистор в такой схеме усиливает только половину периода выходного сигнала. Чтобы усилить оба полупериода, нужно подать сигнал на два транзистора в противофазе. Это и обеспечивает трансформатор T1. Трансформатор T2 суммирует выходные импульсы VT1 и VT2 в противофазе и согласует выходной каскад с низкоомным динамиком

  • Фазоинвертирующие трансформаторы. Трансформатор передаёт только переменную компоненту сигнала, поэтому даже если все постоянные напряжения в цепи имеют один знак относительно общего провода, сигнал на выходе вторичной обмотки трансформатора будет содержать как положительную, так и отрицательную полуволны, причём, если центр вторичной обмотки трансформатора подключить к общему проводу, то напряжение на двух крайних выводах этой обмотки будет иметь противоположную фазу. До появления широкодоступных транзисторов с npn типом проводимости фазоинвертирующие трансформаторы применялись в двухтактных выходных каскадах усилителей, для подачи противоположных по полярности сигналов на базы двух транзисторов каскада. К тому же, из-за отсутствия «ламп с противоположным зарядом электрона», фазоинвертирующий трансформатор необходим в ламповых усилителях с двухтактным выходным каскадом.

Эксплуатация

Срок службы

Срок службы трансформатора может быть разделен на две категории:

  1. Экономический срок службы — экономический срок службы заканчивается, когда капитализированная стоимость непрерывной работы существующего трансформатора превысит капитализированную стоимость доходов от эксплуатации этого трансформатора. Или экономический срок жизни трансформатора (как актива) заканчивается тогда, когда удельные затраты на трансформацию энергии с его помощью становятся выше удельной стоимости аналогичных услуг на рынке трансформации энергии.
  2. Технический срок службы

Работа в параллельном режиме

Параллельная работа трансформаторов нужна по очень простой причине. При малой нагрузке мощный трансформатор имеет большие потери холостого хода, поэтому вместо него подключают несколько трансформаторов меньшей мощности, которые отключаются, если в них нет необходимости.

При параллельном подключении двух и более трансформаторов требуется следующее[20]:

  1. Параллельно могут работать только трансформаторы, имеющие одинаковую угловую погрешность между первичным и вторичным напряжениями.
  2. Полюса с одинаковой полярностью на сторонах высокого и низкого напряжения должны быть соединены параллельно.
  3. Трансформаторы должны иметь примерно тот же самый коэффициент передачи по напряжению.
  4. Напряжение полного сопротивления короткого замыкания должно быть одинаковым, в пределах ±10 %.
  5. Отношение мощностей трансформаторов не должно отклоняться более чем 1:3.
  6. Переключатели числа витков должны стоять в положениях, дающих коэффициент передачи по напряжению как можно ближе.

Другими словами, это значит, что следует использовать наиболее схожие трансформаторы. Одинаковые модели трансформаторов являются лучшим вариантом. Отклонение от вышеприведенных требований возможны при использовании соответствующих знаний.

Частота

При одинаковых напряжениях первичной обмотки трансформатор, разработанный для частоты 50 Гц, может использоваться при частоте сети 60 Гц, но не наоборот. При этом необходимо принять во внимание, что возможно потребуется заменить навесное электрооборудование. При частоте меньше номинальной увеличивается индукция в магнитопроводе, что может повлечь его насыщение и как следствие резкое увеличение тока холостого хода и изменение его формы. При частоте больше номинальной повышается величина паразитных токов в магнитопроводе, повышенный нагрев магнитопровода и обмотки, приводящие к ускоренному старению и разрушению изоляции.

Регулирование напряжения трансформатора

В зависимости от нагрузки электрической сети меняется её напряжение. Для нормальной работы электроприёмников потребителей необходимо, чтобы напряжение не отклонялось от заданного уровня больше допустимых пределов, в связи с чем применяются различные способы регулирования напряжения в сети.[21]

Диагностика причин неисправности

Вид неисправности Причина
Перегрев Перегрузка
Перегрев Низкий уровень масла
Перегрев Замыкания
Перегрев Недостаточное охлаждение
Пробой Перегрузка
Пробой Загрязнение масла
Пробой Низкий уровень масла
Пробой Старение изоляции витков
Обрыв Плохое качество пайки
Обрыв Сильные электромеханические деформации при КЗ
Повышенное гудение Ослабление прессовки шихтованного магнитопровода
Повышенное гудение Перегрузка
Повышенное гудение Несимметричная нагрузка
Повышенное гудение КЗ в обмотке
Появление воздуха в газовом реле (с термосифонным фильтром) Заглушен термосифонный фильтр, воздух появляется в газовом реле через заглушку

Перенапряжения трансформатора

Виды перенапряжений

В процессе использования трансформаторы могут подвергаться напряжению, превосходящему рабочие параметры. Данные перенапряжения классифицируются по их продолжительности на две группы:

  • Кратковременное перенапряжение — напряжение промышленной частоты относительной продолжительности, колеблющейся в пределах менее 1 секунды до нескольких часов.
  • Переходное перенапряжение — кратковременное перенапряжение в пределах от наносекунд до нескольких миллисекунд. Период нарастания может колебаться от нескольких наносекунд до нескольких миллисекунд. Переходное перенапряжение может быть колебательным и неколебательным. Они обычно имеют однонаправленное действие.

Трансформатор также может быть подвергнут комбинации кратковременных и переходных перенапряжений. Кратковременные перенапряжения могут следовать сразу за переходными перенапряжениями.

Перенапряжения классифицируются на две основные группы, характеризующих их происхождение:

  • Перенапряжения, вызванные атмосферными воздействиями. Чаще всего переходные перенапряжения возникают вследствие грозовых разрядов вблизи высоковольтных линий передач, подсоединенных к трансформатору, однако иногда грозовой импульс может поразить трансформатор или саму линию передачи. Пиковая величина напряжения зависит от тока грозового импульса, является статистической переменной. Зарегистрированы токи грозового импульса свыше 100 кА. В соответствии с измерениями, проведенными на высоковольтных линиях электропередач в 50 % случаях пиковая величина токов грозового импульса находится в пределах от 10 до 20 кА. Расстояние между трансформатором и точкой воздействия грозового импульса влияет на время нарастания импульса, поразившего трансформатор, чем короче расстояние до трансформатора, тем короче время.
  • Перенапряжения, сформированные внутри силовой системы. Данная группа охватывает как кратковременные так и переходные перенапряжения, возникшие вследствие изменения условий эксплуатации и обслуживания силовой системы. Данные изменения могут быть вызваны нарушением процесса коммутации или поломкой. Временные перенапряжения вызваны коротким замыканием на землю, сбросом нагрузки или феноменом низкочастотного резонанса. Переходные перенапряжения возникают в случаях, когда часто отключаются или подключаются к системе. Также они могут возникнуть при возгорании внешней изоляции. При переключении реактивной нагрузки, переходное напряжение может возрасти до 6-7 p.u. вследствие многочисленных прерываний тока переходного процесса в автоматическом прерывателе с временем нарастания импульса до нескольких долей микросекунд.
Способность трансформатора выдерживать перенапряжения

Трансформаторы должны пройти определённые испытания электрической прочности изоляции перед выпуском с завода. Прохождение данных испытаний свидетельствуют о вероятности бесперебойной эксплуатации трансформатора.

Испытания описаны в международных и национальных стандартах. Трансформаторы, прошедшие испытания, подтверждают высокую надёжность эксплуатации.

Дополнительным условием высокой степени надёжности является обеспечение приемлемых ограничений перенапряжения, так как трансформатор в процессе эксплуатации может быть подвергнут более серьёзным перенапряжениям по сравнению с условиями тестовых испытаний.

Необходимо подчеркнуть чрезвычайную важность планирования и учёта всех типов перенапряжений, которые могут возникнуть в силовой системе. Для нормального выполнения данного условия необходимо понимание происхождения различных типов перенапряжений. Величина различных типов перенапряжений является статистической переменной. Способность изоляции выдерживать перенапряжения также является статистической переменной.

См. также

Примечания

  1. 1 2 3 4 Харламова Т. Е. История науки и техники. Электроэнергетика. Учебное пособие.-СПб: СЗТУ, 2006. 126 с.
  2. 1 2 Кислицын А. Л. Трансформаторы: Учебное пособие по курсу «Электромеханика».- Ульяновск: УлГТУ, 2001. — 76 с ISBN 5-89146-202-8
  3. Силовые трансформаторы: основные вехи развития к.т. н. Савинцев Ю.М. Доступно на 25.01.2010
  4. Силовой трансформатор: этапы эволюции. Д.т. н., проф. Попов Г. В. на transform.ru. Доступно на 02.08.2008
  5. 1 2 История трансформатора на energoportal.ru. Доступно на 02.08.2008
  6. Winders Power Transformer Principles and Applications. — P. 20–21.
  7. Толмачёв — лекция 8
  8. История Трансформатора
  9. Flanagan William M. Handbook of Transformer Design and Applications. — McGraw-Hill Professional. — P. Chap. 1, p. 1–2. — ISBN 0070212910
  10. В случае достаточной индуктивности трансформатора и частоты тока.
  11. 1 2 http://model.exponenta.ru/electro/0070.htm Дубовицкий Г. П. Трансформаторы
  12. Словарь Бензаря
  13. ГОСТ 30030-93 Трансформаторы разделительные и безопасные разделительные трансформаторы. Технические требования (МЭК 742-83)
  14. Ассоциативное запоминающее устройство — статья из Большой советской энциклопедии (3-е издание)
  15. Не стоит путать с «трансфлюктором», который выполняет роль фильтра.
  16. 1 2 ГОСТ 16110-82. ТРАНСФОРМАТОРЫ СИЛОВЫЕ. Термины и определения
  17. ABB Transformer Handbook
  18. ГОСТ 11677-85. ТРАНСФОРМАТОРЫ СИЛОВЫЕ: Общие технические условия
  19. Кацман М.М. Электрические машины и трансформаторы. Учебник для техникумов для электротехнических и энергетических специальностей. М., «Высшая школа», 1971, 416с.
  20. IEC 60076-8. Силовые трансформаторы — Руководство по применению, пункт 6, страницы 81-91.
  21. Рожкова Л. Д., Козулин В. С. Электрооборудование станций и подстанций: Учебник для техникумов. — 3-е изд., перераб. и доп. — М.: Энергоатомиздат, 1987. — 648 с.: ил. ББК 31.277.1 Р63

Нормативные документы

Литература

  1. Основы теории цепей, Г. И. Атабеков, Лань, С-Пб.,-М.,-Краснодар, 2006.
  2. Электрические машины, Л. М. Пиотровский, Л., «Энергия», 1972.
  3. Силовые трансформаторы. Справочная книга/Под ред. С. Д. Лизунова, А. К. Лоханина. М.:Энергоиздат 2004. — 616 с ISBN 5-98073-004-4
  4. Электрические машины: Трансформаторы: Учебное пособие для электромех. спец. вузов/Б. Н. Сергеенков, В. М. Киселёв, Н. А. Акимова; Под ред. И. П. Копылова. — М.: Высш. шк., 1989—352 с ISBN 5-06-000450-3
  5. Электрические машины, А. И. Вольдек, Л., «Энергия», 1974.
  6. Электромагнитные расчеты трансформаторов и реакторов. — М.: Энергия, 1981—392 с.
  7. Конструирование трансформаторов. А. В. Сапожников. М.: Госэнергоиздат. 1959.
  8. Расчёт трансформаторов. Учебное пособие для вузов. П. М. Тихомиров. М.: Энергия, 1976. — 544 с.
  9. Расчёт и оптимизация тороидальных трансформаторов. С. В. Котенев, А. Н. Евсеев. — М.: Горячая линия — Телеком, 2011. — 287 с.

Ссылки

Трансформатор

Виды трансформаторов

 

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Общие принципы работы трансформаторов

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

1. электрической;

2. магнитной.

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

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

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

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

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

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

1. активного сопротивления проводов обмотки;

2. реактивной составляющей, обладающей индуктивным характером.

Величина индуктивного сопротивления оказывает большое влияние на работу трансформатора.

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

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

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

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

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

Как устроен и работает автотрансформатор

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

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

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

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

Особых отличий в режимах работы трансформатора и автотрансформатора практически нет. 

Рабочие режимы трансформатора

При эксплуатации любой трансформатор может находиться в одном из состояний:

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

Холостой ход трансформатора

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

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

Режим вывода из работы

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

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

Как это может произойти?

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

1. подключение постороннего источника электроэнергии;

2. действие наведенного напряжения.

Первый вариант

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

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

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

Действие наведенного напряжения

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

Номинальный режим работы

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

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

Режим холостого хода

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

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

Режим короткого замыкания

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

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

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

Режим перенапряжения

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

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

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

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

Что такое трансформатор? | Компьютер и жизнь

Приветствую, друзья!

Мы с вами уже знакомились с тем, как работают некоторые «кирпичики», из которых состоит современный компьютер.

Вы уже знаете, как работают диоды, а также полевые и биполярные транзисторы.

Сегодня мы с вами узнаем, как устроен еще один такой «кирпичик» — трансформатор.

Он не просто жужжит или гудит, но выполняет очень важные функции!

Если бы не изобрели эту штуку, у нас не было бы ничего – не телевидения, ни радио, ни компьютеров, ни электрического света в домах.

Мы не будем рассматривать подробно всё многообразие трансформаторов (их много), но ограничимся тем, что имеет отношения к компьютеру и периферийным устройствам.

Что такое трансформатор?

Слово «трансформатор» происходит от латинского transformo (преобразовывать). Мы рассмотрим трансформаторы — преобразователи напряжения, как наиболее нас интересующие.

Бывают еще другие трансформаторы, например, тока.

Трансформатор напряжения позволяет получить напряжение одной величины из напряжения другой величины. Все вы видели высоковольтные линии с высокими опорами, по которым передается высокое напряжение 6000, 35 000, 110 000, 220 000 или 500 000 Вольт.

В домашней же электрической сети и присутствует напряжения 220 вольт (В). Преобразование высокого напряжения в 220 В осуществляется с помощью здоровенных трансформаторов в тонны весом, которые находятся в трансформаторных подстанциях.

Из напряжения 220 В мы можем получить дома более низкое напряжение нужной величины с помощью небольшого трансформатора. Удобно, не правда ли?

Как устроен трансформатор

Низкочастотный трансформатор содержит в себе сердечник из сплава на основе железа и размещенные на нем обмотки из провода. В упрощенном виде трансформатор содержит две обмотки — первичную и вторичную. Они изолированы друг от друга и не имеют электрического контакта.

На первичную обмотку подается преобразуемое напряжение, со вторичной снимается напряжение, нужное нам.

Это и отражено в символическом изображении трансформатора в электрических схемах. Обмотки изображают в виде волнистых линий с отводами, сердечник — одной (или несколькими, зависит от стандарта) прямой линией.

При подаче переменного тока в первичную обмотку в ней возникает переменное магнитное поле.

Магнитное поле характеризуется такой числовой величиной, как магнитный поток.

Чем больше ток в первичной обмотке и чем больше там витков, тем сильнее возникающий магнитный поток.

Это магнитный поток наводит (генерирует) переменное напряжение во вторичной обмотке.

Если подключить к вторичной обмотке нагрузку, по ней потечет переменный ток. Следует отметить, что частота переменного напряжение во вторичной обмотке будет равна частоте напряжения в первичной обмотке.

Что будет, если первичную обмотку подключить к источнику постоянного напряжения? Появится ли постоянное напряжение на вторичной обмотке, ведь при протекании тока в первичной обмотке в ней генерируется магнитный поток?

Нет, не появится! Напряжение во вторичной обмотке находится только при переменном магнитном потоке, а при постоянном токе он постоянен.

Роль сердечника заключается в том, что он почти полностью концентрирует в себе магнитный поток.

Без сердечника магнитная связь обмоток было бы слабее.

И мощность, отдаваемая вторичной обмоткой в нагрузку, было бы гораздо меньше.

Полная теория трансформатора довольно сложна.

Чтобы исчерпывающим образом описать его работу, необходимо применять математический аппарат с интегралами, производными и прочими сложными понятиями.

Мы не будем здесь этого делать, но приведем несколько базовых соотношений, имеющих практическую пользу.

Габаритная мощность и КПД трансформатора

Для начала отметим, что, чем больше поперечное сечение сердечника (или магнитопровода) трансформатора, тем большую мощность можно получить на вторичных обмотках.

Именно поэтому большие трансформаторы, установленные в трансформаторных подстанциях и питающие несколько многоэтажек, имеют большой вес и габариты.

Маломощные трансформаторы, отдающие мощность в несколько Ватт (Вт), умещаются на ладони.

Трансформатор характеризуется габаритный мощностью, т.е. суммарной мощностью, отдаваемой всеми вторичными обмотками.

Как известно, мощность Р2 = U2 * I2, где U2, I2 – соответственно, напряжение и ток вторичной обмотки трансформатора.

Отметим, что не вся мощность, потребляемая первичной обмоткой от источника передается во вторичную. Часть мощности идет на нагрев проводов и сердечника. Кроме того, некоторая часть магнитного потока, создаваемого первичной обмоткой, рассеивается в пространстве и не участвуют в наведении напряжения во вторичных обмотках.

Именно поэтому, КПД (коэффициент полезного действия) трансформатора, т.е. отношение мощности вторичной обмотки P2 к мощности первичной обмотки P1 меньше 100%.

КПД: η = P2 / P1

В общем случае, чем больше габаритная мощность трансформатора, тем больше его КПД.

КПД маломощных трансформаторов может составлять величину 60 – 80%. КПД мощных трансформаторов в распределительных подстанциях может иметь величину 99% .

Провода в обмотках нагреваются потому, что они имеют не нулевое сопротивление. Прохождения тока по проводнику, обладающему сопротивлением, вызывает, по закону Джоуля-Ленца, его нагрев.

Именно поэтому обмотки трансформатора выполняют из меди, как материала, обладающего низким удельным сопротивлением.

Количество витков на вольт и сечение магнитопровода трансформатора

Напряжение на вторичной обмотке пропорционально количеству витков провода в ней. Чем больше витков, тем больше напряжение на ней.

Маломощный трансформатор характеризуется такой вспомогательной величиной, как количество витков на вольт.

Она связана достаточно сложной зависимостью с сечением магнитопровода трансформатора.

Для маломощных однофазных трансформаторов c сердечником из отдельных пластин приближённая формула имеет вид:

w = 50/S, где S — сечение магнитопровода в кв. сантиметрах, w – количество витков на вольт.

Таким образом, если сечение магнитопровода имеют величину, скажем 4 кв. см, то для него w = 50/4 = 12,5.

Если первичная обмотка рассчитана на напряжение 220 вольт количество витков в ней должно быть: w1 = 220*12,5 = 2750. А если нам надо, например, иметь 15 вольт на вторичной обмотке, надо намотать w2 = 15*12,5 = 188 витков.

В заключение первой части рассмотрим, что такое коэффициент трансформации.

Коэффициент трансформации трансформатора

Трансформатор характеризуется ещё такой величиной, как коэффициент трансформации. Коэффициент трансформации k — это отношение напряжения вторичной обмотки к напряжению первичной обмотки: k = U2/U1. Если имеется несколько вторичных обмоток разными напряжениями, то для каждой будет свой коэффициент трансформации.

Из вышесказанного видно, что коэффициент трансформации определяется соотношением витков вторичной и первичной обмоток: k = w2/w1.

Для приведенных выше цифр в примере k = 15/220 = 188/2750 = 0,068

Для понижающего трансформатора коэффициент трансформации будет меньше единицы, для повышающего – больше.

Бывают трансформаторы с коэффициентом трансформации, равным единице.

В этом случае трансформатор служит для гальванической развязки разных частей схемы.

Во второй части мы продолжим знакомство с этой интересной штуковиной.

Можно еще почитать:

Как устроен компьютерный блок питания. Часть 1.

Как устроен компьютерный блок питания. Окончание.


Сухие трансформаторы. Типы сухих силовых трансформаторов ТС/ТСЛ

 

Трансформатор сухой ТС – это электротехническое устройство для преобразования электрического переменного тока. Он нагревается при работе. Поэтому в трансформаторе предусмотрена система охлаждения. Тепловая защита сухих трансформаторов построена на воздушном охлаждении. Главные преимущества сухих трансформаторов перед масляными – это компактность и простота в эксплуатации.

Технические характеристики сухих трансформаторов ТС:

  • безопасны – не имеют горючих материалов в конструкции, переносят тряску; 
  • можно устанавливать в сухом помещении с высокими требованиями к пожарной безопасности;
  • комплектуются защитным кожухом – снижается вероятность поражения людей током от работающего трансформатора;
  • оборудование просто обслуживать – не нужно менять масло, как в масляных трансформаторах;
  • предназначены для внутренней установки в условиях умеренного климата;
  • влажность в помещении не должна превышать 80 %.

В зависимости от исполнения сухих трансформаторов, они подходят для электроснабжения крупных металлургических заводов, нефтеперерабатывающих заводов, целлюлозно-бумажных производств, предприятий машиностроения, жилого сектора и транспорта.

Из чего состоит сухой трансформатор

Устройство сухого трансформатора во многом схоже с масляным трансформатором.

Конструкция трансформатора сухого предполагает: магнитопровод, обмотки высокого и низкого напряжения, отводы, изоляцию, защитный кожух.

Трансформаторы мощностью до 2500 кВт охлаждаются естественной циркуляцией воздуха. В более мощных моделях воздух «гоняют» вентиляторы.

Обмотки трансформатора находятся в защитном кожухе. Изолирующая и охлаждающая среда трансформатора – это окружающий воздух. Воздух – не такой хороший изолятор, как масло в масляном трансформаторе. Поэтому трансформаторы ТС оборудуют дополнительной изоляцией. Чтобы усилить изоляцию сухого трансформатора, обмотки пропитывают специальной смолой.

Типы сухих трансформаторов

Трансформаторы с открытой обмоткой

Силовой трансформатор ТСЗ/ТС. Изоляция обмоток в таком устройстве пропитана специальной смолой. Трансформатор поставляется в открытом исполнении (ТС) или в защитном кожухе (ТСЗ).

Сухие трансформаторы с литой изоляцией. Силовые трансформаторы ТСЛ с литой изоляцией имеют монолитную конструкцию. Изоляцию обмоток производитель заливает в глубоком вакууме. А изоляцию приводов пропитывает лаком и запекает. Отсюда повышенные характеристики устойчивости трансформатора ТСЛ к агрессивной и загрязненной среде. В некоторых устройствах используется литая изоляция из геафоли: трансформаторы ТСГЛ и трансформаторы сухие ТСЗГЛ. Геафоль обеспечивает повышенную устойчивость трансформатора к нагреву (класс F).

Средний срок службы сухого трансформатора 15-25 лет. Это примерно на 5-10 лет меньше, чем у масляного трансформатора. Но учтите, что масляный трансформатор прослужит дольше только при регулярной замене масла в баке. А в сухом трансформаторе нет охлаждающей жидкости. Поэтому выбор в пользу сухого трансформатора – это реальная экономия на обслуживании и безопасность для потребителей электроэнергии.

Если у вас возникли сомнения в выборе трансформатора, обращайтесь за консультацией к производителю или к его официальным представителям в вашем регионе.

Трансформаторы — графические нейронные сети

Мои друзья-инженеры часто спрашивают меня: глубокое обучение на графах — это здорово, но есть ли какие-нибудь реальные приложения?

Хотя графические нейронные сети используются в рекомендательных системах Pinterest, Alibaba и Twitter, более тонкая история успеха — это архитектура Transformer , которая покорила мир НЛП. В этом посте я хочу установить связь между графическими нейронными сетями (GNN) и трансформаторами.Я расскажу об интуиции, лежащей в основе архитектур моделей в сообществах NLP и GNN, установлю связи, используя уравнения и фигуры, и расскажу, как мы можем работать вместе, чтобы способствовать будущему прогрессу. Давайте начнем с разговора о назначении архитектур моделей — , обучение представлению .


Обучение представлению для NLP

На высоком уровне все архитектуры нейронных сетей создают представлений входных данных в виде векторов / вложений, которые кодируют полезную статистическую и семантическую информацию о данных.Эти скрытых или скрытых представлений можно затем использовать для выполнения чего-то полезного, например, классификации изображения или перевода предложения. Нейронная сеть изучает , чтобы строить все лучше и лучше представления, получая обратную связь, обычно через функции ошибок / потерь.

Для обработки естественного языка (NLP) обычно Рекуррентные нейронные сети (RNN) создают представления каждого слова в предложении последовательным образом, i.е. , по одному слову за раз . Интуитивно мы можем представить слой RNN как конвейерную ленту, на которой обрабатываются слова авторегрессивно слева направо. В конце концов, мы получаем скрытую функцию для каждого слова в предложении, которую мы передаем на следующий уровень RNN или используем для наших задач NLP по выбору.

Я настоятельно рекомендую легендарный блог Криса Олаха, в котором можно найти резюме по RNN и репрезентативному обучению для НЛП.

Первоначально представленный для машинного перевода, Transformers постепенно заменил RNN в основном NLP.Архитектура использует новый подход к изучению представлений: полностью избавляясь от повторения, Трансформеры создают особенности каждого слова, используя механизм внимания, чтобы выяснить, насколько важны все остальные слова в предложении. к вышеупомянутому слову. Зная это, обновленные характеристики слова — это просто сумма линейных преобразований характеристик всех слов, взвешенных по их важности.

Еще в 2017 году эта идея звучала очень радикально, потому что сообщество НЛП привыкло к последовательному — по одному слову за раз — стилю обработки текста с помощью RNN. {\ ell} $ по слоям.

Несколько головок позволяют механизму внимания по существу «хеджировать свои ставки», рассматривая различные преобразования или аспекты скрытых функций из предыдущего слоя. Об этом мы поговорим позже.


Проблемы масштабирования

Ключевой вопрос, мотивирующий окончательную архитектуру Transformer, заключается в том, что функции для слов после механизма внимания могут иметь различных масштабов или величин . Это может быть из-за того, что некоторые слова имеют очень четкие или очень распределенные веса внимания $ w_ {ij} $ при суммировании характеристик других слов.{\ ell + 1} $ с широким диапазоном значений.
Следуя общепринятому мнению машинного обучения, кажется разумным добавить в конвейер уровень нормализации.

Преобразователи

преодолевают проблему (2) с помощью LayerNorm , который нормализует и изучает аффинное преобразование на уровне функций. Кроме того, , масштабирующее скалярное произведение внимания на квадратный корень из измерения функции, помогает противодействовать проблеме (1).

Наконец, авторы предлагают еще один «трюк» для решения проблемы масштабирования: позиционный двухслойный MLP со специальной структурой.{\ ell + 1} \ right) \ right) \ right)
$$

Честно говоря, я не уверен, какова была точная интуиция, лежащая в основе чрезмерно параметризованного подуровня прямой связи. Я полагаю, что LayerNorm и масштабированные скалярные продукты не полностью решили выделенные проблемы, поэтому большой MLP — это своего рода хакерский прием для изменения масштабирования векторов функций независимо друг от друга. По словам Яннеса Мюнхмейера, подслой с прямой связью гарантирует, что Transformer является универсальным аппроксиматором. Таким образом, проецирование в пространство очень большой размерности, применение нелинейности и повторное проецирование в исходное измерение позволяет модели представлять больше функций, чем это могло бы сделать поддержание того же размера на скрытом слое.


Окончательное изображение слоя Transformer выглядит так:

Архитектура Transformer также чрезвычайно удобна для очень глубоких сетей, что позволяет сообществу НЛП масштабировать до с точки зрения как параметров модели, так и, соответственно, данных.
Остаточные соединения между входами и выходами каждого подуровня «внимание с несколькими головками» и подуровня прямой связи являются ключевыми для наложения слоев трансформатора (но опущены на диаграмме для ясности).


GNN строят представления графов

Давайте ненадолго отойдем от НЛП.

Графические нейронные сети (GNN) или графические сверточные сети (GCN) создают представления узлов и ребер в данных графа. Они делают это посредством агрегации соседей (или передачи сообщений), где каждый узел собирает признаки от своих соседей, чтобы обновить свое представление локальной графовой структуры вокруг себя. Наложение нескольких слоев GNN позволяет модели распространять особенности каждого узла по всему графу — от его соседей к соседям соседей и так далее.{\ ell} $ — это обучаемые весовые матрицы слоя GNN, а $ \ sigma $ — нелинейная функция, такая как ReLU. В этом примере $ \ mathcal {N} $ (😆) $ = $ {😘, 😎, 😜, 🤩}.

Суммирование по узлам соседства $ j \ in \ mathcal {N} (i) $ может быть заменено другими инвариантными по размеру входными функциями агрегации , такими как простое среднее / максимальное значение или что-то более мощное, например, взвешенная сумма через механизм внимания .

Звучит знакомо? Может быть, трубопровод поможет установить соединение:

Если бы мы сделали несколько параллельных заголовков агрегации соседей и заменили суммирование по соседям $ j $ механизмом внимания, i.е., взвешенная сумма, мы получим Graph Attention Network (GAT) . Добавьте нормализацию и MLP с прямой связью, и вуаля, у нас есть Graph Transformer !


Предложения представляют собой полносвязные графы слов

Чтобы сделать связь более явной, рассмотрите предложение как полносвязный граф, в котором каждое слово связано с каждым другим словом. Теперь мы можем использовать GNN для создания функций для каждого узла (слова) в графе (предложении), с которыми мы затем можем выполнять задачи NLP.

В общих чертах, это то, что делают Трансформеры: они представляют собой GNN с многоголовым вниманием в качестве функции агрегирования соседства. В то время как стандартные GNN объединяют характеристики из своих локальных узловых соседей $ j \ in \ mathcal {N} (i) $, Transformers для NLP рассматривают все предложение $ \ mathcal {S} $ как локальное соседство, объединяя характеристики из каждого слова $ j \ in \ mathcal {S} $ на каждом слое.

Важно отметить, что различные специфические уловки, такие как кодирование позиций, причинная / маскированная агрегация, графики скорости обучения и обширное предварительное обучение, необходимы для успеха Transformers, но редко используются в сообществе GNN.В то же время взгляд на Трансформеры с точки зрения GNN может вдохновить нас избавиться от множества наворотов в архитектуре.


Являются ли предложения полностью связными графами?

Теперь, когда мы установили связь между Transformers и GNNs, позвольте мне поделиться некоторыми идеями. Во-первых, — это полносвязные графики — лучший формат ввода для НЛП?

До появления статистического НЛП и машинного обучения лингвисты, такие как Ноам Хомски, сосредоточились на разработке формальных теорий лингвистической структуры, таких как синтаксических деревьев / графов .Древовидные LSTM уже пробовали это, но, может быть, трансформеры / GNN являются лучшими архитектурами для объединения двух миров лингвистической теории и статистического НЛП? Например, в недавней работе MILA и Stanford исследуются возможности дополнения предварительно обученных преобразователей, таких как BERT, синтаксическими деревьями [Sachan et al., 2020].

Источник: Википедия

Долгосрочные зависимости

Еще одна проблема с полносвязными графами состоит в том, что они затрудняют изучение очень долгосрочных зависимостей между словами .2 $ пары слов. Ситуация выходит из-под контроля за очень большие $ n $.

Взгляд сообщества НЛП на проблему длинных последовательностей и зависимостей интересен: создание механизма внимания разреженным или адаптивным с точки зрения размера входных данных, добавление повторения или сжатия на каждом уровне и использование локального хеширования для эффективного внимания — все это многообещающие новые идеи для лучше трансформаторы. См. Превосходный обзор Мэддисона Мэя о долгосрочном контексте в «Трансформерах» для получения более подробной информации.

Было бы интересно увидеть идеи сообщества GNN, добавленные в смесь, e.грамм. , Двоичное разбиение для предложения , разбиение графа кажется еще одним захватывающим подходом. BP-трансформеры рекурсивно делят предложения на два, пока они не смогут построить иерархическое двоичное дерево из токенов предложений. Это структурное индуктивное смещение помогает модели обрабатывать более длинные текстовые последовательности с эффективным использованием памяти.

Источник: Ye et al., 2019

Изучают ли Трансформеры нейронный синтаксис

?

Сообщество НЛП опубликовало несколько интересных статей о том, чему могут научиться Трансформеры.Основная предпосылка заключается в том, что уделение внимания всем парам слов в предложении — с целью определения наиболее интересных пар — позволяет Transformers изучить что-то вроде синтаксиса для конкретной задачи . Различные головы в многоголовом внимании также могут «смотреть» на разные синтаксические свойства.

В терминах графов, используя GNN на полных графах, можем ли мы восстановить наиболее важные ребра — и то, что они могут повлечь за собой — из того, как GNN выполняет агрегирование окрестностей на каждом уровне? Я еще не настолько убежден в этом мнении.

Источник: Clark et al., 2019

Почему несколько голов внимания? Почему внимание?

Мне больше нравится оптимизация механизма с несколькими головками — наличие нескольких головок внимания улучшает обучение и преодолевает неверных случайных инициализаций . Например, эти документы показали, что головки трансформатора могут быть «обрезаны» или удалены после обучения без значительного влияния на производительность.

Механизмы агрегации соседства с несколькими головками также доказали свою эффективность в сетях GNN, e.грамм. , GAT использует то же внимание с несколькими головами, а MoNet использует несколько ядер Gaussian для агрегирования функций. Может ли трюк с несколькими головками, хотя он был изобретен для стабилизации механизмов внимания, стать стандартом для снижения производительности дополнительных моделей?

И наоборот, GNN с более простыми функциями агрегирования, такими как sum или max, не требуют нескольких головок агрегирования для стабильного обучения. Разве для Transformers не было бы хорошо, если бы нам не приходилось вычислять попарную совместимость между каждой парой слов в предложении?

Могут ли Трансформаторы вообще выиграть от отказа от внимания? Недавняя работа Янна Дофина и соавторов предлагает альтернативную архитектуру ConvNet .Трансформеры тоже могут в конечном итоге сделать что-то похожее на ConvNets!

Источник: Wu et al., 2019.

Чтение новых статей по Transformer заставляет меня чувствовать, что для обучения этих моделей требуется что-то вроде черной магии при определении наилучшего графика скорости обучения , стратегии разминки и настроек затухания . Это может быть просто потому, что модели настолько огромны, а изучаемые задачи НЛП настолько сложны.

Но недавние результаты показывают, что это также могло быть связано со специфической перестановкой нормализации и остаточных соединений в архитектуре.

Мне понравилось читать новую статью @DeepMind Transformer, но почему обучение этих моделей является такой темной магией? «Для словесной LM мы использовали 16 000 шагов разминки с 500 000 шагов распада и принесли в жертву 9 000 коз». Https://t.co/dP49GTa4ze pic.twitter.com/1K3Fx4s3M8

— Чайтанья К. Джоши (@chaitjo) 17 февраля, 2020

Я знаю, что разглагольствую, но это заставляет меня скептически относиться к этому: действительно ли нам нужны несколько глав дорогостоящего попарного внимания, чрезмерно параметризованные подуровни MLP и сложные графики обучения? Действительно ли нам нужны массивные модели с огромным углеродным следом? Разве архитектуры с хорошими индуктивными предубеждениями для решения поставленной задачи не должно быть проще в обучении?


Дополнительная литература

Чтобы глубже погрузиться в архитектуру Transformer с точки зрения НЛП, ознакомьтесь с этими замечательными сообщениями в блоге: The Illustrated Transformer и The Annotated Transformer.

Кроме того, этот блог не первый, кто связывает GNN и трансформаторы. Вот отличный доклад Артура Шлама об истории и связи между сетями внимания / памяти, GNN и трансформаторами. Точно так же звездный позиционный документ DeepMind представляет структуру Graph Networks , объединяющую все эти идеи. Для пошагового руководства по коду у команды DGL есть хороший учебник по seq2seq как проблеме графа и построению трансформаторов как GNN.


Заключительные ноты

Сообщение изначально появилось на веб-сайте лаборатории NTU Graph Deep Learning и на Medium, а также было переведено на китайский и русский языки.Присоединяйтесь к обсуждению в Twitter, Reddit или HackerNews!

Трансформаторы — это особый случай графических нейронных сетей. Некоторым это может быть очевидно, но следующий пост в блоге хорошо объясняет эти важные концепции. https://t.co/H8LT2F7LqC

— Ориол Виньялс (@OriolVinyalsML) 29 февраля 2020 г.

Автор Биография

Чайтанья К. Джоши, инженер-исследователь в A * STAR, Сингапур, работает над Graph Neural Сети и их приложения для ускорения научных открытий.Он получил степень бакалавра компьютерных наук в NTU в Сингапуре в 2019 году и ранее был научным сотрудником доктора Ксавьера Брессона. Его работы были представлены на ведущих площадках машинного обучения, включая NeurIPS, ICLR и INFORMS.

Цитирование
Для указания авторства в академическом контексте или книгах, пожалуйста, процитируйте эту работу как

Чайтанья К. Джоши, «Трансформаторы — это графические нейронные сети», The Gradient, 2020.

Ссылка на BibTeX:

@article {joshi2020transformers,
author = {Joshi, Chaitanya},
title = {Transformers are Graph Neural Networks},
journal = {The Gradient},
year = {2020},
howpublished = {\ url {https: // градиент.pub / transformers-are-gaph-neural-networks /}},
}


Если вам понравился этот материал и вы хотите услышать больше, подпишитесь на Gradient и подпишитесь на нас в Twitter.

Консультации — Инженер по подбору | Выбор и расчет трансформатора

Рисунок 4: Это образец паспортной таблички трансформатора с коэффициентом К. Обратите внимание, что К-фактор четко определен. Предоставлено: NV5

Цели обучения

  • Изучите концепции проектирования для выбора и определения размеров электрических трансформаторов.
  • Ознакомьтесь с правилами и рекомендациями, связанными с конструкцией трансформатора.
  • Оцените профиль тематического исследования, чтобы выделить передовой опыт.

В США трансформаторы регулируются NFPA 70: Национальный электротехнический кодекс; в этом случае будет использоваться последняя версия кода, опубликованная в 2017 году. Трансформаторы являются основными компонентами многих различных коммерческих, промышленных и жилых электрических систем. Они позволяют «повышать» или понижать рабочее напряжение.Трансформаторы могут повышать или понижать напряжение, используя магнитное поле, пассивно создаваемое токонесущими обмотками.

Самая простая версия этой концепции может быть проиллюстрирована двумя медными петлями разного размера, одна внутри другой без контакта. Если через один из этих контуров проходит ток, то на выводах другого контура наблюдается индуцированное напряжение. Напряжение и ток во втором контуре пропорциональны напряжению и току, связанным с первым контуром.Количество петель или обмоток может быть изменено для создания различных напряжений для работы.

Обмотки трансформатора изготавливаются из алюминия или меди. Алюминий является обычным выбором, потому что он дешевле, но по своим электрическим характеристикам похож на медь. Алюминий легче меди, но обычно больше по физическим размерам.

Номинальная мощность силового распределительного трансформатора

стандартизована во всей отрасли. Наиболее распространенным типом применения на коммерческом объекте являются понижающие трансформаторы, соединяющие трехфазную первичную обмотку со вторичной звездой.Стандартные промышленные размеры трансформаторов «звезда» на 480–120 / 208 вольт обычно составляют 15, 30, 45, 75, 112,5, 225, 300 и 500 киловольт-ампер.

Также доступны однофазные трансформаторы на 277 или 480 вольт на 5, 7,5, 10, 15, 25, 37,5, 50, 75 и 100 киловольт-ампер. Это не полный список, но он иллюстрирует разнообразие и ассортимент, которые имеются в продаже.

Рисунок 1: Этот трансформатор для подавления гармоник не имеет виброизолирующих прокладок. Как правило, они отмечаются во время проверки компетентными органами или во время полевых наблюдений инженером.Предоставлено: NV5

В общем, трехфазные трансформаторы являются наиболее часто используемыми для приложений и выбора электрических проектировщиков. Однофазные трансформаторы обычно используются для специальных приложений или напряжений. Примером может быть единичное оборудование, для которого требуется однофазное напряжение 240 В, а рабочее напряжение составляет 120/208 В для трехфазного соединения звездой. Для такого особого случая, как это, обычно предусматривают только однофазный трансформатор для оборудования, потому что он не будет обслуживать множество нагрузок.Когда однофазный трансформатор используется для общего распределения, это может вызвать дисбаланс фаз при использовании трехфазной сети. В противном случае, если свойство обслуживается однофазным и используется трансформатор (например, для изоляции), то однофазный трансформатор будет подходящим.

Все трансформаторы должны иметь паспортную табличку с информацией, описанной в NEC 450.11 (A) (1-8). Эта информация включает наименование производителя, номинальные киловольт-амперы, частоту, первичное и вторичное напряжения, полное сопротивление трансформаторов 25 киловольт-ампер или больше, необходимые зазоры для трансформаторов с вентиляционными отверстиями, количество и вид изоляционной жидкости, если она используется.Для сухих трансформаторов — температурный класс системы изоляции.

Типоразмер трансформатора

Первым шагом к определению мощности трансформатора является определение нагрузки, которая будет обслуживаться на уровне ответвления, фидера или обслуживания. Это начинается с оценки или расчета нагрузки спроса с использованием статьи 220 NEC, а затем применения соответствующих коэффициентов спроса. В зависимости от типов обслуживаемых нагрузок факторы спроса уменьшают расчетную нагрузку для определения подходящего размера трансформатора.‘

Эта расчетная расчетная нагрузка представляет собой базовую нагрузку или начальную точку для выбора трансформатора. После того, как вы определили базовую нагрузку, в зависимости от типа проекта, необходимо будет учесть несколько соображений при определении окончательного размера трансформатора. Эти соображения включают будущую гибкость, доступное физическое пространство, стоимость и тип проекта.

Будущая емкость или расширение собственности — одно из наиболее важных соображений при выборе размера. Это важно, потому что и малоразмерный, и крупногабаритный трансформаторы работают с меньшим КПД и со временем могут привести к серьезным повреждениям оборудования.Крайне важно понимать, как владелец использует объект по назначению. Бывают случаи, когда недвижимость вряд ли расширится, и поэтому владельцам могут не потребоваться мощности для будущих нагрузок или оборудования.

Рисунок 2: Образец паспортной таблички сухого трансформатора на 1500 киловольт-ампер со списком всех параметров, относящихся к конструкции и возможностям трансформатора. Предоставлено: NV5

Однако некоторые владельцы могут не использовать свои помещения на полную мощность по завершении проекта (например,, фармацевтическая лаборатория, заполненная наполовину), и было бы разумно предусмотреть мощность для будущего расширения на трансформаторе. Такие соображения относительно расширяемости должны обсуждаться и координироваться консультантом по проектированию с правом собственности в соответствии с их потребностями.

Кроме того, в зависимости от типа проекта (например, новое строительство, улучшение арендатора, реконструкция) может не хватить физического пространства для расширения. Добавление трансформатора к существующей собственности может быть дорогостоящим в зависимости от местоположения и размера.Расположение добавленного трансформатора требует согласования для вентиляции, размещения зазоров, требуемых согласно нормам, и может потребовать структурных распорок. Кроме того, трансформаторы выделяют избыточное тепло, которое инженер-механик должен оценить существующие системы, чтобы определить, будут ли они поддерживать достаточное охлаждение.

Еще одно соображение — это вес; некоторые трансформаторы меньшего размера весят менее 1000 фунтов и могут быть встроены с минимальной структурной координацией. Эти соображения следует оценить перед добавлением трансформатора к существующей электрической системе.Как правило, с точки зрения затрат и координации легче разместить трансформатор большего размера в новой строительной конструкции, но проект реконструкции может оказаться более дорогостоящим и потребовать большей координации.

И последнее, что важно учитывать владельцу, — это стоимость трансформатора. Обычно чем больше размер трансформатора, тем выше стоимость оборудования и монтажа. Часто для трансформаторов больших размеров они также могут повлечь дополнительные затраты на проектирование и конструкцию.Например, трансформатор сухого типа на 225 киловольт-ампер, расположенный на верхнем этаже, обычно весит от 2 000 до 4 000 фунтов и потребует от инженеров-строителей и архитекторов учета веса и дополнительных распорок, необходимых для поддержки нагрузки оборудования.

В целом, как и в случае с большинством других аспектов электротехники, лучше всего быть консервативным и увеличивать размер на ранних этапах проекта, пока не будет проведена дальнейшая разработка проекта и окончательное решение не будет принято с учетом всех предыдущих пунктов.Стоит отметить, что легче уменьшить размеры трансформатора на более позднем этапе проектирования в целях согласования, чем увеличивать размеры трансформатора после предварительных этапов проектирования.

Информация об установке трансформатора содержится в NEC, статья 450. В статьях 450.3 (A) и (B) приведены таблицы для максимальных номинальных значений или уставок максимальной токовой защиты для трансформаторов с напряжением для обоих, равным / меньше и больше 1000 вольт. . Цифры, приведенные в таблицах, представляют собой проценты от номинального тока трансформатора, который получается путем деления номинальной мощности трансформатора в киловольт-амперах на напряжение фидера.

Излишне говорить, что первичный и вторичный фидеры трансформатора будут иметь разные требования к току, соответствующие их напряжению, за одним исключением — трансформаторы, используемые для силовой развязки. Первичная защита позволяет инженеру упростить конструкцию, но использование комбинации одиночной и вторичной защиты обеспечивает большую гибкость при использовании номинального тока трансформатора. Можно использовать полный номинал трансформатора, если фидеры по-прежнему защищены в соответствии с этими таблицами.

Рис. 4: Это образец паспортной таблички трансформатора с коэффициентом К. Обратите внимание, что К-фактор четко определен. Предоставлено: NV5

Типы трансформаторов

После определения размера трансформатора рассмотрите применение и типы нагрузок, которые будет обслуживать трансформатор. В коммерческом проектировании существует несколько широко используемых типов трансформаторов с характеристиками, описанными ниже:

Сухие трансформаторы используют окружающий воздух для охлаждения сердечника и обмоток.Эти трансформаторы, как правило, больше, чем трансформаторы, заполненные жидкостью, но, как правило, дешевле в материалах и затратах на установку.

Два обычно используемых сухих трансформатора герметизированы и вентилируются. Невентилируемые или инкапсулированные, полностью герметизированы с поверхностным охлаждением, подходят для смывных поверхностей и коррозионных, горючих или других вредных условий. Вентилируемые трансформаторы сухого типа имеют отверстия, позволяющие воздуху проходить внутрь, имеют больший размер, используют другие изоляционные материалы и содержат кожух для обмоток, обеспечивающий физическую защиту оборудования и персонала.

Трансформаторы с жидкой изоляцией используют жидкость для охлаждения и в качестве изолятора для сердечников. Минеральное масло и масла на биологической основе являются наиболее часто используемыми жидкостями. Трансформаторы с жидкостной изоляцией обеспечивают лучшее охлаждение, что позволяет получить более компактный трансформатор, чем трансформатор сухого типа.

Однако эти трансформаторы требуют периодического анализа масла, но считаются менее дорогостоящими для ремонта. Масла на биологической основе менее воспламеняемы и являются экологически безопасными в случае утечки.Считается, что менее воспламеняемыми считаются жидкости с температурой воспламенения не менее 300 ° C. Трансформаторы, устанавливаемые на внешней площадке, обычно используются с минеральным маслом и считаются горючими. Для трансформаторов с напряжением менее 35 киловольт для внутренней установки могут потребоваться минимальные требования, такие как автоматическая спринклерная система или зона удержания жидкости, в которой не хранятся горючие вещества.

NEC 450.23 покрывает требования для внутренней и наружной установки для этих типов с жидкой изоляцией.Кроме того, негорючие трансформаторы с жидкой изоляцией, в которых используется негорючая диэлектрическая жидкость, требуют установки трансформаторного шкафа в помещении в соответствии с NEC 450.24. Трансформаторы с масляной изоляцией должны устанавливаться в трансформаторном шкафу в соответствии с NEC 450.26 в помещении.

Рис. 5: Пример смонтированного на площадке трансформатора на 300 кВ с масляной изоляцией, установленного вне помещения на специальной площадке для оборудования. Предоставлено: NV5

Особые приложения

Трансформаторы с номиналом

K и подавляющие гармоники обычно используются для гармонических, нелинейных нагрузок, таких как компьютеры / серверы с импульсными источниками питания, игровые игровые автоматы, светодиодное освещение, двигатели или частотно-регулируемые приводы.HMT могут использоваться для исправления гармонических проблем, вызванных нелинейными нагрузками.

С другой стороны, трансформаторы с номиналом

K не ослабляют гармоники, а позволяют создать более надежную систему, которая выдерживает гармоники. Отказ трансформатора из-за гармоник вызван чрезмерным и / или постоянным перегревом катушек, что приводит к более быстрому разрушению изоляции катушек. Электрические системы с чрезмерным количеством гармоник могут вызвать отказ электронных компонентов из-за искаженной синусоидальной волны.

Основное различие между трансформаторами с рейтингом K и HMT состоит в том, что трансформаторы с рейтингом K рассчитаны на то, чтобы выдерживать напряжения и деформации нелинейных нагрузок в зависимости от уровня. Между тем, HMT физически сконструированы таким образом, чтобы уменьшать или ослаблять гармонические токи от устройств, расположенных ниже по потоку, чтобы предотвратить электрические токи отключения перед трансформатором.

В настоящее время большая часть электронного оборудования питается от импульсных источников питания. SMSP преобразуют синусоидальный переменный ток в постоянный постоянный ток с помощью выпрямителей и конденсаторов, которые потребляют короткие и резкие всплески тока, которые изменяют исходную синусоидальную волну переменного тока.Эта измененная волна теперь представляет собой нелинейную нагрузку и имеет нечетные гармоники, которые могут стать вредными для трансформатора из-за увеличения тока в обмотках, что приведет к избыточному нагреву катушек трансформатора. HMT подавляют или уменьшают влияние этих нечетных гармоник, в частности третьей гармоники, которая добавляется к нейтральному проводнику.

Таблица 1: КПД низковольтных распределительных трансформаторов сухого типа регулируется Министерством энергетики. Предоставлено: NV5

Рекомендации по проектированию трансформатора

Расположение: Важным фактором, который следует учитывать, является физическое расположение трансформатора.Следует учитывать тип окружающей среды / строительного материала, в котором расположен трансформатор, а также окружающие помещения или комнаты, прилегающие к трансформатору.

Например, для трансформатора с масляной изоляцией, установленного в помещении, требуются зоны локализации разливов, которые обычно более дороги. В частности, для трансформаторов с масляной изоляцией в соответствии со статьей 450.26 NEC требуется хранилище, если не выполнено хотя бы одно из шести исключений. Существуют преимущества и недостатки использования трансформаторного хранилища в зависимости от любого количества переменных, однако они требуют особого внимания и, как правило, приводят к значительным затратам, которые следует принимать во внимание.Несмотря на то, что они не регулируются теми же правилами строительства зданий, которые предписаны NEC, коммунальные предприятия обычно используют трансформаторы с масляной изоляцией.

Кроме того, при размещении трансформатора следует учитывать его физическое расположение в здании и зону, в которой он предназначен для обслуживания и распределения электроэнергии. Трансформатор 277/480 вольт-треугольник лучше подходит для длительной эксплуатации в зданиях среднего размера из-за падения напряжения. Чтобы избежать подбора фидеров большего размера для более продолжительных работ, лучше использовать более высокое напряжение для распределения мощности по мере необходимости.

Линия «звезда» 120/208 обычно используется для непромышленных применений на уровне параллельной цепи, но более низкое напряжение делает ее субстандартной для распределения на большие расстояния. Средневольтные объекты, где напряжение относительно земли составляет 1000 вольт или более, обеспечивают передачу энергии от кластеров зданий по всему объекту.

Шум: Шум также следует учитывать в зависимости от типа размещения в здании. Постоянная вибрация трансформатора может вызвать нежелательный шум для клиента или пассажиров.Например, при размещении в башне отеля трансформаторные комнаты на верхних этажах, где расположены номера, могут нуждаться в звукоизоляции или акустической обработке для уменьшения шума из электрического пространства.

Этого обращения с помещениями можно избежать, если разместить трансформаторы на уровне пола или на крыше в месте, обеспечивающем достаточное расстояние от трансформаторов и гостей. Другим решением может быть установка виброизоляционных прокладок, снижающих уровень шума до приемлемого для клиента уровня.Для уменьшения шума может быть привлечен инженер-акустик или консультант.

Конструкция помещения должна соответствовать требованиям, изложенным в статье 450 Части II NEC. В частности, для трансформаторов сухого типа, установленных в помещении, требуется расстояние не менее 12 дюймов от горючего материала для трансформаторов с номиналом менее 112,5 кВ в соответствии с NEC 450.21 (A). Для сухих трансформаторов мощностью более 112,5 кВ в помещении требуется огнестойкая конструкция, выдерживающая не менее одного часа в соответствии с NEC 250.21 (В).

Однако есть обычно применяемое исключение: устройства класса 155 или выше, полностью закрытые, за исключением вентиляционных отверстий, не обязательно размещать в помещениях, рассчитанных на один час. Рисунок 1 представляет один из этих трансформаторов; Таким образом, помещение, в котором он находится, не требует одночасовой огнестойкости.

Требования к энергоэффективности

Энергоэффективность сухих распределительных трансформаторов регулируется Министерством энергетики США.Таким образом, соответствующие трансформаторы имеют маркировку DOE-2016, чтобы обозначить их соответствие с 1 января 2017 года. В зависимости от мощности трансформатора и его количества фаз КПД варьируется от 97,0% до 98,9% при использовании 35% паспортной таблички. -Номинальная нагрузка. Помимо требований Министерства энергетики США к имеющимся в продаже трансформаторам, многие компетентные органы требуют, чтобы трансформаторы соответствовали этим требованиям.

Не все проекты будут следовать точной методологии, описанной здесь, но могут быть расширены для дальнейшего рассмотрения.Нет двух одинаковых свойств, и поэтому никакие два проекта не будут одинаковыми. Инженер-проектировщик несет ответственность за принятие соответствующих решений и консультации со своим клиентом в соответствии с их потребностями.

Консультации — Инженер по подбору | Подбор, расчет трансформаторов для коммерческих зданий

Ральф Баеза, PE, LEED AP, TLC Engineering for Architecture, Майами 9 июня 2011 г.

Трансформаторы, наряду с другими устройствами распределения энергии, остаются основным компонентом распределения электрических систем для коммерческих зданий.В этой статье представлены несколько полезных концепций проектирования для выбора и определения размеров трансформаторов при проектировании электрических систем для коммерческих зданий.

Трансформаторы изменяют уровни напряжения для питания электрических нагрузок требуемым напряжением. Они обеспечивают необходимые входящие электрические сети в здания. Напряжение первичной и вторичной обмоток трансформатора может составлять 2400; 4160; 7,200; 12 470; и 13 200 для класса 15 кВ и 120, 208, 240, 277 и 480 для класса 600 В.

Трансформаторы размещаются либо на открытом воздухе, либо внутри зданий в электрическом помещении или в других местах, как это разрешено правилами.Характеристики электрической фазы, связанные с первичной обмоткой трансформатора: 3-фазное, 3-проводное или соединение треугольником. Вторичная обмотка подключается к трехфазной, четырехпроводной или звездообразной схеме.

Типы конструкций

Существуют различные типы конструкций трансформаторов, используемых в коммерческих зданиях. Наше понимание их общих характеристик позволит проектировщику и конечному пользователю сделать правильный выбор для применения в электрической системе. Ниже приведены некоторые типы трансформаторов, доступных в отрасли, а также некоторые их характеристики:

Вентилируемые трансформаторы сухого типа вентилируются воздухом, в них используется большее пространство для зазоров, а также используются различные изоляционные материалы для увеличения диэлектрической прочности воздуха.Они содержат кожух, окружающий обмотки, для их механической защиты и безопасности персонала. Этот тип является наиболее распространенным для использования в распределительных сетях внутри помещений. См. Таблицу 1, в которой указаны типичные характеристики, размеры и вес сухого трансформатора.

Герметичные сухие трансформаторы по большинству характеристик аналогичны сухим трансформаторам. Разница в том, что они содержат закрытый резервуар с азотом или другим газом-диэлектриком для защиты обмоток.Их можно устанавливать на открытом воздухе или в помещении. Они полезны в областях с агрессивной или грязной атмосферой.

Трансформаторы с литой обмоткой имеют первичную и вторичную обмотки, залитые армированной смолой. Их можно установить там, где есть влага или переносимые по воздуху загрязнители.

Невентилируемые трансформаторы сухого типа аналогичны вентилируемым трансформаторам, но полностью закрыты. Этот тип может быть установлен в зонах с агрессивными или грязными атмосферными условиями, где было бы невозможно использовать трансформатор вентилируемого типа.

Масляные трансформаторы имеют обмотки, заключенные в маслонепроницаемый резервуар, заполненный изоляционным минеральным маслом. Рекомендуется регулярно проверять этот тип трансформатора, чтобы определить пробой диэлектрика, влияющий на срок его службы.

Типы приложений

Существуют различные способы установки и использования трансформаторов в электрической системе коммерческого здания. Эти типы приложений включают:

Внутренние распределительные трансформаторы используются с щитами и монтируются отдельно для обеспечения определенных требований к электрической нагрузке в специфическом для системы приложении внутри системного распределения.Некоторые типы трансформаторов с номинальным напряжением выше 600 В для с масляной изоляцией, с номинальным напряжением выше 35000 В для сухого типа и другие трансформаторы с номинальным напряжением выше 600 В должны располагаться в хранилищах, которые должны быть построены с огнестойкими кожухами в зависимости от тип трансформатора и применимые требования местных властей в помещении. Трансформаторы, которые не превышают 600 В и являются частью распределения электрической системы внутри здания, имеют как первичное, так и вторичное напряжение ниже 600 В с наиболее частым изменением уровня напряжения с 480 В до 208 Y / 120 В.

Трансформаторы, устанавливаемые на площадку, устанавливаются снаружи и считаются первым вариантом подачи служебного входного напряжения в электрическую систему здания в зависимости от размера проекта и требований. Как правило, они имеют первичное напряжение выше 600 В и вторичное напряжение ниже 600 В с отсеками для соответствующих защитных устройств, собранными в единый защищенный от взлома и атмосферостойкий блок.

Кроме того, размер коммерческого объекта будет определять соответствующий подход к проектированию системы распределения электроэнергии для конкретного применения.В этой конструкции электрической системы трансформатор может использоваться как часть подстанции, первичной блочной подстанции, вторичной блочной подстанции или конфигурации сети.

Калибровка

Электрическая мощность нагрузки трансформатора указана в кВА. Этот рейтинг обеспечивает соответствующую выходную мощность, выдаваемую в течение определенного периода нагрузками, подключенными к трансформатору на вторичной стороне оборудования. Нагрузки, которые рассчитываются на этапе проектирования электрической системы здания, показаны в соответствующих графиках оборудования строительной документации в ВА или кВА.

Общий подход к определению мощности трансформатора и выбору надлежащей номинальной мощности для проектного приложения состоит в том, чтобы получить расчетную расчетную нагрузку из соответствующего графика электроснабжения и добавить 20% резервной мощности для будущего роста нагрузки, которая будет отображаться в графике оборудования, если не указано иное. по объекту исходя из проектных параметров. Например, потребляемая нагрузка на основе кода трехфазного 4-проводного щита 208 Y / 120 В составляет 42 кВА, что не включает резервную мощность для будущего роста.Следовательно, размер трансформатора, необходимый для преобразования напряжения системы с 480 В, 3-фазное, 3-проводное, на 208 Y / 120 В, 3-фазное, 4-проводное, составляет:

Мощность трансформатора в кВА = 42 кВА x 1,25 = 52,5 кВА

Следовательно, для этого приложения будет выбран трансформатор 75 кВА из имеющихся стандартных номиналов для первичной обмотки 480 В на вторичную обмотку 208 Y / 120 В. Наиболее распространенными стандартами строительной индустрии являются 3, 6, 9, 15, 30, 37,5, 45, 75, 112,5, 150, 225, 300, 500, 750 и 1000 кВА.

Приведенный выше простой расчет соответствует цели достижения нормального ожидаемого срока службы трансформатора, который основан на следующих основных условиях:

  • Мощность трансформатора равна его номинальной кВА и номинальному напряжению или меньше их.
  • Средняя температура охлаждающего воздуха в течение 24 часов составляет 86 F.
  • Температура охлаждающего воздуха никогда не превышает 104 F.

Выбор

Выбор трансформатора начинается с номинальной мощности в кВА, необходимой для питания нагрузок, подключенных к электрической системе.Еще одно соображение для внутренних распределительных трансформаторов — это тип нагрузки: линейная или нелинейная. Линейные нагрузки включают резистивные нагревательные и асинхронные двигатели; нелинейные нагрузки создаются электронным оборудованием, которое способствует искажению сигналов электроэнергии, генерируя гармоники. Гармоники, возникающие из-за несинусоидальных токов, вызывают дополнительные потери и нагрев катушек трансформатора, что сокращает ожидаемый срок службы трансформатора.

Внутренние трансформаторы для нелинейных нагрузок могут быть выбраны с рейтингом K, который позволяет трансформатору выдерживать нелинейные условия в электрической системе.Трансформаторы с рейтингом K не ослабляют и не устраняют гармоники. Однако они действительно защищают трансформатор от повреждений, вызванных гармониками. Для подавления гармоник трансформаторы с рейтингом K можно комбинировать с фильтрами гармоник или дросселями. Для приложений с линейной нагрузкой следует выбирать трансформаторы с меньшими потерями в сердечнике. Другими факторами, которые следует учитывать при выборе трансформаторов, являются номинальное напряжение как для первичной, так и для вторичной обмотки, отводов напряжения, КПД, значение импеданса, тип охлаждения и повышения температуры, класс изоляции по напряжению, уровень основных импульсов и уровень шума.


Практическое применение

За последние два года в округе Майами-Дейд было построено два крупных проекта: футбольный стадион Международного университета Флориды и Южный терминал международного аэропорта Майами. Оба проекта включали в себя понижающие трансформаторы сухого типа на 480 В, от 3-х фаз до 208 Y / 120 В (в корпусах NEMA 2), в диапазоне от 15 кВА до 112,5 кВА в проекте распределения электрической системы.

Футбольный стадион ПФР на 18 688 мест был спроектирован примерно с 12 трансформаторами как часть распределительной системы электроснабжения для питания розеток общего пользования, небольших двигателей и других нагрузок в конструкции здания стадиона и прилегающего здания полевого дома.Расширение Южного терминала МВД было спроектировано примерно с 50 трансформаторами с аналогичным назначением, что и стадион, но с более разнообразной группой нагрузок для трехфазной, 4-проводной системы 208 Y / 120 В, которая также включала осветительные нагрузки, указатели, телекоммуникации, системы безопасности и другие нагрузки, являющиеся частью этого строительного проекта (Рисунок 1).

Установка

Установка силовых трансформаторов и трансформаторных шкафов должна соответствовать требованиям статьи 450 Национального электротехнического кодекса (NFPA 70) и требованиям конкретных местных властей, имеющих юрисдикцию.Некоторые принципы, которые следует учитывать при установке трансформатора, включают размещение их в изолированных помещениях с надлежащей вентиляцией, зазорами и доступностью. В противном случае их можно установить на открытых стенах или стальных колоннах или над подвесными потолками.

Кроме того, существуют другие особые требования, основанные на типе трансформатора, например, защищенные от атмосферных воздействий кожухи для сухих трансформаторов, устанавливаемых на открытом воздухе, или хранилище трансформаторов для трансформаторов с масляной изоляцией, устанавливаемых внутри помещений. Кроме того, хорошая конструкция и установка требуют подходящего размера фидера трансформатора и устройства защиты от перегрузки по току в соответствии со статьями 240, 250, 450 NEC и применимыми разделами статьи 310 (рисунок 2).

Взгляд вперед

Трансформаторы остаются основным компонентом электрических распределительных систем. Характеристики работы оборудования продолжат изменяться. Однако их принципы работы останутся прежними. В отрасли наблюдается тенденция к продолжению производства трансформаторов с меньшими потерями в сердечнике, соответствующих требованиям Energy Star по эффективности.

Баеза — главный и старший инженер-электрик в TLC Engineering for Architecture в Майами.Он является зарегистрированным профессиональным инженером с более чем 29-летним опытом работы в области электротехники, управления проектами, проектирования зданий и строительства.

кибертронских | Телетраан I: Трансформеры Wiki

Team Prime


Кибертронцы , известные людям как Трансформеры , это вид разумных роботизированных организмов, происходящих с далекой планеты Кибертрон. Для большинства людей они роботы-пришельцы из другого мира, что не совсем так.Название « Трансформатор » происходит от общей способности вида к трансформации; менять тела по желанию, переставляя их составные части из робота, гуманоида (обычно их основного) режима в альтернативную форму; транспортные средства, оружие, машины или животные. Кибертронцы когда-то жили при деспотическом и коррумпированном правительстве. Все изменилось, когда началась Великая война, что привело к великой катастрофе на Кибертроне.

История

Согласно легенде, в начале времен существовали Юникрон и Примус.Они сражались друг с другом эоны, и ни одна из сторон не оставалась победителем надолго. До тех пор, пока Примус не создал Тринадцать: оригинальные Праймы. Эти Тринадцать победили Юникрона и сбросили его в космос. Затем Праймус стал единым целым с ядром Кибертрона и принес жизнь новым кибертронианцам через Колодец Всех Искр.

В ранний период своей истории ими руководили три оставшихся члена Тринадцати Первоначальных Праймов (Прима, Алхимик Прайм и Альфа Трион), которые рассказывали им о том, кем они были и откуда они.Хотя многие отвергли концепцию божеств и полубогов, истории, тем не менее, были сохранены и использовались в качестве уроков. Однако их никогда не учили присущим им трансформирующим способностям, поскольку Алхимик и Трион опасались, что они еще не были готовы. Прима часто воевала против зверя, Предакинга (лидера предаконов). Эта эпоха закончилась Великим Катаклизмом, который убил предаконов и, как полагали, убил Приму.

Кибертронианцы в конце концов отвоевали поверхность своего мира.Были воздвигнуты различные королевства и города-государства, которые часто воевали друг с другом, когда различные короли и королевы поднимались и падали. Банды преступников, такие как Вандалы, Разрушители и Опустошители, бродили по пустыне планеты и воровали из деревень, что побудило к созданию оригинальной команды Саботажников. В это время вырос культ Паттерна, принявший принципы логики и порядка, как того указывал Примус. Их самым ярым противником был Гальватрон, который продвигал хаос и путь Юникрона.Это закончится, когда Квинтессоны придут на Кибертрон. Представившись доброжелательными существами, они завоевали кибертронианцев даром трансформации (поскольку они знали о спящем T-Cog и о том, как его активировать). Несмотря на предупреждения Альфы Триона (и Квинтессоны, по сути, подтверждая, что они убили Квинтуса Прайма), дар трансформации победил, и Кибертрон поклонился инопланетянам.

Квинтессоны быстро изменились и продвинулись к Кибертрону. На планете теперь была межпланетная полиция (которая позже стала элитной гвардией).Квинтессы незаметно похитили кибертронцев, чтобы проверить их использование в качестве рабов и продать другим расам. Проблема заключалась в том, что средний кибертронец был невероятно сильным и выносливым и, следовательно, мог одолеть другие формы жизни, которые попытались бы поработить их, если бы им представилась такая возможность. Под высокомерием Квинтессонов под командованием Стража сформировалось сопротивление. Сумев раскрыть планы Квинтессонов (и украсть планы Космического Моста), они транслировали насилие Квинтессонов населению, которое легко вытеснило своих «хозяев» с Кибертрона.Хотя память о вторжении сохранилась, подробности (в частности, касающиеся захватчиков) были утеряны из-за плохих записей. Однако квинтессоны оставили позади космические корабли и мосты.

Золотой век, время, когда даже Оптимус и Мегатрон были товарищами

Следующие 800 000 звездных циклов кибертронцы жили в Золотом веке. В эту эпоху кибертронцы жили в мире со своими собратьями и колонизировали космос, превратив более 200 миров в миниатюрные кибертроны.Все это внезапно закончилось, когда корабль столкнулся с «ржавой чумой», уничтожившей весь металл. Сеть Космического моста позволила чуме быстро распространиться по галактике. У Стража Прайма не было выбора, кроме как взорвать Космические Мосты, чтобы спасти свою расу, обрекая многих из них в свои колонии. Когда это подошло к концу, система каст была введена Стражем Зета Прайм, привязав каждого кибертронца к одной работе и альтернативной форме. Представители низших каст даже не получили имени. Для них было обычным делом брать себе имена.

Ситуация начала меняться, когда началась Великая война (между автоботами и десептиконами), которая почти уничтожила расу и их мир, что привело к Великому Исходу, который заставил большинство кибертронцев покинуть свой умирающий мир, за исключением тех, кто отказался уйти и остался. Война закончилась, когда Мегатрон был убит, и Автоботы смогли оживить Кибертрон.

Биология и внешний вид

Кибертронианцы состоят из мозга, похожей на сердце Искры и тела, построенного из механических структур.Энергон течет через каждую часть тела кибертронца, как кровь в человеке. Тело кибертронца сделано из металла, называемого «живым металлом», поскольку его свойства аналогичны свойствам органического вещества, например, к самовосстановлению. Разум кибертронца может быть перенесен в другое тело с помощью коркового психического пластыря, при котором два разума могут занимать одно и то же тело.

При испуге могут вытечь «трансмиссионную жидкость». Кажется, они также могут «дышать».Это «дыхание» помогает в таких функциях, как охлаждение воздуха и / или смывание пылевидного мусора с их тел. Без разума кибертронское тело можно поддерживать искусственными средствами.

Некоторые компоненты Cybertronian, такие как T-Cog и Voice Box, на самом деле являются биомеханическими органами и не могут быть точно сконструированы или отремонтированы. T-Cog позволяет кибертронианцам «трансформироваться». Кибертронцы способны сканировать автомобили в свой разум. У них также есть механические нервы в теле и броне.У них те же чувства, что и у человека, с несколькими дополнительными. Если рука или нога Кибертрониана будут оторваны, они могут быть заменены или восстановлены хирургическим путем на прежнее место. При необходимости кибертронианец может перейти на совершенно новое тело с помощью передачи разума или других средств, хотя это делается редко.

Как и люди, кибертронцы тоже могут болеть. Кибоническая чума может заразить энергон кибертронца и распространяется по телу жертвы. После заражения жертва слаба, и ей потребуется отдых, чтобы набраться сил.Если жертва не вылечить, она может погибнуть в считанные секунды. Хотя есть лекарство, и как только оно применяется к жертве, они излечиваются. Если кибертронцы вступят в контакт с Tox-en, они могут легко заразиться и умереть от воздействия Tox-en, если их не лечить. Действительно, чума Cosmic Rust привела к гибели их империи из-за страха заразиться.

Несмотря на то, что в них нет того, что есть в органической жизни, они отличаются своим внешним видом и индивидуальностью.Альфа Трион утверждает, что кибертронцы не имеют пола в Соглашении Примуса, хотя оба типа телосложения-трансформеров имеют личности, которые, кажется, указывают на пол.

Шмель демонстрирует мужские качества, такие как более широкие плечи.

Мужчины

Кибертронские мужчины обычно имеют более «массивное» тело, чем их коллеги-женщины. Соотношение мужского населения этого вида составляет 12/13, поскольку двенадцать из Тринадцати первоначальных Праймов, которые были первыми существующими кибертронцами, были мужчинами.Некоторые самцы, такие как Оптимус, Бамблби, Нокаут, Предкинг и Ультра Магнус, имеют тенденцию иметь «более объемную абодоминальную» область в средней части тела. У некоторых, таких как Alpha Trion, Drift и Vector Prime, есть «волосы» на лице, а у других их нет. Кибертронские самцы обладают схожей биологией и такими качествами, как широкие плечи и мужские черты, с человеческими мужчинами.

суки

Arcee демонстрирует женские качества, такие как грудь и более широкие бедра.

Женщины-кибертронианцы изображаются более изящными по форме и в целом более округлыми и изогнутыми.Кибертронские женщины, как правило, имеют более «обтекаемое» тело с частями брони, напоминающими человеческие женские бедра, выступами на груди, напоминающими грудь, и другим животом, в то время как некоторые, такие как Стронгарм, имеют «более массивное» тело и тонкую талию.

Женщины составляют 1/13 населения, и все они созданы по образцу Солус Прайм. Кибертронские женщины обладают биологическими и женскими качествами человеческих женщин, такими как более широкие бедра.

Режим зверя

Кибертронианцы с режимом зверя (животное в качестве альтернативного режима) могут сильно отличаться по внешнему виду, но обычно соответствуют разделению на мужчин и женщин.

Мини-минусы

Mini-Cons — это мини-кибертронцы, которые обычно приходят парами или по одному. Они будут сопровождать любых кибертронианцев, вступающих с ними в союз. В Transformers: Robots in Disguise появляется много мини-минусов.

Режим автомобиля

Когда большинство кибертронцев сканируют машину, они излучают зеленый луч из глаз. Затем их T-Cog переформатирует свое тело, чтобы включить части транспортного средства на их раму. Праймы, однако, излучают синий луч.

Здоровье

Кибертронцы держат себя в хорошем состоянии и соблюдают гигиену. Они сохраняли чистоту, принимая масляные ванны, и поддерживали свои системы с помощью энергона. Когда они заболевали, им приходилось обращаться к коллеге-медику-эксперту Cybertronain, чтобы вылечить их. Есть несколько хорошо обученных кибертронских врачей и ученых, которые делают все возможное, чтобы обеспечить здоровье и безопасность своих собратьев.

Когда Оптимус был поврежден, из него доносились звуки дыхания.Это означало бы, что, хотя они не дышат кислородом, кибертронцы часто делают вдох или около того. Если бы они были ранены, как Оптимус, то поступили бы так же. Если кибертронцы получат ножевые ранения или медленно умрут, они глубоко вздохнут и погибнут на месте. Похоже, они дышат, когда устают или когда пугаются. Возможно, они дышат охлаждающим механизмом для своих внутренних систем, таких как Данные из Звездного пути: Следующее поколение.

Части тела

Органы

Репродукция

Кибертронцы делятся на мужчин и женщин.Их вид происходит через Примуса, их создателя. Примус использует AllSpark, чтобы создать новую жизнь, которая исходит из Колодца AllSparks. Кибертронцы выходят из Колодца «полностью взрослыми» в первоначальном альтернативном режиме, предусмотренном для них Примусом. В отличие от людей, кибертронец не размножается половым путем, но он или она могут иметь отношения с другим кибертронианцем. Они полагаются на протоформы, чтобы поддерживать свою численность. Инсектиконы уникальны, поскольку они способны к самовоспроизведению путем клонирования самих себя, но каждое поколение становится все более примитивным и интеллектуально неполноценным….

Очень редко искра может разделиться на две искры, образуя близнецов. Близнецы будут идентичны, но их различия заключаются в окраске и характере. Примеры — Skyquake и Dreadwing. Чрезвычайно редко процесс может создавать тройни.

Самым уникальным примером братьев и сестер на Кибертроне являются Тринадцать Первоначальных Праймов, которые называли себя братьями и сестрами.

Клянусь, это не то, на что похоже!

Кибертронцы могут формировать отношения, сопоставимые с отношениями членов человеческих семей, с другими членами своей расы.(то есть: отношения между Smokescreen и Alpha Trion можно сравнить с отношениями внука и дедушки). Team Prime — это пример семьи. Кроме того, поскольку все кибертронцы созданы Примусом, можно сказать, что они подобны братьям и сестрам.

ПРИМЕЧАНИЕ: Несмотря на то, что кибертронцы мало что знают о человеческой биологии, похоже, что они знают о половом размножении. В эпизоде ​​«Восход тьмы, часть 1» Арси шутил с Рэтчетом, спрашивая его, слышал ли он, что люди размножаются.Рэтчет ожидал, что она и Бамблби вернут двух людей. Когда они принесли троих, Арси в шутку намекнула, что с тех пор подростки размножались. В «Plus One» Knock Out сказал, что он считает идею о том, что люди « взаимодействуют с » отталкивает.

Размер

Кибертронианцы различаются по размеру.

Кибертронцы , как правило, большие по сравнению с земными формами жизни (в среднем в четыре-пять раз больше человеческого).Кибертронианцы женского пола, такие как Арси и Айрахнид, обычно ниже, чем Кибертронианцы мужского пола. Существует множество кибертронианцев, которые больше или меньше друг друга.

Разница в форме

Кибертронианцы обычно имеют гуманоидную форму по умолчанию, хотя и не всегда. Они могут варьироваться от массивных до крошечных. Учитывая их роботизированную природу, некоторые из них имеют странные черты лица. Альтернативный режим кибертронца влияет на его режим робота.

Образ жизни

Кибертронцы пережили несколько изменений в своем образе жизни.

  • Под квинтессонами они были покорены перед восстанием.
  • В Золотой Век у них была безмерная свобода. Они собрали знания во всех областях и исследовали галактику. Они также общались со своими собратьями и собирались вместе для встреч или небольших бесед. Иногда они хвалили друг друга за свою работу или личность.
  • После Золотого века, во время кастовой системы средний кибертронец почти не имел личной свободы. Он / она выйдет из колодца, получит работу, имя (если им повезет) и будет работать до тех пор, пока не сможет продолжить работу.
  • Во время Великой войны они посвятили себя сражению, но все же сохранили свою индивидуальность. Однако они не были уверены, что будут делать, если когда-нибудь прекратят сражаться, Балкхед выразил эти опасения в последние дни войны.

Энергия

Кристаллы сырого энергона.

В отличие от людей, которые нуждаются в воздухе и воде, а также в пище, обычно единственная основная потребность Трансформаторов для обеспечения их непрерывного функционирования — Энергон.Кибертронианцы физически не едят энергон, но перерабатывают его для получения топлива. Горючее похоже на кровь, текущую по их телам. Если люди вступят в контакт с энергоном, это может сильно на них повлиять.

В кибертронианцах энергон — ключ к выживанию. Это одна из причин, по которой кибертронцы сражаются друг с другом, чтобы получить контроль над его силой. На Земле есть небольшие месторождения, расположенные в определенных частях планеты. Энергон — ключ к их биологии. Без него кибертронец мог погибнуть, если его не лечили полевые медики.

Залежи энергона в галактике встречаются редко, поскольку только Кибертрон — единственный известный мир, который производит его естественным путем. Месторождения существуют и в другом мире, но, поскольку они были заложены миллионы лет назад, до них может быть трудно добраться.

Некоторые типы Энергонов включают:

  • Энергон (Регулярный Энергон, голубой цвет)
  • Synthetic Energon (может вызвать крайнюю агрессию у кибертронианцев, в нестабильном состоянии обычно зеленого цвета)
  • Красный Энергон (Набирает скорость и силу, красный цвет)
  • Темный Энергон (Кровь Юникрона; превратит любого кибертронца в безмозглого террокона; фиолетовый цвет)
  • Tox-En (Ядовитый энергия; может заражать кибертронцев; тускло-зеленый цвет)

Галерея

Основная статья: Кибертронские галереи

Общая информация

  • Хотя кибертронцы обычно имеют одно имя без указания фамилий, есть исключения из этого правила:
    • Orion Pax
    • Ультра Магнус
    • Альфа Трион
    • Льеж Максимо
    • Большинство из Тринадцати включают термин «Prime» в свое имя
  • Кибертронианцы уникальны в этой преемственности в том, что они не называют себя « Трансформеры », скорее, этот термин был создан людьми для обозначения их.Это постепенно становится стандартом франшизы, поскольку комиксы IDW теперь относятся к расе исключительно как к кибертронианцам (на самом деле, быть названным Трансформером в комиксах рассматривается как оскорбление, поскольку они считают, что это унижает их как простые машины), как и живые боевики. Обе части вначале использовали термины «кибертронцы» и «трансформеры» как синонимы.
  • В непрерывности Aligned кибертронцы считались вымирающим видом после Исхода (так же, как и в фильмах Майкла Бэя, где они почти вымерли) до того, как Оптимус возродил планету.Они также считаются одними из самых продвинутых видов в галактике.
  • Поскольку кибертронцы не носят одежду, как люди, их тела иногда покрыты тканью, как окружающая среда. Например: Оптимус Прайм имеет синие стороны, которые напоминают синие шорты, а у Арси есть настоящая встроенная юбка, такая как одежда, которая покрывает всю ее талию.
  • Хотя кибертронцы не нуждаются в спаривании, доказано, что они могут вступать в отношения друг с другом, как показали Мегатронус и Солус.Несмотря на то, что Мегатронус убивает Солуса, другие кибертронцы не участвуют в подобных отношениях.

Трансформаторы | SNC Производство

Если вам нужен индивидуальный трансформатор, созданный для ваших индивидуальных приложений и конкретной отрасли, производитель электрических трансформаторов SNC Manufacturing, Inc. будет работать с вами — от концепций до прототипов и до полного производства. Если вам нужно определенное напряжение или размер для размещения в корпусе, мы можем спроектировать и изготовить индивидуальный электрический трансформатор, соответствующий вашим спецификациям….

Промышленные управляющие трансформаторы

SNC специально разработаны для компенсации кратковременных скачков тока, вызванных возбуждением электромагнитных компонентов. Эти трансформаторы обеспечивают превосходные требования к вторичному напряжению и соответствуют или превосходят стандарты, установленные UL и cUL. Их прочная конструкция и отличные электрические характеристики обеспечивают надежную работу электромагнитных устройств и безотказную работу.

Наши прочные и надежные электрические трансформаторы военного класса созданы в соответствии со строгими военными стандартами.Мы можем разработать трансформаторы военного назначения по индивидуальному заказу в соответствии с вашими требованиями, поскольку они относятся к первичному и вторичному напряжению, номинальной мощности, частоте сети и утверждениям агентств.

Управляющие трансформаторы среднего напряжения

SNC спроектированы и изготовлены с учетом требований промышленных систем управления. Управляющие трансформаторы среднего напряжения SNC, оснащенные первичной обмоткой среднего напряжения и вторичной обмоткой 120 В переменного тока, 60 Гц или 110 В переменного тока, 50 Гц, обеспечивают надежную работу в тяжелых условиях.

SNC Manufacturing предлагает дополнительные услуги и сборки для завершения вашего продукта. К ним относятся, помимо прочего, лабораторные испытания, провода, ремни безопасности, кронштейны и корпуса. Наши производственные процессы с добавленной стоимостью позволяют нам отгружать нашим клиентам целые узлы, что позволяет исключить дополнительные процедуры и затраты на ваш производственный процесс. В зависимости от ваших потребностей …

Jensen Transformers — высококачественные звуковые трансформаторы и изоляторы заземления.

Трансформаторы Jensen — высококачественные звуковые трансформаторы и изоляторы заземления.

На протяжении более 40 лет компания Jensen Transformers Inc устанавливает стандарты для поставки трансформаторов высочайшего качества с самой широкой частотной характеристикой, наименьшими искажениями, наименьшим отклонением фазы, наилучшим подавлением синфазного шума и максимальной обработкой сигналов.

клиентов Jensen со всего мира:

Избранные видео

Модель №:

Описание:

Количество:

Ваша информация
  1. Имя: (*)

  2. Компания: (*)

  3. Сайт:

  4. Адрес доставки: (*)

  5. Страна: (*)

    — ArubaAfghanistanAngolaAlbaniaAndorraUnited Arab EmiratesArgentinaArmeniaAmerican SamoaAntigua и BarbudaAustraliaAustriaAzerbaijanBurundiBelgiumBeninBurkina FasoBangladeshBulgariaBahrainBahamasBosnia и HerzegovinaBelarusBelizeBermudaBolivia, многонациональное государство ofBrazilBarbadosBrunei DarussalamBhutanBotswanaCentral African RepublicCanadaSwitzerlandChileChinaCôte d’IvoireCameroonCongo, Демократическая Республика theCongoCook IslandsColombiaComorosCape VerdeCosta RicaCubaCayman IslandsCyprusCzech RepublicGermanyDjiboutiDominicaDenmarkDominican RepublicAlgeriaEcuadorEgyptEritreaSpainEstoniaEthiopiaFinlandFijiFranceMicronesia, Федеративные Штаты ofGabonUnited KingdomGeorgiaGhanaGuineaGambiaGuinea-BissauEquatorial Гвинея ofKuwaitLao Народная Демократическая RepublicLebanonLiberiaLibyaSaint LuciaLiechtensteinSri LankaLesothoLithuaniaLuxembourgLatviaMoroccoMonacoMoldova, Республика ofMadagascarMaldivesMexicoMarshall IslandsMacedonia, бывшая югославская Республика ofMaliMaltaMyanmarMontenegroMongoliaMozambiqueMauritaniaMauritiusMalawiMalaysiaNamibiaNigerNigeriaNicaraguaNetherlandsNorwayNepalNauruNew ZealandOmanPakistanPanamaPeruPhilippinesPalauPapua Новая GuineaPolandPuerto RicoKorea, Корейская Народно-Демократическая Республика ofPortugalParaguayPalestine, Государственный ofQatarRomaniaRussian FederationRwandaSaudi ArabiaSudanSenegalSingaporeSolomon IslandsSierra LeoneEl SalvadorSan MarinoSomaliaSerbiaSouth SudanSao Томе и PrincipeSurinameSlovakiaSloveniaSwedenSwazilandSeychellesSyrian арабских RepublicChadTogoThailandTajikistanTurkmenistanTimor-LesteTongaTrinidad и TobagoTunisiaTurkeyTuvaluTaiwan, провинция ChinaTanzania, United Республика Уганда, Украина, Уругвай, Соединенные Штаты, Узбекистан, Сент-Винсент и Гренадины, Венесуэла, Боливарианская Республика, R Виргинские острова, Британские Виргинские острова, СШАЮжный Вьетнам, Вануату, Самоа, Йемен, Южная Африка, Замбия, Зимбабве.
  6. Телефон: (*)

  7. Почтовый индекс: (*)

  8. Город: (*)

  9. Штат / провинция:

    — AlabamaAlaskaAmerican SamoaArizonaArkansasCaliforniaColoradoConnecticutDelawareDistrict из ColumbiaFloridaGeorgiaGuamHawaiiIdahoIllinoisIndianaIowaKansasKentuckyLouisianaMaineMarylandMassachusettsMichiganMinnesotaMississippiMissouriMontanaNebraskaNevadaNew HampshireNew JerseyNew MexicoNew YorkNorth CarolinaNorth DakotaNorthern Marianas IslandsOhioOklahomaOregonPennsylvaniaPuerto RicoRhode IslandSouth CarolinaSouth DakotaTennesseeTexasUtahVermontVirginiaVirgin IslandsWashingtonWest VirginiaWisconsinWyomingAlbertaBritish ColumbiaManitobaNew BrunswickNewfoundlandNova ScotiaNunavutNorth West TerrOntarioPrince Эдвард IsQuebecSaskatchewanYukon

  10. Электронная почта: (*)

  11. Род занятий:

    — Инженер-электронщикПодрядчик по AV-системамИнженер по звуку HiFi Энтузиаст / АудиофилМузыкантСтудентСотрудник по продажамРозничный / оптовый покупательПроизводительДругое
  12. Незамедлительно требуется помощь
Есть вопросы?

Трансформеров готовы к битве в World of Warships: Legends

Командира в стиле Трансформеров готовы вести ваши боевые корабли в бой! Оптимус Прайм, Мегатрон, Бамблби и Рамбл становятся замаскированными военными кораблями, наполняя ваш флот своими уникальными вдохновениями, способностями и озвучкой.У каждого из них также есть особый скин, доступный для конкретного корабля. Оптимус Прайм идет впереди из Айовы, Мегатрон правит морями на борту Бисмарка, Шмель мчится вперед во Флетчере, а Рамбл встряхивает дела в Ташкенте.

Есть четыре новых базовых черты — по одному для каждого из роботов и два новых навыка — каждый персонаж получает по одному. В скинах также есть классная анимация для кораблей, как в Порту, так и в бою. Командиры и скины доступны непосредственно в Магазине, но у вас также есть шанс найти их в кибертронских контейнерах.Флаги и нашивки также будут доступны в покупаемых миссиях. Контент Трансформеров доступен с 18 сентября по 5 октября.

Наши герои, их особые навыки и корабли следующие:


Optimus Prime , команды Iowa

  • Reconstructor (базовая черта): сокращает время восстановления Repair Party.
  • Протокол отзыва (умение): сокращает продолжительность пожаров на вашем корабле и уменьшает время восстановления корректировщика.

Bumblebee , команды Fletcher

  • Overboost (базовая черта): увеличена продолжительность Engine Boost.
  • Calculated Inversion (навык): значительно улучшает время переключения руля и увеличивает ускорение, пока дымогенератор активен, но заставляет дымовую завесу рассеиваться быстрее.

Мегатрон , командует Бисмарк

  • Cyber ​​Lens (базовая черта): увеличивает дальность стрельбы из основного орудия вашего линкора.
  • Протокол отзыва (умение): сокращает продолжительность пожаров на вашем корабле и уменьшает время восстановления корректировщика.

Грохот , команды Ташкент

  • Роботизированная ширина (базовая черта): увеличьте дальность стрельбы основного орудия вашего эсминца.
  • Расчетная инверсия (навык): значительно улучшает время переключения рулей и увеличивает ускорение, пока дымогенератор активен, но заставляет дымовую завесу рассеиваться быстрее.

Попробуйте новый контент «Трансформеры» и переломите ситуацию!

World of Warships: Legends

Wargaming.нетто

☆☆☆☆☆ 360

★ ★ ★ ★ ★

Окунитесь в эпические морские сражения в World of Warships: Legends, глобальной многопользовательской бесплатной онлайн-игре, в которой вы сможете покорять моря на палубах величайших военных кораблей в истории! Нанимайте легендарных командиров, улучшайте свои корабли и заявляйте о своих правах на морское господство вместе с игроками со всего мира и против них. ЧАСТЫЕ ОБНОВЛЕНИЯ Регулярно прибывает новый контент в виде кораблей, кампаний, проектов бюро, событий и многого другого! Каждое обновление приносит новые функции, чтобы встряхнуть игру.ОСОБЕННОСТИ БОГАТЫЕ Создавайте легендарные боевые корабли, такие как Ямато, с нуля в Бюро, соревнуйтесь в сезонах ранговых боёв за эксклюзивные патчи и дополнительные награды и завершайте эпические кампании, чтобы получить новые мощные корабли! ВЫБЕРИТЕ СВОЙ БОЕВОЙ СТИЛЬ Возьмите под свой контроль более 120 эсминцев, крейсеров и линкоров — диапазон, который идеально подходит для любого стиля игры, будь то стрельба из всех орудий, более осторожные и методичные атаки или уникальная тактика.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.