Трансформаторы напряжения это: Что такое трансформатор напряжения / Описание

Они встречаются везде, где присутствует необходимость преобразовать высокое напряжение сети в пропорционально более низкое значение. В этом и есть их назначение: преобразование величины напряжения. ТН-ы используют для:

• уменьшения величины напряжения до величины, которую безопасно и удобно использовать в цепях измерения (вольтметры, ваттметры, счетчики), защиты, автоматики, сигнализации
• защиты от высокого напряжения вторичных цепей, а следовательно и человека
• повышения напряжения при испытаниях изоляции различного эо
• на подстанциях ТН используют для контроля изоляции сети, работы в составе устройства сигнализации или защиты от замыканий на землю

Если бы не существовало трансформаторов напряжения, то, например, чтобы измерить напряжение на шине 10кВ, пришлось бы сооружать супермощный вольтметр с изоляцией, выдерживающей 10кВ. А это уже габариты ого-го. А ещё плюс к этому необходимо соблюсти точность измерений. Проблемка, но и это не всё. Если в таком приборе что-то коротнет, то электрик ошибается однажды…. при выборе профессии. 10кВ, а ведь есть и 750кВ, как там померить? Загвоздочка. Поэтому отдаем почести изобретателям трансформаторов, и в частности трансформаторов напряжения. Отвлеклись, продолжаем.

Прежде, чем двигаться дальше, нарисую однофазный ТН, чтобы было наглядно и более понятнее далее в изложении материала.

Значит на рисунке сверху у нас приходит напряжение на выводы А, Х трансформатора напряжения на первичную обмотку(1). Это напряжение номинальное напряжение, первичное напряжение. Далее оно трансформируется до величины вторичного напряжения, которое находится на вторичной обмотке (3). Выводы вторичной обмотки — а, х. Вывод вторичной обмотки заземляются. В — это вольтметр, но это может быть и другое устройство. (2) — это магнитопровод ТНа.

Принцип работы ТН

Принцип действия трансформатора напряжения аналогичен принципу работы трансформатора тока. Обозначим это еще раз. По первичной обмотке проходит переменный ток, этот ток образует магнитный поток. Магнитный поток пронизывает магнитопровод и обмотки ВН и НН. Если ко вторичной обмотке подключена нагрузка, то по ней начинает течь ток, который возникает из-за действия ЭДС. ЭДС наводится из-за действия магнитного потока. Подбирая разное количество витков первичной и вторичной обмоток можно получить нужное напряжение на выходе. Более подробно это показано в статье про векторную диаграмму трансформатора напряжения.

Если на ТН подавать постоянное напряжение, то ЭДС не создается постоянным магнитным потоком. Поэтому ТНы выпускают на переменное напряжение. Коэффициентом трансформации трансформатора напряжения называют естественно отношение напряжения первичной обмотки к напряжению вторичной и записывают через дробь. Например, 6000/100. Когда приходят молодые студенты, они иногда на вопрос какой коэффициент отвечают 60. Не стоит так делать.

Классификация трансформаторов напряжения

ТНы классифицируются по следующим параметрам:

• напряжение первичной обмотки (3, 6, 10 … 750кВ)
• напряжение основной вторичной обмотки (100 В — для однофазных, включаемых между фазами, трехфазных; 100√3 — однофазных, включаемых между фазой и землей напряжение дополнительной вторичной обмотки (100В — однофазные в сети с заземленной нейтралью, 100√3 — однофазные в сети с изолированной нейтралью
• число фаз (однофазные, трехфазные)
• количество обмоток (двухобмоточные, трехобмоточные)
• класс точности (0,1 0,2 0,5 1 3 3Р 6Р)
• способ охлаждения (сухие, масляные, газонаполненные)
• изоляция (воздушно-бумажная, литая, компаунд, газ, масло, фарфор)

На напряжение 6, 10кВ используют литые ТНы, залитые эпоксидной смолой. Эти аппараты устанавливают в распредустройствах. Они занимают меньшие габариты, по сравнению с масляными. Также к их плюсам стоит отнести меньшее количество ухода за ними.

электромагнитные и емкостные

Если открыть объемы и нормы испытаний электрооборудования на странице ТНов, то можно увидеть, что трансформаторы напряжения там разделяются на электромагнитные и емкостные. В чем же состоит различие этих типов оборудования.

Электромагнитными считаем все ТНы в которых преобразование происходит по принципу, описанному выше (магнитные потоки, ЭДС и так далее). Индукционный ток, в брошюрах западных производителей их называют индуктивными, в противоположность емкостным. По моему всё именно так.

А вот емкостные трансформаторы напряжения, или же всё таки емкостные делители напряжения… Тут история умалчивает. Принцип работы такого оборудования можно понять, если нарисовать схему.

Вот, например схема ТН марки НДЕ-М. Они выпускаются на напряжение выше 110кВ. Состоит из емкостного делителя и электромагнитного устройства. Емкостной делитель состоит из конденсаторов С1 и С2. Принцип емкостного делителя в следующем. Напряжение линии Л делится обратно пропорционально величинам емкостей С1 и С2. То есть мы подключаем к С2 наш ТН и напряжение на нем пропорционально входному, которое идет по Л, но гораздо меньше его. Раз рассматриваем НДЕ, то вот табличка величин напряжения для разных классов оборудования.

Электромагнитное устройство состоит из понижающего трансформатора, реактора и демпфера.

Реактор предназначен для компенсации емкостного сопротивления и следовательно уменьшения погрешности.

Электромагнитный демпфер предназначен для устранения субгармонических колебаний, которые могут возникать при включениях и коротких замыканиях в обмотках ТНа.

Чем выше класс напряжения, тем емкостные трансформаторы напряжения выгоднее своих собратьев. За счет снижения размеров изоляции и материалов.

Сохраните в закладки или поделитесь с друзьями

Последние статьи

Самое популярное

схемы соединения и принцип работы

Трансформатор напряжения – предназначен для понижения первичного напряжения до значений удобных для измерительных приборов и реле, а также для отделения цепей измерений и защиты от первичных цепей высокого напряжения. Используется в цепях переменного тока частотой 50 или 60 Гц с номинальными напряжениями от 0,22 до 750 кВ.

Принцип работы

Он состоит из стального сердечника, набранного из пластин листовой электротехнической стали, первичной обмотки и 1-ой или 2-х вторичных обмоток(конструкцию конкретного устройства можно посмотреть в паспорте или каталоге от производителя).

В результате изготовления должен быть достигнут необходимый класс точности по:

• амплитуде,
• углу.

Измерительный трансформатор напряжения по принципу работы не отличается от силового понижающего трансформатора или от трансформатора тока.

Ещё раз опишем работу трансформатора тока. По первичной обмотке проходит переменный ток, этот ток образует магнитный поток, который пронизывает магнитопровод и обмотки ВН и НН. Если ко вторичной обмотке подключить нагрузку, то по ней начнёт течь ток, который возникает из-за действия ЭДС(электродвижущая сила). ЭДС наводится из-за действия магнитного потока. Подбирая разное количество витков первичной и вторичной обмоток можно получить нужное напряжение на выходе.

Такие устройства работаю только на переменном напряжение. Если на ТН подавать постоянное напряжение, т.к. ЭДС не будет создаваться постоянным магнитным потоком.

Расшифровка ТН

Расшифровка маркировки:

• Н — трансформатор напряжения;
• Т — трёхфазный;
• О — однофазный;
• С — сухой;
• М — масляный;
• К — каскадный либо с коррекцией;
• А — антирезонансный;
• Ф — в фарфоровом корпусе;
• И — контроль Изоляции;
• Л — в литом корпусе из эпоксида;
• ДЕ — с ёмкостным делителем напряжения;
• З — с заземляемой первичной обмоткой.

Коэффициент трансформации

Коэффициент трансформации – показывает во сколько раз увеличивается или уменьшается первичное значение напряжение.

Вторичное напряжение

Напряжения на вторичной обмотки:

• 100 В,
• 100/√3 В,
• 100/3.

Классы точности

Классы точности:

• 0,1;
• 0,2;
• 0,5 – применяется для измерений;
• 1,0;
• 3,0;
• 3Р или 6Р – предназначены для защиты, управление, автоматика или сигнализация.

Номинальные мощности трансформаторов для любого класса точности следует выбирать из ряда(В·А): 10; 15; 25; 30; 50; 75; 100; 150; 200; 300; 400; 500; 600; 800; 1000; 1200.

Виды и классификации

Основные классификации трансформаторов:

1. По числу фаз.
2. По наличию или отсутствию заземления вывода,
3. По принципу действия.
4. По числу ступеней трансформации.
5. По наличию компенсационной обмотки или обмотки для контроля изоляции сети.
6. По виду изоляции:
7. По особенностям конструктивного исполнения.

Место установки:

• наружная,
• внутренняя,
• встроенный в силовой трансформатор,
• установка отдельным элементом.

Основные признаки трансформаторов и их обозначения приведены в таблице:

Трёхобмоточный трансформатор следует изготовлять с двумя вторичными обмотками:

• основной,
• дополнительной.

Условия выбора ТН

Устройство выбирается по следующим критериям:

1. Номинальное напряжение ТН = Напряжение уставки.
2. Схема соединение обмоток должна совпадать со схемой приборов.
3. По классу точности.
4. Вторичной нагрузке ТН ⩽ нагрузке приборов.

Более подробно можете прочитать в учебнике(со страницы 301): Смотреть

Режим работы

ТН работает в режиме близко к холостому ходу, так как нагрузка на выходную катушку минимальная.

Цена трансформаторов напряжения

Цены сильно зависят от конструкции и класса напряжения:

• 0,66 кВ(660В) – от 1 000 до 15 000 руб,
• 10 кВ,
• 35 кВ,
• 110 кВ и выше цены нужно уточнять у производителей.

Схемы подключения

Схемы соединений однофазных ТН:

Схемы соединений трёхфазных ТН:

Схемы и группы соединений обмоток трёхфазных трёхобмоточных трансформаторов с основной и дополнительной вторичными обмотками

Испытания на устойчивость к токам короткого замыкания

К первичным обмоткам трансформаторов подводят напряжение, равное 0,9-1,05 номинального, при разомкнутых вторичных обмотках. Затем одну из вторичных обмоток с помощью специального устройства закорачивают и выдерживают режим в течение 1 с. При этом напряжение на выводах первичной обмотки должно сохраняться в указанных пределах.

Видео

Видео про трансформатор напряжения ЗНОЛ.06-10.

устройство, классификация, принцип работы, видео

Трансформатор напряжения – это один из видов трансформаторов, который еще называют измерительным, предназначеннный для отделения первичных цепей высокого и сверх высокого напряжений и цепей измерений, РЗ и А. Также их используют для понижения высоких напряжений (110, 10 и 6 кВ) до стандартных нормируемых величин напряжений вторичных обмоток – 100 либо 100/√3.

Помимо этого, применение трансформаторов напряжение в электроустановках позволяет изолировать маломощные низковольтные измерительные приборы и устройства, что удешевляет стоимость и позволяет использовать более простое оборудование, а также обеспечивает безопасность обслуживания электроустановок.

Трансформаторы напряжения нашли широкое применение в силовых электроустановках высокого напряжения

От точности их работы зависит правильность коммерческого учета электроэнергии, селективность действия устройств РЗ и противоаварийной автоматики, также они служат для синхронизации и питания автоматики релейной защиты ЛЭП от коротких замыканий, и др.

Измерительный трансформатор конструктивно практически не отличается от стандартных силовых трансформаторов. Он состоит из обмоток: первичной и одной либо нескольких вторичных и стального сердечника, набранного листами электротехнической стали. Первичная обмотка имеет большее количество витков, в сравнении со вторичной. На первичную — подается напряжение, которое требуется измерить, а ко вторичным — подключаются ваттметр и пр. измерительные аппараты. Поскольку ваттметр имеет значительное сопротивление, то по вторичной принято считать, что протекает малый ток. Поэтому полагают, что измерительный трансформатор напряжения функционирует в режимах близких к холостому ходу.

Такие трансформаторы оснащают разъемами для подключения: первичная обмотка присоединяется к цепям силового напряжения, а ко вторичной могут подключены — реле, обмотки вольтметра или ваттметра и пр. приборы. Принцип действия у них аналогичен силовому трансформатору: трансформирование напряжения в измерительном трансформаторе производится переменным магнитным полем.

Интересное видео о работе и принципе устройста трансформаторов тока смотрите ниже:

Потери намагничивания обуславливают некоторую погрешность в классах точности.

Погрешность определяется:

Конструкцией предусматривается компенсация погрешности по напряжению благодаря уменьшению количества витков первичной обмотки, устранению угловой погрешности с помощью компенсирующих обмоток. Простейшая схема включения трансформатора напряжения

Классификация трансформаторов напряжения

Трансформаторы напряжения принято разделять по следующим признакам:

1. По количеству фаз:
   • однофазные;
   • трехфазные.
2. По числу обмоток:
   • 2-х-обмоточные;
   • 3-х-обмоточные.
3. По способу действия системы охлаждения:
   • электрические устройства с масляным охлаждением;
   • электрические устройства с воздушной системой охлаждения ( с литой изоляцией либо сухие).
4. По способу установки и размещения:
   • для наружной установки;
   • для внутренней;
   • для комплектных РУ.
5. По классу точности: по нормируемым величинам погрешностей.

Виды трансформаторов напряжения

Рассмотрим несколько трансфомраторов напряжения разных производителей:

Трансформатор напряжения ЗНОЛ-НТЗ-35-IV-11

Производиель — Невский трансформаторный завод «Волхов».

Назначение и область применение ЗНОЛ-НТЗ

Трансформаторы предназначены для наружной установки в открытых распределительных устройствах (ОРУ). Трансформаторы обеспечивают передачу сигнала измерительной информации измерительным приборам и устройствам защиты и управления, предназначены для использования в цепях коммерческого учета электроэнергии в электрических установках переменного тока на класс напряжения 35 кВ. Трансформаторы выполнены в виде опорной конструкции.

Корпус трансформаторов выполнен из компаунда на основе гидрофобной циклоалифатической смолы «Huntsman», который одновременно является основной изоляцией и обеспечивает защиту обмоток от механических и климатических воздействий.Рабочее положение трансформаторов в пространстве — вертикальное, высоковольтными выводами вверх.

Рисунок — Габаритные размеры трансформатора

Рисунок — схемы подключения обмоток трансформаторов

Характеристики:

1. Класс напряжения по ГОСТ 1516.3, кВ — 27 35 27
2. Наибольшее рабочее напряжение, кВ — 30 40,5 40,5
3. Номинальное напряжение первичной обмотки, кВ — 15,6 20,2 27,5
4. Номинальное напряжение основной вторичной обмотки, В — 57,7 100
5. Номинальное напряжение дополнительной вторичной обмотки, В — 100/3, 100 127
6. Номинальные классы точности основной вторичной обмотки — 0,2; 0,5; 1; 3

Ещё одно интересное видео о работе трансформаторов тока:

Трехфазная антирезонансная группа трансформаторов напряжения 3хЗНОЛПМ(И)

Производитель «Свердловский завод трансформаторов тока»

Назначение 3хЗНОЛПМ(И)

Трансформаторы предназначены для установки в комплектные устройства (КРУ), токопроводы и служат для питания цепей измерения, защиты, автоматики, сигнализации и управления в электрических установках переменного тока частоты 50 или 60 Гц в сетях с изолированной нейтралью.

Трансформаторы изготавливаются в климатическом исполнении «УХЛ» категории размещения 2 по ГОСТ 15150.

Рабочее положение — любое.

Расположение первичного вывода возможно как с лицевой так и с тыльной стороны трансформатора.

Трехфазная группа может комплектоваться в 4-ех вариантах:

• из трех трансформаторов ЗНОЛПМ — 3хЗНОЛПМ-6 и 3хЗНОЛПМ-10;
• из трех трансформаторов ЗНОЛПМИ — 3хЗНОЛПМИ-6 и 3хЗНОЛПМИ-10;
• из одного трансформатора ЗНОЛПМ (устанавливается по середине) и двух трансформаторов ЗНОЛПМИ (устанавливаются по краям) — 3хЗНОЛПМ(1)-6 и 3хЗНОЛПМ(1)-10;
• из двух трансформаторов ЗНОЛПМ (устанавливаются по краям) и одного трансформатора ЗНОЛПМИ (устанавливается по середине) — 3хЗНОЛПМ(2)-6 и 3хЗНОЛПМ(2)-10.

Для повышения устойчивости к феррорезонансу и воздействию перемежающейся дуги в дополниетльные обмотки, соединенные в разомкнутый треугольник, используемые для контроля изоляции сети, рекомендуется включать резистор сопротивлением 25 Ом, рассчитанный на длительное протекание тока 4А.

Внимание! При заказе трансформаторов напряжения для АИСКУЭ обязательно заполнение опросного листа.

Гарантийный срок эксплуатации — 5 (пять) лет со дня ввода трансформатора в эксплуатацию, но не более 5,5 лет с момента отгрузки с завода-изготовителя.

Срок службы — 30 лет.

НАМИТ-10-2

Производитель ОАО «Самарский Трансформатор»

Назначение и область применения

Трансформатор напряжения НАМИТ-10-2 УХЛ2 трехфазный масляный антирезонансный является масштабным преобразователем и предназначен для выработки сигнала измерительной информации для измерительных приборов в цепях учёта, защиты и сигнализации в сетях 6 и 10 кВ переменного тока промышленной частоты с изолированной нейтралью или заземлённой через дугогасящий реактор. Трансформатор устанавливается в шкафах КРУ(Н) и в закрытых РУ промышленных предприятий

Технические параметры трансформатора напряжения НАМИТ-10-2

1. Номинальное напряжение первичной обмотки, кВ — 6 или 10
2. Наибольшее рабочее напряжение, кВ — 7,2 или 12
3. Номинальное напряжение основной вторичной обмотки (между фазами), В — 100 (110)
4. Ннапряжение дополнительной вторичной обмотки (аД — хД), не более, В — 3
5. Класс точности основной вторичной обмотки — 0,2/0,5

Рисунок — Габаритные размеры и схема подключения.

Трансформаторы напряжения — устройство, принцип работы, расчет и характеристики

---

Электрика » Электрооборудование » Трансформаторы » Напряжения

---

Трансформатор — устройство для преобразования величины напряжения переменного тока. Работа трансформатора основывается на законе электромагнитной индукции.

Ток, протекающий по одной из обмоток, вызывает возникновение переменного магнитного поле в сердечнике, а оно наводит ЭДС в остальных обмотках.

Именно наличие переменного магнитного поля создает условия для работы трансформатора. На постоянном токе трансформатор работать не может. В случае подключения трансформатора к источнику постоянного напряжения, переменное магнитное поле не создается, следовательно нет причины для образования ЭДС.

В таком случае ток первичной обмотки определяется только ее омическим сопротивлением.

Трансформатор преобразует напряжение при сохранении частоты и баланса мощностей на входе и выходе с учетом КПД. Также при помощи трансформаторов осуществляется гальваническая развязка по цепям питания.

Большинство электронной аппаратуры требует питания, отличного от напряжения сети. В большинстве случаев это напряжение значительно ниже и может иметь несколько различных значений.

Трансформатор с несколькими вторичными обмотками позволяет выполнить максимально простое преобразование величины напряжения с той оговоркой, что питающее напряжение переменное.

В случае необходимости преобразовывать постоянное напряжение, приходится сначала преобразовывать его в переменное, что требует определенных схемотехнических решений. В таком случае использование трансформаторов оправдано только наличием гальванической развязки между обмотками.

УСТРОЙСТВО ТРАНСФОРМАТОРА НАПРЯЖЕНИЯ

Основные узлы, которые входят в трансформатор это сердечник и обмотки. Сердечники трансформаторов бывают двух типов — броневые и стержневые. Для работы с низкочастотными напряжениями, в том числе и 50 Гц применяются стержневые магнитопроводы. В свою очередь они подразделяются на:

• Ш-образные;
• П-образные;
• тороидальные.

Для изготовления сердечника используется специальное трансформаторное железо. От качества железа во многом зависят параметры трансформатора, такие как ток холостого хода (ТХХ) и КПД. Сердечник набирается из тонких листов железа, изолированных друг от друга слоем окиси или лака. Это делается для того, чтобы уменьшить потери в сердечнике за счет вихревых токов.

Как Ш-образный, так и П-образный сердечники могут собираться из отдельных пластин, а могут быть использованы уже готовые половинки, сделанные из навитых на специальную оправку сплошных лент железа, поклеенных и разрезанных на две части — витые сердечники. Такие сердечники называются ПЛ.

У каждого из типов свои достоинства и недостатки:

Наборные сердечники.

Наиболее часто используются для сборки магнитопровода произвольного сечения, которое ограничивается только шириной пластин. Следует иметь ввиду, что наилучшие параметры имеют трансформаторы с поперечным сечением сердечника, близким к квадратному.

Недостатки — необходимость в плотном стягивании, повышенное магнитное поле рассеивания трансформатора и низкий коэффициент заполнения окна катушки (реальная площадь металла в сердечнике меньше геометрических размеров из-за неплотного прилегания пластин).

Витые.

Собираются еще проще, поскольку весь сердечник состоит из двух частей для П-образного магнитопровода и четырех для Ш-образного. Характеристики значительно лучше, чем у наборного магнитопровода. Недостатки — соприкасающиеся поверхности должны иметь минимальный зазор во избежание ослабления магнитного поля.

При ударах пластины половинок зачастую отслаиваются и их очень трудно совместить для плотного прилегания. Существует только определенный ряд размеров магнитопроводов.

Тороидальные.

Представляют собой кольцо, свитое из ленты трансформаторного железа Имеют самые лучшие характеристики из всех типов сердечников, минимальный ТХХ и практически полное отсутствие магнитного поля рассеивания.

Основной недостаток — сложность намотки, особенно проводов большого диаметра.

Классический трансформатор имеет одну первичную обмотку и одну или несколько вторичных. Обмотки изолируются друг от друга для исключения вероятности между обмоточного пробоя. Как первичная, так и вторичные обмотки могут иметь отводы.

В Ш-образных трансформаторах все обмотки наматываются на центральном стержне, а в П-образном первичная может размещаться на одном стержне, а вторичная на другом. Гораздо чаще обмотки делятся пополам и наматываются на обеих стержнях. Затем обе половины обмоток соединяются последовательно.

Такая намотка улучшает характеристики трансформатора и сокращает количество провода для обмоток.

ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Основные характеристики трансформатора:

• входное напряжение;
• значения выходных напряжений;
• мощность;
• напряжение и ток холостого хода.

Отношение напряжений на первичной и вторичной обмотках представляет собой коэффициент трансформации. Он зависит только от соотношения количества витков в обмотках и остается постоянным в любых режимах работы.

Мощность трансформатора зависит от сечения сердечника и диаметра проводов в обмотках (соответственно — допустимого тока). Мощность со стороны первичной обмотки всегда равна сумме мощностей вторичных за вычетом потерь в обмотках и сердечнике.

Напряжение холостого хода — это напряжение на вторичных обмотках без нагрузки. Разница между ним и напряжением под нагрузкой характеризует потери в обмотках за счет сопротивления провода. Таким образом, чем толще проводники в обмотках, тем меньше будут потери и меньше разница в напряжениях.

Величина тока холостого хода зависит, в основном от качества сердечника. В идеальном трансформаторе ток, проходящий через первичную обмотку, создает переменное магнитное поле в сердечнике, которое, в свою очередь, за счет магнитной индукции создает ЭДС противоположного направления.

Индуцированная ЭДС компенсирует подаваемое напряжение и ТХХ равен нулю. В реальных условиях, за счет потерь в сердечнике, величина ЭДС всегда меньше первичного напряжения, в результате чего возникает ТХХ. Для уменьшения тока для изготовления сердечника нужен материал высокого качества, между пластинами должен отсутствовать немагнитный зазор.

Последнему требованию в максимальной степени соответствуют тороидальные сердечники — в них немагнитный зазор отсутствует.

РАСЧЕТ ТРАНСФОРМАТОРА НАПРЯЖЕНИЯ

Как показывает опыт и практика, точный расчет трансформатора напряжения себя не оправдывает. Точность нужна только при определении количества витков для получения нужного коэффициента трансформации. Диаметр проводов обмоток должен соответствовать или превосходить минимально допустимому по условиям нагрева.

Общая последовательность расчета трансформатора такова:

• определение мощности трансформатора;
• подбор сердечника с сечением максимально близкого к расчетному, но не меньше его;
• определение количества витков катушек, приходящихся на один вольт напряжения;
• расчет количества витков для каждой обмотки;
• расчет сечения проводов обмоток.

Мощность трансформатора определяется суммированием мощностей всех обмоток за исключением первичной. Для каждой из них — это произведение напряжения на максимальный ток потребления. Для расчета сечения сердечника нужна габаритная мощность трансформатора, которая учитывает КПД.

Рассматриваемые трансформаторы имеют КПД от 70% при мощности до 150 Вт и до 90 % при большей мощности. Таким образом, чтобы получит габаритную мощность нужно мощность вторичных обмоток умножить на коэффициент 1.3 — 1.1.

Площадь поперечного сечения можно найти как квадратный корень из габаритной мощности. Имея значение площади можно подобрать из таблиц готовый сердечник. Если планируется разборный, то исходя из размеров имеющихся пластин можно вычислить необходимую толщину набора. Как уже говорилось выше, сечение должно быть близким к квадрату.

Наибольшие затруднения вызывает нахождение числа витков. Для этого нужно сначала рассчитать сколько витков должно приходиться на один вольт напряжения. Это значение будет различаться в зависимости от площади сечения сердечника. Следует иметь ввиду, что при одинаковом сечении у магнитопроводов разных типов это значение также будет различно.

Можно воспользоваться следующей формулой: N = К/S,

где N — количество витков на вольт, S — площадь сечения сердечника в см², K — коэффициент, зависящий от материала и типа сердечника.

Значение коэффициента К:

• для наборных сердечников — 60;
• для типов ПЛ — 50;
• для тороидальных сердечников 40.

Как видим, количество витков у тороидального трансформатора будет минимальным. Умножая число витков на вольт на требуемое напряжение каждой обмотки, получим значение количества витков. Для компенсации потерь напряжения, количество витков вторичных обмоток нужно увеличить на 5%.

У мощных трансформаторов (более 150 Вт) этого делать не нужно.

Сечение проводов также определяется по упрощенной формуле: 0.7√I, где I — ток обмотки.

Провод нужно брать ближайшего к расчетному сечения (можно больше, но не меньше).

В случае сомнений по поводу того, поместится ли провод в обмотке, можно посчитать, сколько витков уложится в один слой и определить количество слоев и их общую толщину для каждой из обмоток. Это справедливо только для Ш-образных и П-образных трансформаторов.

В тороидальных количество витков в каждом последующем случае будет меньше, чем в предыдущем за счет уменьшения внутреннего диаметра.

© 2012-2020 г. Все права защищены.

Представленные на сайте материалы имеют информационный характер и не могут быть использованы в качестве руководящих и нормативных документов

Трансформатор напряжения что это – назначение и принцип действия

Давайте разберемся, для чего нужен трансформатор напряжения и какие функции он выполняет? Данное устройство необходимо службам, занимающимся учетом электроснабжения. Функция электросетей – выработка энергии, передача ее на большие расстояния и перераспределение электрической энергии между потребителями. Именно для этих целей существует данный прибор.

Трансформаторы промышленного типа широко используются на электроподстанциях. Более мелких размеров трансформаторы находят свое применение во многих цепях бытовых электроприборов. Такие устройства изменяют напряжение – увеличивают либо понижают его. Появления трансформатора стало возможным после того, как Майкл Фарадей открыл в 1831 году электромагнитную индукцию.

В статье информация о всех особенностях трансформаторов напряжения, описаны их технические характеристики. В качестве бонуса, в статье содержится видеоролик о трансформаторах, а также материл на данную тему.

Трансформатор напряжения.

Расшифровка аббревиатур устройств

Различаются и по способу изоляции, сухая, она же литая и масляной. У каждого свое, буквенное обозначение трансформатора. Есть на разные классы напряжения, такие как, нтми-10,  ном-10, зном-35, ном-35, нкф-110, нами-10. В предыдущем предложении, цифры означают номинальное напряжение. Начнём с самой важной буквы, которая находится в самом начале практически всех аббревиатур, это буква Н. Она как раз и означает трансформатор напряжения. Кстати говоря, его сокращённо называют просто ТН.

Следующие по списку и по важности буква это, Т и О, которые означаю количество фаз. Трехфазный и однофазный соответственно. У буквы Т есть ещё одно значение, она означает что, трансформатор трёх обмоточный. Следующие буквы, относятся к изоляции и способам охлаждения. Она может быть, литой (Л), С сухой, Естественное мысленно охлаждение, маркируется буквой М.

Следующие значения, можно отнести к дополнительным функциям. Для подключения измерительных приборов, наносится (И).  Если видим (К), следует понимать, что в трансформаторе напряжения есть дополнительная обмотка, которая уменьшает угловую погрешность или каскад. «З» – наличие заземляющего вывода. Активную часть, часто помещают в фарфоровую покрышку, поэтому присутствует символ «Ф». (У) — относится к установки в умеренно климате. Д, Е – делитель, имеет определённую ёмкость.

Расшифровка аббревиатур.

Виды и их особенности

Кроме рассмотренных выше понижающих и повышавших приборов выпускаются и другие модели:

• тяговые;
• лабораторные, в которых возможно регулировать напряжение;
• для выпрямительных установок;
• источники питания для радиоаппаратуры.

Все они относятся к одной большой группе трансформаторов – силовым. Есть еще одна разновидность такого оборудования. Это устройства, используемые для подключения к цепям высокого напряжения различных электроизмерительных приборов. Они получили название измерительных трансформаторов напряжения. Также эти приборы находят широкое применение при электросварке. Имеют отличия и в конструктивном исполнении. В зависимости от этого различают двух и многообмоточные измерительные трансформаторы тока и напряжения. Такие приборы используются для проведения измерений и питания цепей автоматики, релейной защиты. Они могут быть одно- или трехфазные с масляным или воздушным охлаждением.

Влияет на классификацию, и форма магнитопровода. Он может быть:

1. стержневой;
2. броневой;
3. тороидальный.

При этом различают два вида конструкции обмоток:

• Концентрический;
• Дисковый.

По классу точности устройства подразделяются на 4 категории:

Еще одним параметром, влияющим на специфику применения измерительных трансформаторов тока и напряжения, является способ установки. В зависимости от него изделия бывают следующих типов:

• внутренние;
• наружные;
• для КРУ.

Виды трансформаторов.

Критерии выбора оборудования

Трансформатор напряжения состоит из двух обмоток и сердечника. Обмотки также подразделяются на первичную и вторичную. Вот тут и начинаются различия, если сравнивать трансформатор напряжения с трансформатором тока. Первичная обмотка трансформатора напряжения содержит значительно больше витков, чем вторичная.

На первичную обмотку подается напряжение, которое нам нужно измерить а к вторичной обмотке подсоединяется вольтметр. Обычно приобретая оборудование ориентируются не его основные параметры. Для трансформатора таковыми являются:

• напряжения обмоток, которые указываются на щитке;
• коэффициент трансформации;
• угловой погрешности.

Интересный материал для ознакомления: что нужно знать об устройстве силового трансформатора.

Необходимо также ориентироваться на условия эксплуатации. Поэтому самыми важными параметрами при выборе оказываются нагрузка, сфера применения и напряжение короткого замыкания трансформатора. На первом этапе необходимо убедиться в том, что мощности модели будет достаточно для того чтобы справиться не только с поставленной задачей, но и возможными перегрузками. Неплохо иметь прибор, параметры которого могут быть изменены в процессе эксплуатации.

Но ориентироваться только на эти характеристики недопустимо. Так как для эффективной работы трансформатора напряжения 110 кВ важны и его технические характеристики:

1. частота тока;
2. фазность;
3. способ установки;
4. место расположения;
5. нагрузка.

Кроме этого нужно определить подходит ли вам цена устройства, а также стоимость его дальнейшего обслуживания. Параметры выбора трансформаторов тока приведены в таблице ниже.

Таблица выбора трансформаторов тока.

Как работает

После того, как в первичной обмотке появится переменное напряжение U1, в магнитопроводе возникает переменный магнитный поток Ф, который возбуждает напряжение во вторичной обмотке U2. Это наиболее простое и краткое описание принципа работы трансформатора напряжения. Самым главным параметром трансформаторов является «коэффициент трансформации» и обозначается латинской «n».  Он вычисляется делением напряжение в первичной обмотке на напряжение во вторичной обмотке или количества витков в первой катушки на количество витков во второй катушке.

Этот коэффициент позволяет рассчитать необходимые параметры вашего трансформатора для выбранного устройства. Например, если первичная обмотка имеет 2000 витков, а вторичная -100 витков, то n=20. При напряжении сети 240 вольт, на выходе устройства должно быть 12 вольт. Так же, можно определить количество витков при заданных, входном и выходном, напряжениях.

Чем отличаются

По определению эти устройства предназначены для работы с разными электрическими величинами, как основными и соответственно, схемы включения будут различными. Например, трансформатор тока питается от источника тока и не работает, даже может выйти из строя, если его обмотки не нагружены и через них не идет электрический ток. Трансформатор напряжения питаются от источников напряжения и, наоборот, не может долго работать в режиме с большими токовыми нагрузками.

Измерительные трансформаторы

При эксплуатации оборудования с высокими рабочими напряжениями и большими токами потребления встает вопрос их измерения и контроля. Здесь на помощь приходят измерительные трансформаторы. Они обеспечивают гальваническую развязку измерительного оборудования от цепей с повышенной опасностью и снижение измеряемой величины до уровня, необходимого для замеров.

Прежде чем покупать трансформатор напряжение, нужно проанализировать все требования, выдвигаемые к устройству.  Необходимо учитывать не только рабочие напряжения, но и токи нагрузки при использовании трансформатора в различных приборах.

Трансформаторы напряжения можно изготовить самому, но если вам нужен простой бытовой трансформатор с напряжением на 220 вольт и понижением до 12 вольт, то лучше его приобрести. Сколько стоят трансформаторы напряжения можно узнать на любом интернет-сайте, как правило, на бытовые понижающие трансформаторы напряжения цены не очень высоки.

Материал в тему: как устроен тороидальный трансформатор и в чем его преимущества.

Феррорезонанс и способы защиты от него

Феррорезонансный контур в сети с изолированной нейтралью — это контур нулевой последовательности с нелинейной характеристикой намагничивания. Трехфазный заземляемый трансформатор напряжения, по конструктиву, это три однофазных трансформатора, соединенные по схеме звезда/звезда, с обособленной магнитной системой. При перенапряжениях в сети индукция в магнитопроводе увеличивается, как минимум в 1,73 раза.

В таких режимах возможно насыщение магнитопровода и, как следствие, возникновение феррорезонанса в сети. По данным служб энергоснабжения, ежегодно в эксплуатации повреждается 7–9% трансформаторов напряжения по причине феррорезонанса.

Существует множество способов защиты ТН от резонансных явлений в сети:

• изготовление ТН с максимально уменьшенной рабочей индукцией;
• включение в цепь ВН и НН дополнительных демпфирующих сопротивлений;
• изготовление трехфазных трансформаторов напряжения с единой магнитной системой в пятистержневом исполнении;
• применение специальных устройств, включаемых в цепь разомкнутого треугольника;
• заземление нейтрали трехфазного трансформатора напряжения через токоограничивающий реактор;
• применение специальных компенсационных обмоток и т.д.;
• применение специальных релейных схем, для защиты обмотки ВН от сверхтоков.

Все эти меры в той или иной степени защищают измерительный трансформатор напряжения, но не решают проблему в корне.

Заземляемые устройства

Заземляемые трансформаторы напряжения применяются в сетях с изолированной нейтралью. Заземление нейтрали ТН позволяет осуществлять контроль изоляции сети с помощью дополнительных вторичных обмоток, соединенных по схеме звезда/треугольник. На наш взгляд, это основная функция заземляемых трансформаторов, функция измерения и учета — дополнительная.

Зачастую, в электрических сетях эксплуатируются заземляемые трансформаторы напряжения, у которых защитные обмотки не используются. Применение заземляемых трансформаторов без использования функции контроля изоляции сети — неоправданный риск. Это связано с тем, что:

• заземляемые трансформаторы напряжения подвержены влиянию феррорезонансных явлений;
• изоляцию обмотки ВН невозможно испытать в условиях эксплуатации приложенным одноминутным напряжением промышленной частоты.

Незаземляемые приборы

Для решения всех вопросов, связанных с эксплуатацией заземляемых трансформаторов напряжения в сетях с изолированной нейтралью, на нашем предприятии разработана новая трехфазная группа. Трехфазная 3хНОЛ.08-6(10)М группа, состоящая из трех незаземляемых трансформаторов, соединенных по схеме треугольник/треугольник. Основное преимущество 3хНОЛ.08-6(10)М — отсутствие заземляемого вывода с ослабленной изоляцией.

Это значит, что трансформатор не подвержен влиянию феррорезонанса и не требует дополнительных защит от его воздействия. Также изоляцию этого трансформатора возможно испытать приложенным одноминутным напряжением промышленной частоты в условиях эксплуатации, так как в этом случае нет необходимости в источнике повышенной частоты.

Интересный материал для ознакомления: полезная информация о трансформаторах тока.

У незаземляемых трансформаторов нет высоковольтных выводов с ослабленной изоляцией, что так-же позволит избежать нарушений, которые зачастую случаются в эксплуатации, при определении сопротивления изоляции вывода «Х», так как есть разночтения в нормативной документации. На сегодняшний день большое количество пунктов коммерческого учета (ПКУ) имеют в своем составе заземляемые трансформаторы напряжения со встроенными предохранителями (ЗНОЛП). При однофазных замыканиях на землю, а они как указывалось выше, случаются достаточно часто в воздушных распределительных сетях, срабатывает встроенное защитное предохранительное устройство (ЗПУ). Встраиваемое ЗПУ, прежде всего, предназначено для защиты трансформатора напряжения от коротких замыканий во вторичных цепях.

Так как ток срабатывания предохранителя достаточно мал, то при различных перенапряжениях, вызванных, в том числе, и однофазными замыканиями на землю, — происходит отключение ТН. ЗПУ защищает обмотку ВН от сверхтоков, которые возможны при различных технологических нарушениях в электрических сетях. При срабатывании предохранителя учет электроэнергии будет отсутствовать. Для восстановления учета, необходимо заменить плавкую вставку ЗПУ.

Ремонт оборудования

Что касается ремонтных работ, то для их проведения прибор должен быть отключен от сети. Запрещено эксплуатировать трансформатор с незаземленным цоколем, а все неисправности должны устраняться специалистами. Исправное оборудование в процессе работы издает равномерный звук без треска и резких шумов. Кроме того, в сетях до 10 кВ случаются резонансные повышения напряжения. Причиной их появления считается многократные разряды емкости, получающиеся в результате дугового замыкания. Это в свою очередь приводит к образованию феррорезонанса в трансформаторе напряжения и выходу его из строя. Избежать этого можно при заземлении нейтрали через резистор.

Заключение

В данной статье были рассмотрены основные особенности трансформаторов  напряжения и трансформаторов тока. Больше информации можно найти в скачиваемой версии учебника по электромеханике “Различия трансформаторов напряжения и трансформаторов тока”. В нашей группе ВК можно задавать вопросы и получать на них подробные ответы от профессиональных электронщиков. Чтобы подписаться на группу, вам необходимо будет перейти по следующей ссылке: https://vk.com/electroinfonet. В завершение статьи хочу выразить благодарность источникам, откуда мы черпали информацию:

www.generatorvolt.ru

www.elec.ru

www.popayaem.ru

www.podvi.ru

www.leg.co.ua

www.energytik.net

Предыдущая

ТрансформаторыРежим холостого хода для трансформаторов

Следующая

ТрансформаторыТрансформаторы для светодиодных лент, мнение специалистов

Основы трансформаторов напряжения (передовая теория и практика)

Незаменим в силовых цепях

Наиболее распространенными источниками напряжения для измерений и защиты энергосистемы являются либо намотанные трансформаторы (трансформаторы напряжения), либо емкостные делители (конденсаторные трансформаторы напряжения или вводы с потенциальными вводами). Некоторые новые применения резисторных делителей и магнитооптических технологий также становятся доступными.

Основы трансформаторов напряжения (передовая теория и практика)

Все предоставляют масштабированные копии своего потенциала высокого напряжения.Они характеризуются своим отношением, нагрузочной способностью и фазово-угловым откликом. Трансформаторы с обмоточным потенциалом (ПТ) обеспечивают наилучшую производительность с погрешностями отношения и фазового угла, подходящими для измерения дохода.

Даже трансформаторы напряжения защитного типа могут обеспечить высокую производительность при тщательном контроле нагрузки.

VT обычно способны обеспечить большие потенциальные нагрузки цепи без ухудшения качества , при условии, что их вторичная проводка имеет достаточный размер.

Для целей автоматизации подстанции VT не подвержены изменениям нагрузки или температуры. Они являются предпочтительным источником для измерения потенциала.

В этой технической статье будут объяснены все важные аспекты трансформаторов напряжения для измерений и защиты среднего и высокого напряжения.

Содержание:

1. Простая эквивалентная схема трансформатора напряжения
2. электромагнитных трансформаторов напряжения
   1. Соотношение и фазовые ошибки
   2. Факторы напряжения
   3. Вторичные отведения
   4. Защита трансформаторов напряжения
   5. Строительство трансформаторов напряжения
   6. индивидуально подключенных трансформаторов напряжения
   7. Transient Performance
   8. Каскадный трансформатор напряжения
3. Трансформаторы напряжения конденсатора (CVT)
   1. Защита Напряжения Вспомогательного Конденсатора
   2. Переходные характеристики конденсаторных трансформаторов напряжения
   3. Ферро-Резонанс

1.Простая эквивалентная схема трансформатора напряжения

Трансформатор напряжения может быть представлен эквивалентной схемой на рисунке 1, где все величины относятся к вторичной стороне.

Рисунок 1 — Эквивалентная схема трансформатора

Когда трансформатор напряжения не имеет отношения 1/1, это условие может быть представлено путем подачи питания на эквивалентную схему с помощью идеального трансформатора с заданным отношением , но без потерь .

Трансформаторы напряжения ведут себя подобно маленьким силовым трансформаторам, с отличием только в деталях конструкции, которые контролируют точность коэффициента в указанном диапазоне выходной мощности.

Вернуться к содержанию ↑

2. Электромагнитные трансформаторы напряжения

В режиме шунта напряжение системы подается на входные клеммы эквивалентной схемы на рисунке 1. Векторная диаграмма для этой цепи показана на рисунке 2.

Рисунок 2 — Векторная диаграмма трансформатора напряжения

Вторичное выходное напряжение В _с должно быть точной масштабированной копией входного напряжения В _p в указанном диапазоне выходного напряжения.

Поэтому падения напряжения в обмотке делаются небольшими, и нормальная плотность потока в сердечнике должна быть значительно ниже плотности насыщения, поэтому ток возбуждения может быть низким, а сопротивление возбуждения по существу постоянным при изменении приложенного напряжения в желаемом рабочем диапазоне. включая некоторую степень перенапряжения.

Эти ограничения в конструкции приводят к тому, что VT для данной нагрузки будет намного больше, чем типовой силовой трансформатор аналогичного номинала . Следовательно, ток возбуждения не так мал по сравнению с номинальной нагрузкой, как это было бы для типичного силового трансформатора.

Вернуться к содержанию ↑

2,1 Коэффициент и фазовые ошибки

Коэффициент и фазовые ошибки трансформатора можно рассчитать, используя векторную диаграмму на рисунке 2 выше. Коэффициент ошибок определяется как:

где:

• К _n — номинальное соотношение
• В _р — первичное напряжение
• В _с — вторичное напряжение

Если ошибка положительная, вторичное напряжение больше номинального значения.Если ошибка отрицательная, вторичное напряжение меньше номинального значения.

Отношение оборотов трансформатора не обязательно должно быть равным номинальному отношению , и обычно используется небольшая компенсация оборотов, поэтому ошибка является положительной для низких нагрузок и отрицательной для высоких нагрузок.

Ошибка фазы — это разность фаз между обращенными векторами вторичной обмотки и первичного напряжения. Это положительно, когда обратное вторичное напряжение опережает первичный вектор.

Требования в этом отношении изложены в МЭК 60044-2.Все трансформаторы напряжения должны соответствовать одному из классов в таблице 1.

Таблица 1 — Пределы погрешности измерения напряжения трансформатора

Коэффициент напряжения

Класс точности	0,8 — 1,2 × номинальное напряжение 0,25 — 1,0 × номинальное напряжение при 0,8 пф
	(%)	Смещение фазы (минут)
0,1	+/- 0,1	+/- 5
0.2	+/- 0,2	+/- 10
0,5	+/- 0,5	+/- 20
1,0	+/- 1,0	+/- 40
3,0	+/- 3,0	не указано

В целях защиты точность измерения напряжения может быть важна в условиях неисправности, так как напряжение системы может быть уменьшено неисправностью до низкого значения.

Трансформаторы напряжения для таких видов обслуживания должны соответствовать расширенному диапазону требований, изложенных в Таблице 2.

Таблица 1 — Дополнительные ограничения для защиты трансформаторов напряжения

Коэффициент напряжения

Класс точности	0,25 — 1,2 × номинальное напряжение 0,05 — V f × номинальное первичное напряжение
	(%)	Смещение фазы (минут)
3Р	+/- 3,0	+/- 120
6P	+/- 6,0	+/- 240

Вернуться к содержанию ↑

2.2 Фактора напряжения

Величина В _f в таблице 2 представляет собой верхний предел рабочего напряжения, выраженный в единицах номинального напряжения. Это важно для правильной работы реле и работы в условиях несбалансированных неисправностей в незаземленных или импедансных заземленных системах, что приводит к повышению напряжения на исправных фазах.

Таблица 3 — Допустимая длительность трансформаторов напряжения максимального напряжения

Коэффициент напряжения Vf	Рейтинг времени	Соединение первичной обмотки / условия заземления системы
1.2	непрерывный	Между линиями в любой сети
		Между точкой звезды трансформатора и землей в любой сети
1,2	непрерывный	Между линией и землей в эффективно заземленной сети
1,5	30 сек.
1,2	непрерывный	Между линией и землей в неэффективно заземленной нейтральной системе с автоматическим отключением при замыкании на землю
1.9	30 сек.
1,2	непрерывный	Между линией и землей в изолированной нейтральной системе без автоматического отключения по замыканию на землю или в резонансной заземленной системе без автоматического отключения по замыканию на землю
1,9	8 часов

Вернуться к содержанию ↑

2,3 вторичных отведений

Трансформаторы напряжения предназначены для поддержания заданной точности выходного напряжения на своих вторичных клеммах.Для поддержания этого, если требуются длинные вторичные выводы, распределительная коробка может быть установлена ​​рядом с VT для питания реле и нагрузок дозирования через отдельный вывод с.

При необходимости можно учесть сопротивление проводов к отдельным нагрузкам при калибровке конкретного оборудования.

Вернуться к содержанию ↑

2,4 Защита трансформаторов напряжения

Трансформаторы напряжения

могут быть защищены высокой разрывной способностью (H.R.C.) Предохранители на первичной стороне для напряжений до 66 кВ. Предохранители обычно не имеют достаточной отключающей способности для использования с более высокими напряжениями. Практика варьируется, и в некоторых случаях защита на первичном отсутствует.

Вторичная обмотка трансформатора напряжения всегда должна быть защищена плавкими предохранителями или миниатюрным автоматическим выключателем (MCB) . Устройство должно быть расположено как можно ближе к трансформатору.

Короткое замыкание в проводке вторичной цепи создает ток, многократно превышающий номинальную мощность, и вызывает чрезмерный нагрев.Даже там, где могут быть установлены первичные предохранители, они обычно не устраняют короткое замыкание вторичной стороны из-за низкого значения первичного тока и минимально допустимого номинала предохранителей.

Вернуться к содержанию ↑

2,5 Строительство трансформаторов напряжения

Конструкция трансформатора напряжения отличается от конструкции силового трансформатора тем, что особое внимание уделяется охлаждению, изоляции и механическому дизайну. Номинальная мощность редко превышает несколько сотен ВА, и поэтому вырабатываемое тепло обычно не представляет проблем.

Размер VT в значительной степени определяется напряжением системы, а изоляция первичной обмотки часто превышает объем обмотки.

VT должен быть изолирован , чтобы выдерживать перенапряжения, включая импульсные напряжения , уровня, равного значению выдерживаемого напряжения распределительного устройства и системы высокого напряжения. Для достижения этого в компактной конструкции напряжение должно быть равномерно распределено по обмотке, что требует равномерного распределения емкости обмотки или применения электростатических экранов.

Трансформаторы напряжения обычно используются с распределительным устройством, поэтому физическая конструкция должна быть компактной и адаптированной для монтажа внутри или вблизи распределительного устройства. Трехфазные блоки являются общими до 36 кВ, но для более высоких напряжений обычно используются однофазные.

Трансформаторы напряжения для цепей среднего напряжения имеют изоляцию сухого типа, но в системах высокого и сверхвысокого напряжения все еще используются масляные установки.

На рис. 3 показан высоковольтный электромагнитный трансформатор Alstom OTEF с напряжением от 36,5 кВ до 765 кВ.

Рисунок 3 — Высоковольтный электромагнитный трансформатор Alstom OTEF 36,6 кВ 765 кВ

Вернуться к содержанию ↑

2.6 Индивидуально подключенные трансформаторы напряжения

Три напряжения сбалансированной системы сводятся к нулю, но это не так , когда система подвержена однофазному замыканию на землю . Остаточное напряжение системы измеряется путем подключения вторичных обмоток ТТ в «разорванную дельту», как показано на рисунке 4.

Рисунок 4 — Подключение остаточного напряжения

Выход вторичных обмоток, подключенных в размытой дельте, равен нулю при применении сбалансированных синусоидальных напряжений, но в условиях дисбаланса возникает остаточное напряжение, равное трем кратным напряжениям нулевой последовательности системы.

Для измерения этого компонента необходимо установить поток нулевой последовательности в VT, и для того, чтобы это было возможно, должен быть обратный путь для результирующего суммарного потока .

Сердечник VT должен иметь одну или несколько размотанных конечностей, соединяющих вилки, в дополнение к конечностям, несущим обмотки. Обычно сердечник сделан симметрично, с пятью конечностями, две самые внешние из которых разматываются . В качестве альтернативы можно использовать три однофазных блока.

В равной степени необходимо заземлить нейтраль первичной обмотки, поскольку без земли ток возбуждения нулевой последовательности не может протекать.

VT должен иметь номинал , соответствующий соответствующему коэффициенту напряжения , как описано в Разделе 1.2 и Таблице 3, для учета повышения напряжения на исправных фазах во время замыканий на землю.

Трансформаторы напряжения часто снабжаются нормальной вторичной обмоткой, соединенной звездой , и «третичной» обмоткой , соединенной с размыканием треугольника.

В качестве альтернативы, остаточное напряжение может быть извлечено с использованием группы вспомогательных трансформаторов напряжения, подключенных по схеме звезда / обрыв, с питанием от вторичной обмотки основного блока, при условии, что главный трансформатор напряжения удовлетворяет всем требованиям для обработки напряжения нулевой последовательности, как описано ранее. ,

Вспомогательный VT также должен соответствовать соответствующему коэффициенту напряжения. Следует отметить, что третьи гармоники в первичной волне напряжения, которые имеют нулевую последовательность, суммируются в оборванной обмотке.

Вернуться к содержанию ↑

2,7 Переходные характеристики

Переходные ошибки вызывают небольшие трудности при использовании обычных трансформаторов напряжения, хотя некоторые случаются. Ошибки обычно ограничиваются короткими периодами времени после внезапного приложения или снятия напряжения с первичной обмотки VT.

Если внезапно подается напряжение, возникает пусковой переходный процесс, как в случае с силовыми трансформаторами. Однако эффект менее выражен, чем для силовых трансформаторов из-за меньшей плотности потока , для которой предназначен VT.Если VT имеет достаточно высокий коэффициент напряжения, то эффект броска мал.

Ошибка появляется в первые несколько циклов выходного тока пропорционально возникающему пусковому переходному процессу.

Когда подача питания на трансформатор напряжения прерывается, поток сердечника не сразу падает . Вторичная обмотка поддерживает намагничивающую силу для поддержания этого потока и распространяет ток через нагрузку, который затухает более или менее в геометрической прогрессии.Может также быть наложенное колебание звуковой частоты из-за емкости обмотки.

Если возбуждающая величина в ампер-витках превышает нагрузку, переходный ток может быть значительным.

Вернуться к содержанию ↑

2.8 Каскадный трансформатор напряжения

Конденсатор VT (описанный в следующем разделе) был разработан из-за высокой стоимости обычных электромагнитных трансформаторов напряжения, но, как показано в разделе 2.2 выше, частотные и переходные характеристики менее удовлетворительны, чем у традиционных трансформаторов напряжения.

Другим решением проблемы является каскад VT , показанный на рисунке 5.

Рисунок 5 — Принципиальная схема типичного каскадного трансформатора напряжения

Стандартный тип VT имеет одну первичную обмотку, изоляция которой представляет проблему для напряжений выше примерно 132 кВ. Каскад VT избегает этих трудностей, разбивая первичное напряжение на несколько отдельных и отдельных ступеней.

VT состоит из нескольких отдельных трансформаторов, первичные обмотки которых соединены последовательно, как показано на рисунке 5.

• Каждый магнитный сердечник имеет первичных обмоток (P) на двух противоположных сторонах.
• Вторичная обмотка (S) состоит из одной обмотки только на последней ступени.
• Соединительные обмотки (C) , попарно подключенные между каскадами, обеспечивают цепи с низким импедансом для передачи ампер-витков нагрузки между ступенями и обеспечивают равномерное распределение напряжения промышленной частоты по нескольким первичным обмоткам.

Потенциалы сердечников и соединительных обмоток фиксируются на определенных значениях путем подключения их к выбранным точкам на первичных обмотках.Изоляция каждой обмотки достаточна для напряжения, развиваемого в этой обмотке, которое составляет долю от общего количества в зависимости от количества ступеней.

Отдельные трансформаторы монтируются на конструкции, изготовленной из изоляционного материала, который обеспечивает межступенчатую изоляцию, накапливая до значения, способного выдержать полное напряжение системы по всей высоте стопки.

Вся сборка заключена в полый цилиндрический фарфоровый корпус с наружными навесами; корпус заполнен маслом и герметизирован, сильфон расширения включен для поддержания герметичного уплотнения и для расширения при изменении температуры.

Вернуться к содержанию ↑

3. Конденсаторные трансформаторы напряжения (CVT)

Размер трансформаторов электромагнитного напряжения для более высоких напряжений в значительной степени пропорционален номинальному напряжению. Стоимость имеет тенденцию увеличиваться с несоразмерной скоростью.

Трансформатор напряжения конденсатора (CVT) часто на экономичнее . Это устройство в основном делитель потенциала емкости. Как и в случае делителей потенциала резистивного типа, выходное напряжение серьезно зависит от нагрузки в точке ответвления.

Делитель емкости отличается тем, что его эквивалентное полное сопротивление источника является емкостным и поэтому может быть компенсировано реактором, соединенным последовательно с точкой отвода. В случае идеального реактора такая схема не будет регулироваться и может обеспечить любую ценность продукции.

Реактор обладает некоторым сопротивлением, которое ограничивает выход, который может быть получен. Для вторичного выходного напряжения 110 В конденсаторы должны быть очень большими, чтобы обеспечить полезный выход при сохранении ошибок в обычных пределах.Решение состоит в том, чтобы использовать высокое вторичное напряжение и дополнительно преобразовать выходной сигнал в нормальное значение, используя относительно недорогой электромагнитный трансформатор.

Последовательные стадии этого рассуждения показаны на рисунке 6 ниже.

Рисунок 6 — Разработка конденсаторного трансформатора напряжения

Существуют многочисленные варианты этой базовой схемы. Индуктивность L может быть отдельным блоком или может быть встроена в виде реактивного сопротивления рассеяния в трансформаторе Т . Конденсаторы С1 и С2 не могут быть удобно изготовлены для ограничения допусков, поэтому предусмотрены отводы для регулировки соотношения либо на трансформаторе Т, либо на отдельном автотрансформаторе во вторичной цепи.

Регулировка индуктивности L также необходима. Это можно сделать с помощью ответвлений, отдельного индуктивного ответвителя во вторичной цепи, путем регулировки зазоров в железных сердечниках или путем шунтирования с переменной емкостью.

Упрощенная схема замещения показана на рисунке 7 ниже.

Рисунок 7 — Упрощенная эквивалентная схема конденсаторного трансформатора напряжения

Основным отличием между рисунком 7 и рисунком 1 является наличие C, и L, . На нормальной частоте, когда C, и L, резонируют и, следовательно, отменяют, схема ведет себя подобно обычному VT.

Однако на других частотах существует реактивный компонент, который модифицирует ошибки.

Рисунок 8 — Вид в разрезе Alstom OTCF 72.Трансформатор напряжения соединительного конденсатора от 5 кВ до 765 кВ Стандарты

обычно требуют, чтобы CVT, используемый для защиты, соответствовал требованиям точности Таблицы 2 в диапазоне частот , составляющем 97-103% от номинального .

Соответствующий частотный диапазон измерительных вариаторов намного меньше, 99% -101%, поскольку снижение точности для отклонений частоты вне этого диапазона менее важно, чем для защитных приложений.

Вернуться к содержанию ↑

3.1 Защита по напряжению вспомогательного конденсатора

Если импеданс нагрузки CVT короткозамкнут, рост напряжения в реакторе ограничивается только потерями в реакторе и возможным насыщением до:

Q × E ₂

, где

• E ₂ — напряжение точки отвода без нагрузки и
• Q — коэффициент усиления резонансного контура.

Это значение будет чрезмерным и поэтому будет ограничено искровым разрядником, подключенным через вспомогательный конденсатор.Напряжение на вспомогательном конденсаторе выше при полной номинальной выходной мощности, чем без нагрузки, и конденсатор рассчитан на непрерывную работу при этом повышенном значении.

Искровой разрядник настроен на , чтобы мигать при удвоенном напряжении полной нагрузки . Искровой разрядник ограничивает ток короткого замыкания, который обеспечивает VT, и защита предохранителя вторичной цепи тщательно разработана с учетом этого.

Обычно точку ответвления можно заземлить вручную или автоматически перед выполнением любых настроек отводов или соединений.

Вернуться к содержанию ↑

3.2. Переходные характеристики конденсаторных трансформаторов напряжения

CVT — последовательный резонансный контур. Введение электромагнитного трансформатора между промежуточным напряжением и выходом делает возможным дальнейший резонанс, включая полное сопротивление возбуждения этого устройства и емкость блока делителя.

Когда внезапный скачок напряжения применяется, колебания в соответствии с этими различными режимами имеют место и сохраняются в течение периода, регулируемого полным сопротивлением, которое присутствует.Любое увеличение резистивной нагрузки уменьшает постоянную времени переходного колебания, хотя вероятность большой начальной амплитуды увеличивается.

Для очень высокоскоростной защиты переходных колебаний должны быть сведены к минимуму . Современные конденсаторные трансформаторы напряжения намного лучше в этом отношении, чем их более ранние аналоги.

Тем не менее, схемы защиты с высокими эксплуатационными характеристиками все еще могут подвергаться неблагоприятному воздействию, если их алгоритмы и фильтры не были специально разработаны с осторожностью.

Вернуться к содержанию ↑

3,3 Ферро-Резонанс

Импеданс возбуждения Z _и вспомогательного трансформатора T и емкость делителя потенциала вместе образуют резонансный контур, который обычно колеблется с частотой ниже нормальной. Если эта цепь подвергается воздействию импульса напряжения, результирующее колебание может проходить через диапазон частот.

Если базовая частота этой цепи немного меньше одной трети системной частоты, возможно поглощение энергии из системы и увеличение колебаний.

Увеличивающаяся плотность потока в сердечнике трансформатора уменьшает индуктивность, приближая резонансную частоту к третьему значению частоты системы.

Результатом является постепенное наращивание до тех пор, пока колебание не стабилизируется как третья субгармоника системы , которая может поддерживаться неопределенно долго.

В зависимости от значений компонентов возможны колебания на основной частоте или на других субгармониках или кратные частоты питания, но наиболее вероятна третья субгармоника.Основным проявлением такого колебания является повышение выходного напряжения, м.р.с. значение может быть на 25-50% выше нормального значения.

Форма выходного сигнала обычно будет иметь форму, показанную на рисунке 9.

Рисунок 9 — Типичная форма волны вторичного напряжения с третьим субгармоническим колебанием

Такие колебания с меньшей вероятностью возникают при больших потерях в цепи, как в случае с резистивной нагрузкой, и могут быть предотвращены путем увеличения резистивной нагрузки.

Специальные антиферрорезонансные устройства , которые используют параллельную схему, иногда встроены в VT. Хотя такие схемы помогают подавить феррорезонанс, они, как правило, ухудшают переходные характеристики, поэтому дизайн является вопросом компромисса.

Правильная конструкция предотвращает появление этого эффекта в вариаторах, которые обеспечивают резистивную нагрузку, но для нелинейных индуктивных нагрузок, таких как вспомогательные трансформаторы напряжения, возможно возникновение феррорезонанса.

Вспомогательные трансформаторы напряжения для использования с конденсаторными трансформаторами напряжения должны быть спроектированы с низким значением плотности потока , которое предотвращает переходные напряжения от насыщения сердечника , что, в свою очередь, приводит к высоким токам возбуждения.

Вернуться к содержанию ↑

Источники:

1. Руководство по защите и автоматизации сети от (ранее) Alstom Grid, теперь General Electric
2. Проектирование электрических подстанций Джеймсом С.Берк

,

Схемы подключения трансформаторов напряжения для защитных применений

Подключение трансформаторов напряжения

Трансформаторы напряжения должны иметь основные цвета, которые либо подключены непосредственно к энергосистеме (VT), либо через секцию конденсаторной цепочки, соединенной между фазой и землей (соединительные конденсаторы напряжения — CCVT).

Трансформаторы напряжения для защитных реле (на фото: трансформаторы напряжения ARTECHE с масляной бумажной изоляцией)

Типичные единицы показаны на рис. 1a, 1b и 1c:

1. трансформатор среднего напряжения до 36 кВ;
2. Индуктивные трансформаторы напряжения предназначены для обеспечения уменьшенной копии напряжения в линии ВН и изоляции измерительных приборов, счетчиков, реле и т. Д.от высоковольтной цепи питания. Для напряжений до 520 кВ;
3. Емкостные трансформаторы напряжения (CVT) изолируют измерительные приборы, счетчики, реле, защитные устройства и т. Д. От высоковольтной цепи питания и обеспечивают масштабированную копию напряжения в линии ВН. Они позволяют передавать высокочастотные сигналы по линиям высокого напряжения (ВН). Конденсаторы связи используются только для передачи высокочастотных сигналов связи, что делает их эквивалентными емкостной части вариатора.Для напряжений до 820 кВ.

Рисунок 1 — Трансформаторы напряжения

Типичные схемы подключения показаны на рисунке 2:

1. Вторичное фазное и заземляющее напряжение с тремя двойными вторичными ТН, соединенными фаза-земля;
2. Напряжение вторичной фазы с двумя одиночными вторичными ТТ, соединенными с открытым треугольником;
3. Вторичное фазное и заземляющее напряжение с тремя соединительными конденсаторными трансформаторами напряжения (CCVT), соединенными фазой с землей.Показана только одна фаза, фазы b и c дублированы с вторичными подключенными, как в (а).

Защитные реле, использующие напряжение, обычно подключаются между фазами, поэтому трансформаторы обычно рассчитаны на напряжение 120 В между линиями. Отводы могут быть обеспечены для получения линии 69,3 В или 120 В от линии к нейтрали.

При наличии двойные вторичные устройства обеспечивают возможность получения напряжения нулевой последовательности для реле заземления (см. Рисунок 2а).

Если доступна только одна вторичная обмотка трансформатора, вспомогательная клеммная клемма VT с заземленным заземлением может быть подключена к вторичной шине a, b и c на рисунке 2a для 3V0, аналогично показанным соединениям.

Рисунок 2 — Типичные источники напряжения для реле: Вторичные цепи для устройства трансформатора напряжения соединительного конденсатора (CCVT) являются упрощенными схемами, только для концепции.

Типичный пример показан на рисунке 3 ниже.

Трансформаторы напряжения с конденсатором связи (CCVT) обычно имеют двойные вторичные обмотки как для фазных напряжений, так и для напряжений 3В0 (см. , Рис. 2c, ). Три VT или три CCVT, такие как показанные в на рис. 2a и 2c , пропускают напряжение положительной, отрицательной и нулевой последовательности.

Соединение «открыто-треугольник» , рисунок 2b, пропустит напряжение как прямой, так и обратной последовательности, но не напряжение нулевой последовательности.

VT используются при всех напряжениях энергосистемы и обычно подключаются к шине.

Рисунок 3 — Типичные трехфазные соединения переменного тока из набора фазных и заземляющих реле для защиты энергосистемы переменного тока (представлены соединения ТТ и ТН)

При напряжении около 115 кВ тип CCVT становится применимым и, как правило, более экономичным, чем VT при более высоких напряжениях.Обычно CCVT подключаются к линии, а не к шине, потому что конденсаторное устройство связи также может использоваться в качестве средства связи радиочастот с линией для использования в ретрансляции пилот-сигнала.

Любой тип трансформатора обеспечивает отличное воспроизведение первичного напряжения, как переходного, так и стационарного, для функций защиты. Насыщение не является проблемой, поскольку энергосистемы не должны работать при превышении нормального напряжения, а неисправности приводят к падению или снижению напряжения.

Оба имеют достаточную емкость и являются высоконадежными устройствами. VT обычно устанавливаются с первичными предохранителями, которые не нужны для CCVT. Предохранители также используются во вторичных.

Обычной практикой является использование для использования отдельного вторичного плавкого предохранителя для подачи напряжения на различные группы реле, используемых в общей защите . Предохранители представляют опасность. Потеря потенциала предохранителем может привести к нежелательным, неправильным операциям реле. В некоторых случаях детекторы перегрузки по току используются, чтобы минимизировать эту возможность.

Некоторые CCVT могут демонстрировать переходный процесс проседания, когда напряжение системы внезапно снижается, так что вторичное напряжение на мгновение не является копией первичного. Это вызвано тем, что захваченных энергий звонит во вторичной реакции компенсации (L) и соответствующей цепи.

Этот переходный процесс может быть на частоте, отличной от частоты системы, или однонаправленным. Это не было проблемой для электромеханических реле, но это может вызвать проблемы для твердотельных типов.

CCVT современного дизайна доступны, чтобы устранить эту проблему.

Список литературы //

1. Принципы и применение защитной ретрансляции Дж. Льюиса Блэкберна и Томаса Дж. Домина (Покупка у Amazon)
2. Инструменты трансформаторы напольные Arteche

,

12 основных классов силовых трансформаторов

классов трансформаторов

Трансформаторы

используются для самых разных целей, с полным диапазоном значений напряжения и мощности, а также многими специальными функциями для конкретных применений.

SIEMENS — Вид на главный производственный цех Нюрнбергского трансформаторного завода.

Ниже перечислены основные типы:

.

1. Трансформаторы для электроники

Трансформаторы для электронных схем или низковольтные источники питания используются для согласования напряжения питания с рабочим напряжением компонентов или аксессуаров или для согласования полного сопротивления нагрузки с источником питания для максимизации пропускной способности.Они могут использоваться для согласования импедансов в первичных и вторичных цепях.

Сердечник обычно изготавливается из маломощных трансформаторов из C- и I-пластин или из E- и I-пластин . Обмотки обычно выполнены из круглой эмалированной проволоки, и узел может быть покрыт лаком или герметизирован смолой для механического уплотнения и предотвращения проникновения влаги.

Увеличивающиеся числа этого типа работают на высоких частотах в диапазоне килогерц и используют расслоения из специальной стали, часто содержащие кобальт, чтобы уменьшить потери в железе

2.Малые трансформаторы

Они используются для стационарных, переносных или ручных источников питания, в качестве изолирующих трансформаторов и для специальных применений, таких как зажигание горелки, бритвы, нагреватели для душа, звонки и игрушки. Они могут использоваться для подачи трехфазной мощности до 40 кВА на частотах до 1 МГц.

Эти трансформаторы обычно имеют с воздушной изоляцией , меньшие блоки используют эмалированные обмоточные провода и кольцевые сердечники, а большие блоки используют C- и I- или E- и I-ламинированные сердечники.

Безопасность является серьезной проблемой для этих трансформаторов, и они определены как класс I, класс II или класс III. Блоки класса I изолированы и защищены клеммой заземления. Трансформаторы класса II имеют двойную или усиленную изоляцию. Трансформаторы класса III имеют выходы при безопасном сверхнизком напряжении (SELV) ниже 50 В переменного тока или 120 В постоянного тока.

3. Распределительные трансформаторы

Они используются для распределения электроэнергии в бытовых или промышленных помещениях. Они могут быть однофазными или трехфазными, на столбах или на земле, и имеют номинальные значения от 16 кВА до 2500 кВА.

Обмотки и сердечник погружены в минеральное масло с естественным охлаждением, и на фазу приходится две обмотки. Первичная (высоковольтная) обмотка имеет самое высокое напряжение в диапазоне от 3,6 кВ до 36 кВ; Напряжение вторичной (низковольтной) обмотки не превышает 1,1 кВ. Высоковольтная обмотка обычно снабжена отводами вне цепи ± 2,5% или + 2 × 2,5%, — 3 × 2,5%.

Предпочтительные значения номинальной мощности составляют 16, 25, 50, 100, 160, 250, 400, 630, 1000, 1600 и 2500 кВА, а предпочтительные значения сопротивления короткого замыкания составляют 4 или 6%.

Потери назначаются из списков, например, из BS 7281-1, или с использованием формулы потерь-капитализации.

Сердечник и обмотки типичного распределительного трансформатора мощностью 800 кВА, 11 000/440, показаны в Рис. 1 .

Рисунок 1. Сердечник и обмотка распределительного трансформатора напряжением 800 кВА, 11 000/440 В

4. Поставка трансформаторов

Они используются для снабжения крупных промышленных помещений или распределительных подстанций. Диапазон значений от 4 МВА до 30 МВА, с первичными обмотками до 66 кВ и вторичными обмотками до 36 кВ.

Трансформаторы этого класса с жидкостным охлаждением. Большинство трансформаторов питания используют минеральное масло; но для применений в жилых зданиях, нефтяных вышках и на некоторых заводах охлаждающей жидкостью могут быть синтетические сложные эфиры, силиконовая жидкость или другая жидкость с более высокой температурой воспламенения, чем у минерального масла.

5. Трансмиссионные (или промежуточные) трансформаторы

Это одни из самых больших и самых высоких трансформаторов напряжения в использовании. Они используются для передачи энергии между высоковольтными сетями.Диапазон значений от 60 МВА до 1000 МВА, и обмотки рассчитаны для сетей, которые они связывают, например, 33, 66, 132, 275 и 400 кВ в Великобритании, или напряжения до 500 кВ или 800 кВ в других странах. ,

Сопротивление передающего трансформатора обычно составляет 18% в Великобритании или 8% в континентальной Европе, но для некоторых условий системы используется полное сопротивление до 30%.

Рисунок 2 — Сердечник и обмотки передающего трансформатора мощностью 1000 МВА, 400/275 кВ

Трансмиссионные трансформаторы заполнены маслом и обычно оснащены масляными насосами и вентиляторами радиатора для облегчения охлаждения обмоток и сердечников.Они обычно оснащены OLTC, но некоторые сети на 400 кВ и 275 кВ связаны трансформаторами без регулирующих обмоток.

Сердечник и обмотки трехступенчатого трансмиссионного трансформатора мощностью 1000 МВА и 400 кВ / 275 кВ / 11 кВ показаны в Рис. 2 .

6. Генераторные (или повышающие) трансформаторы

Мощность обычно вырабатывается на крупных электростанциях, обычно на 18–20 кВ, и генераторные трансформаторы используются для повышения этого напряжения до уровня напряжения системы.Эти трансформаторы обычно оцениваются в 400, 500, 630, 800 или 1000 МВА.

Генераторные трансформаторы

обычно оснащены регулирующими обмотками и OLTC.

7. Фазосдвигающие трансформаторы

Если мощность передается по двум или более параллельным линиям передачи, поток мощности делится между линиями обратно пропорционально импедансам линий. Поэтому более высокая мощность передается по линии с наименьшим полным сопротивлением, и это может привести к перегрузке в этой линии, когда параллельная линия загружена только частично.

Сдвигающие фазу трансформаторы используются для соединения двух параллельных линий и для управления потоком мощности путем подачи напряжения, равного 90 ° против фазы (в квадратуре), с напряжением системы в одну линию, с опережающим или отстающим коэффициентом мощности. Там, где трансформатор контролирует фазовый угол, а не напряжение, блок называется квадратурным усилителем. Там, где также контролируется напряжение, блок известен как фазосдвигающий трансформатор.

На рисунке 3 показан квадратурный повышающий трансформатор мощностью 2000 МВА, 400 кВ; устройство разделено между двумя резервуарами, чтобы соответствовать строительным ограничениям по размеру и весу.

Рис. 3 — 2000 МВА, квадратурный бустерный трансформатор 400 кВ в двух резервуарах на площадке

8. Преобразователь трансформаторов

Если мощность передается через систему HVDC, преобразовательная станция используется для преобразования переменного тока в постоянный с использованием нескольких выпрямительных мостов. Мощность постоянного тока преобразуется обратно в переменный ток с помощью мостов инвертора. Преобразовательные трансформаторы обрабатывают переменную мощность и мощность при смешанных напряжениях переменного / постоянного тока путем объединения потока мощности через 12 фаз мостов выпрямителя / инвертора через обмотки клапана постоянного тока.

Изоляционная конструкция должна выдерживать все нормальные и ненормальные условия, когда переменное напряжение смешивается с напряжением постоянного тока различной полярности в диапазоне рабочих температур.

Наличие постоянных токов также может вызвать насыщение постоянного тока сердечника, что приводит к аномальным намагничивающим токам и колебаниям звука.

Рисунок 4 — Принципиальная схема системы передачи переменного / постоянного тока

Фаза трехфазного преобразовательного трансформаторного блока обычно содержит первичную обмотку высокого напряжения и две вторичные обмотки клапана переменного / постоянного тока.Три таких трансформатора вместе образуют две вторичные трехфазные системы; один связан в дельте, а другой в звезде. Каждая вторичная система питает мост с шестью импульсами, и два моста соединены последовательно, чтобы сформировать схему с 12 импульсами, как схематически показано в Рисунок 4

Два таких блока трансформаторов используются с вторичными цепями, соединенными в противоположной полярности, для формирования системы передачи постоянного тока ± 215 кВ.

9. Железнодорожные трансформаторы

Трансформаторы для железнодорожных применений могут быть путевыми установками для подачи энергии на гусеницу или бортовыми трансформаторами в локомотиве или под вагонами для питания приводных двигателей.

Придорожные трансформаторы подвергаются неравномерной нагрузке в зависимости от положения поезда в железнодорожной системе. Бортовые трансформаторы рассчитаны на минимально возможный вес, что приводит к высоким потерям. Современные системы управления поездом, использующие тиристоры, GTO или IGBT, подвергают трансформаторы сильным гармоническим токам, которые требуют особого конструктивного рассмотрения.

10. Выпрямительные и печные трансформаторы

Особое внимание необходимо уделить трансформаторам для промышленного применения, включая дуговые печи или сильноточные нагрузки постоянного тока на электрохимическом заводе.

В таких случаях первичные обмотки обычно рассчитаны на 33 кВ или 132 кВ в Великобритании , но вторичные обмотки несут многие тысячи ампер и рассчитаны на при напряжении менее 1 кВ .

Распределение тока между параллельными цепями в трансформаторе становится важным из-за магнитных полей, создаваемых сильными токами. Эти сильные магнитные поля могут вызывать избыточное нагревание в магнитных сталях, если они используются в структуре трансформатора, из-за протекания токов сближения в стали.Чтобы уменьшить этот избыточный нагрев, немагнитная сталь часто используется для формирования части бака или крышки.

OLTC в печных трансформаторах подвержены тяжелым нагрузкам; они могут выполнять сотни тысяч рабочих циклов в год, что является долгосрочным долгом для многих передающих трансформаторов.

11. Сухие трансформаторы

Возможна конструкция сухого типа, когда требуется более высокий температурный класс изоляции, чем у целлюлозы и класса «O» или класса «K».

Трансформаторы сухого типа используют нецеллюлозную сплошную изоляцию, а обмотки могут быть покрыты лаком, чтобы обеспечить возможность класса «C», или вакуумным герметизацией в эпоксидной смоле, чтобы сформировать систему класса «F» или класса «H». Номинальные значения, как правило, составляют до 30 МВА при напряжениях до 36 кВ, но недавно были успешно изготовлены трансформаторы из литой смолы на 110 кВ с использованием новой конструкции обмотки. Эффективность перегрузки ограничена, но она может быть увеличена за счет использования охлаждающих вентиляторов.

Этот тип более дорогой, чем заполненный жидкостью эквивалент, и из-за уменьшенного риска возгорания они используются в специальных приложениях, где задействована общественность, таких как подземные туннели, жилые дома или нефтяные вышки.

Рисунок 5 — Сухой трансформатор 2500 кВА, 11 000/440 В с капсулированной литой смолой

Типичный трансформатор из литой смолы, рассчитанный на 2500 кВА, 11 000/440 В показан на рисунке 5.

12. Газонаполненные трансформаторы

Для приложений, где низкая воспламеняемость имеет первостепенное значение, были разработаны конструкции, в которых трансформатор изолирован и охлажден газом SF6. Это обеспечивает альтернативу сухому строительству, где необходимо исключить риск возникновения пожара и избежать возможного загрязнения окружающей среды разливами масла.

Высоковольтные элегазовые трансформаторы доступны с номинальной мощностью до 300 МВА при напряжении 275 кВ, а прототипы были испытаны при напряжении до 500 кВ. Газонаполненные трансформаторы и реакторы являются более дорогостоящими, чем маслонаполненные блоки, но затраты могут быть оправданы, чтобы устранить риск возникновения пожара, особенно в месте, где стоимость земли высока и где общий «след» блока может быть уменьшено путем устранения противопожарного оборудования.

ИСТОЧНИК: Справочник Newnes Electric Power Engineer — D.Ф. Варн

,

Трансформатор преобразует a) напряжение b) ток c) мощность d) частоту e) все вышеперечисленное

Трансформатор — это статическая машина, используемая для преобразования мощности из одной цепи в другую без изменения частоты. Это очень базовое определение трансформатора.

История Трансформера

История трансформатора началась в 1880 году. В 1950,400 кВ силовой трансформатор был введен в высоковольтную электроэнергетическую систему.В начале 70-х годов был выпущен блок мощностью до 10000 МВА, а в 1980 году были изготовлены трансформаторы класса 800 кВ и даже выше.

Использование силового трансформатора

Производство электроэнергии при низком напряжении очень экономически выгодно. Следовательно, электроэнергия вырабатывается при низком напряжении. Теоретически, этот уровень мощности низкого напряжения может быть передан на приемную сторону. Но если уровень напряжения мощности увеличивается, то ток мощности уменьшается, что вызывает уменьшение омических или I2R-потерь в системе, уменьшение площади поперечного сечения проводника, то есть снижение капитальных затрат на систему и ее также улучшает регулирование напряжения системы.Из-за этого необходимо повысить мощность низкого уровня для эффективной передачи электроэнергии. Это делается повышающим трансформатором на передающей стороне сети энергосистемы. Поскольку эта высоковольтная мощность не может быть напрямую передана потребителям, она должна быть понижена до желаемого уровня на приемном конце с помощью понижающего трансформатора. Это использование электрического силового трансформатора в электрической системе питания.

Обычно используются два обмоточных трансформатора, где соотношение между высоким напряжением и низким напряжением больше 2.Это экономически выгодно использовать автоматический трансформатор, где соотношение между высоким напряжением и низким напряжением составляет менее 2. Опять же, трехфазный однофазный трансформатор является более экономичным, чем набор трехфазных трансформаторных блоков в трехфазной системе. Но все же предпочтительнее использовать, чем в последнем случае, когда передача энергии очень велика, поскольку такой большой размер трехфазного однофазного силового трансформатора может быть нелегко транспортировать с места производителя на место работы.

Типы Трансформаторов

Трансформаторы можно классифицировать по-разному, в зависимости от их назначения, использования, конструкции и т. Д.Типы трансформаторов следующие,

Повышающий трансформатор

и понижающий трансформатор — обычно используется для повышения и понижения уровня напряжения в сети передачи и распределения электроэнергии. Трехфазный трансформатор и однофазный трансформатор — бывший обычно используется в трехфазной системе питания, так как это экономически выгодно, чем позже, но когда размер имеет значение, предпочтительно использовать набор из трех однофазных трансформаторов, поскольку легче транспортировать три однофазных блока отдельно, чем один единственный трехфазный блок.

Электрический силовой трансформатор, распределительный трансформатор и измерительный трансформатор — трансформатор обычно используется в сети передачи, которая обычно называется силовым трансформатором, распределительный трансформатор используется в распределительной сети, и это трансформатор с более низким номинальным значением и трансформатор тока и потенциальный трансформатор, который мы используем для реле А для целей защиты неэлектрические силовые системы и различные приборы в промышленности называются приборными трансформаторами.Трансформатор с двумя обмотками и автоматический трансформатор — бывший обычно используется, когда соотношение между высоким напряжением и низким напряжением превышает 2. Это экономически выгодно использовать позже, когда соотношение между высоким напряжением и низким напряжением меньше, чем 2. Наружный трансформатор и внутренний трансформатор. Трансформаторы, которые предназначены для установки на открытом воздухе, являются наружными трансформаторами, а трансформаторы, предназначенные для установки на открытом воздухе, являются внутренними трансформаторами.

«C» мощность

,