Виды трансформатор: Виды трансформаторов и их применение

Содержание

Виды трансформаторов, определения. — Статьи об энергетике





Трансформатор(от лат. transformo — преобразовывать) — электрический аппарат, имеющий две или более индуктивно связанные обмотки и предназначенный для преобразования посредством электромагнитной индукции одной или нескольких систем переменного тока в одну или несколько других систем переменного тока (ГОСТ Р52002-2003).

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.

Столетов Александр Григорьевич 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. 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.

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 1889 г. предложил трёхфазную систему переменного тока, построил первый трёхфазный асинхронный двигатель и первый трёхфазный трансформатор. 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).

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.

Виды трансформаторов:

Силовой трансформатор
Силовой трансформатор — трансформатор, предназначенный для преобразования электрической энергии в электрических сетях и в установках, предназначенных для приёма и использования электрической энергии.

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 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. 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. 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 прикасаний к земле и токоведущим частям или нетоковедущим частям, которые могут оказаться под напряжением в случае повреждения изоляции.Сигнальные разделительные трансформаторы обеспечивают гальваническую развязку электрических цепей.

Пик-трансформатор
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 управляемых генераторов, элементов сравнения и искусственных нейронов.


Автотрансформатор, Трансформатор тока, Разделительный трансф, трансформатор, Импульсный трансформатор, Трансформатор напряжения, Силовой трансформатор

Всего комментариев: 0


Виды трансформаторов. Где и для чего применяются?

Здравствуйте, дорогие друзья! Сегодня поговорим про виды трансформаторов, рассмотрим их общее устройство и принцип работы, узнаем где применяются. И так…

В энергетике и электротехнике постоянно требуется преобразование тока из одного состояния в другое. В этих процессах активно участвуют различные виды трансформаторов, представляющие собой электромагнитные статические устройства, без каких-либо подвижных частей. В основе их действия лежит электромагнитная индукция, посредством которой переменный ток одного напряжения преобразуется в переменный ток другого напряжения. При этом частота остается неизменной, а потери мощности совсем незначительные.

Общее устройство и принцип работы

Каждый трансформатор оборудуется двумя или более обмотками, индуктивно связанными между собой. Они могут быть проволочными или ленточными, покрытыми изоляционным слоем. Обмотки наматываются на сердечник, он же магнитопровод, выполненный из мягких ферромагнитных материалов. При наличии одной обмотки, такое устройство называется автотрансформатором.

Принцип действия трансформатора довольно простой и понятный. На первичную обмотку устройства подается переменное напряжение, что приводит к течению в ней переменного тока. Этот переменный ток, в свою очередь, вызывает создание в магнитопроводе переменного магнитного потока. Под его воздействием в первичной и вторичной обмотках происходит наведение переменной электродвижущей силы (ЭДС). Когда вторичная обмотка замыкается на нагрузку, по ней также начинает течь переменный ток. Этот ток во вторичной системе отличается собственными параметрами. У него индивидуальные показатели тока и напряжения, количество фаз, частота и форма кривой напряжения.

В конструкцию простейшего силового трансформатора входит магнитопровод, изготавливаемый из ферромагнитных материалов, преимущественно из листовой электротехнической стали. На стержнях магнитопровода – сердечника располагаются первичная и вторичная обмотки. Первичная обмотка соединяется с источником переменного тока, а вторичная подключается к потребителю.

 

Типы трансформаторов

В соответствии со своими параметрами и характеристиками, все виды трансформаторов разделяются:

  • По количеству фаз могут быть одно- или трехфазными
  • В соответствии с числом обмоток, трансформаторы бывают двух- или трехобмоточными, а также двух- или трехобмоточными с расщепленной обмоткой
  • По типу изоляции – сухие (С) и масляные (М) или с негорючим заполнением (Н)
  • По видам охлаждения – с естественным масляным охлаждением (М), с масляным охлаждением и воздушным дутьем (Д), принудительная циркуляция масляного охлаждения (Ц), сухие трансформаторы с воздушным охлаждением (С). Кроме того, существуют устройства без расширителей, для защиты которых используется азотная подушка.

Среди многообразных трансформаторных устройств чаще всего встречаются трансформаторы:

  • силовые
  • измерительные
  • специальные

Силовые трансформаторы

Термином «силовой» определяют назначение, связанное с преобразованием высоких мощностей. Вызвано это тем, что большинство бытовых и производственных потребителей электрических сетей нуждаются в питании напряжением 380/220 вольт. Однако доставка его на большие расстояния связана с огромными потерями энергии, которые снижаются за счет использования высоковольтных линий.

Воздушные ЛЭП высокого напряжения соединяют в единую сеть подстанции с силовыми трансформаторами соответствующего класса.

   Силовой трансформатор 110 кВ

А по другим линиям напряжение 6 или 10 кВ подводится к силовым трансформаторам, обеспечивающих питанием 380/220 вольт жилые комплексы и производственные предприятия.

   Силовой мачтовый трансформатор 10 на 0,4 кВ

Измерительные трансформаторы

В этом классе работают два вида устройств, обеспечивающих в целях измерения параметров сети преобразования:

  1. тока
  2. напряжения

Измерительные трансформаторы создаются с высоким классом точности. Во время эксплуатации их метрологические характеристики периодически подвергают поверке на правильность измерения как величин, так и углов отклонения векторов тока и напряжения.

Трансформаторы тока

Главная особенность их устройства заключается в том, что они постоянно эксплуатируются в режиме короткого замыкания. У них вторичная обмотка полностью закорочена на маленькое сопротивление, а остальная конструкция приспособлена для такой работы.

Чтобы исключить аварийный режим входная мощность ограничивается специальным устройством первичной обмотки: в ней создается всего один виток, который не может создать при протекании по нему тока большого падения напряжения на обмотке и, соответственно, передать в магнитопровод высокую мощность.

Этот виток врезается непосредственно в силовую цепь, обеспечивая его последовательное подключение. У отдельных конструкций просто создается сквозное отверстие в сердечнике, через которое пропускают провод с первичным током.

Нагрузку вторичных цепей трансформатора тока, находящегося под напряжением, нельзя разрывать. Все провода и соединительные клеммы по этой причине изготавливаются с повышенной механической прочностью. В противном случае на разорванных концах сразу возникает высоковольтное напряжение, способное повредить вторичные цепи.

Благодаря работе трансформаторов тока создается возможность обеспечения постоянного контроля и анализа нагрузок, протекающих в электрической системе. Особенно это актуально на высоковольтном оборудовании.

   Измерительные трансформаторы тока 110 кВ

Номинальные значения вторичных токов измерительных трансформаторов энергетики принимают в 5 ампер для оборудования до 110 кВ включительно и 1 А — выше.

Широкое применение трансформаторы тока нашли в измерительных приборах. За счет использования конструкции раздвижного магнитопровода удается быстро выполнять различные замеры без разрыва электрической цепи, что необходимо делать при использовании обычных амперметров.

Токовые клещи с раздвижным магнитопроводом трансформатора тока позволяют обхватить любой проводник с напряжением и замерить величину и угол вектора тока.

Трансформаторы напряжения

Отличительная особенность этих конструкций заключается в том, что они работают в режиме, близком к состоянию холостого хода, когда величина их выходной нагрузки невысокая. Они подключается к той системе напряжений, величина которой будет измеряться.

   Измерительный трансформатор напряжения 110 кВ

Измерительные трансформаторы напряжения обеспечивают гальваническую развязку оборудования первичных и вторичных цепей, работают в каждой фазе высоковольтного оборудования.

Из них создают целые комплексы систем измерения, позволяющие фильтровать и выделять различные составляющие векторов напряжения, учет которых необходим для точной работы защит, блокировок, систем сигнализации.

За счет работы трансформаторов тока и напряжения снимают вектора вторичных величин, пропорциональные первичным в реальном масштабе времени. Это позволяет не только создавать цепи измерения и защит по току и напряжению, но и за счет математических преобразований векторов анализировать состояние мощностей и сопротивлений в действующей электрической системе.

Специальные виды трансформаторов

К этой группе относят:

  • разделительные
  • согласующие
  • высокочастотные
  • сварочные и другого типа трансформаторные устройства, созданные для выполнения специальных электрических задач
Разделительные трансформаторы

Размещение двух обмоток совершенно одинаковой конструкции на общем магнитопроводе позволяет из 220 вольт 50 герц на входе получать такое же напряжение на выходе.

Напрашивается вопрос: зачем делать такое преобразование? Ответ прост: в целях обеспечения электрической безопасности.

   Разделительный трансформатор с системой контроля изоляции, тока нагрузки, температуры трансформатора

При пробое изоляционного слоя провода первичной схемы, на корпусе прибора появляется опасный потенциал, который по случайно сформированной цепи через землю способен поразить человека электрическим током, нанести ему электротравму.

Гальваническое разделение схемы позволяет оптимально использовать питание электрооборудования и в то же время исключает получение травм при пробоях изоляции вторичной схемы на корпус.

Поэтому разделительные трансформаторы широко используются там, где проведение работ с электроинструментом требует принятия дополнительных мер безопасности. Также они широко используются в медицинском оборудовании, допускающем непосредственный контакт с телом человека.

Высокочастотные трансформаторы

Отличаются от обычных материалом магнитопровода, который способен, в отличие от обычного трансформаторного железа, хорошо, без искажений передавать высокочастотные сигналы.

Используется в электротермии, в частности при индукционном нагреве в электротермических установках для высокочастотной сварки металлов, плавки, пайки, закалки и т.д.

Согласующие трансформаторы

Основное назначение — согласование сопротивлений разных частей в электронных схемах. Согласующие трансформаторы нашли широкое применение в антенных устройствах и конструкциях усилителей на электронных лампах звуковых частот.

Сварочные трансформаторы

Первичная обмотка создается с большим число витков, позволяющих нормально обрабатывать электрическую энергию с входным напряжением 220 или 380 вольт. Во вторичной обмотке число витков значительно меньше, а ток протекающий по ним высокий. Он может достигать тысяч ампер.

Поэтому толщина провода этой цепи выбирается повышенного поперечного сечения. Для управления сварочным током существует много различных способов.

Сварочные трансформаторы массово работают в промышленных установках и пользуются популярностью у любителей изготавливать различные самоделки своими руками.

Рассмотренные виды трансформаторов являются наиболее распространёнными. В электрических схемах работают и другие подобные устройства, выполняющие специальные задачи технологических процессов.

 

Смотрите также по теме:

   Трансформатор Тесла (Tesla coil). Делаем своими руками.

   Принцип работы трансформатора. Устройство и режимы работы.

 

Будем рады, если подпишетесь на наш Блог!

[wysija_form id=»1″]

Виды трансформаторов |

Трансформатор тока

Трансформатор тока — трансформатор, предназначенный для измерения больших токов. Первичная обмотка трансформатора тока включается в цепь с измеряемым переменным током, а во вторичную включаются измерительные приборы. Ток, протекающий по вторичной обмотке трансформатора тока, пропорционален току, протекающему в его первичной обмотке.

Трансформаторы тока широко используются для измерения электрического тока и в устройствах релейной защиты электроэнергетических систем, в связи с чем на них накладываются высокие требования по точности. Трансформаторы тока обеспечивают безопасность измерений, изолируя измерительные цепи от первичной цепи с высоким напряжением, часто составляющим сотни киловольт.
Предлагаем трансформатор купить.

Трансформатор напряжения

Трансформатор напряжения — трансформатор, предназначенный для преобразования высокого напряжения в низкое в цепях РЗиА. Применение трансформатора напряжения позволяет изолировать логические цепи защиты и цепи измерения от цепи высокого напряжения.

Импульсный трансформатор

Импульсный трансформатор — 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 с целью исключения опасности, обусловленной возможностью случайного одновременного прикасания к земле и токоведущим частям или нетоковедущим частям, которые могут оказаться под напряжением в случае повреждения изоляции.

Пик-трансформатор

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

Силовой трансформатор

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

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.

Информация предоставлена ООО Виток капитальный ремонт электродвигателей в Москве.

Типы трансформаторов и их параметры



Силовые трансформаторы, установленные на электростанциях и подстанциях, предназначены для преобразования электроэнергии с одного напряжения на другое. Наибольшее распространение получили трехфазные трансформаторы, так как потери в них на 12-15% ниже, а расход активных материалов и стоимость на 20-25% меньше, чем в группе трех однофазных трансформаторов такой же суммарной мощности.

Трехфазные трансформаторы на напряжение 220 кВ изготовляют мощностью до 1000 MBА, на 330 кВ — 1250 MBА, на 500 кВ — 1000 MBА. Предельная единичная мощность трансформаторов ограничивается массой, размерами, условиями транспортировки.

Однофазные трансформаторы применяются, если невозможно изготовление трехфазных трансформаторов необходимой мощности или затруднена их транспортировка. Наибольшая мощность группы однофазных трансформаторов напряжением 500 кВ — 3х533 MBА, напряжением 750 кВ — 3х417 MBА, напряжением 1150 кВ — 3х667 MBА.

Рис.1. Принципиальные схемы трансформаторов
а — двухобмоточного, б — трехобмоточного,
в — с расщепленными обмотками низкого напряжения

По количеству обмоток различного напряжения на каждую фазу трансформаторы разделяются на двухобмоточные и трехобмоточные (рис.1,а,б). Кроме того, обмотки одного и того же напряжения, обычно низшего, могут состоять из двух и более параллельных ветвей, изолированных друг от друга и от заземленных частей. Такие трансформаторы называются трансформаторами с расщепленными обмотками (рис.1,в). Обмотки высшего, среднего и низшего напряжения принято сокращенно обозначать соответственно ВН, СН, НН.

Трансформаторы с расщепленными обмотками НН обеспечивают возможность присоединения нескольких генераторов к одному повышающему трансформатору. Такие укрупненные энергоблоки позволяют упростить схему РУ 330-500 кВ. Широкое распространение трансформаторы с расщепленной обмоткой НН получили в схемах питания собственных нужд крупных ТЭС с блоками 200-1200 МВт, а также на понижающих подстанциях с целью ограничения токов КЗ.

К основным параметрам трансформатора относятся номинальные мощность, напряжение, ток; напряжение КЗ; ток XX; потери XX и КЗ.

Номинальной мощностью трансформатора называется указанное в заводском паспорте значение полной мощности, на которую непрерывно может быть нагружен трансформатор в номинальных условиях места установки и охлаждающей среды при номинальных частоте и напряжении.

Для трансформаторов общего назначения, установленных на открытом воздухе и имеющих естественное масляное охлаждение без обдува и с обдувом, за номинальные условия охлаждения принимают естественно меняющуюся температуру наружного воздуха (для климатического исполнения У: среднесуточная не более 30°С, среднегодовая не более 20°С), а для трансформаторов с масляно-водяным охлаждением температура воды у входа в охладитель принимается не более 25°С (ГОСТ 11677-85). Номинальная мощность для двухобмоточного трансформатора — это мощность каждой из его обмоток. Трехобмоточные трансформаторы могут быть выполнены с обмотками как одинаковой, так и разной мощности. В последнем случае за номинальную принимается наибольшая из номинальных мощностей отдельных обмоток трансформатора.

За номинальную мощность автотрансформатора принимается номинальная мощность каждой из сторон, имеющих между собой автотрансформаторную связь («проходная мощность»).

Трансформаторы устанавливают не только на открытом воздухе, но и в закрытых не отапливаемых помещениях с естественной вентиляцией. В этом случае трансформаторы также могут быть непрерывно нагружены на номинальную мощность, но при этом срок службы трансформатора несколько снижается из-за худших условий охлаждения.

Номинальные напряжения обмоток — это напряжения первичной и вторичной обмоток при холостом ходе трансформатора. Для трех фазного трансформатора — это его линейное (междуфазное) напряжение. Для однофазного трансформатора, предназначенного для включения в трехфазную группу, соединенную в звезду, — это V/√3. При работе трансформатора под нагрузкой и подведении к зажимам его первичной обмотки номинального напряжения напряжение на вторичной обмотке меньше номинального на величину потери напряжения в трансформаторе. Коэффициент трансформации трансформатора и определяется отношением номинальных напряжений обмоток высшего и низшего напряжений:

В трехобмоточных трансформаторах определяется коэффициент трансформации каждой пары обмоток: ВН и НН; ВН и СН; СН и НН.

Номинальными токами трансформатора называются указанные в заводском паспорте значения токов в обмотках, при которых допускается длительная нормальная работа трансформатора.

Номинальный ток любой обмотки трансформатора определяют по ее номинальной мощности и номинальному напряжению.

Напряжение короткого замыкания uK — это напряжение, при подведении которого к одной из обмоток трансформатора при замкнутой накоротко другой обмотке в ней проходит ток, равный номинальному.

Напряжение КЗ определяют по падению напряжения в трансформаторе, оно характеризует полное сопротивление обмоток трансформатора.

В трехобмоточных трансформаторах и автотрансформаторах напряжение КЗ определяется для любой пары его обмоток при разомкнутой третьей обмотке. Таким образом, в каталогах приводятся три значения напряжения КЗ: uкВ-Н, uкВ-С, uкС-Н.

Поскольку индуктивное сопротивление обмоток значительно вьше активного (у небольших трансформаторов в 2-3 раза, а у крупных в 15-20 раз), то uк в основном зависит от реактивного сопротивления, т.е. взаимного расположения обмоток, ширины канала между ними, высоты обмоток. Величина uк регламентируется ГОСТ в зависимости от напряжения и мощности трансформаторов. Чем больше высшее напряжение и мощность трансформатора, тем больше напряжение КЗ. Так, трансформатор 630 кВА с высшим напряжением 10 кВ имеет uк=5,5%, с высшим напряжением 35 кВ uк=6,5%; трансформатор мощностью 80000 кВА с высшим напряжением 35 кВ имеет uк=9 %, а с высшим напряжением 110 кВ uк=10,5%.

Увеличивая значение uк, можно уменьшить токи КЗ на вторичной стороне трансформатора, но при этом значительно увеличивается потребляемая реактивная мощность и увеличивается стоимость трансформаторов. Если трансформатор 110 кВ, 25 MBА выполнить с uк=20% вместо 10%, то расчетные затраты на него возрастут на 15,7%, а потребляемая реактивная мощность возрастет вдвое (с 2,5 до 5,0 Мвар).

Трехобмоточные трансформаторы могут иметь два исполнения по значению uк в зависимости от взаимного расположения обмоток. Если обмотка НН расположена у стержня магнитопровода, обмотка ВН — снаружи, а обмотка СН — между ними, то наибольшее значение имеет uкВ-Н, а меньшее значение uкВ-С. В этом случае потери напряжения по отношению к выводам СН уменьшатся, а ток КЗ в сети НН будет ограничен благодаря повышенному значению uкВ-Н.

Если обмотка СН расположена у стержня магнитопровода, обмотка ВН — снаружи, а обмотка НН — между ними, то наибольшее значение имеет uкВ-С, а меньшее uкВ-Н. Значение uкС-Н останется одинаковым в обоих исполнениях.

Ток холостого хода Ix характеризует активные и реактивные потери в стали и зависит от магнитных свойств стали, конструкции и качества сборки магнитопровода и от магнитной индукции. Ток холостого хода выражается в процентах номинального тока трансформатора. В современных трансформаторах с холоднокатаной сталью токи холостого хода имеют небольшие значения.

Потери холостого хода Рx и короткого замыкания Рк определяют экономичность работы трансформатора. Потери холостого хода состоят из потерь в стали на перемагничивание и вихревые токи. Для уменьшения их применяется электротехническая сталь с малым содержанием углерода и специальными присадками, холоднокатаная сталь толщиной 0,3 мм марок 3405, 3406 и др. с жаростойким изоляционным покрытием. В справочниках и каталогах приводятся значения Рx для уровней А и Б. Уровень А относится к трансформаторам, изготовленным из электротехнической стали с удельными потерями не более 0,9 Вт/кг, уровень Б — с удельными потерями не более 1,1 Вт/кг (при В =1,5 Тл, f= 50 Гц).

Потери короткого замыкания состоят из потерь в обмотках при протекании по ним токов нагрузки и добавочных потерь в обмотках и конструкциях трансформатора. Добавочные потери вызваны магнитными полями рассеяния, создающими вихревые токи в крайних витках обмотки и конструкциях трансформатора (стенки бака, ярмовые балки и др.). Для их снижения обмотки выполняются многожильным транспонированным проводом, а стенки бака экранируются магнитными шунтами.

В современных конструкциях трансформаторов потери значительно снижены. Например, в трансформаторе 250000 кВA, U=110 кВ (Рx=200 кВт, Рк=790 кВт), работающем круглый год (Тmax=6300 ч), потери электроэнергии составят 0,43 % электроэнергии, пропущенной через трансформатор. Чем меньше мощность трансформатора, тем больше относительные потери в нем.

В сетях энергосистем установлено большое количество трансформаторов малой и средней мощности, поэтому общие потери электроэнергии во всех трансформаторах страны значительны и очень важно для экономии электроэнергии совершенствовать конструкции трансформаторов с целью дальнейшего уменьшения значений Рх и Рк.



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.



Что такое трансформатор? Принцип устройства трансформатора. Виды трансформаторов

Принцип устройства трансформатора


Трансформатор — статический (без подвижных частей) электромагнитный аппарат, предназначенный для повышения или понижения напряжения переменного тока.

Принципиальная схема трансформатора приведена на рис. 1.

Рис. 1. Принципиальная схема трансформатора


Основные части трансформатора: замкнутый стальной сердечник 1 и размещенные на этом сердечнике обмотки 2 и 3. Обмотки изолированы от стального сердечника и друг от друга, т. е. обмотки электрически не связаны между собой.

Сердечники трансформаторов набирают из листов специальной так называемой трансформаторной стали толщиной 0,35 или 0,5 мм.

Листы стали изолируют друг от друга специальной бумагой или лаковой изоляцией.

Трансформаторная сталь имеет повышенное по сравнению с обычной сталью электрическое сопротивление, способствующее, так же как и наличие прокладок и лака, уменьшению вихревых токов, индуктируемых в сердечнике, и связанных с ними потерь.

В трансформаторной стали потери, связанные с гистерезисом (перемагничиванием), меньше, чем в других сортах стали.

Обмотка трансформатора, к которой подводится электрическая энергия, называется первичной обмоткой, другая, к которой присоединяются приемники энергии, — вторичной обмоткой.

Соответственно все электрические величины (мощность, напряжение, ток, сопротивление и т. д.), относящиеся к электрической цепи первичной обмотки, называются первичными, а относящиеся ко вторичной обмотке, — вторичными.

Обмотка с более высоким напряжением называется обмоткой высшего напряжения (в. н.), обмотка, присоединенная к сети с меньшим напряжением, называется обмоткой низшего напряжения (н.н.).

Если вторичное напряжение меньше первичного, то трансформатор называется понижающим, а если больше — повышающим.

Режим работы трансформатора, при котором вторичная обмотка разомкнута, а к зажимам первичной подведено напряжение, называется холостым ходом.

Если к зажимам первичной обмотки подвести напряжение переменного тока U1, то в первичной обмотке потечет ток, который создаст переменный магнитный поток.

Преобладающая часть магнитных линий потока замкнется по стальному сердечнику, пронизывая все нитки первичной и вторичной обмоток. Эта часть магнитного потока называется основным, или рабочим, магнитным потоком Фт.

Другая часть потока, обычно гораздо меньшая, замыкается через воздух, пронизывая только витки первичной обмотки, и называется потоком рассеяния первичной обмотки Фs1. При разомкнутой вторичной цепи (цепи, питаемой от вторичной обмотки) ток в ней отсутствует и с ней не связано никакое магнитное поле.

При замыкании вторичной цепи в ней появляется ток; связанное с ним магнитное поле образует два потока: один в сердечнике, другой, замыкающийся через воздух, Фs2; таким образом, около вторичной обмотки также создается поток рассеяния.

Потоки рассеяния аналогичны магнитному потоку самоиндукции, который создает ток в любой катушке индуктивности и любом проводе. Эти потоки являются вредными.

Согласно закону электромагнитной индукции при изменении основного магнитного потока индуктируется э. д. с. в первичной обмотке Е1 и во вторичной Е2.

Так как первичная обмотка с числом витков w1 и вторичная обмотка с числом витков w2 пронизываются одним и тем же основным потоком, то очевидно, что в каждом витке обеих обмоток индуктируется одинаковая по величине э. д. с. е. Следовательно, Es1 = ew1 и Е2 = ew2, откуда

где К — коэффициент трансформации трансформатора.

Поток рассеяния в свою очередь индуктирует э. д. с. рассеяния в первичной обмотке Es1.

Следовательно, напряжение, приложенное к первичной обмотке трансформатора, U1 должно быть уравновешено падением напряжения в активном сопротивлении I1r1 первичной обмотки, э. д. с. Esl рассеяния и э. д. с. E1 основного потока.

При холостом ходе, т. е. при разомкнутой вторичной цепи, Es1 и I1r1 очень малы и можно считать, что э. д. с. Е1, индуктируемая в первичной обмотке, полностью уравновешивает подведенное напряжение U1.

При разомкнутой вторичной цепи э. д. с. Е2 электрического тока не вызывает, но если мы замкнем вторичную обмотку, т. е. присоединим к ней приемники электроэнергии, то под действием вторичной э. д. с. по вторичной цепи потечет ток, подводимая к трансформатору первичная мощность преобразовывается во вторичную, где используется для приемников электроэнергии (электродвигателей, электрических ламп и т. д.).

Если не учитывать потерь, можно считать, что подводимая мощность E1I1 приблизительно равна вторичной мощности Е2I2 (I1 и I2 — первичный и вторичный токи трансформатора), т. е.

т. е. при трансформации первичный и вторичный токи приблизительно обратно пропорциональны числам витков соответствующих обмоток; э. д. с. первичной и вторичной обмоток прямо пропорциональны числам витков соответствующих обмоток.

Вторичный ток I2, проходя в обмотке, создает ампер-витки I2w2, действующие в той же магнитной цепи трансформатора (сердечнике), что и ампер-витки первичной обмотки. Следовательно, при нагрузке основной магнитный поток (сцепленный с первичной и вторичной обмотками) будет определяться совместным действием ампер-витков l1w1 первичной и ампер-витков I2w2 вторичной обмоток.

Согласно закону Ленца индуктированный во вторичной обмотке ток направлен таким образом, что препятствует изменению сцепленного с ним магнитного потока. Изменение магнитного потока вызывается первичными ампер-витками l1w1. Следовательно, вторичный ток должен быть такого направления, чтобы создаваемые ими ампер-витки действовали против ампер-витков первичной обмотки.

Уменьшение основного магнитного потока из-за размагничивающего действия вторичных ампер-витков вызовет уменьшение индуктированной им э. д. с. Е1 в первичной обмотке. Так как напряжение, приложенное к зажимам первичной обмотки U1, остается постоянным, то при уменьшении Е1 оно не уравновешивает напряжения U1, поэтому ток увеличивается до величины, при которой восстанавливается равенство напряжения U1 и э. д. с. Е1. При этом основной магнитный поток должен практически сохранять величину, равную величине основного потока при холостом ходе.

Действительно, при всех нагрузках трансформатора напряжение сети U1 должно уравновешиваться э. д. с. Е1 (падением напряжения в первичной обмотке пренебрегаем). Для этого необходимо, чтобы основной магнитный поток Фт оставался неизменным, т. е. постоянным при любой нагрузке трансформатора. Ток I1 в первичной обмотке должен быть таким, чтобы компенсировать влияние ампер-витков, создаваемых током I2 во вторичной обмотке. Напряжения на зажимах вторичной обмотки всегда меньше э. д. с. Е2 вследствие падения напряжения в активном и реактивном сопротивлениях вторичной обмотки.

Трехфазные трансформаторы

Для трансформации трехфазного тока применяют трехфазные трансформаторы (трехстержневые), или групповые, которые составляются из трех однофазных.

Создателем первой конструкции трехфазного трансформатора является М. О. Доливо-Добровольский. Ученый применил его при сооружении в 1891 г. первой линии электропередачи трехфазного тока, по тому времени самой большой в мире по мощности и протяженности, осуществленной на расстоянии 178 км при напряжении до 30 000 в.

Трехстержневые трехфазные трансформаторы имеют общую магнитную цепь для всех трех фаз, состоящую из трех вертикальных стержней и двух горизонтальных, связывающих вертикальные стержни (рис. 2). Каждый вертикальный стержень 1, 2 и 3 с двумя обмотками I и II представляет собой однофазный трансформатор. Одна из обмоток является первичной,а другая — вторичной. Процессы, происходящие в каждой фазе трехфазного трансформатора, не отличаются от процессов в однофазном трансформаторе.

Рис. 2. Трёхфазный трансформатор


При этом в любой момент времени основной магнитный поток каждой фазы равен алгебраической сумме магнитных потоков двух других фаз.

Первичные, а также вторичные обмотки могут соединяться между собой звездой:

или треугольником:
Если первичные обмотки трансформатора соединены звездой, а вторичные — треугольником, то такое соединение обозначается знаком:
Соединение звездой первичных и вторичных обмоток обозначают знаком:
При передаче энергии из первичной обмотки трансформатора во вторичную часть мощности расходуется: на нагревание стального сердечника (гистерезис и вихревые токи), на нагревание первичной и вторичной обмоток (тепло Ленца).

Мощность, расходуемая на нагревание стального сердечника, называется потерями в стали и обозначается Рст.

Мощность, расходуемая на нагревание обмоток, называется потерями в меди и обозначается Рм.

Отношение мощности Р2, отдаваемой вторичной обмоткой потребителям тока (вторичная мощность), к мощности Р1 подводимой к первичной обмотке (первичная мощность), называется коэффициентом полезного действия(к. п. д.) трансформатора:

где

— мощность, отдаваемая трансформатором.

Коэффициенты полезного действия трансформаторов достигают весьма высоких значений. К. п. д. некоторых мощных трансформаторов составляет 98—99%.

Трансформаторы, обычно применяемые в береговых установках, погружают в бак со специальным трансформаторным маслом. Масло имеет большую теплоемкость, чем воздух, лучше отводит теплоту и является хорошим изоляционным материалом. Масло повышает электрическую прочность изоляции обмоток трансформатора. Поэтому масляные трансформаторы имеют меньшие габариты, чем воздушные той же мощности и с таким же напряжением. Стенки бака для лучшей теплоотдачи изготовляются из волнистого железа; иногда к баку пристраивается специальный радиатор.

Автотрансформатор

Трансформатор, имеющий только одну обмотку, часть которой является общей для первичной и вторичной цепи, называется автотрансформатором (рис. 3, б).

Рис. 3. Автотрансформатор


Первичная обмотка (рис. 3, а) — витки w1 (участок обмотки 1—3), а вторичная — витки w2 (участок обмотки 1′ — 2′).

В общей части обмотки 1—2 ток равен разности I2 — I1, так как в автотрансформаторе вторичная обмотка совмещена с первичной.

Отношение

называется коэффициентом трансформации автотрансформатора.

Преимуществами автотрансформатора (по сравнению с трансформатором) являются уменьшение сечения общей части обмотки, больший к. п. д. и меньший вес.

Наряду с указанными достоинствами автотрансформатор имеет существенный недостаток, а именно: возможность проникновения высокого напряжения в сеть низкого напряжения, так как первичные обмотки имеют электрическое соединение; поэтому автотрансформаторы применяются главным образом в установках низкого напряжения.

Судовые трансформаторы

Трансформаторы, предназначенные для береговых и общепромышленных установок, отличаются от судовых. Обычно трансформаторы мощностью свыше 10 кВА, применяемые в береговых установках, погружают в бак, наполненный специальным трансформаторным маслом.

Для установки на судах отечественная промышленность выпускает специальные типы судовых трансформаторов — однофазные и трехфазные. Все судовые трансформаторы имеют естественное воздушное охлаждение. Масляные трансформаторы, несмотря на их преимущества, на судах не применяют, так как масло обладает горючестью и может выплескиваться при качке.

Однофазные судовые трансформаторы выпускаются мощностью до 10,5 кВА, а трехфазные — до 50 ква.

Первичное напряжение их равно 400, 230 и 133 в (последнее только для однофазных трансформаторов), а вторичное — 230, 133, 115 и 25 в.

Для возможности регулирования вторичного напряжения первичная обмотка трансформатора имеет несколько выводов. У трансформаторов для номинального первичного напряжения 380 в эти выводы соответствуют напряжению сети 400, 390, 380 и 370 в, а у трансформатора на 220 в — 230, 225, 220 и 215 в.

Если при номинальном напряжении первичной сети к ней будет подключена более высокая ступень напряжения первичной обмотки (например 400 или 390 в при номинале 380 в), то на вторичной стороне трансформатора напряжение будет ниже номинального. При подключении на первичной стороне более низкой ступени, чем номинальное напряжение, на вторичной стороне получим напряжение выше номинального.

Судовые трансформаторы выпускаются для установки на открытых палубах и для установки в закрытых помещениях.

Изоляция их рассчитана на длительное пребывание в условиях большой влажности окружающей среды.

Все судовые трансформаторы выпускаются в гладких, закрытых металлических кожухах, снабженных лапами с отверстиями для крепления трансформаторов болтами к палубе или переборкам.

Трансформаторная подстанция в Бельгии ночью

Трансформаторы, виды и назначение | nord-eksim.ru

Трансформаторы Что такое трансформатор, виды трансформаторов.

Что такое трансформатор, виды трансформаторов.

Раздел: Трансформаторы /  Дата: 22 апреля, 2016 в 6:03 /  Просмотров: 1586

 

Трансформатор — это агрегат, который преобразовывает напряжение переменного тока (повышает или понижает). Состоит трансформатор из нескольких обмоток (двух или более), которые намотаны на общий магнитный сердечник.
Если трансформатор состоит только из одной обмотки, то он называется автотрансформатором. Современные трансформаторы тока бывают: стержневыми, броневыми или тороидальными. Все три типа трансформаторов имеют похожие характеристики, и надежность, но отличаются друг от друга способом изготовления.

Тип стержневых трансформаторов отличается от других тем, что обмотка в них намотана на сердечник, а в трансформаторах броневого типа обмотка включается в сердечник. В трансформаторе стержневого типа обмотки хорошо видны, а из сердечника видна только нижняя и верхняя часть. Сердечник броневого трансформатора скрывает в себе практически всю обмотку. Обмотки стержневого типа трансформаторов  расположены горизонтально, в то время как это расположение в броневом трансформаторе может быть как вертикальным, так и горизонтальным.

Независимо от типа трансформатора, в его состав входят такие три функциональные части: магнитная система трансформатора (магнито-провод), обмотки, а также система охлаждения.

 

Принципы работы трансформатора
В трансформаторе есть два вида обмоток (первичная и вторичная).
— К первичной обмотке напряжение подводится, а от вторичной отводится.
— Первичная обмотка получает питание  от внешнего источника, а с вторичной обмотки напряжение снимается.
— Переменный ток первичной обмотки создает в магнито-проводе переменное магнитное поле, которое, в свою очередь, создает ток во вторичной обмотке
Действие трансформатора основано на законе Фарадея (законе электромагнитной индукции): изменяющийся во времени магнитной поток через площадку, ограниченную контуром, создает электродвижущую силу. Также существует и обратное утверждение : изменяющийся электрический ток индуцирует изменяющееся магнитное поле.


Режимы работы трансформатора

Существуют  три режима работы трансформатора:
— Холостой ход
— Режим короткого замыкания
— Рабочий режим
Если сердечник трансформатора изготовлен из мягкого магнитного материала, тогда ток холостого хода показывает, какие в трансформаторе происходят потери на перемагничивание сердечника и вихревые токи.

В режиме короткого замыкания выводы вторичной обмотки соединены между собой, а на первичную обмотку подают небольшое напряжение, с таким расчетом, чтобы ток короткого замыкания был равен номинальному току трансформатора. Величину потерь (мощность) можно посчитать, если напряжение во вторичной обмотке умножить на ток короткого замыкания. Такой режим трансформатора находит свое техническое применение в измерительных трансформаторах.

Если подключить нагрузку к вторичной обмотке, то в ней возникает ток, индуцирующий магнитный поток, направленный противоположно магнитному потоку в первичной обмотке. Теперь в первичной обмотке ЭДС источника питания и ЭДС индукции питания не равны, поэтому ток в первичной обмотке увеличивается до тех пор, пока магнитный поток не достигнет прежнего значения.

Для трансформатора в режиме активной нагрузки справедливо равенство:
U_2/U_1 =N_2/N_1 , где U1, U2 – мгновенные напряжения на концах вторичной и первичной обмоток, а N1, N2 – количество витков в первичной и вторичной обмотке. Если U2 > U1, трансформатор называется повышающим, в противном случае перед нами понижающий трансформатор. Любой трансформатор принято характеризовать числом k, где k – коэффициент трансформации.

Виды трансформаторов
В зависимости от своего применения и характеристик трансформаторы бывают нескольких видов. К примеру, в электрических сетях населенных пунктов, промышленных предприятий применяют трансформаторы силовые, основной задачей которых является понижение напряжения в сети до общепринятого – 220 В.

Если трансформатор предназначен для регулировки тока, он называется трансформатор тока, а если устройство регулирует напряжение – то это трансформатор напряжения. В обычных сетях применяются однофазные трансформаторы, в сетях на три провода (фаза, ноль, заземление) нужен трехфазный трансформатор.

Бытовой трансформатор, 220В предназначается для защиты бытовой техники от перепадов напряжения.

Сварочный трансформатор предназначен для разделения сварочной и силовой сети, для понижения напряжения в сети до нужной для сварки величины.

Масляный трансформатор предназначается для использования в сетях с напряжением выше 6 000 Вольт. Конструкция трансформатора включает в себя: магнитопровод, обмотки, бак, а также крышки с вводами. Магнитопровод состоит из 2 листов электротехнической стали, которые изолированы друг от друга, обмотки, как правило, делают из алюминиевого или медного провода. Регулировка напряжения производится с помощью ответвления, которое соединяется с переключателем.

Существует два вида переключения ответвлений: переключение под нагрузкой — РПН (регулирование под нагрузкой), а также без нагрузки, после того, как трансформатор отключен от внешней сети (ПБВ, или переключение без возбуждения). Большее распространение получил второй способ регулировки напряжения.

Говоря о видах трансформаторов, нельзя не рассказать об электронном трансформаторе. Электронный трансформатор представляет собой специализированный источник питания, который служит для преобразования напряжения 220В в 12 (24)В, при большой мощности. Электронный трансформатор намного меньше обычного, при тех же самых параметрах нагрузки.

  • Рекомендуем
  • Комментарии

Рекомендуем наши товары

Types of Transformer — разные типы трансформаторов

Существует различных типов трансформаторов , используемых в электроэнергетической системе для различных целей, таких как производство, распределение и передача и использование электроэнергии.

Различные типы трансформаторов: повышающий и понижающий трансформатор, силовой трансформатор, распределительный трансформатор, измерительный трансформатор, содержащий трансформатор тока и напряжения, однофазный и трехфазный трансформатор, автотрансформатор и т. Д.

Состав:

Различные типы трансформатора

Различные типы трансформатора, показанные на рисунке выше, подробно поясняются ниже.

Повышающий и понижающий трансформатор

Этот тип трансформатора классифицируется на основе количества витков в первичной и вторичной обмотках и наведенной ЭДС.

Повышающий трансформатор преобразует низковольтный сильноточный переменный ток в высоковольтную слаботочную систему переменного тока. В этом типе трансформатора количество витков во вторичной обмотке больше, чем количество витков в первичной обмотке.Если (В 2 > В 1 ) напряжение на выходе повышается и называется повышающим трансформатором

.

Понижающий трансформатор преобразует высокое первичное напряжение, связанное с низким током, в низкое напряжение с высоким током. В трансформаторе этого типа количество витков в первичной обмотке больше, чем количество витков во вторичной обмотке. Если (В 2 1 ) уровень напряжения на выходе понижается и известен как понижающий трансформатор

.

Силовой трансформатор

Силовые трансформаторы используются в сетях передачи более высокого напряжения.Номинальные параметры силового трансформатора следующие: 400 кВ, 200 кВ, 110 кВ, 66 кВ, 33 кВ. В основном они рассчитаны на мощность более 200 МВА. В основном устанавливается на генерирующих станциях и передающих подстанциях. Они рассчитаны на максимальную эффективность 100%. Они больше по размеру, чем распределительный трансформатор.

При очень высоком напряжении мощность не может быть передана потребителю напрямую, поэтому мощность понижается до желаемого уровня с помощью понижающего силового трансформатора.Трансформатор загружен не полностью, поэтому потери в сердечнике происходят в течение всего дня, но потери в меди зависят от цикла нагрузки распределительной сети.

Если силовой трансформатор подключен к сети передачи, колебания нагрузки будут очень меньшими, поскольку они не подключены напрямую к стороне потребителя, но при подключении к распределительной сети будут колебания нагрузки.

Трансформатор нагружен на передающей станции в течение 24 часов, таким образом, потери в сердечнике и меди будут происходить в течение всего дня.Силовой трансформатор экономичен, когда мощность генерируется при низком уровне напряжения. Если уровень напряжения повышается, то ток силового трансформатора уменьшается, что приводит к потерям I 2 R, а также увеличивается регулировка напряжения.

Распределительный трансформатор

Этот тип трансформатора имеет более низкие номиналы, такие как 11 кВ, 6,6 кВ, 3,3 кВ, 440 В и 230 В. Они имеют номинал менее 200 МВА и используются в распределительной сети для преобразования напряжения в энергосистеме путем понижения напряжения. уровень, на котором электрическая энергия распределяется и используется на стороне потребителя.

Первичная обмотка распределительного трансформатора намотана эмалированным медным или алюминиевым проводом. Толстая лента из алюминия и меди используется для изготовления вторичной обмотки трансформатора, которая представляет собой обмотку с высоким током и низким напряжением. В качестве изоляции используется пропитанная смолой бумага и масло.

Масло в трансформаторе используется для

  • Охлаждение
  • Изоляция обмоток
  • Защита от влаги

Различные типы распределительных трансформаторов подразделяются на следующие категории и показаны на рисунке ниже

  • Место установки
  • Тип изоляции
  • Характер поставки


Распределительный трансформатор менее 33 кВ используется в промышленности, а 440, 220 В — в быту.Он меньше по размеру, прост в установке, имеет низкие магнитные потери и не всегда загружается полностью.

Так как он не работает при постоянной нагрузке в течение 24 часов, так как днем ​​его нагрузка находится на пике, а в ночное время он загружен очень слабо, поэтому эффективность зависит от цикла нагрузки и рассчитывается как эффективность на весь день. Распределительные трансформаторы рассчитаны на максимальный КПД от 60 до 70%

Использование распределительного трансформатора

  • Применяется в насосных станциях с уровнем напряжения ниже 33 кВ
  • Электроснабжение электропроводов железных дорог электрифицированных АС
  • В городских районах многие дома питаются от однофазного распределительного трансформатора, а в сельской местности может быть возможно, что для одного дома потребуется один единственный трансформатор в зависимости от нагрузки.
  • Многоканальные распределительные трансформаторы используются в промышленных и коммерческих помещениях.
  • Используется в ветряных электростанциях, где электроэнергия вырабатывается ветряными мельницами. Там он используется как коллектор для подключения подстанций, удаленных от ветроэнергетической системы.

Измерительный трансформатор

Трансформатор тока

    • Трансформатор тока используется для измерения, а также для защиты. Когда ток в цепи является высоким для подачи непосредственно на измерительный прибор, трансформатор тока используется для преобразования большого тока в желаемое значение тока, необходимого в цепи.
    Первичная обмотка трансформатора тока подключена последовательно к основному источнику питания и различным измерительным приборам, таким как амперметр, вольтметр, ваттметр или катушка защитного реле. У них есть точный коэффициент тока и фазовое соотношение, позволяющее измерить точность измерения на вторичной стороне. Термин «отношение» имеет большое значение в компьютерной томографии.
    Например, если его соотношение составляет 2000: 5, это означает, что трансформатор тока имеет выходную мощность 5 ампер, когда входной ток составляет 2000 ампер на первичной стороне.Точность трансформатора тока зависит от многих факторов, таких как нагрузка, нагрузка, температура, изменение фазы, номинал, насыщение и т. Д.
    В трансформаторе тока полный первичный ток представляет собой векторную сумму тока возбуждения и тока, равную изменение направления вторичного тока, умноженное на коэффициент трансформации.


Где,
I p — первичный ток
I с — вторичный или реверсивный ток
I 0 — ток возбуждения
K T — передаточное число

Трансформатор потенциала

Трансформатор напряжения также называют трансформатором напряжения.Первичная обмотка подключена к линии высокого напряжения, напряжение которой должно быть измерено, а все измерительные приборы и измерители подключены к вторичной обмотке трансформатора.

Основная функция трансформатора потенциала — понижать уровень напряжения до безопасного предела или значения. Первичная обмотка трансформатора напряжения заземлена в качестве точки безопасности.

Например, отношение напряжения первичной обмотки к вторичной задается как 500: 120, это означает, что выходное напряжение составляет 120 В, когда напряжение 500 В подается на первичную обмотку.Различные типы трансформаторов напряжения показаны ниже на рисунке

.
  • Электромагнитный (трансформатор с проволочной обмоткой)
  • Конденсатор (конденсаторный трансформатор напряжения CVT использует конденсаторный делитель напряжения)
  • Оптический (работает над электрическими свойствами оптических материалов)

Ошибка напряжения в процентах определяется уравнением, приведенным ниже

Однофазный трансформатор

Однофазный трансформатор — это статическое устройство, работающее по принципу закона взаимной индукции Фарадея.При постоянном уровне частоты и изменении уровня напряжения трансформатор передает мощность переменного тока из одной цепи в другую. В трансформаторе есть два типа обмоток. Обмотка, на которую подается питание переменного тока, называется первичной обмоткой, а во вторичной обмотке подключена нагрузка.

Трехфазный трансформатор

Если взять три однофазных трансформатора и соединить их вместе со всеми тремя первичными обмотками, соединенными друг с другом как одна, а все три вторичные обмотки связаны друг с другом, образуя одну вторичную обмотку, то говорят, что трансформатор ведет себя как трехфазный трансформатор, то есть группа из трех однофазных трансформаторов, соединенных вместе, которые действуют как трехфазный трансформатор.

Трехфазный источник питания в основном используется для производства, передачи и распределения электроэнергии в промышленных целях. Менее затратно собрать три однофазных трансформатора для образования трехфазного трансформатора, чем купить один одиночный трехфазный трансформатор. Подключение трехфазного трансформатора может быть выполнено по схеме звезда (звезда) и треугольник (сетка).

Соединение первичной и вторичной обмоток может быть выполнено различными комбинациями, показанными ниже

Первичная обмотка Вторичная обмотка
Звездочка (звезда) Звездочка
Дельта (сетка) Дельта
Звезда Дельта
Дельта Звезда

Комбинация первичной обмотки и вторичной обмотки выполняется по схеме звезда-звезда, треугольник-треугольник, звезда-треугольник и треугольник.

Типы трансформаторов

Если вы не один из суперзвезд, занимающихся лазанием по столбам, ремонтом подстанций и электрическими испытаниями, вы, вероятно, не думаете все время о трансформаторах.

Что ж, теперь все меняется.

Трансформаторы везде.

И поверьте мне, вы пожинаете плоды от них каждый день — осознаёте вы это или нет.

В наших домах мы используем переменный ток (AC), потому что его легче генерировать и передавать.Переменный ток обычно передается при более высоком напряжении, а затем преобразовывает в более безопасное и пригодное для использования более низкое напряжение — питая электричество, которое мы все знаем и любим и без которого не можем представить себе жизнь!

Сейчас мы не будем вдаваться в подробности того, как работают трансформаторы сегодня, поскольку этот блог посвящен типам трансформаторов. Но на самом базовом уровне трансформаторы принимают более высокие напряжения и преобразуют их в более низкие полезные напряжения, как мы упоминали выше.Если вам интересно узнать больше о науке, лежащей в основе этого электромагнитного преобразования, мы рекомендуем посмотреть этот короткий анимационный ролик.

Итак, какие бывают трансформаторы?

Силовые трансформаторы

Силовой трансформатор передает электричество между генератором и первичными цепями распределения. Это немного сбивает с толку, потому что многие используют термин «силовой трансформатор» для обозначения группы трансформаторов, а не конкретного типа конструкции.Точно так же некоторые даже называют большие передающие трансформаторы силовыми трансформаторами, чтобы легко различать распределительные трансформаторы.

Независимо от точного определения, силовые трансформаторы могут выполнять одну из трех задач: повышать выходное напряжение генератора до уровня напряжения системы передачи, понижать напряжения передачи до безопасных уровней для распределения или понижать напряжение до уровня вспомогательной энергосистемы в генерирующая станция.

Силовые трансформаторы также могут относиться к одному из двух классов — класс I или класс II.Могу добавить, что очень оригинальная система именования. В любом случае силовые трансформаторы класса I имеют обмотки высокого напряжения 69 кВ и ниже, а силовые трансформаторы класса II имеют обмотки высокого напряжения от 115 кВ до 765 кВ.

Чтобы немного усложнить задачу, вы также можете разделить их на категории по размеру — маленький, средний или большой. Трансформаторы малой мощности находятся под напряжением 69 кВ, средние — до 230 кВ, а трансформаторы большой мощности — от 138 до 765 кВ.

Автотрансформаторы

А теперь давайте еще больше усложним задачу.Автотрансформаторы технически подпадают под категорию больших силовых трансформаторов, но они обычно используются в качестве промежуточных трансформаторов передачи, которые могут использоваться либо в повышающем, либо в понижающем режиме. Что такое межъядерный трансформатор? Отличный вопрос. Межкомпонентный трансформатор помогает соединять сети переменного тока с различным напряжением друг с другом, что является действительно важной особенностью электросети.

Обычно ваши автотрансформаторы будут самыми мощными силовыми трансформаторами в вашей системе передачи, работающими с довольно сбалансированной и постоянной нагрузкой.Они также более экономичны, чем силовые трансформаторы с отдельными обмотками, поскольку между последовательной и общей обмоткой существует физическое соединение. В основном это означает, что обмотка высокого напряжения состоит из последовательной обмотки, соединенной последовательно с общей обмоткой, а обмотка низкого напряжения является общей обмоткой.

Еще не запутались? Я тоже. Но все, что вам действительно нужно знать, это то, что он занимает треть места обычного трансформатора того же номинала, что является большим плюсом.

В идеале, вы не хотите, чтобы ваш автотрансформатор был меньше половины обычного трансформатора, поскольку вам нужно учитывать пространство, которое занимают ответвления и третичные обмотки. Размер меньше половины не идеален для производительности.

Однако у автотрансформаторов есть один недостаток — низкий импеданс. При низком импедансе ток короткого замыкания автотрансформатора намного выше, чем у обычного трансформатора. Чтобы противодействовать этому, автотрансформаторы обычно проектируются с более высоким, чем обычно, импедансом, что просто увеличивает фактический размер блока, что противоречит положительным моментам, о которых мы упоминали выше.Фу.

Генераторные повышающие трансформаторы

Переходим к GSU или повышающим трансформаторам генератора. Кому не нравятся хорошие аббревиатуры, верно?

В любом случае, GSU ​​(иногда также называемые главными или блочными трансформаторами) повышают напряжение от генератора до самого высокого напряжения передачи для сети передачи. Это определение — всего лишь перестановка самой фразы, буквально нарушающая все правила определения этикета, которые я когда-либо усвоил. Очень полезно, но, думаю, я позволю этому ускользнуть.

Подключенные непосредственно к генератору, GSU ​​обычно работают при постоянной нагрузке, близкой к их полной номинальной мощности. Поскольку они постоянно работают при номинальной температуре, они будут стареть намного быстрее, чем другие трансформаторы. Если вы читали какой-либо из этих блогов раньше, то знаете, что чрезмерная жара — это всегда плохо. Если только ты не кактус…

GSU

обычно не защищены автоматическим выключателем между генератором и трансформатором, поэтому они также могут сильно пострадать от тока короткого замыкания (и в течение длительных периодов времени), что может привести к огромным перенапряжениям.Если используется генераторный выключатель, то GSU может фактически использоваться для питания вспомогательных систем сети.

Тебе уже надоели эти разговоры о трансформаторе? Подождите, мы почти закончили.

Вспомогательные трансформаторы

Вспомогательные трансформаторы питают вспомогательные нагрузки электростанции (например, питающие насосы, насосы охлаждающей жидкости и предохранительные устройства, необходимые для работы электростанции). Есть несколько различных типов вспомогательных трансформаторов, за которыми нужно следить, но, к счастью, у нас есть больше сокращений, чтобы облегчить нашу жизнь.

Блок вспомогательных трансформаторов (UAT) подключается к той же шине, что и генератор, понижая напряжение для питания шин системы вспомогательного питания. Когда генератор работает, UAT обеспечивает вспомогательную нагрузку.

Резервный вспомогательный трансформатор (RAT) или пусковой вспомогательный трансформатор (SAT) — это резервные трансформаторы, которые подключаются к внешней системе высокого напряжения и обеспечивают вспомогательное питание установки во время пусков или простоев.

Все вспомогательные трансформаторы относительно важны для безопасной работы предприятия, поэтому вы не хотите видеть с ними проблем, иначе вы можете столкнуться с возможной остановкой установки.Нехорошо.

Что ж, у нас сегодня, к сожалению, не хватает времени, но нам еще нужно покрыть кучу трансформаторов. Так что не забудьте вернуться на следующей неделе, чтобы узнать, какие из них мы не учли. Вы не пожалеете. А пока ознакомьтесь с этим Руководством по измерению коэффициента трансформации, если вы готовы серьезно отнестись к своей программе испытаний трансформатора.

— Мередит Кентон, специалист по цифровому маркетингу Есть идея для блога? Напишите мне

ВИДЫ ТРАНСФОРМАТОРОВ

Для промышленной электротехники и некоторых других областей трансформатор является незаменимым устройством.Трансформатор широко используется для решения электрических проблем. Сегодня Vietnamtransformer присоединится к вам, чтобы узнать о первичной классификации трансформатора, чтобы лучше понять это оборудование.

Содержание

1. Типы трансформаторов на основе сердечников трансформатора

а. Трансформатор с сердечником

г. Трансформатор корпусного типа

г. Трансформатор ягодного типа

2. Типы трансформаторов на основе преобразования напряжения

а.Повышающий трансформатор

г. Понижающий трансформатор

3. Типы трансформаторов по назначению

а. Силовой трансформатор

г. Распределительный трансформатор

г. Разделительный трансформатор

г. Измерительные трансформаторы

e. Трансформатор тока

ф. Трансформатор потенциала

4. Типы трансформаторов по обмоткам

а. Двухобмоточный трансформатор

г.Автотрансформатор

5. Типы трансформаторов в зависимости от используемой изоляции

а. Трансформатор сухого типа

г. Масляный трансформатор

6. Типы трансформаторов по количеству фаз

а. Однофазный трансформатор

г. Трехфазный трансформатор

Как и многие другие электрические устройства, существует множество способов классификации типов трансформаторов

  • В зависимости от фазы мы разделим трансформаторы на два типа: однофазные трансформаторы и трехфазные трансформаторы
  • По функции бывают повышающие трансформаторы и понижающие трансформаторы
  • По назначению: силовые трансформаторы, распределительный трансформатор, разделительный трансформатор
  • На основе обмоток у нас есть трансформатор с двумя обмотками и автотрансформатор.
  • В зависимости от конструкции сердечника у нас есть трансформатор с сердечником, трансформатор с оболочкой и трансформатор типа Берри.

1. Типы трансформаторов на основе сердечников трансформатора

Одно из основных различий между трансформатором с сердечником и трансформатором с кожухом заключается в том, как обмотка окружает сердечник. В трансформаторах с оболочкой сердечник окружает обмотки трансформатора, в то время как в трансформаторе с сердечником обмотки наматываются вокруг сердечника.

а. Трансформатор с сердечником состоит из двух цилиндров и двух горизонтальных стержней, образующих каркас. Магнитопровод квадратной формы с общей магнитной цепью. Цилиндрические катушки (ВН и НН) расположены на двух цилиндрах.

г. Трансформатор корпусного типа имеет центральный цилиндр и два внешних цилиндра. Катушки высокого и низкого напряжения расположены на центральной колонне. Этот трансформатор имеет двойную магнитную цепь.

г.Трансформатор ягодного типа: Магнитная цепь похожа на колесо. Металлический корпус плотно закреплен и внутри залит маслом.


2. Типы трансформаторов на основе преобразования напряжения

а. Повышающий трансформатор

Повышающий трансформатор помогает увеличить напряжение на выходе, потому что количество витков на вторичной обмотке всегда больше, чем количество витков на первичной.На вторичной обмотке трансформатора создается высокое напряжение.

В таких странах, как Индия, электроэнергия вырабатывается мощностью 11 кВ. По экономическим причинам мощность переменного тока передается под очень высоким напряжением (220-440 В) на большие расстояния. Следовательно, на электростанции применяется повышающий трансформатор.

г. Понижающий трансформатор

Понижающий трансформатор напряжения снижает выходное напряжение.Другими словами, он преобразует высокое напряжение с низким током в мощность с низким напряжением и высоким током. Например, в блоке питания есть напряжение 230–110 В, а для дверного звонка требуется всего 16 В. Поэтому рекомендуется использовать понижающий трансформатор для понижения напряжения со 110 В или 220 В до 16 В.


Во многих регионах напряжение снижено до 440 В / 230 В по соображениям безопасности, поэтому количество витков на вторичной обмотке меньше, чем на первичной; На выходе (вторичной обмотке) трансформатора генерируется меньшее напряжение.

3. Типы трансформаторов по назначению

а. Силовой трансформатор

Силовые трансформаторы в основном используются в сетях передачи более высокого напряжения. Его рейтинги следующие: 400 кВ, 200 кВ, 110 кВ, 66 кВ, 33 кВ. Большинство силовых трансформаторов рассчитаны на мощность более 200 МВА. Они устанавливаются на генерирующих станциях, передающих подстанциях, где требуется трансформатор большой мощности.Силовой трансформатор рассчитан на максимальный КПД 100% и больше распределительного трансформатора.

При очень высоком напряжении мощность не может быть передана напрямую потребителю, потому что им требуется меньшее напряжение, поэтому мощность понижается до желаемого уровня с помощью понижающего силового трансформатора. Трансформатор загружен не полностью; следовательно, потери в сердечнике происходят в течение всего дня, но потери в меди зависят от цикла нагрузки распределительной сети.

Предположим, силовой трансформатор подключен к сети передачи. В этом случае колебания нагрузки будут значительно меньше, поскольку он не подключен напрямую со стороны потребителя. Тем не менее, при подключении к распределительной сети будут колебания нагрузки.

Трансформатор нагружается 24 часа на передающей станции; таким образом, потери в сердечнике и меди будут происходить в течение всего дня. Силовой трансформатор экономичен, когда мощность генерируется при низком уровне напряжения.Если уровень напряжения повышается, то ток силового трансформатора уменьшается, что приводит к потерям I2R, а также увеличивается регулировка напряжения.

г. Распределительный трансформатор

Распределительный трансформатор, также известный как трансформатор потребления, отвечает за переключение с источника низкого среднего напряжения на напряжение, используемое для бытовых приборов и промышленного оборудования.

Распределительные трансформаторы предназначены для снижения напряжения для распределения для пользователей или коммерческого использования.Эта машина имеет хорошую регулировку напряжения и может работать 24 часа в сутки с максимальной эффективностью при нагрузке 50%.

г. Разделительный трансформатор

Изолирующие трансформаторы — это трансформаторы, первичная и вторичная обмотки которых независимы друг от друга, и между ними существует только соотношение магнитного потока. В отличие от автотрансформаторов, разделительные трансформаторы состоят из первичной и вторичной обмоток, связанных только посредством магнитного поля. Обмотки разделены, поэтому они электрически независимы и образуют отдельные точки разделительного трансформатора:

  • Любая точка вторичной катушки имеет нулевое напряжение относительно земли.Поэтому, когда мы коснемся любой точки вторичной обмотки, удара не будет. Напряжение различается в 2 точках вторичной обмотки, что является наиболее существенным преимуществом разделительного трансформатора. Это помогает снизить риск утечки тока в корпусе устройства и обеспечивает безопасность во время использования.
  • Каждая первичная или вторичная обмотка имеет различную вольт-амперную характеристику в зависимости от соотношения витков в первичной и вторичной обмотках.

г.Измерительные трансформаторы

Измерительный трансформатор обычно называют изолирующим трансформатором. Это электрическое устройство, используемое для преобразования тока, а также уровня напряжения. Чаще всего приборный трансформатор используется для безопасной изоляции вторичной обмотки, когда первичная обмотка имеет высокое напряжение и большой ток. Измерительный прибор, счетчики энергии или реле, подключенные к вторичной обмотке трансформатора, не будут повреждены. Измерительный трансформатор делится на два типа:

  • Трансформатор тока (CT)
  • Трансформатор потенциала (PT)

д.Трансформатор тока

Трансформатор тока используется для измерения электроэнергии, а также для защиты. Когда ток большой для подачи непосредственно на измерительный прибор, трансформатор тока используется для преобразования большого тока в требуемое значение тока в цепи.

Первичная обмотка трансформатора подключена последовательно к основному источнику питания и различным измерительным приборам, таким как амперметр, вольтметр, ваттметр или катушка защитного реле, для измерения и контроля электроэнергии.У них есть точный коэффициент тока и фазовое соотношение, чтобы измерить точность измерения на вторичной стороне. Соотношение сроков имеет важное значение в CT.

ф. Трансформатор потенциала

Трансформатор напряжения — это измерительный трансформатор, используемый для преобразования напряжения от более высокого значения в первичных обмотках к более низкому значению во вторичных обмотках. Этот трансформатор понижает напряжение до безопасного предельного значения, которое может легко измерить обычный низковольтный прибор, такой как ваттметр, вольтметр и ваттметр.

4. Типы трансформаторов по обмоткам

а . Двухобмоточный трансформатор (обычный обмоточный трансформатор) имеет фиксированное количество витков. Они отдельные; Это статическая машина, которая передает электрическую энергию от одного конца к другому без изменения частоты. Двухобмоточный трансформатор имеет две отдельные обмотки — первичную и вторичную.

г. Автотрансформатор имеет одинаковые витки (провода) между входом и выходом.Первичная и вторичная обмотки электрически не изолированы.

5. Типы трансформаторов в зависимости от используемой изоляции

а. Трансформатор сухого типа

Сухой трансформатор представляет собой трансформатор типа , в котором не используется изоляционная жидкость, если его обмотка или сердечник погружены в жидкость. Вместо этого обмотки и сердечник хранятся в герметичном резервуаре, который находится под давлением воздуха. Они по-прежнему очень безопасны без жидкости.

У нас есть два типа сухого трансформатора: трансформатор сухого типа с литой изоляцией (CRT) и трансформатор с вакуумной пропиткой давления (VPI)

г. Масляный трансформатор

Его также называют масляным трансформатором. Масляный трансформатор — это своего рода устройство преобразования напряжения, использующее метод масляного охлаждения для снижения температуры трансформатора. В отличие от сухого трансформатора, корпус масляного трансформатора устанавливается в стальной сварной масляный бак, заполненный изоляционным маслом.Во время работы тепло катушки и железного сердечника сначала преобразуется в изоляционное масло, а затем в охлаждающую среду. По размерам мощности его можно разделить на трансформатор с погружным естественным охлаждением и трансформатор с погружным принудительным воздушным охлаждением.

6. Типы трансформаторов в зависимости от количества фаз

а. Однофазный трансформатор

Однофазный трансформатор — это электрическое устройство, которое принимает однофазное питание переменного тока и выдает однофазный переменный ток.Однофазный трансформатор используется в загородных районах, поскольку общий спрос и затраты ниже, чем у трехфазного распределительного трансформатора. Они снижают домашнее напряжение до подходящего значения без изменения частоты, поэтому оно используется в качестве понижающего трансформатора. По этой причине он обычно используется в бытовых электронных приборах.

г. Трехфазный трансформатор

Трехфазный трансформатор состоит из трех наборов первичной и вторичной обмоток.Каждый набор обмоток намотан на одну ногу узла железного сердечника. Похоже, что три однофазных трансформатора используют один соединенный сердечник, как на изображении ниже.

Трансформатор масляный трехфазный

Надеемся, что приведенная выше информация ответит на ваш вопрос о типах трансформаторов.

Краткая информация о компании Vietnamtransformer (MBT)

«КАЧЕСТВЕННАЯ НАДЕЖНОСТЬ ВОСПИТАНИЯ»

MBT — ведущее предприятие Вьетнама в области производства электрооборудования.Под бизнес-девизом «Качество — залог доверия» MBT делает акцент на инвестировании в систему современных передовых технологических линий для четырех заводов площадью около 20 000 квадратных метров. Большинство исходных материалов импортируется из стран Большой семерки (G7).

Благодаря суровому рабочему духу, профессиональным методам, постоянному и непрерывному творчеству команды высококвалифицированных экспертов и инженеров, а также многолетнему опыту работы с крупными производителями электрического оборудования во Вьетнаме и за рубежом и системе менеджмента качества ISO 9001-2015; ISO 14001…, бережливая и научная модель управления, строгий процесс контроля качества, продукция MBT всегда отвечает требованиям качества, техники, искусства и в соответствии с графиком клиентов по всему миру.

типов трансформаторов — AllumiaX Blog

Дата публикации: 26 сен 2020 г. Последнее обновление: 26 сен 2020 г. Абдур Рехман

Существуют различные типы трансформаторов, каждый со своим применимым применением. Однако основная цель их использования одна и та же — преобразование электроэнергии из одного типа в другой.

В этом блоге мы будем стремиться познакомить читателей с основами и принципом работы трансформатора, типами трансформаторов в зависимости от напряжения, среды, использования, конфигурации и места использования, их преимуществами и ограничениями.

Мы только что запустили нашу серию Power Systems Engineering Vlog , и в этой серии мы собираемся поговорить о всевозможных различных исследованиях и комментариях по проектированию энергосистем. Мы рассмотрим различные блоги, написанные AllumiaX.Это весело, это весело, по сути, это видеоблог, и мы надеемся, что вы, , присоединитесь к нам и получите от этого пользу.

Трансформатор

Трансформатор — это электрическое устройство, которое может использоваться для передачи мощности от одной цепи к другой, используя принципы электромагнитной индукции. В трансформаторе есть два типа обмотки: первичная обмотка и вторичная обмотка. Первичная обмотка означает обмотку, к которой подключен источник переменного тока, а вторичная обмотка означает обмотку, к которой подключена нагрузка.Напряжение будет повышаться или понижаться в цепи, но с пропорциональным увеличением или уменьшением номинального тока.

Принцип работы трансформатора

Работа трансформатора зависит от закона электромагнитной индукции Фарадея. Согласно законам Фарадея,

«Скорость изменения магнитной связи во времени прямо пропорциональна ЭДС, индуцированной в проводнике или катушке».

Закон Фарадея

Где,

E = наведенная ЭДС

N = количество витков

dϕ = Изменение потока

dt = Изменение во времени

Типы трансформаторов

Трансформатор

можно разделить на категории в зависимости от уровня напряжения, среды, использования, конфигурации и места использования.Теперь подробно остановимся на каждом типе.

1. На основе уровня напряжения

Типы трансформаторов в зависимости от уровня напряжения перечислены ниже.

  • Повышающий трансформатор
  • Понижающий трансформатор
  • Разделительный трансформатор
В зависимости от уровня напряжения Напряжение Число витков Текущий Номинальное выходное напряжение использует
Повышающий трансформатор По сравнению с Vp Np IP> Это 220 В — 11 кВ или выше

Распределение электроэнергии

Дверной звонок, преобразователь напряжения и т. Д.

Понижающий трансформатор против Np> Ns IP

40–220 В, 220–110 В или

110-24В, 20В 10В и т. Д.

Трансмиссия

(Электростанции. Рентгеновские аппараты, микроволны и др.)

Разделительный трансформатор Vs = Vp Np = Ns IP = Выходное напряжение, идентичное входному напряжению, известное как трансформаторы 1: 1 Изоляционный барьер для безопасности, для подавления шума

Повышающий трансформатор — это устройство, которое преобразует низкое напряжение на первичной стороне в высокое напряжение на вторичной стороне.Первичная обмотка катушки имеет меньшее количество витков, чем вторичная обмотка.

  • Передача электроэнергии на большие расстояния по низкой цене.
  • Помогает снизить сопротивление на линии.
  • Возможность работать непрерывно.
  • без задержек начинает работу сразу после установки.
  • Высокоэффективный и с очень небольшими потерями.
  • Не требует много времени и денег на обслуживание.
  • Приложения, предназначенные только для работы с переменным током.
  • Использовать круглосуточную систему охлаждения, т.е. сделать систему громоздкой.

Понижающий трансформатор — это устройство, которое преобразует высокое напряжение на первичной стороне в низкое напряжение на вторичной стороне. Вторичная обмотка катушки имеет меньшее количество витков, чем первичная обмотка.

  • Простая передача энергии по низкой цене.
  • Высокая надежность и эффективность.
  • Обеспечивает различные требования к напряжению.
  • Требуется серьезное обслуживание, которое может привести к повреждению трансформатора.
  • Неустойчивость затрат на сырье.
  • Устранение неисправности занимает больше времени.

Изолирующий трансформатор может быть повышающим трансформатором или понижающим трансформатором, но значения первичного и вторичного напряжения всегда равны, т. Е. Соотношение витков всегда равно 1. Это достигается с одинаковым числом витков на первичной и вторичной обмотках.Изолирующие трансформаторы называют «изолированными».

Vs / Vp = Ns / Np, где Ns = Np

  • Обеспечьте безопасность электронных компонентов и людей от поражения электрическим током.
  • Подавляет электрический шум.
  • Избегает контуров заземления.
  • Обеспечьте наличие запаса, даже если устройство сломано.
  • Используются как измерительные трансформаторы
  • Поддерживайте любое необходимое напряжение.
  • При работе в качестве импульсного трансформатора создают искажения на вторичной обмотке.
  • При подаче импульсного сигнала постоянного тока насыщение сердечника уменьшается.
  • Высокая стоимость.

2. На основе Core Medium

Типы трансформаторов в зависимости от типа сердечника перечислены ниже.

  • Трансформатор с воздушным сердечником
  • Трансформатор с железным сердечником
  • Трансформатор с ферритовым сердечником
На основе Core Medium Основной материал Флюсовая связь Потери на вихревые токи Сопротивление Взаимная индуктивность КПД использует
Трансформатор с воздушным сердечником Немагнитная полоса По воздуху Низкий Высокая Менее Низкий Радиочастотное приложение
Трансформатор с железным сердечником Несколько пластин из мягкого железа Сквозь связку железных пластин Большой Меньше Высокая Высокая Распределение энергии
Трансформатор с ферритовым сердечником Ферритовый сердечник Через окно или отверстие Очень низкий Очень низкий Очень высокий Очень высокий Импульсный блок питания

Трансформаторы с воздушным сердечником предназначены для передачи радиочастотных токов — т.е.е., используемые в радиопередатчиках и устройствах связи и т. д. Как следует из названия, эти трансформаторы не имеют твердого сердечника, что делает их очень легкими, что делает их идеальными для портативных электронных устройств небольшого размера. Трансформаторы с воздушным сердечником создают магнитный поток, используя обмотки и воздух, проходящий через них. Это помогает трансформатору с воздушным сердечником полностью исключить нежелательные характеристики ферромагнитного сердечника (потери на вихревые токи, гистерезис, насыщение и т. Д.)

  • Нулевые искажения.
  • Нулевое рассеяние качества сигнала.
  • Бесшумная работа.
  • Отсутствие потерь на гистерезис и вихревые токи.
  • Более легкий вес.
  • Низкая степень связи (взаимная индуктивность)
  • Не подходит для использования в распределительных сетях.

В трансформаторе этого типа первичная и вторичная обмотки намотаны на несколько металлических пластин. Эти железные пластины обеспечивают идеальную связь с генерируемым потоком и выполняют аналогичные функции в диапазоне звуковых частот.Трансформаторы с железным сердечником широко используются и высокоэффективны по сравнению с трансформатором с воздушным сердечником.

  • Обработка больших грузов при низкой частоте.
  • Предлагает меньшее сопротивление.
  • Высокоэффективный.
  • Большие потери на вихревые токи

Трансформатор с ферритовым сердечником — это трансформатор, магнитный сердечник которого изготовлен из феррита. Ферриты — это непроводящие керамические соединения, которые имеют ферромагнитную природу. Высокая магнитная проницаемость этих трансформаторов делает их идеальными для различных высокочастотных трансформаторов, регулируемых катушек индуктивности, широкополосных трансформаторов, синфазных дросселей, импульсных источников питания и радиочастотных приложений.

  • Магнитный тракт с низким сопротивлением.
  • Сильноточное сопротивление.
  • Обеспечивает низкие потери на вихревые токи на многих частотах.
  • Высокая магнитная проницаемость, коэрцитивная сила и добротность.
  • Низкий коэффициент гистерезиса, чувствительность по постоянному току и искажение сигнала.
  • Легко насыщается (плотность потока насыщения обычно <0,5 Тл).
  • Проницаемость меняется в зависимости от температуры.

3.На основе использования

Типы трансформаторов в зависимости от использования перечислены ниже.

  • Силовые трансформаторы
  • Распределительные трансформаторы
на основе использования Типы сетей Условия эксплуатации Колебания нагрузки Условия намотки Изолированный уровень Расчетный КПД Приложение
Силовые трансформаторы Сеть передачи высокого напряжения Всегда работает при полной нагрузке Очень меньше Первичная обмотка соединена звездами, вторичная обмотка треугольником Высокая Максимальный КПД при 100% нагрузке Используется на генерирующих станциях и передающих подстанциях
Распределительные трансформаторы Распределительная сеть нижнего напряжения Работает при нагрузке меньше полной, так как цикл нагрузки колеблется Очень высокий Первичная обмотка соединена треугольником, вторичная обмотка звездочкой Низкий Максимальный КПД при нагрузке от 60% до 70% Используется в распределительных станциях промышленного и бытового назначения

Основным принципом силового трансформатора является преобразование входа низкого напряжения в выход высокого напряжения.Этот трансформатор действует как мост между генератором энергии и первичной распределительной сетью. Он имеет сложную конструкцию из-за высокой выработки электроэнергии и в основном устанавливается на генерирующих станциях и передающих подстанциях. Силовые трансформаторы используются в сетях передачи более высокого напряжения.

  • Подходит для работы с высоким напряжением (более 33 кВ).
  • Высокий уровень изоляции.
  • Минимизируйте потери мощности.
  • Экономически выгодно.
  • На передающей станции нагружен 24 часа, таким образом, потери в сердечнике и меди будут происходить в течение всего дня.
  • Большой размер.

Распределительные трансформаторы

Распределительные трансформаторы — это понижающие трансформаторы, которые используются в распределительных сетях промышленного и бытового назначения. Эти трансформаторы преобразуют высокое сетевое напряжение в напряжение, требуемое конечным потребителем, где электрическая энергия распределяется и используется на стороне потребителя.Эти трансформаторы используются для распределения энергии от электростанции в отдаленные места.

  • Маленький размер.
  • Простая установка.
  • Низкие магнитные потери.
  • Не всегда загружен полностью.
  • Разработан для КПД 50-70%.
  • Низкая магнитная индукция по сравнению с силовым трансформатором.
  • Регулярные колебания нагрузки.
  • Зависит от времени.

4.На основе электроснабжения

Типы трансформаторов в зависимости от конфигурации перечислены ниже.

  • Однофазный трансформатор
  • Трехфазный трансформатор
На основе электроснабжения Блок питания Сеть Количество катушек № клемм Напряжение Возможность передачи мощности КПД использует
Однофазный трансформатор Питание по одному проводнику Простой 2 4 Переноска 230 В Минимум Меньше Для бытовой техники
Трехфазный трансформатор Источник питания трехжильный Сложное 6 12 Переноска 413в Максимум Высокая

В крупных отраслях промышленности и при работе с большими нагрузками

Силовой или распределительный трансформатор

Когда есть только одна катушка на первичной стороне и одна катушка на вторичной стороне, трансформатор называется однофазным трансформатором.Здесь питание осуществляется по единственному проводнику. Этот тип трансформатора принимает однофазный переменный ток и выходной однофазный переменный ток, как правило, с различным уровнем напряжения, который работает в единой временной фазе. Эти типы трансформаторов чаще всего используются в бытовых приборах.

  • Простая сеть.
  • Экономически выгодно.
  • Самый эффективный источник питания переменного тока мощностью до 1000 Вт.
  • Питание только однофазной нагрузки.
  • используется для легких нагрузок и малых электродвигателей.
  • Минимальная мощность передачи.
  • Происходит сбой питания.

Трехфазный трансформатор означает, что мощность течет по трем проводам. Трехфазный трансформатор содержит шесть катушек, три катушки на первичной стороне и три катушки на вторичной стороне. Этот тип трансформатора принимает трехфазный переменный ток и выходной трехфазный переменный ток, как правило, с различным уровнем напряжения, который работает в единой временной фазе.Эти типы трансформаторов в основном используются в качестве силовых или распределительных трансформаторов

.
  • Большие двигатели или тяжелые материалы.
  • Передача энергии на большие расстояния через магнитное поле.
  • Максимальная мощность передачи.
  • Сбой питания не происходит.
  • Требуется множество систем охлаждения в зависимости от номинальной мощности трансформатора.
  • Комплексная сеть.

5.По месту использования

Типы трансформаторов перечислены ниже в зависимости от места использования.

  • Внутренние трансформаторы
  • Наружные трансформаторы
по месту использования Охлаждающая среда Стоимость обслуживания Уровень шума Цена КПД использует
Сухие трансформаторы (внутренние) Воздух как охлаждающая среда Низкий Есть шумовое загрязнение Дорого Менее эффективный Общественные места, такие как транспортные узлы и здания компаний
Масляные трансформаторы (наружные) Масло в качестве охлаждающей жидкости Высокая Отсутствие шумового загрязнения дешевые Более эффективный Для наружного применения с высокими характеристиками

Внутренние трансформаторы обычно представляют собой трансформаторы сухого типа.В этих трансформаторах в качестве охлаждающей среды используется воздух, и обычно их первичные и вторичные соединения изолированы. Трансформаторы сухого типа устанавливаются в зданиях и рядом с ними, поскольку они более безопасны для окружающей среды, т. Е. Менее воспламеняемы. Этот тип трансформаторов считается идеальным для торговых центров, больниц, жилых комплексов и других коммерческих помещений.

  • Низкие эксплуатационные расходы.
  • Более безопасный вариант по сравнению с маслонаполненным трансформатором.
  • Увеличение операционного убытка.
  • Шумовое загрязнение.
  • Дорого.

Наружные трансформаторы обычно представляют собой масляные трансформаторы. В этих трансформаторах используется масло в качестве охлаждающей среды, и они предназначены для использования на открытом воздухе из-за возможности утечки масла и разливов, которые создают риск возникновения пожара, и должны быть защищены от воздействия окружающей среды.

  • Меньше и эффективнее.
  • Снижение эксплуатационных расходов.
  • Высокие эксплуатационные расходы.
  • Требуется периодический отбор проб масла.

Это все о различных типах трансформаторов. Мы надеемся, что после прочтения этого блога вы почерпнете ценную информацию и идеи. Если у вас все еще есть какие-либо вопросы, вы можете оставить комментарий в разделе комментариев ниже.


  • Об авторе

    Абдур Рехман (Abdur Rehman) — профессиональный инженер-электрик с более чем восьмилетним опытом работы с оборудованием от 208 В до 115 кВ как в коммунальных, так и в промышленных и коммерческих помещениях.Особое внимание он уделяет вопросам защиты энергосистем и инженерным исследованиям.

Типы электрических трансформаторов и их применение

Типы трансформаторов

Что такое трансформатор?

Чтобы узнать больше об этом, обратитесь к предыдущему посту о: трансформаторе, конструкции, работе, применении типов и ограничениях.

Типы электрических трансформаторов

Существует различных типов трансформаторов в зависимости от их использования, конструкции, конструкции и т. Д.Мы обсудим некоторые из этих типов в этой статье ниже;

На основе ядра;

Классификация трансформатора на основе материала, используемого для его сердечника,

Этот тип трансформатора использует пластик или воздух в качестве сердечника. Обмотки либо намотаны вокруг пластикового сердечника, либо физического сердечника нет. Воздух имеет очень низкую магнитную проницаемость. Таким образом, между катушками нет магнитной связи, поскольку они связаны через воздух между ними.

Отсутствие ферромагнитного сердечника (например, железного сердечника) снижает потери в сердечнике, поскольку эти потери увеличиваются с увеличением частоты.Ферромагнитный материал также вызывает искажение высокочастотного сигнала. Таким образом, трансформатор с воздушным сердечником подходит для радиочастотного тока. Еще одним положительным моментом трансформаторов с воздушным сердечником является то, что они легкие и подходят для мобильных электронных устройств, таких как радиопередатчики и т. Д.

  • Трансформатор с ферромагнитным / железным сердечником

Как следует из названия, эти трансформаторы сердечник выполнен из ферромагнитного материала.Ферромагнитный сердечник используется в трансформаторе для увеличения его магнитного поля. Сила магнитного поля зависит от магнитной проницаемости используемого материала. Железо — распространенный ферромагнитный материал, используемый в таких трансформаторах.

Трансформаторы с железным сердечником используются для тяжелых нагрузок, имеющих низкую частоту, таких как источники питания. Железный сердечник включает в себя частотно-зависимые потери в сердечнике, такие как потери на вихревые токи и гистерезисные потери.

Они используются для увеличения или уменьшения уровней переменного напряжения.

На основе преобразования напряжения:

Трансформаторы также классифицируются на основе преобразования уровня напряжения переменного тока.

Повышающий трансформатор

В трансформаторе такого типа напряжение на его вторичной обмотке больше, чем на первичной обмотке. Это связано с тем, что количество витков первичной обмотки меньше числа витков вторичной обмотки.

Выходное напряжение трансформатора зависит от его передаточного числа, которое определяется выражением;

Передаточное число = N с / N p

Передаточное отношение повышающего трансформатора больше 1.

Как мы знаем, входная и выходная мощность трансформатора остается неизменной. Это означает, что повышающий трансформатор увеличивает напряжение, но также снижает ток от первичной до вторичной обмотки. Таким образом, он поддерживает постоянную мощность.

Повышающий трансформатор в основном используется при передаче электроэнергии на большие расстояния для уменьшения потерь в линии (I 2 R). Потери в линии зависят от тока, поэтому уменьшение тока (при увеличении напряжения) с помощью повышающего трансформатора снижает потери и обеспечивает эффективную передачу энергии.

В микроволновой печи также используется повышающий трансформатор для увеличения напряжения питания в доме (110/220) до диапазона 2000 вольт.

Понижающий трансформатор

Понижающий трансформатор снижает напряжение переменного тока, т. Е. Выходное напряжение ниже входного. Число витков первичной обмотки больше, чем число витков вторичной обмотки.

Коэффициент трансформации понижающего трансформатора меньше 1.

Наиболее распространенные понижающие трансформаторы используются для понижения напряжения 11 кВ от линий электропередачи до стандартного напряжения потребителя, используемого для бытовых приборов.

В каждом зарядном устройстве для мобильного телефона используется понижающий трансформатор, который снижает внутреннее напряжение питания для выпрямления.

в зависимости от использования:

Существует четыре типа трансформаторов в зависимости от его использования.

Силовой трансформатор

Эти трансформаторы используются при передаче электроэнергии путем повышения и понижения напряжения на электростанции для эффективной передачи.

Как известно, потери в линии (I 2 R) зависят от тока.Чтобы уменьшить линейный ток, мы увеличиваем сетевое напряжение с помощью повышающего силового трансформатора.

Их рабочее напряжение очень высокое и составляет более 33 кВ с номинальной мощностью более 200 МВА. Они огромны по размеру и работают при максимальной нагрузке со 100% -ным КПД.

Связанные сообщения:

Распределительный трансформатор

Эти трансформаторы используются для распределения электроэнергии между домашними хозяйствами или в коммерческих целях. Они понижают высокое линейное напряжение (> 11 кВ) до стандартного домашнего напряжения (120/240 вольт).

Они меньше по размеру по сравнению с силовым трансформатором и просты в установке. Они имеют низкое напряжение и номинальную мощность обычно ниже 200 МВА. Их КПД остается ниже 70%, потому что они никогда не работают с полной нагрузкой.

Изолирующий трансформатор :

Эти типы трансформаторов используются для гальванической развязки устройства от электросети с целью предотвращения поражения электрическим током.

Один конец первичной обмотки изолирующего трансформатора заземлен.В случае, если кто-то прикоснется к оголенному проводнику со стороны вторичной обмотки, протекания тока не будет. Цепь неполная, потому что земля будет иметь тот же потенциал, что и этот человек.

Трансформаторы с соотношением витков 1: 1 в основном используются в качестве изолирующих трансформаторов, но они могут быть сконструированы как повышающие или понижающие трансформаторы.

Они изготовлены из специального изоляционного материала между обмотками, который может выдерживать высокие напряжения переменного тока и благодаря емкостной связи полностью блокирует любые компоненты постоянного тока.

Между обмотками имеется заземленный экран Фарадея, который подавляет любые помехи или помехи.

Они используются для измерений безопасности, чтобы предотвратить поражение электрическим током или соединения двух цепей, которые не должны быть электрически соединены.

Измерительные трансформаторы:

Такой тип трансформатора используется для измерения высокого напряжения и тока.

Эти трансформаторы понижают напряжение и ток до безопасного диапазона, который легко измеряется с помощью обычных измерительных приборов.

Существует два типа измерительных трансформаторов: Трансформатор тока и трансформатор напряжения .

Трансформатор тока

Трансформатор тока, CT используется для измерения очень большого тока. . Прочтите подробный пост о трансформаторах тока (ТТ) — типы, характеристики и применение

Трансформатор потенциала

Трансформатор напряжения также известен как трансформатор напряжения. Он используется для измерения высоких напряжений.Для этого первичная обмотка трансформатора подключается к высоковольтным линиям. На вторичной стороне все измерительные инструменты и инструменты, такие как счетчики, подключены для измерения и анализа уровня напряжения.

Первичная обмотка заземлена, где трансформатор напряжения увеличивает значение напряжения до безопасного уровня.

Ниже представлены различные типы трансформаторов потенциала

  • Электромагнитный : Трансформатор с проволочной обмоткой
  • Конденсаторный трансформатор напряжения (CVT) : в нем используется схема конденсаторного делителя напряжения
  • Оптический трансформатор : на основе электрических свойств оптические материалы.

Измерительный трансформатор изолирует измерительную цепь от цепи большой мощности, чтобы снизить риск поражения электрическим током.

по обмоткам;

Трансформаторы делятся на типы в зависимости от конструкции их обмоток.

Трансформатор такого типа имеет две отдельные обмотки для каждой фазы, т.е. первичную и вторичную обмотки.

Первичная обмотка питается от входа переменного тока, в то время как вторичная обмотка подключена к нагрузке.

Эти две обмотки электрически изолированы, но связаны магнитным полем.

ЭДС, индуцированная во вторичной обмотке, возникает из-за изменения магнитного потока, вызванного изменяющимся током в первичной обмотке, также известной как взаимная индукция. Таким образом, выходное напряжение возникает исключительно за счет индукции.

Выходное напряжение зависит от коэффициента трансформации обеих обмоток и может увеличивать или уменьшать входное напряжение.

Автотрансформатор:

Автотрансформатор имеет только одну обмотку на фазу, которая разделена на две части i.е. первичная и вторичная обмотка.

Обмотка автотрансформатора имеет 3 точки отвода, две из которых фиксированные, а третья — регулируемая.

Переменную точку отвода можно перемещать для увеличения или уменьшения количества вторичных витков. Таким образом увеличивая или уменьшая выходное напряжение.

Его можно использовать в любой конфигурации для повышения или понижения входного тока и напряжения.

Выходное напряжение может уменьшаться (понижаться), если питание подключено к фиксированным клеммам.В обратной конфигурации, то есть если источник питания подключен к регулируемой точке ответвления, выходное напряжение будет превышать входное (повышающее).

Вторичная обмотка электрически соединена с первичной, поэтому гальванической развязки нет, но уменьшается магнитный поток рассеяния.

ЭДС в обмотке также возникает из-за самоиндукции. Таким образом, выходное напряжение является результатом проводимости и индукции.

в зависимости от используемой изоляции;
Трансформатор сухого типа:

Этот тип трансформатора не имеет системы жидкостного охлаждения.Обмотки покрыты эпоксидной смолой для защиты от влаги. Таким образом, единственная охлаждающая среда — это воздух.

Поскольку воздух не является хорошим изолятором, в сухом трансформаторе используются большие катушки и материал обмотки для компенсации высоких температур и номинальных значений. Вот почему сухие трансформаторы не доступны с номиналом выше 33 кВ.

Из-за плохой системы охлаждения они имеют тенденцию к перегреву, что сокращает срок их службы.

Кроме того, для обеспечения циркуляции воздуха требуется регулярный осмотр для поддержания его рабочего состояния.

Они используются в помещении, потому что они менее опасны для возгорания. Их легко установить.

Масляный трансформатор :

В трансформаторах такого типа для охлаждения используется горючее масло. Масло обеспечивает лучшее охлаждение, чем трансформаторы сухого типа, поэтому они используются для трансформаторов с высокими номиналами в суровых условиях окружающей среды.

Недостатком этого типа трансформатора является его большой размер из-за масляного бака и датчиков, необходимых для контроля влажности и т. Д.Он содержит легковоспламеняющееся масло, поэтому не подходит для использования в помещении.

На основе фазы
Однофазный трансформатор:

Однофазный трансформатор — это двухобмоточный трансформатор, имеющий одну первичную обмотку и одну вторичную обмотку. Трансформатор используется для однофазных применений, таких как микроволновая печь, зарядное устройство для мобильных телефонов и т. Д.

Они имеют две входные клеммы, соединенные с первичной обмоткой, и две выходные клеммы, соединенные со вторичной обмоткой.

Трехфазный трансформатор:

Трехфазный трансформатор имеет 6 обмоток, из которых 3 являются первичными обмотками, а 3 — вторичными обмотками для каждой фазы. Он имеет 12 клемм, равномерно разделенных с обеих сторон (по 2 на каждую фазу), с учетом подключения звезды и треугольника. Вы можете использовать 3 однофазных трансформатора вместе вместо трехфазного трансформатора.

Они используются для передачи и распределения энергии для домашнего и коммерческого использования.

На основе конструкции сердечника:

На основе конструкции сердечника трансформаторы делятся на два типа;

Трансформатор с сердечником:

Сердечник такого трансформатора имеет две ветви, каждая из которых содержит отдельную обмотку i.е. первичная и вторичная обмотка. Обмотки покрывают большую часть площади и окружают сердечник. Сердечник состоит из пластин L-образной формы почти квадратной формы.

Их технический осмотр удобен по сравнению с кожухом из-за отдельных обмоток.

Трансформатор кожухового типа:

Его сердечник состоит из пластин E и I прямоугольной формы с 3-мя конечностями. Обе обмотки размещены вокруг центрального плеча друг над другом.Сердечник оболочечного типа покрывает большую часть площади и окружает обмотки.

Трансформатор ягодного типа

На самом деле это трансформатор оболочечного типа, но название связано с дизайном и его цилиндрической формой. Трансформатор типа Берри имеет более двух независимых магнитных цепей, т.е. имеет распределенные магнитные цепи. Основная конструкция трансформатора ягодного типа похожа на спицы волка. Магнитопровод и цилиндрические обмотки показаны на рисунке ниже.

Похожие сообщения:

Типы трансформаторов — ваше электрическое руководство

Существует много трансформаторов типа .Их можно классифицировать по разным причинам. Ниже приведены основные типы трансформаторов.


Основными типами трансформаторов по схеме сердечника и обмотки являются:

  • Трансформатор с сердечником
  • Трансформатор корпусного типа
  • Трансформатор ягодного типа

Трансформатор с сердечником


В трансформаторе сердечника магнитный сердечник изготовлен из полос L-образной формы. Трансформатор с сердечником состоит из стального сердечника, окруженного обмотками. Сердечник этого трансформатора имеет два плеча.

Каждая конечность несет одинаковый поток . Следовательно, площадь обеих конечностей одинакова.

Обмотка низкого напряжения размещается рядом с сердечником, а обмотка высокого напряжения — над ним. Между сердечником, обмоткой низкого и высокого напряжения обеспечивается надлежащая изоляция.




Трансформатор корпусного типа




В трансформаторе с сердечником стальной сердечник окружен обмотками, тогда как в трансформаторе с кожухом обмотки окружены стальным сердечником. Сердечник трансформатора оболочкового типа изготовлен из лент «E» и «I».


Пластины этого трансформатора состоят из трех частей. Боковые конечности переносят половину потока, тогда как центральные конечности переносят весь поток. Следовательно, ширина центральной конечности больше, чем ширина внешних конечностей.

Обе обмотки расположены на центральном плече концентрически или бок о бок. Обмотка низкого напряжения размещается рядом с сердечником, а обмотка высокого напряжения — поверх него.Между сердечником, обмоткой низкого и высокого напряжения обеспечивается надлежащая изоляция.

Типы трансформаторов по коэффициенту трансформации


Коэффициент трансформации трансформатора можно определить как отношение вторичного напряжения к первичному напряжению трансформатора. Обозначается K.

Следовательно, коэффициент трансформации K = V 2 / V 1

И K = E 2 / E 1 = N 2 / N 1 = I 1 / I 2 также.

Где V 1 , E 1 , N 1 — напряжение питания, наведенная ЭДС, витки первичной обмотки соответственно. И V 2 , E 2 , N 2 — выходное напряжение, наведенная ЭДС, витки вторичной обмотки соответственно.

Исходя из значения К, трансформаторы типов составляют:

Повышающий трансформатор


Трансформаторы с K> 1, т.е. N 2 > N 1 , известны как повышающие трансформаторы.В трансформаторах такого типа мы получаем высокое выходное напряжение по сравнению с приложенным напряжением, отсюда и название повышающего напряжения.

Понижающий трансформатор


Трансформаторы с K <1, т.е. N 2 1 , известны как понижающие трансформаторы. В трансформаторах такого типа мы получаем низкое выходное напряжение по сравнению с приложенным напряжением, отсюда и название понижающие.

Трансформатор один-к-одному


Трансформаторы с K = 1 i.е. N 2 = N 1 известны как трансформаторы «один к одному». В трансформаторах такого типа выходное напряжение равно входному. Основная функция такого трансформатора — обеспечить изоляцию между входной и выходной цепями, поэтому этот трансформатор также известен как изолирующий трансформатор.

Типы трансформаторов по применению


Трансформаторы часто классифицируются в зависимости от целей, для которых они используются.Ниже приведены важные типы трансформаторов в зависимости от области применения:

Силовые трансформаторы


Эти трансформаторы используются на электростанциях для повышения генерируемого напряжения для целей передачи и для понижения напряжения на приемных подстанциях. Это трансформаторы больших размеров.

Эти трансформаторы обычно работают при полной нагрузке, что приведет к большим потерям в меди . Таким образом, чтобы иметь минимальные потери, такие трансформаторы спроектированы с низкими потерями в меди и обеспечивают максимальный КПД при почти полной нагрузке.

Распределительные трансформаторы


Эти трансформаторы используются для понижения напряжения на распределительных подстанциях. Нагрузка на такие трансформаторы меняется в течение 24 часов от холостого хода до полной нагрузки.

Такие трансформаторы спроектированы с низкими потерями в стали и обеспечивают максимальный КПД примерно при 75% полной нагрузки для получения высокого КПД
.

Автотрансформаторы

Измерительные трансформаторы


Эти трансформаторы используются для измерения высокого напряжения, большого тока и срабатывания защитных устройств.Для измерения высокого напряжения оно понижается с помощью измерительного трансформатора, известного как трансформатор напряжения (ТП), а затем подается на вольтметр. Точно так же, чтобы измерить большой ток, он понижается с помощью измерительного трансформатора, который известен как трансформатор тока (ТТ), а затем применяется к амперметру.

Испытательные трансформаторы


Для проведения испытаний под высоким напряжением используются испытательные трансформаторы для повышения напряжения до очень высокого значения.

Трансформаторы специальные


Используются для работы сварочных аппаратов, выпрямителей, электропечей и т. Д.

Трансформатор | Все сообщения

http://www.yourelectricalguide.com/ типы трансформаторов.

Типы трансформаторов: чем трансформаторы различаются по конструкции и конструкции

Среди всех инноваций, которые мир инженерии испытал и породил, трансформатор является выдающимся и одним из самых важных нововведений.Это электромагнитное статическое устройство, которое используется для передачи электроэнергии из одной цепи в другую с изменением уровня напряжения, но без колебаний частоты. Он называется статическим, потому что в его конструкции нет вращающихся или движущихся компонентов. Трансформаторы следуют правилам электромагнетизма, введенным Майклом Фарадеем. В следующих разделах мы обсудим различные типы трансформаторов. Linquip хочет, чтобы вы знали, что, хотя трансформаторы различаются по конструкции и конструкции, все они работают почти по одному и тому же принципу.Оставайся с нами до конца.

Типы трансформаторов — Linquip

Типы трансформаторов по уровню напряжения

Конструктивно трансформатор может быть нескольких типов. Хотя нет электрического соединения от одной стороны трансформатора к другой, две полностью и электрически автономные катушки могут направлять электричество посредством электромагнитного перехода. Трансформаторы могут быть проведены таким образом, что они могут изменять уровень напряжения с первичной стороны на вторичную.В зависимости от уровня напряжения трансформаторы делятся на три типа. В следующих разделах мы подробно остановимся на этих трех типах.

  1. Понижающий трансформатор

И электроника, и электротехника пользуются преимуществами понижающих трансформаторов. Понижающий трансформатор изменяет уровень первичного напряжения на более низкий и подает его на вторичный выход. Соотношение первичной и вторичной обмоток делает это возможным.В трансформаторах этого типа количество обмоток катушки на первичной стороне больше, чем на вторичной. Таким образом, общее соотношение намотки этих двух сторон всегда больше 1.

Если вы заметили, в электронике , большинство домашних приложений работают от 5 В до 24 В. в некоторых случаях вы найдете приложения с использованием 48 В. Чтобы изменить выходную мощность 230 В переменного тока на желаемый и более низкий уровень напряжения, необходимы понижающие трансформаторы. В контрольно-измерительных приборах, а также во многих электрических наборах оборудования основная потребность в силовой секции заключалась в понижающем трансформаторе.

Электрические распределительные системы, работающие с очень высоким напряжением, что делает возможными экономичные и недорогие решения для доставки электроэнергии на большие расстояния. В этих системах используются понижающие трансформаторы. Итак, обратите внимание, что в большинстве случаев понижающие трансформаторы используются для переключения высокого напряжения в низкое напряжение в линиях питания.

  1. Повышающий трансформатор

Как следует из названия, то, что делает повышающий трансформатор, прямо противоположно тому, что делает понижающий трансформатор.Повышающий трансформатор — это тип трансформатора, работа которого заключается в повышении низкого напряжения первичной катушки до высокого напряжения во вторичной катушке. Опять же, соотношение первичной и вторичной обмоток вызывает изменение или преобразование уровня напряжения. В принципе работы повышающего трансформатора общее соотношение первичной и вторичной обмоток меньше единицы. Это означает, что количество витков катушек во вторичной обмотке больше, чем в первичной.

В электронике стабилизаторы, инверторы и многие другие устройства выигрывают от наличия повышающих трансформаторов, где низкое напряжение необходимо преобразовать в гораздо более высокое напряжение.

Распределение электроэнергии также выигрывает от использования повышающих трансформаторов. Требуется высокое напряжение. Для распределения энергии на большие расстояния требуется поток высокого напряжения. Таким образом, такой трансформатор необходим в сети для повышения уровня напряжения перед распределением.

  1. Разделительный трансформатор

Разделительный трансформатор не изменяет уровень напряжения. Поскольку количество витков в первичной и вторичной обмотках изолирующих трансформаторов одинаково, первичное и вторичное напряжение изолирующего трансформатора всегда одинаковы.причина в том, что соотношение первичной и вторичной обмоток всегда равно 1.

Изолирующие трансформаторы предназначены для изоляции первичной и вторичной обмоток. Этот тип трансформаторов используется в качестве изолирующего барьера. Если используются изолирующие трансформаторы, проводимость происходит только за счет магнитного потока. Основной причиной использования изолирующих трансформаторов является обеспечение безопасности и подавление шума, передаваемого с первичной обмотки на вторичную или наоборот.

  1. Трансформатор с тороидальным сердечником

    В трансформаторе с тороидальным сердечником

    используется материал сердечника тороидальной формы, такой как железный сердечник или ферритовый сердечник.Тороиды представляют собой материал сердечника в форме кольца или пончика и широко используются для обеспечения превосходных электрических характеристик. Благодаря форме кольца индуктивность рассеяния очень мала и обеспечивает очень высокую индуктивность и добротность. Обмотки относительно короткие, а вес намного меньше, чем у традиционных трансформаторов того же номинала.

Типы трансформаторов в зависимости от схемы обмотки

Еще одним фактором, влияющим на типы трансформаторов, является расположение обмоток.Давайте посмотрим, чем трансформаторы могут отличаться по расположению обмоток.

  1. Двухобмоточный трансформатор

    Трансформаторы, основанные на обмотках типа двухобмоточного трансформатора, включают по две отдельные обмотки для каждой фазы, например, первичной и вторичной. Здесь первичная обмотка может питаться через вход переменного тока, а вторичная может быть подключена через нагрузку. Эти две обмотки электрически изолированы, но связаны магнитно.

    Индуцированная ЭДС во вторичной обмотке возникает из-за переменного магнитного потока, который может быть вызван изменяющимся током внутри первичной обмотки, что также называется взаимной индукцией.Итак, напряжение o / p возникает просто из-за индукции. Это напряжение в основном зависит от соотношения обмоток и может повышать или понижать входное напряжение.

  2. Автотрансформатор

    Стандартные трансформаторы имеют первичную и вторичную обмотки, расположенные в двух разных направлениях, но в обмотках автотрансформатора первичная и вторичная обмотки соединены друг с другом последовательно как физически, так и магнитно, как показано на рисунке ниже.

На одной общей катушке, которая образует как первичную, так и вторичную обмотку, в которой напряжение изменяется в соответствии с положением вторичных ответвлений на корпусе обмоток катушки.

Типы трансформаторов — Linquip

Типы трансформаторов в зависимости от материала сердечника

Все трансформаторы передают энергию, проводя электромагнитный поток через материал сердечника. Плотность потока полностью зависит от материалов сердечника. Итак, разные материалы сердечника приводят к разной плотности потока. Основываясь на основных материалах, мы можем разделить трансформаторы на три основных типа. Эти типы используются в области энергетики и электроники.

  1. Трансформаторы с железным сердечником

Одним из основных материалов трансформаторов является железо.Трансформаторы с железным сердечником состоят из нескольких пластин из мягкого железа. Поскольку магнитные свойства железа велики, электрический поток в трансформаторах с железным сердечником очень высок. Сила электрического потока означает большую эффективность.

Форма и размер пластин сердечника из мягкого железа могут быть различными. Структура такая: катушки первичной и вторичной обмоток намотаны на формирователь катушек, который сам установлен в пластинах сердечника из мягкого железа. Принимая во внимание размер и форму сердечника, на рынке можно найти различные типы пластин сердечника.Одними из наиболее распространенных форм железных пластин являются E, I, U и L. Эти пластины тонкие, и для формирования настоящего сердечника несколько пластин собираются вместе.

  1. Трансформатор с ферритовым сердечником

Из-за высокой проницаемости феррита это еще один материал, который используется для изготовления сердечников трансформаторов. Трансформаторы с ферритовым сердечником имеют очень низкие потери в высокочастотных приложениях. Поэтому этот тип трансформаторов используется в высокочастотных приложениях, таких как импульсные источники питания (SMPS), приложения, связанные с RF и т. Д.

Трансформаторы с ферритовым сердечником, в зависимости от требований применения, также представлены в различных формах, размерах. Этот тип трансформатора обычно используется в электронике, а не в электротехнике. Сердечник E является наиболее распространенной формой трансформатора с ферритовым сердечником.

  1. Трансформатор с воздушным сердечником

В трансформаторе с воздушным сердечником мы не видим физического магнитного сердечника в качестве материала сердечника. Потоковая связь трансформатора с воздушным сердечником полностью осуществляется за счет воздуха.

В трансформаторах этого типа первичная обмотка питается переменным током, создающим вокруг нее электромагнитное поле, а вторичная обмотка помещается внутрь магнитного поля. В соответствии с законом индукции Фарадея вторичная катушка индуцируется магнитным полем, используемым для питания нагрузки. Однако по сравнению с физическим материалом сердечника, таким как железо и феррит, используемыми в трансформаторах, трансформаторы с воздушным сердечником создают низкую взаимную индуктивность.

Этот вид трансформаторов в основном используется в портативной электронике, а также в приложениях, связанных с радиочастотами.Из-за отсутствия физического материала сердечника в его конструкции он очень легкий с точки зрения веса.

Типы трансформаторов — Linquip

Другие типы трансформаторов

Есть некоторые другие типы трансформаторов, которые мы предпочли не помещать в определенную категорию. В следующем разделе вы познакомитесь еще с тремя видами трансформаторов. Оставайся с нами до конца.

  1. Однофазный трансформатор

Однофазные трансформаторы состоят из двух типов обмоток: первичной обмотки, на которую подается переменный ток, и вторичной обмотки, подключенной к нагрузке.Этот вид трансформаторов передает мощность переменного тока от одной цепи к другой с постоянной частотой и вариациями напряжения.

  1. Трехфазный трансформатор

Трехфазные трансформаторы — это три однофазных трансформатора, которые соединены вместе и действуют как трехфазный трансформатор. Эти трансформаторы в основном используются в промышленности для выработки электроэнергии, передачи и распределения.

  1. Силовой трансформатор

Силовые трансформаторы, как правило, представляют собой трансформаторы большего размера, передающие мощность в систему электроснабжения общего пользования или подстанцию.Силовой трансформатор используется для создания моста между генератором энергии и первичной распределительной сетью. Этот трансформатор преобразует высокий ток низкого напряжения в низкий ток высокого напряжения.

  1. Измерительный трансформатор

    Обычно измерительный трансформатор называется изолирующим трансформатором или измерительным трансформатором. Это электрическое устройство, которое в основном используется для изменения уровня напряжения и тока. Основная цель этого трансформатора — надежно изолировать вторичную обмотку, когда первичная обмотка имеет высокое напряжение и источник тока, чтобы счетчики энергии, реле или измерительные приборы были связаны со вторичной обмоткой трансформатора, которая не будет повреждена.

  2. Распределительный трансформатор

    Этот тип трансформатора имеет более низкие номиналы, такие как 11 кВ, 6,6 кВ, 3,3 кВ, 440 В и 230 В. Они имеют номинал менее 200 МВА и используются в распределительной сети для преобразования напряжения в энергосистеме путем понижения напряжения. уровень, на котором электрическая энергия распределяется и используется на стороне потребителя.

  3. Трансформатор тока

    Трансформатор тока используется для измерения, а также для защиты.Когда ток в цепи является высоким для подачи непосредственно на измерительный прибор, трансформатор тока используется для преобразования большого тока в желаемое значение тока, необходимого в цепи.

Первичная обмотка трансформатора тока подключена последовательно к основному источнику питания и различным измерительным приборам, таким как амперметр, вольтметр, ваттметр или катушка защитного реле. У них есть точный коэффициент тока и фазовое соотношение, позволяющее измерить точность измерения на вторичной стороне.Термин «отношение» имеет большое значение в компьютерной томографии.

Первичная обмотка распределительного трансформатора намотана эмалированным медным или алюминиевым проводом. Толстая лента из алюминия и меди используется для изготовления вторичной обмотки трансформатора, которая представляет собой обмотку с высоким током и низким напряжением. В качестве изоляции используется пропитанная смолой бумага и масло.

Трансформатор сухого и масляного охлаждения

В настоящее время существует два типа трансформаторов, которые в основном используются: сухой трансформатор и масляный трансформатор.В трансформаторе сухого типа в качестве охлаждающей среды используется воздух, тогда как в трансформаторе с жидкостным охлаждением используется масло. Несмотря на то, что оба типа трансформаторов имеют схожие конечные результаты, между ними есть несколько различий, таких как техническое обслуживание, стоимость, шум, эффективность, возможность вторичной переработки, расположение и допустимые напряжения.

С учетом вышеупомянутых переменных лучше всего подходят масляные трансформаторы. Но масляные агрегаты в принципе нельзя утилизировать ни в каком состоянии. Трансформатор сухого типа — лучший и во многих случаях необходимый выбор для промышленных и внутренних процессов, поскольку они более безопасны для использования рядом с людьми, а также в местах, где может возникнуть пожар.

Заключение

Трансформаторы

выпускаются в широком ассортименте для различных нужд. Некоторые трансформаторы огромны и обычно находятся на электростанциях или электростанциях, а некоторые достаточно малы, чтобы их можно было использовать с зарядными станциями. Какую бы форму или размер они ни имели, их цель одна и та же: передача электроэнергии от одного типа к другому. Мы постарались донести до вас полезную и исчерпывающую информацию. В этой статье мы объяснили все типы трансформаторов.Будем признательны, если вы поделитесь своим опытом использования различных типов трансформаторов и своим мнением по этой теме. Кроме того, если по-прежнему есть какие-то неясности в отношении информации, которую мы предоставили по этой теме, вы можете зарегистрироваться, и наши специалисты в Linquip готовы ответить на ваши вопросы. Надеюсь, вам понравилась эта статья.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.