Site Loader

Содержание

Соединение обмоток трансформатора (параллельное, последовательное). _v_

 

 

 

Тема: как соединять обмотки трансформатора, увеличивая ток и напряжение.

 

Соединение обмоток трансформатора (параллельное и последовательное)Трансформатор является электротехническим устройством, которое способно преобразовывать электрическую энергию посредством электромагнитных полей. Конструкция классического трансформатора представляет собой магнитопровод, состоящий из пластин (с хорошими ферромагнитными свойствами) и имеющий замкнутый контур (может быть круглым, Ш-образным, П-образным). На этот ферромагнитный сердечник наматываются обмотки медного провода. Обычно это первичная и вторичная обмотка.

 

Смысл трансформатора заключается в том, что при подачи переменного тока на первичную обмотку вокруг сердечника образуется переменное электромагнитное поле. Это поле порождает во вторичной обмотке ЭДС (электродвижущую силу). Значение тока и напряжения на вторичной намотке будет зависит от пропорциональности количества витков между первичной и вторичной обмоткой. Но и первичная обмотка должна быть рассчитана на свои величины тока и напряжения, поскольку неверное количество витков и сечения провода намоток влияют на КПД трансформатора (коэффициент полезного действия).

 

Намотки трансформатора можно соединять между собой определенным образом. Соединение обмоток трансформатора бывает параллельным, последовательным и смешанным. Итак, у нас имеется трансформатор, у которого есть две первичные обмотки и две вторичные. Его первичные обмотки рассчитаны на переменное напряжение с величиной 110 вольт. Вторичные по 6 вольт. Если у нас сеть на 220 вольт, то мы должны первичные обмотки соединить последовательно (110 + 110 = 220), после чего смело может на эту объединенную первичную обмотку подавать 220 вольт. Хотя если сеть у нас оказалась на 110 вольт, то подавать это напряжение можно на любую намотку, рассчитанную на 110 вольт.

 

 

 

 

Итак, на вторичной обмотке у нас на каждой будет переменное напряжение по 6 вольт. Если мы их объединим последовательно, то в итоге получим удвоенное напряжение 12 вольт. Если же мы эти вторичные обмотки соединить параллельно, то в этом случае напряжение останется прежним, а именно 6 вольт, но вот сила тока уже увеличится вдвое. Учтите, что количество витков у трансформатора влияет на напряжение, а сечение провода намотки на его силу тока. Обязательным условием для параллельного соединения должно быть одинаковость намоток по количеству витков. Если этой одинаковости не будет, то напряжение этой разницы станет негативно влиять на работу трансформатора, уменьшая его КПД и вызывая дополнительный нагрев сердечника.

 

Соединение обмоток трансформатора смешанным типом подразумевает по собой одновременное соединение и параллельными и последовательными способом. В этом случае будет повышаться и сила тока на намотках и напряжение. А что будет если мы будем соединять обмотки трансформатора, имеющие разное сечение? Если это параллельное соединение, то это равносильно тому, что сечение обмоток будет просто суммироваться (будет повышаться сила тока, которое соответствует общему, суммарному сечению провода намоток). Если же это последовательное соединение обмоток трансформатора, то итоговая сила тока будет соответствовать обмотке, у которой наименьший диаметр провода.

 

 

ps smail

P.S. Наиболее практичным соединением намоток трансформатора можно считать вариант, когда за счет последовательного соединения можно подбирать наиболее подходящее напряжение на вторичной обмотке. Мы наматываем вторичную обмотку с отводами, имеющими определенный шаг (к примеру делаем 10 обмоток, на каждой из которых по 3 вольта). В итоге мы имеем возможность получать любое напряжение от нуля до 30 вольт с шагом в 3 вольта. В этом случае мы имеем наибольшую экономию электроэнергии, в отличии от способа, когда имея на выходе только 30 вольт делаем нужное напряжение за счёт схемы стабилизатора (излишек напряжения расходуется просто в нагрев). Учтите, что при соединении обмоток трансформатора имеет значение их направленность (полярность).

 

Последовательное соединение испытательных трансформаторов | Высоковольтное испытательное оборудование и измерения

Страница 3 из 41

Получение сверхвысоких напряжений от одного трансформатора связано с трудностями и технически целесообразно только для напряжения 500—750

кВ. Испытательные трансформаторы на напряжение 1 Мв в одной установке были сооружены еще 30 лет назад. Несмотря на успехи в изоляционной технике, в последующие годы подобные трансформаторы не строились. Для получения напряжений 500 кВ и выше применяется последовательное соединение нескольких испытательных трансформаторов. Если соединяется последовательно п трансформаторов, то напряжение на конце последней обмотки высокого напряжения при отсутствии нагрузки в цепи будет увеличено в п раз по сравнению с напряжением одного трансформатора. Имеется возможность при соответствующем конструктивном устройстве частично заменить сложную внутреннюю изоляцию трансформатора более простой внешней изоляцией на то же самое напряжение. Распределяя полное напряжение на несколько ступеней и обеспечивая необходимой изоляцией каждую ступень, можно уменьшить вес, размеры и стоимость конструкции. При последовательном соединении испытательных трансформаторов в одном трансформаторе доля активных материалов (медь, железо) сравнительно мала и обычно составляет менее 50% всегда веса трансформатора.
Конструктивное исполнение всего сооружения определяется в значительной мере способом питания первичных обмоток трансформаторов.
Последовательное соединение испытательных трансформаторов

Рис. 1-9. Последовательное соединение испытательных трансформаторов с питанием обмоток через переходные трансформаторы.

Если питание каждого трансформатора осуществить самостоятельно от общего источника напряжения, то при заземленных баках вторичные обмотки трансформаторов должны иметь изоляцию от первичных обмоток и от бака на напряжение, возрастающее по ступеням соответственно на Uн. Ясно, что такое конструктивное исполнение сооружения, состоящего из нескольких трансформаторов, неприемлемо, так как требует устройства внутренней изоляции трансформатора последней ступени на суммарное напряжение всех ступеней. Ниже рассматриваются практические пути решения проблемы питания первичных обмоток трансформаторов, работающих в последовательном соединении.

На рис. 1-9 изображена схема последовательного соединения испытательных трансформаторов. Первичная обмотка трансформаторов Тр-2 и Тр-3 питается через специальные переходные трансформаторы ТП-1, ТП-2 и ТП-3. Переходные трансформаторы обычно имеют коэффициент трансформации, равный единице, но изоляция между ними должна быть рассчитана на номинальное напряжение одной ступени последовательного соединения. Изоляция и конструкция основных трансформаторов (Тр-1, Тр-2, Тр-3) одинаковы. Баки и магнитопроводы трансформаторов второй и последующих ступеней должны находиться под напряжением, равным напряжению (относительно земли) предыдущей ступени. Все баки, за исключением первого, должны быть изолированы от земли соответственно на напряжения
U
2, %U2 и т. д. Переходные трансформаторы по весу и размерам почти не отличаются от основных и должны иметь мощность, равную мощности основного трансформатора одной ступени, включая дополнительно потери в самих переходных трансформаторах.
Нетрудно видеть, что в схеме рис. 1-9 при п последовательно соединенных трансформаторах общее количество всех трансформаторов (основных и переходных) будет равно:
Последовательное соединение испытательных трансформаторов

а количество переходных трансформаторов
Последовательное соединение испытательных трансформаторов
В схеме рис. 1-9 отношение общего количества необходимых трансформаторов к количеству основных трансформаторов увеличивается вПоследовательное соединение испытательных трансформаторовраз. Следовательно, в этой
схеме значительно возрастают суммарный вес, стоимость и необходимая площадь для всего сооружения.
В 1956 г. для испытательной лаборатории завода трансформаторного и рентгенотехнического оборудования в Дрездене сооружена установка на напряжение 2 250 кВ и мощность 4 950 ква. Испытательная установка состоит из трех трансформаторов каждый мощностью 1 650 ква и напряжением 6/750 кВ, соединенных последовательно, и из трех переходных трансформаторов мощностью по 1 650 ква и напряжением 6/6 кВ с изоляцией на 750 кВ. Эскиз устройства установки и электрические соединения указаны на рис. 1-10.

Рис. 1-10. Эскиз и схема соединений испытательной установки на 2 250 кВ.
Тр-1 —повышающий трансформатор 6/750 кВ, питаемый от сети 6

кВ; Тр-2-повышающий трансформатор, питаемый через переходной изолирующий трансформатор ТП-1; Тр3-повышающий трансформатор, питаемый через переходные изолирующие трансформаторы TП-2 и ТП-3.

Последовательное соединение испытательных трансформаторов

Бак и платформа каждого основного трансформатора соединены со средней точкой своей обмотки высокого напряжения. В связи с этим трансформатор снабжен двумя вводами на напряжение 375 кВ каждый, а баки и платформы всех трансформаторов изолируются от земли соответственно на напряжения 375, 1 125, 1 875 кВ. Установка может быть использована для получения трехфазного напряжения с линейным напряжением 1 300 кВ. Общий вес всего сооружения составляет 250 т.
Питание первичных обмоток последовательно соединенных испытательных трансформаторов может осуществляться от отдельных генераторов. Так же как и в схеме рис. 1-9, испытательные трансформаторы имеют одинаковую изоляцию вторичной обмотки от бака. Первичная обмотка трансформатора первой ступени питается от одного генератора (Г1), первичная обмотка трансформатора второй ступени питается от другого генератора (Г2), изолированного от земли на напряжение первой ступени. Оба генератора имеют общий вал, приводимый во вращение электродвигателем. Часть вала, соединяющая генераторы Г1 и Г2 выполняется из изоляционного материала и должна выдерживать напряжение одной ступени. При п ступенях необходимо иметь п генераторов, соответственно изолированных один от другого и от земли. Указанный способ питания первичных обмоток последовательно соединенных трансформаторов используется при более низких напряжениях по сравнению со схемой рис. 1-9.
На рис. 1-11 дана схема соединений при автотрансформаторном способе питания первичных обмоток последовательно соединенных трансформаторов, когда часть обмотки одного трансформатора используется для питания следующей более высокой ступени. Если — напряжение, необходимое для питания первичной обмотки (низкая сторона), a U2 напряжение вторичной обмотки (высокая сторона), то, как видно из рис. 1-11, при заземлении начала вторичной обмотки первого трансформатора конец вторичной обмотки трансформатора последней ступени (точка А) будет находиться под напряжением относительно земли где п — число ступеней.Последовательное соединение испытательных трансформаторов
 Трансформаторы Тр-1, Тр-2, Тр-3 должны иметь три обмотки: первичную обмотку возбуждения аб, вторичную обмотку высокого напряжения бг со средней точкой в, обмотку питания трансформатора следующей ступени гд. В трансформаторе последней ступени Тр-4 третья обмотка отсутствует. В зависимости от исполнения изоляции обмоток трансформаторов их баки могут быть соединены либо с началом вторичной обмотки (точка б), либо с ее средней точкой.
В первом случае вторичная обмотка и обмотка питания следующей ступени изолируются от бака на номинальное напряжение трансформатора U2 и устраивается один ввод на полное напряжение вторичной обмотки, другой ввод — только на напряжение первичной обмотки U1. Последовательное соединение испытательных трансформаторов
Рис. 1-11. Автотрансформаторное питание последовательно соединенных трансформаторов.

Бак трансформатора первой ступени Тр-1 заземляется, а баки трансформаторов последующих ступеней Тр-2, Тр-3, Тр-4 должны быть изолированы от земли на напряжение
Последовательное соединение испытательных трансформаторов
где k — порядковый номер трансформатора, считая со стороны высокого напряжения, k=1, 2, 3… ;
n —число ступеней.
Во втором случае все три обмотки трансформатора изолируются от бака на напряжениеПоследовательное соединение испытательных трансформаторов, а вводы обмоток высокого напряжения рассчитываются на напряжениеПоследовательное соединение испытательных трансформаторов Баки всех трансформаторов должны быть изолированы от земли на напряжение Последовательное соединение испытательных трансформаторов
Вследствие того, что в схеме рис. 1-11 питание каждого трансформатора более высокой ступени осуществляется через трансформатор предыдущей ступени, суммарная -индуктивность рассеяния больше, чем в схеме питания рас. 1-9. Так как условия работы каждого трансформатора в схеме рис. 1-11 зависят от его места в последовательном соединении, трансформаторы выполняются на разную мощность и имеют неодинаковые значения индуктивностей рассеяния. Указанные факторы приводят к неравномерному распределению полного напряжения по ступеням и значительному падению напряжения в схеме при нормальной нагрузке. Например, когда не принималось никаких мер для снижения индуктивности рассеяния, установка, состоящая из четырех последовательно соединенных трансформаторов по 250 кВ с собственной индуктивностью рассеяния 1,25% у каждого, имела падение напряжения 16,5%.
Последовательное соединение испытательных трансформаторов
Рис. 1-12. Схема включения компенсационных обмоток в испытательном трансформаторе.

Индуктивность рассеяния трансформаторов определяется взаимным расположением обмоток. Для снижения индуктивности рассеяния необходимо увеличивать электромагнитную связь между отдельными обмотками трансформатора. С этой целью в трансформаторах иногда устраивают специальные компенсационные обмотки. Если имеются две обмотки 1 и 2 (рис. 1-12), расположенные на разных стержнях магнитопровода, то с целью уменьшения индуктивности рассеяния устраивают две компенсационные обмотки w1 и w2 причем обмотка w1 располагается на стержне обмотки 1, а обмотка w2 располагается на стержне 2. Обмотки w1 и w2 имеют одинаковое количество витков и соединяются одна с другой так, чтобы э. д. с., наводимые в них от основного потока, взаимно компенсировались. Индуктивность рассеяния обмоток 1, 2 в отсутствии обмоток w1 и w2 заменяется суммой, которая вследствие сильной электромагнитной связи обмоток 1,  w2 и обмоток 2, w2 меньше величины х1,2. Каждая из компенсационных обмоток обычно имеет число витков, равное числу витков первичной обмотки 1, и, следовательно, их мощность в сумме должна быть нс менее мощности первичной обмотки. В трансформаторах, изготовленных Московским трансформаторным заводом, снижение индуктивности рассеяния достигается расположением первичной обмотки на разных стержнях магнитопровода. Устройство компенсационных обмоток усложняет и удорожает трансформатор.
На рис. 1-13 дан эскиз испытательной установки переменного напряжения 50 Гц на 1 000 кВ и мощность 1 000 ква. Установка состоит из трех последовательно соединенных трансформаторов 2,3/333 кВ. Каждый трансформатор снабжен двумя вводами на напряжение 166 кВ, баки трансформаторов соединены со средними точками вторичных обмоток и изолированы от земли на напряжение 166, 500 и 833 кВ соответственно. Трансформаторы первой и второй ступеней имеют первичную обмотку 1, вторичную обмотку 2, две компенсационные обмотки 3 и обмотку питания следующей ступени 4. Первичная обмотка возбуждения 1, половина вторичной обмотки 2 и одна компенсационная обмотка 3 расположены на одном стержне магнитопровода, а половина вторичной обмотки 2, одна компенсационная обмотка 3 и обмотка питания трансформатора следующей ступени 4 расположены на другом стержне магнитопровода. В трансформаторе последней ступени обмотка питания 4 отсутствует. Следует, однако, заметить, что более рационально снабжать все трансформаторы обмоткой питания; это дает возможность при необходимости увеличивать число единиц в каскаде, т. е. повышать испытательное напряжение. Электрическое соединение обмоток ясно из схемы рис. 1-13. Обмотки у всех трансформаторов изолированы от бака на 166 кВ. В комплект установки включаются измерительные шары диаметром 1,5 м, регулировочный и вспомогательный трансформаторы, комплектное распределительное устройство и пульт управления. Общий вес комплекта установки около 65 т, в том числе вес отдельных трансформаторов по ступеням составляет соответственно 9,7; 8,2; 7,3 г. Установка предназначена для кратковременной работы в открытой атмосфере. Длительность непрерывной работы при полной нагрузке равна 3 ч, затем необходим перерыв в работе в течение 3 ч. При продолжительной непрерывной эксплуатации установка может работать только при 75% номинальной мощности.
 

Последовательное соединение испытательных трансформаторов
Рис. 1-13. Эскиз испытательной установки на 1 000 кВ.

На рис. 1-14 дана фотография установки в монтажном зале завода-изготовителя. На рис. 1-15 показано устройство
испытательной установки на переменное напряжение 1 500 кВ частотой 50 Гц и мощностью 1 500 ква. Установка изготовлена Московским трансформаторным заводом. Тип установки — ИОМК-1500. Три трансформатора 6/500 кВ соединены последовательно. В отличие от установки рис. 1-15 начала обмоток высокого напряжения 2 соединены с баком трансформатора.
Последовательное соединение испытательных трансформаторов
Рис. 1-14. Внешний вид установки на  1 000 кВ по схеме рис. 1-12.

Бак трансформатора первой ступени заземлен, другие баки изолированы от земли соответственно на 500 и 1 000 кВ. Каждый трансформатор имеет один ввод на 500 кВ и один на 6 кВ. Трансформаторы первой и второй ступеней имеют первичную обмотку возбуждения 1, вторичную обмотку 2 и обмотку питания трансформатора следующей ступени 3. В трансформаторе последней ступени обмотка питания 3 отсутствует. Во всех трансформаторах изоляция от бака вторичной обмотки 2 и обмотки питания 3 рассчитана на напряжение 500 кВ. Компенсационные обмотки в трансформаторах отсутствуют, а снижение индуктивности рассеяния достигается устройством двух первичных обмоток, соединенных параллельно и расположенных на разных стержнях магнитопровода.

Рис. 1-15. Эскиз испытательной установки на 1 500 кВ.
Последовательное соединение испытательных трансформаторов

Обмотка питания и вторичная обмотка также расположены на разных стержнях магнитопровода. Вес установки (без регулировочного и другого вспомогательного оборудования) равен примерно 115, т в том числе вес испытательных трансформаторов соответственно по ступеням составляет 32; 31,5 и 31,5 т. Установка предназначена для кратковременной работы в закрытом помещении. Основные данные испытательных установок, изготовляемых Московским трансформаторным заводом, даны в табл. 1-3. В табл. 1-4 приведены допустимые величины напряжений и токов в зависимости от длительности нагрузки для установки ИОМК-1500.

Таблица 1-3
Основные данные испытательных установок с последовательным соединением трансформаторов
Последовательное соединение испытательных трансформаторов
Таблица 1-4
Допускаемые величины напряжений и токов в зависимости от длительности нагрузки для установки ИОМК-1 500


Допускаемые величины

Длительность нагрузки

15 мин

30 мин

1 ч

2 ч

24 ч

Длительно

Напряжение, кВ . .

1 500

1 500

1 350

1 200

1 000

900

Ток, а……………………………………….

1,0

0,5

0,5

0,5

0,5

0,4

Испытательные установки переменного напряжения (рис. 1-9, 1-10, 1-13, 1-14), состоящие из трех последовательно соединенных трансформаторов, имеют большую эксплуатационную гибкость. После соответствующих переключений между отдельными трансформаторами трехступенчатые установки могут работать в качестве источников высокого переменного напряжения с частотой 50 Гц в следующих схемах включения;

  1. Три трансформатора в последовательном соединении с автотрансформаторным ‘питанием первичных обмоток

Последовательное соединение испытательных трансформаторов
где U2 — напряжение вторичной обмотки одного трансформатора;
Iн — номинальный ток нагрузки.

  1. Два трансформатора в последовательном соединении с автотрансформаторным питанием первичных обмотокПоследовательное соединение испытательных трансформаторов
  2. Три трансформатора в трехфазном включении

Последовательное соединение испытательных трансформаторов

  1. Два трансформатора в последовательном соединении с параллельным питанием первичных обмоток от одной фазы (конец вторичной обмотки первого трансформатора соединен с началом вторичной обмотки второго трансформатора и общая точка вторичных обмоток трансформаторов заземлена)

Последовательное соединение испытательных трансформаторов

  1. Два трансформатора в параллельном включении

Последовательное соединение испытательных трансформаторов

  1. Три трансформатора в параллельном включении

Последовательное соединение испытательных трансформаторов

  1. Один трансформатор

Последовательное соединение испытательных трансформаторов

  1. Два трансформатора в V-образном соединении с питанием первичных обмоток от разных фаз. Начало вторичной обмотки первого трансформатора соединено с началом вторичной обмотки второго трансформатора и общая точка заземлена.

Использование автотрансформаторного способа питания последовательно соединенных трансформаторов обусловливает различные токи в первичных обмотках трансформаторов, так как энергия для питания трансформаторов последующих ступеней передается через трансформатор преидущей ступени. Это обстоятельство приводит к превышению установленной мощности над мощностью, используемой нагрузкой.
Пусть P1— мощность трансформатора последней ступени, тогда P1=U2ln.
Мощность, которую должен иметь любой k-й трансформатор:Последовательное соединение испытательных трансформаторов
где k=1,2, 3…- порядковый номер трансформатора, считая со стороны нагрузки.
Суммарная установленная мощность всей испытательной установки из п последовательных трансформаторов найдется как
Последовательное соединение испытательных трансформаторов
Мощность, используемая нагрузкой:
Последовательное соединение испытательных трансформаторов
Отсюда видно, что установленная мощность последовательно соединенных трансформаторов при автотрансформаторном способе питания в (п+1)/2 раз больше полезной мощности, что имеет место, как было показано ранее, 1 для способа питания через переходные трансформаторы рис. 1-9 и 1-10). Однако использование схемы рис. 1-12 5олее целесообразно, так как один трансформатор заданий мощности значительно дешевле, чем несколько трансформаторов, имеющих в сумме ту же мощность, что и в схеме рис. 1-9 и 1-10.
Коэффициент использования установленной мощности равен:Последовательное соединение испытательных трансформаторов
и уменьшается по закону гиперболы с ростом числа ступеней п. Например, при трех трансформаторах η = 0,5, а при п = 5 η = 0,333. Одновременно со снижением коэффициента использования установленной мощности в многоступенчатых установках возрастает суммарная индуктивность рассеяния. Указанные факторы ограничивают количество последовательно соединенных трансформаторов обычно до трех единиц. Так как всегда имеется возможность использовать в работе каждый трансформатор самостоятельно, иногда оправданным оказывается (последовательное соединение четырех-пяти единиц. Например, описана испытательная лаборатория, имеющая пять трансформаторов 350 кВ, которые работают, как правило, самостоятельно, но предусмотрена возможность их последовательного соединения, при котором напряжение на выходе составляет около 1 750 кВ.
Наивысшее напряжение промышленной частоты, полученное в установках последовательного соединения трансформаторов (3 X 750 кВ), составляет 2 250 квдейств или 3 175 квмакс. Такая установка в Научно-исследовательском институте постоянного тока (НИИПТ) в Ленинграде используется в качестве источника переменного напряжения для проведения исследований на опытном участке линии электропередачи напряжением 400—600 кВ. Там же впервые измерены разрядные напряжения при промышленной частоте для электродов «стержень—плоскость» с расстоянием между ними 9 м. При этом расстоянии средний (фиктивный) разрядный градиент потенциала равен 240 кВ 1м. Повышение номинального напряжения линий электропередач в ближайшие годы, по-видимому, потребует сооружения испытательных установок, состоящих из четырех и пяти трансформаторов напряжением 750 кВ каждый.
Установки с последовательно соединенными трансформаторами имеют обычно емкостную нагрузку, которая при испытании кабелей может быть весьма значительной.
При последовательном соединении испытательных трансформаторов, так же как и для отдельных испытательных трансформаторов, иногда производится компенсация емкостного тока подключением параллельно одной из обмоток трансформаторов катушек индуктивности.
В испытательной лаборатории норвежской компании, производящей кабели, сооружена установка переменного напряжения, состоящая из двух трансформаторов 300 кВ и использующая регулируемые индуктивности (реакторы), включенные последовательно в цепь испытания. Реакторы управляются пультом. Установка используется для испытания кабелей переменным напряжением до 600 кВ и имеет мощность 2 400 ква. При номинальной мощности установка может работать непрерывно в течение 30 мин.
Использование регулируемых реакторов настраиваемых в резонанс при последовательном соединении с емкостью кабеля на стороне высокого напряжения, имеет дополнительное преимущество — ток короткого замыкания при пробое кабеля во время испытания снижается до долей номинального тока нагрузки и этим устраняется загорание испытуемых отрезков кабеля.
Регулирование напряжения в первичной сети установок последовательно соединенных трансформаторов, имеющих суммарную мощность 1 000 ква и более, осуществляется либо трансформатором с подвижными обмотками («шуб-трансформатор»), либо специальным двигатель-генератором. Устройство трансформатора с подвижными обмотками и принцип его работы рассматриваются в § 1-3.
Регулирование напряжения с помощью двигатель-генератора является технически наиболее совершенным. Синхронный генератор, имея специальные обмотки, поддерживает синусоидальную форму напряжения как при емкостной, так и при индуктивной нагрузках. Регулирование напряжения осуществляется изменением возбуждения генератора. Для обеспечения устойчивой работы генератора особенно при емкостной нагрузке, возбуждение генератора производится от возбудителя с независимым возбуждением. Для вращения генератора используется синхронный двигатель. Мощность генераторов обычно берется несколько выше, чем суммарная мощность испытательной установки. Генераторы применяются как однофазные, так и трехфазные.
Последовательные соединения обмоток высокого напряжения используются также при устройстве измерительных трансформаторов напряжения на 110 кВ и выше. В этом случае наиболее наглядно иллюстрируются преимущества разделения полного напряжения на отдельные ступени с соответствующей изоляцией их. На рис. 1-16 показано изменение веса измерительных трансформаторов напряжения с увеличением их номинального напряжения при различном исполнении трансформаторов. Как видно из рис. 1-16, для трансформатора в одной установке с металлическим баком с увеличением номинального напряжения в 2 раза вес, отнесенный к 1 кВ, увеличивается в 3 раза. Для трансформаторов, выполненных с последовательным соединением и ступенчатым изолированием обмоток высшего напряжения, вес, οтнесенный к 1 кВ, практически остается постоянным с увеличением напряжения.
Последовательное соединение испытательных трансформаторов
Рис. 1-16. Изменение веса измерительных трансформаторов напряжения в зависимости от UН при различном исполнении трансформаторов.
1— в последовательном соединении ступеней; 2 — в одной ступени.
На рис. 1-17 дано сравнение размеров и необходимого объема масла у трансформаторов, выполненных в обычной конструкции с вводом 2, и трансформаторов, выполненных в изоляционном (фарфоровом) корпусе с последовательным соединением и ступенчатым изолированием обмоток высокого напряжения 1. Трансформатор в многоступенчатом исполнении на напряжение 230 кВ имеет высоту почти в 2 раза меньше, а объем масла примерно в 10 раз меньше, чем трансформатор обычной конструкции на это же напряжение.

Имеются расчеты, показывающие, что стоимость установки из двух трансформаторов 250 кВ в 2 раза меньше, чем стоимости одного трансформатора на 500 кВ. Установки последовательного соединения занимают большую площадь, но ввиду относительно малого веса отдельных трансформаторов и других составных частей облегчается монтаж всей установки и ее ремонт.
Последовательное соединение испытательных трансформаторов
Рис. 1-17. Сравнение размеров измерительных трансформаторов напряжения при их различном исполнении.


Напряжение, кВ

Исполнение трансформатора

Размеры, м

Объем масла, л

А

Б

115

1

2,25

0,7

117

2

3,35

1,0

605

230

1

3,58

0,8

285

2

6,0

1,7

3030

Последовательное соединение — вторичная обмотка

Последовательное соединение — вторичная обмотка

Cтраница 1

Последовательное соединение вторичных обмоток двух трансформаторов тока одной фазы позволяет получить от них большую мощность, а параллельное их соединение дает возможность уменьшить коэффициент трансформации, а следовательно, увеличить ток во вторичной цепи при данном токе в линии.  [1]

При последовательном соединении вторичных обмоток результирующий коэффициент трансформации не изменяется, а полная мощность примерно равна сумме мощностей каждого из трансформаторов тока независимо от величины этих мощностей.  [3]

Таким образом, последовательное соединение вторичных обмоток обеспечивает увеличение уровней выходного напряжения и мощности при сохранении номинального выходного тока. В самом деле, если вторичные обмотки каждого из трансформаторов рассчитаны, например, на 6 В выходного напряжения при номинальном токе 1 А, то при их последовательном соединении значение номинального тока сохраняется, а мощность увеличивается вдвое, так как в 2 раза возрастает выходное напряжение. При параллельном соединении вторичных обмоток в указанном выше примере выходное напряжение было бы равно 6 В, но выходной ток при этом вырос бы в 2 раза.  [4]

Погрешности ИТПТ с последовательным соединением вторичных обмоток главным образом обусловлены отличием реальной петли перемагничивания сердечников от идеальной прямоугольной петли и в меньшей степени конечным значением сопротивления вторичной цепи ИТПТ.  [5]

В результате проведенной работы по исследованию схем с последовательным соединением вторичных обмоток была предложена новая схема. Окончательная отработка основных параметров этой схемы производилась на ряде опытных образцов, изготовленных как НИИПТ, так и позднее Электрозаводом.  [6]

Защиту кабельных линий с числом кабелей два и более рекомендуется производить с последовательным соединением вторичных обмоток трансформаторов тока нулевой последовательности ТЗЛ и ТЗРЛ. Защита с трансформаторами тока типа ТИП может быть рекомендована для мощных двигателей ( при двух и более кабелях) при сравнительно небольших величинах токов однофазного замыкания на землю.  [7]

Для повышения класса точности или для повышения вторичной нагрузки при неизменном классе точности часто практикуют последовательное соединение вторичных обмоток двух втулочных трансформаторов тока одной и той же фазы.  [8]

Последовательное соединение вторичных обмоток в этом случае позволяет получить напряжение 1100 В, что вполне пригодно для рассмотренного источника питания.  [9]

Такая схема не реагирует на междуфазовые короткие замыкания, но чувствительна ко всем видам повреждений, связанных с замыканием элементов электрической сети на землю. Последовательное соединение вторичных обмоток двух трансформаторов тока одной фазы ( рис. 39, е) позволяет получить от них большую мощность, а параллельное ( рис. 39, ж) — уменьшить коэффициент трансформации, увеличивая ток во вторичной цепи при данном токе в линии.  [11]

ТТ, вторичные обмотки которых можно соединять последовательно или параллельно. При последовательном соединении вторичных обмоток коэффициент трансформации не изменяется, так как удваивается число первичных и вторичных витков. Вторичный ток сохраняется неизменным, а вторичная ЭДС удваивается, что позволяет увеличить в 2 раза вторичную мощность. Для встроенных ТТ это очень важно, так как они удалены от реле и измерительных приборов, благодаря чему сопротивление соединяющих проводов получается большим. При параллельном соединении вторичных обмоток коэффициент трансформации уменьшается, так как первичные обмотки включаются последовательно. При этом вторичный ток д

Последовательное соединение — трансформатор — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Последовательное соединение — трансформатор

Cтраница 1

Последовательное соединение трансформаторов позволяет получить на всех ключах одинаковую форму тока управления.  [1]

При последовательном соединении трансформаторов на токи от 150 а и выше номинальные вторичные нагрузки могут быть удвоены при прочих равных условиях.  [2]

При последовательном соединении трансформаторов по каскадной схеме полное напряжение распределяется на несколько ступеней и каждая ступень обеспечивается необходимой изоляцией, а в результате уменьшаются вес, размеры и стоимость конструкции. Кроме того, конструктивно создается возможность частичной замены сложной внутренней изоляции более простой внешней изоляцией на то же самое напряжение.  [3]

Под параллельным или последовательным соединением трансформаторов тока понимается, соответственно, параллельное или последовательное соединение их вторичных обмоток. Первичные обмотки в обоих случаях остаются включенными в сеть последовательно.  [4]

Если оно не удовлетворяется, возникает необходимость в последовательном соединении трансформаторов тока или, в крайнем случае, в питании отключающих катушек от отдельных трансформаторов тока. Может быть также увеличен ток срабатывания защиты, если это допустимо по условиям чувствительности.  [5]

При этом коэффициент трансформации схемы остается равным пт. Необходимость в последовательном соединении трансформаторов тока возникает при использовании в схеме защиты маломощных трансформаторов с целью повышения точности их работы.  [7]

Реально эта составляющая небаланса может быть уменьшена выравниванием и уменьшением нагрузки на трансформаторы тока. Это достигается увеличением сечения соединительных проводов, последовательным соединением трансформаторов тока в фазах плеча защиты ( особенно на стороне, где трансформаторы тока соединяются в треугольник) и, наконец, переходом к одноамперным трансформаторам тока.  [8]

Напряжение, подаваемое на пластины горизонтального отклонения, получается от генератора развертки, синхронизированного импульсами из цепи возбуждения, при этом фазу напряжения можно изменять. Эта схема ( рис. 5 — 30) представляет собой последовательное соединение трансформатора, фазовращателя, формирователя, дифференциатора и генератора развертки. Таким образом, отрицательный импульс возникает в середине периода. В действительности эта синусоида деформирована и содержит высшие гармонические составляющие. С помощью фазовращателя можно выставить фазу напряжения генератора развертки так, чтобы она совпадала с фазой напряжения, влияние которого на измерение желательно исключить. Появление дефекта в поле одной из измерительных катушек вызывает смещение синусоиды ( прерывистая кривая) на экране осциллоскопа. Напряжение, подводимое к пластинам вертикального отклонения, кроме того, подается к щелевому усилителю, который в нормальных условиях не работает.  [9]

Субгармоники иногда возникают в электрических сетях, содержащих насыщенные трансформаторы, если активное сопротивление цепи мало и йочти отсутствует нагрузка. Поскольку характеристика намагничивания трансформаторов нелинейна, они возникают только в узких пределах значений емкости и приложенного напряжения. Субгармоники могут возбудиться как при последовательном соединении трансформатора и емкости, так и при параллельном. Если они возбуждаются, то в сети возникают нерегулярные изменения напряжения и тока. Субгармоники могут быть причиной перенапряжений, опасных для изоляции.  [10]

Обмотки возбуждения включены последовательно таким образом, что протекающий по ним пере менный ток создает в сердечниках переменные поля противоположных направлений. Благодаря этому напряжения, индуктированные в измерительных обмотках, при отсутствии внешнего поля оказываются в противоположных фазах. Внешнее поле искажает симметрию цикла намагничива ния, вследствие чего в электродвижущих силах, индуктированных в измерительных обмот ках, появляются четные гармоники, которые складываются из-за последовательного соединения трансформаторов. В результате н

Параллельное соединение обмоток. Соединение обмоток трансформаторов. Проверка направления витков при помощи батарейки и мультиметра

Как соединить две первичные и две вторичные обмотки трансформатора. Типичный понижающий трансформатор с двумя первичными (Primary) и двумя вторичными (Secondary) обмотками, представлен на изображении.

Темная точка обозначает начало обмотки (идентичную полярность обмоток в данной точке)

Объединяя обмотки первичные между собой, мы тем самым назначим применение трансформатору либо в сети с напряжением переменного тока — 110 -120 vv, либо в сети переменного тока 220 — 240 vv .

Поэтому он имеет две или более электрических цепей с взаимно индуктивно связанными частями и соединен с одной или несколькими магнитными цепями для прохождения индукционных потоков. что магнитные цепи принимают наименьшее нежелание, и поэтому они изготовлены из железа с высокой проницаемостью; для ограничения потерь, присущих передаче токов через электрические цепи, они обычно состоят из меди с высокой проводимостью. Форма и расположение друг друга обязательно со временем менялись, в связи с прогрессом техники и различными условиями упражнений.

Объединяя вторичные обмотки трансформатора и в зависимости от схемы объединения, мы тем самым определяем какое схемное решение будет использовать ту или иную схемы объединения вторичных обмоток трансформатора.

Манипулируя способом объединения между собой первичных и между собой вторичных обмоток трансформатора мы можем увеличить или уменьшить выходное напряжение ил мощность. А также пределы входного напряжения.

Румкорф, введенной в его бобине, питаемой однонаправленным периодически прерываются первичным током, цилиндрические сердечники состоят из железа с открытыми проводами на концах, чтобы сделать изменения быстрее магнитного потока. Они были оснащены подвижными сердечниками, выполненными из железной проволоки, подобной катушкам Рухмкорффа; первичная и вторичная обмотки были разделены на секции, по-разному сгруппированные вместе для изменения коэффициентов трансформации. Последовательное соединение праймеров по-прежнему имело недостаток в обеспечении одного источника питания для всех вторичных цепей, что делает настройку несовершенной.

Типовое соединение первичных обмоток трансформатора показано на изображении с лева.

При параллельным (Parallel) соединении, напряжение питания параллельно соединенных первичных обмоток трансформатора останется неизменным в нашем примере 120 v.

Направление витков на разных катушках

Полученные таким образом результаты привели к тому, что технический персонал обратил внимание на важность того, что переменные токи могут принимать энергетические передачи и подтолкнуть дом Ганца к совершенствованию системы путем соединения первичных цепей параллельно друг с другом, и разработка новых конструктивных форм.

Стэнли начался тот же год с параллельными трансформаторными заводами. В современных крупных энергетических, трансмиссионных и распределительных установках наиболее часто используются переменные токи, и трансформаторы являются одной из важнейших функций среди машин, поскольку они позволяют изменять коэффициенты мощности на каждом этапе, адаптируя их к большей экономии Кроме того, они по-прежнему ценны как средство регулирования и тестирования и необходимы для мер с высокими токами и высокой напряженностью, поэтому во многих отношениях они заслуживают отдельного рассмотрения.

В случае же последовательного (Series) соединения, напряжение питания удвоится.


Типовое соединение вторичных обмоток трансформатора.

1.Первый вариант — это когда используем как есть. Каждая вторичная обмотка трансформатора запитывает свою нагрузку.

Силовые трансформаторы. — Типы и материалы строительства. — Дом Ганца, хорошо понимая важностьфракционирования магнитных сердечников, чтобы ограничить потери из-за вихревых токов, формируется их в своих первичных процессоров в виде проводов плащ обволакивающее систему из двух спиралей сопоставляются, или подобно В последующих конструкциях для простоты ядра были образованы призматическими пакетами железных листов, которые были сильно связаны с помощью подходящих рамок, и такое расположение он по существу сохраняется в большинстве современных трансформаторов, монофазных и полифазных, первый может иметь центральную обернутую сердцевину и два боковых затвора или два симметрично раненных и сшитых связанных ядра.

2. Второй вариант — это последовательное соединение вторичных обмоток трансформатора.

В итоге мы получим удвоенное напряжение на выходе 2*12.

Мы получим выходное напряжение 24v при тех же токах, что и в схеме независимой работы вторичных обмоток.

Последовательное соединение обмоток

В многофазных системах, где нет необходимости прибегать к агрегаты из нескольких однофазных устройств могут обматывать первичной и вторичной ветвях различных фаз, распределенных по парам над несколькими ядрами ядра или столбцами, взаимосвязанными подходящими переходами. В двухфазных устройствах параллельные ядра — три с копланарными центрами, а единственные концы завернуты, а медиана предназначена для потока результирующего потока. На трех фазах обернутые ядра равны трем, и симметрия может быть организована с осями по краям треугольной равносторонней призмы или для простоты быть расположена в одной плоскости.

3. Третий вариант — это схема со средней точкой. Этот вариант применим в схемах с двуполярным питанием.

4. Четвертый вариант — это параллельное соединение вторичных обмоток трансформатора. Такая схема увеличивает в двое выходной ток. Увеличивает выходную мощность, напряжение остается прежним.

Как соединить две первичные и две вторичные обмотки трансформатора. Трансформаторы с двойными обмотками перевичными и двойными обмотками вторичными, имеют хорошую универсальность, что дает возможность их использования в различных схемных решениях.

Экран из алюминиевой фольги

Вся ось призмы в первом случае, или сбоку во втором и продолжающаяся на той же плоскости, также может быть добавлена ​​к одной или двум вспомогательным колоннам, привязанным к основной те же ярлыкам, но обматывающие обмотки и имеющие целью прохождение гармонически

Принципы трансформаторов в параллельном соединении — Новости

Введение

Для подачи нагрузки, превышающей номинал существующего трансформатора, два или более трансформатора могут быть подключены параллельно с существующим трансформатором. Трансформаторы подключаются параллельно, когда нагрузка на один из трансформаторов больше, чем его емкость.

Принципы трансформаторов в параллельном соединении (часть 1)

Надежность увеличивается при параллельной работе, а не на одном большом блоке.

Стоимость, связанная с поддержанием запасных частей, меньше, когда два трансформатора соединены параллельно. Обычно экономично устанавливать другой трансформатор параллельно вместо замены существующего трансформатора на один большой блок.

Стоимость запасного устройства в случае двух параллельных трансформаторов (одинакового номинала) также ниже стоимости одного большого трансформатора. Кроме того, предпочтительнее иметь параллельный трансформатор по причине надежности.

При этом по меньшей мере половина нагрузки может быть поставлена ​​с отключенным одним трансформатором .

Условие параллельной работы трансформатора

Для параллельного подключения трансформаторов первичные обмотки трансформаторов подключаются к шинам источника, а вторичные обмотки подключаются к шинам нагрузки.

Различные условия, которые должны быть выполнены для успешной параллельной работы трансформаторов:

  1. То же напряжение и коэффициент поворота (как первичное, так и вторичное напряжение одинаково)
  2. То же процентное сопротивление и отношение X / R
  3. Идентичное положение переключателя
  4. Те же рейтинги KVA
  5. Такой же сдвиг угла фазы (группа векторов одинакова)
  6. Точная частота
  7. Одинаковая полярность
  8. Одинарная фазовая последовательность

Некоторые из этих условий являются удобными, а некоторые являются обязательными.

Удобными условиями являются: одинаковое отношение напряжения и коэффициент поворота, одинаковый процентный импеданс, одинаковый рейтинг KVA, одинаковое положение переключателя переплета.

Условиями обязательных условий являются: одинаковый сдвиг по углу фазы, одна и та же полярность, одна и та же фазовая последовательность и одинаковая частота. Когда удобные условия не выполняются, возможна параллельная работа, но не оптимальная.

1. То же соотношение между коэффициентом пропорциональности и коэффициентом поворота (на каждом кране)

Если параллельно подключенные трансформаторы имеют несколько разные отношения напряжения, то из-за не

Types of Transformer — разные типы трансформаторов

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

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

В комплекте:

types-of-transformer

Различные типы трансформаторов

Различные типы трансформаторов, показанные на рисунке выше, подробно описаны ниже.

Повышающий и понижающий трансформатор

Этот тип трансформатора классифицируется на основании 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 передающих сетях 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 напрямую потребителю, 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 передающей сети, колебания нагрузки будут очень меньшими, поскольку они не подключены напрямую со стороны 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 высокого тока и низкого напряжения. Бумага, пропитанная смолой, и масло используются для изоляции.

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

types-of-transformer-fig-2
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 ВЛ железных дорог электрифицированных АС
  • В городских районах многие дома питаются от однофазного распределительного трансформатора, а в сельской местности может быть возможно, что одному дому потребуется один 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 высокий для подачи непосредственно на измерительный прибор, трансформатор тока используется для преобразования высокого 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, что позволяет измерить точность измерения на вторичной стороне. Термин соотношение имеет большое значение в компьютерной томографии.
    Например, если его соотношение составляет 2000: 5, это означает, что ТТ 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, номинальные характеристики, насыщение и т. Д.
    В трансформаторе тока полный первичный ток представляет собой векторную сумму тока возбуждения и тока, равного реверсированию вторичного тока, умноженному на коэффициент передачи.

types-of-transformer-eq
Где,
I p — первичный ток
I с — вторичный или обратный 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 — понизить 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 500 В подается на первичную обмотку.Различные типы трансформаторов напряжения показаны ниже на рисунке
types-of-transformer-fig-3

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

Ошибка напряжения в процентах определяется уравнением, приведенным ниже
types-of-transformer-eq1

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 друг с другом, образуя одну вторичную обмотку, трансформатор, как говорят, 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 единственный трехфазный трансформатор. Подключение трехфазного трансформатора может быть выполнено по схеме звезда (звезда) и треугольник (сетка).

Соединение первичной и вторичной обмоток может осуществляться различными комбинациями, показанными ниже

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

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

,

Подключение трансформатора Star-Star

Dry type cast resin transformer Dry type cast resin transformer Сухой трансформатор с литой изоляцией

Обмотки трехфазных трансформаторов могут быть подключены по Y или Δ таким же образом, как и для трех однофазных трансформаторов.

Поскольку вторичные обмотки могут быть подключены либо по Y, либо по Δ, независимо от того, какое соединение используется на первичных обмотках, должно быть четыре способа соединения обмоток трехфазного трансформатора для преобразования трехфазных напряжений, а именно Yy, Δ — Δ, Y-Δ и Δ -y.

Межсоединения выполняются внутри корпуса, поэтому снаружи корпуса необходимо вывести только клеммы:
  1. Звезда — Звездообразный трансформатор ( Yy0 или Yy6 )
  2. Delta — Delta Transformer ( Dd0 или Dd6 )
  3. Дельта — звездообразный трансформатор ( Dy )
  4. Звезда-треугольник трансформатор ( ярдов ) (заземляющий трансформатор)
  5. Зигзагообразный трансформатор ( Yz, Dz ) (заземляющий трансформатор)
  6. Scott ( «T» тип ) Трансформатор (заземляющий трансформатор)

1.Соединение звезда-звезда (Y-y)

Star-Star (Y-y) Transformer Connection Star-Star (Y-y) Transformer Connection Подключение трансформатора звезда-звезда (Y-y)

В первичной обмотке Каждая фаза на 120 ° сдвинута по фазе с двумя другими фазами.
В вторичной обмотке Каждая фаза на 120 ° сдвинута по фазе с двумя другими фазами.

Каждая первичная обмотка магнитно связана с одной вторичной обмоткой через общий стержень сердечника. Наборы обмоток, которые связаны магнитным полем, показаны на векторной диаграмме параллельно друг другу.При соединении Y-Y каждая первичная и вторичная обмотки подключены к нейтральной точке.

Нейтральная точка может или не может быть выведена на внешнее физическое соединение, а нейтраль может быть или не может быть заземлено.

Neutral connection Neutral connection Подключение нейтрали

Токи намагничивания трансформатора не являются чисто синусоидальными, даже если возбуждающие напряжения синусоидальны. Токи намагничивания имеют значительное количество нечетных гармонических составляющих. Если три идентичных трансформатора подключены к каждой фазе и возбуждаются напряжением 60 Гц равной величины, основные компоненты возбуждающих токов 60 Гц компенсируют друг друга в нейтрали.

Это связано с тем, что основные токи 60 Гц фаз A, B и C не совпадают по фазе на 120 ° друг с другом, и векторная сумма этих токов равна нулю.

Токи третьей, девятой, пятнадцатой и других так называемых гармоник нулевой последовательности находятся в фазе друг с другом; следовательно, эти компоненты не компенсируют друг друга в нейтрали, а суммируются по фазе друг с другом для создания тока нейтрали нулевой последовательности при условии, что существует путь для протекания тока нейтрали.

Из-за нелинейной формы кривой B-H для поддержания синусоидальных наведенных напряжений требуются токи намагничивания нечетной гармоники.Если некоторые из гармоник тока намагничивания отсутствуют, индуцированные напряжения не могут быть синусоидальными.


Y-Y соединение с заземленной нейтралью

На рисунке ниже показана ситуация, когда первичная нейтраль возвращается к источнику напряжения в четырехпроводной трехфазной цепи. Каждый из токов намагничивания, обозначенных IR, IY и IB, содержит основной ток 60 Гц и все нечетные гармонические токи, необходимые для поддержки синусоидальных наведенных напряжений.

Transformer Y-Y  Connection with Grounded Neutral Transformer Y-Y  Connection with Grounded Neutral Соединение Y-Y трансформатора с заземленной нейтралью

Токи намагничивания нулевой последовательности объединяются, чтобы сформировать нейтральный ток IN, который возвращает эти нечетные гармоники к источнику напряжения.Если предположить, что первичное напряжение является синусоидальным, индуцированные напряжения VR, VY и VB (как в первичной, так и вторичной обмотке) также синусоидальны.

Подключение первичной нейтрали к нейтрали генератора имеет дополнительное преимущество, заключающееся в том, что оно устраняет искажения во вторичных фазных напряжениях. Если поток в сердечнике имеет синусоидальную форму волны, тогда он будет давать синусоидальную форму волны для напряжения. Но из-за характеристик железа синусоидальная форма волны потока требует наличия третьей гармонической составляющей в возбуждающем токе.Поскольку частота этого компонента в три раза превышает частоту цепи при любой заданной константе. Он будет пытаться течь либо к нейтральной точке в обмотках трансформатора, либо от нее.

При изолированной нейтрали не может протекать ток тройной частоты, поэтому поток в сердечнике не будет синусоидальным, а напряжения будут искажены. Если первичная нейтраль соединена с нейтралью генератора, токи тройной частоты могут решить эту проблему. Альтернативный способ преодоления этой трудности — использование третичной обмотки с низким номиналом кВА.Эти обмотки соединены треугольником и образуют цепь, в которой могут протекать токи тройной частоты. Таким образом, синусоидальное напряжение на первичной обмотке даст синусоидальное напряжение на вторичной стороне.

Эта ситуация меняется, если нейтрали обоих наборов первичной и вторичной обмоток не заземлены.


Y-Y соединение без заземленной нейтрали

Если нейтрали как первичной, так и вторичной обмотки разомкнуты и поэтому нет пути для протекания гармонических токов нулевой последовательности, и индуцированные напряжения не будут синусоидальными.

Transformer Y-Y Connection without Grounded Neutral Transformer Y-Y Connection without Grounded Neutral Подключение трансформатора Y-Y без заземленной нейтрали

V’R, V’Y и V’B не будут синусоидальными. Это приводит к искажениям вторичных напряжений. Результирующее искажение напряжения эквивалентно Y-Y трансформатору с токами нулевой последовательности, которые могут протекать в первичной нейтрали с воображаемой наложенной первичной обмоткой, несущей только токи нулевой последовательности, сдвинутые по фазе на 180 ° по фазе с нормальными токами нулевой последовательности.

Анализ напряжений, индуцируемых «первичными обмотками», значительно усложняется тем фактом, что сердечник является сильно нелинейным, так что каждая из отдельных гармонических токов нулевой последовательности, переносимых фантомными первичными обмотками, будет индуцировать гармоники даже более высокого порядка. напряжения тоже.

Анализ Фурье может использоваться для приближения вторичных напряжений с открытой первичной нейтралью. Взяв по одной фазе, нормальный ток намагничивания для синусоидального напряжения возбуждения строится по кривой B-H трансформатора. Нормальный ток намагничивания преобразуется в ряд Фурье, а затем восстанавливается путем удаления всех гармоник нулевой последовательности.

Результирующий ток возбуждения будет иметь форму, отличную от нормального тока возбуждения, который затем используется для построения наведенного напряжения с использованием кривой B-H в той же манере, которая использовалась для построения исходного тока возбуждения.

Этот процесс довольно трудоемок, поэтому достаточно сказать, что если Y-Y трансформатор не имеет нейтрального пути для возбуждающих токов нулевой последовательности, во вторичной обмотке будут индуцироваться гармонические напряжения, даже если возбуждающее напряжение чисто синусоидальное.

Преимущества соединения Y-Y

Без смещения фаз

Первичная и вторичная цепи совпадают по фазе; т.е. нет никаких сдвигов фазового угла, вносимых соединением Y-Y. Это важное преимущество, когда трансформаторы используются для каскадного соединения систем с различным напряжением.Например, предположим, что есть четыре системы, работающие на 800, 440, 220 и 66 кВ, которые необходимо соединить между собой. Подстанции могут быть построены с использованием соединений трансформатора Y-Y для соединения любых двух из этих напряжений. Системы 800 кВ могут быть связаны с системами 66 кВ посредством одного преобразования от 800 до 66 кВ или через серию каскадных преобразований на 440, 220 и 66 кВ.

Требуется несколько оборотов для обмотки

Из-за соединения звездой фазные напряжения в (1 / √3) раз превышают линейное напряжение.Следовательно, требуется меньшее количество оборотов. Также меньше нагрузка на изоляцию. Это делает подключение экономичным для небольших высоковольтных устройств.

Требуемый меньший уровень изоляции

Если нейтральный конец обмотки, соединенной по схеме Y, заземлен, то есть возможность использовать пониженный уровень изоляции на нейтральном конце обмотки. Обмотка, соединенная по фазам, требует полной изоляции всей обмотки.

Ручка для тяжелых грузов

Из-за соединения звездой фазный ток такой же, как и линейный.Следовательно, обмотки должны нести большие токи. Это увеличивает поперечное сечение обмоток. Таким образом, обмотки обладают механической прочностью и могут выдерживать большие нагрузки и ток короткого замыкания.

Использование для трехфазной четырехпроводной системы

Имеется нейтраль, подходит для трехфазной четырехпроводной системы.

Устранение искажений напряжения вторичной фазы

Соединение первичной нейтрали с нейтралью генератора устраняет искажения во вторичных фазных напряжениях, давая путь токам тройной частоты по направлению к генератору.

Синусоидальное напряжение на вторичной стороне

Нейтраль открывает путь для прохождения тока тройной частоты на сторону генератора, поэтому синусоидальное напряжение на первичной обмотке будет давать синусоидальное напряжение на вторичной стороне.

Используется как Автотрансформатор

Y-Y трансформатор может быть сконструирован как автотрансформатор с возможностью значительной экономии затрат по сравнению с конструкцией двухобмоточного трансформатора.

Лучшее защитное реле

Настройки защитного реле будут лучше защищать линию от замыканий на землю, когда используются соединения трансформатора Y-Y с глухозаземленной нейтралью.

Недостатки Y-Y соединения

Выпуск третьей гармоники

Напряжения в любой фазе Y-Y трансформатора на 1200 раз меньше напряжений в любой другой фазе. Однако составляющие третьей гармоники каждой фазы будут синфазны. Нелинейность сердечника трансформатора всегда приводит к генерации третьей гармоники.

Сумма этих составляющих приводит к большой (может быть даже больше, чем основная составляющая) составляющей третьей гармоники.

Повышенное напряжение при осветительной нагрузке

Присутствие третьей гармоники (и других гармоник нулевой последовательности) в незаземленной нейтрали может вызвать условия перенапряжения при небольшой нагрузке. При конструировании трансформатора YY с использованием однофазных трансформаторов, соединенных в батарею, измеренные межфазные напряжения не составляют 57,7% от межфазного напряжения системы без нагрузки, а составляют около 68% и уменьшаются очень быстро по мере того, как банк загружен.

Эффективные значения напряжений на разных частотах складываются путем извлечения квадратного корня из суммы квадратов напряжений.При синусоидальном межфазном напряжении составляющая третьей гармоники межфазного напряжения составляет около 60%.

Падение напряжения при несимметричной нагрузке

При несимметричных нагрузках между фазой и нейтралью может наблюдаться большое падение напряжения. Это вызвано тем, что междуфазные нагрузки вызывают падение напряжения через реактивное сопротивление утечки трансформатора, тогда как нагрузки между фазой и нейтралью вызывают падение напряжения через намагничивающее реактивное сопротивление, которое в 100-1000 раз больше, чем утечка. реактивное сопротивление.

Перегретый бак трансформатора

При определенных обстоятельствах трехфазный трансформатор, подключенный по схеме Y-Y, может вызвать сильный перегрев резервуара, который может быстро разрушить трансформатор. Обычно это происходит при обрыве фазы в первичной цепи и нагрузке во вторичной цепи.

Чрезмерное возбуждение сердечника в неисправном состоянии

Если замыкание фазы на землю происходит в первичной цепи с заземленной первичной нейтралью, то напряжение между фазой и нейтралью на неповрежденных фазах увеличивается до 173% от нормального напряжения.Это почти наверняка приведет к чрезмерному возбуждению сердечника со значительно увеличенными токами намагничивания и потерями в сердечнике

Если обе нейтрали первичной и вторичной обмоток отключены, то замыкание фазы на землю во вторичной цепи вызывает протекание тока замыкания нейтрали в первичной цепи. В этом случае защита заземления в нейтрали первичной цепи может сработать при неисправностях вторичной цепи

Переключение нейтрали

Если нагрузка на вторичной стороне несимметрична, то характеристики этого соединения неудовлетворительны, тогда возможно смещение нейтральной точки.Чтобы предотвратить это, необходимо соединить нейтраль первичной обмотки с нейтралью генератора.

Искажение вторичного напряжения

Даже если звезда или нейтраль первичной обмотки заземлены, третья гармоника, присутствующая в напряжении генератора, может появиться на вторичной стороне. Это вызывает искажения во вторичных фазных напряжениях.

Повышенное напряжение при небольшой нагрузке

Присутствие третьей гармоники (и других гармоник нулевой последовательности) в незаземленной нейтрали может вызвать условия перенапряжения при небольшой нагрузке.

Сложность согласования защиты земли

В Y-Y трансформаторе короткое замыкание на землю со стороны низкого уровня вызывает ток замыкания на землю в первичной обмотке, что затрудняет координацию.

Повышение напряжения исправной фазы при замыкании фазы на землю

Если замыкание фазы на землю происходит в первичной цепи с заземленной первичной нейтралью, то напряжение между фазой и нейтралью на поврежденных фазах UN увеличивается до 173% от нормального напряжения.

Если обе нейтрали первичной и вторичной обмоток отключены, то замыкание фазы на землю во вторичной цепи вызывает протекание тока замыкания нейтрали в первичной цепи.

Отключение T / C при замыкании на землю

Все гармоники будут распространяться через трансформатор, путь тока нулевой последовательности через трансформатор непрерывен, одно замыкание на землю приведет к отключению трансформатора.

Подходит для трансформатора с сердечником

В таком типе подключения с трехфазной системой отсутствуют напряжение и ток третьей гармоники. или трехфазных блоков корпусного типа, фазное напряжение третьей гармоники может быть высоким. Этот тип подключения больше подходит для трансформаторов с сердечником.

Приложение

Этот тип трансформатора используется редко из-за проблем с несимметричными нагрузками.

Это экономично для небольших высоковольтных трансформаторов , так как количество витков на фазу и количество необходимой изоляции меньше.

,

Различные типы трансформаторов и их применение

Трансформатор — это широко используемое устройство в области электротехники и электроники. Это электромагнитное устройство, которое следует основному принципу электромагнетизма, открытому Майклом Фарадеем. Мы подробно рассмотрели строительство и эксплуатацию трансформаторов в предыдущем руководстве. Здесь мы рассмотрим различных типов трансформаторов , используемых в различных типах приложений. Однако все трансформаторы типа работают по одним и тем же принципам, но имеют разную конструкцию.

Типы трансформаторов в зависимости от уровня напряжения

Трансформатор может иметь несколько типов конструкции. Трансформатор не имеет электрического соединения с одной стороны на другую; Тем не менее, две электрически независимые катушки могут проводить электричество посредством электромагнитного потока. Трансформатор может иметь несколько катушек или обмоток как на первичной, так и на вторичной стороне. В некоторых случаях несколько первичных сторон, где две катушки соединены последовательно, часто называют с центральным отводом .Это состояние центрального отвода также можно увидеть на вторичной стороне.

Трансформаторы

могут быть сконструированы таким образом, что они могут преобразовывать уровень напряжения первичной стороны во вторичную. В зависимости от уровня напряжения трансформатор бывает трех категорий. Понижающий, повышающий и развязывающий трансформаторы . Для изолирующего трансформатора уровень напряжения одинаков для обеих сторон.

1. Понижающий трансформатор

Step-Down Transformer

Понижающий трансформатор

используется как в электронике, так и в электротехнике.Понижающий трансформатор преобразует уровень первичного напряжения в более низкое напряжение на вторичном выходе. Это достигается соотношением первичной и вторичной обмоток. Для понижающих трансформаторов количество обмоток на первичной стороне больше, чем на вторичной. Следовательно, общее соотношение первичной и вторичной обмоток всегда остается более 1.

В области электроники многие приложения работают на 5 В, 6 В, 9 В, 12 В, 24 В или в некоторых случаях 48 В.Для преобразования напряжения однофазной розетки 230 В переменного тока в требуемый низкий уровень напряжения требуются понижающие трансформаторы. В КИП, а также во многих электрических типах оборудования понижающий трансформатор является основным требованием для силовой части.

В электрических системах понижающие трансформаторы используются в системе распределения электроэнергии, работающей от очень высокого напряжения, чтобы обеспечить низкие потери и экономичное решение для передачи электроэнергии на большие расстояния.Для преобразования высокого напряжения в линию питания низкого напряжения используется понижающий трансформатор.

2. Повышающий трансформатор

Step-Up Transformer

Повышающий трансформатор прямо противоположен понижающему трансформатору. Повышающий трансформатор увеличивает низкое первичное напряжение до высокого вторичного напряжения . Опять же, это достигается за счет соотношения первичной и вторичной обмоток. Для повышающего трансформатора соотношение первичной обмотки и вторичной обмотки остается менее 1 .Это означает, что количество витков во вторичной обмотке больше, чем в первичной.

В электронике, повышающие трансформаторы часто используются в стабилизаторах, инверторах и т. Д., Где низкое напряжение преобразуется в гораздо более высокое напряжение.

Повышающий трансформатор также используется в распределении электроэнергии . Высокое напряжение требуется для приложений, связанных с распределением электроэнергии. Повышающий трансформатор используется в сети для повышения уровня напряжения перед распределением.

3. Разделительный трансформатор

Isolation Transformer

Разделительный трансформатор не преобразует никакие уровни напряжения. Первичное напряжение и вторичное напряжение изолирующего трансформатора всегда остаются неизменными. Это связано с тем, что коэффициент первичной и вторичной обмоток всегда равен 1 . Это означает, что количество витков первичной и вторичной обмоток в изолирующем трансформаторе одинаково.

Изолирующий трансформатор используется для изоляции первичной и вторичной обмоток.Как обсуждалось ранее, трансформатор не имеет электрических соединений между первичной и вторичной обмотками, он также используется в качестве изолирующего барьера, где проводимость происходит только с магнитным потоком. Используется в целях безопасности и для отмены передачи шума от первичного к вторичному или наоборот.

Типы трансформаторов в зависимости от материала сердечника

Трансформатор передает энергию, проводя электромагнитный поток через материал сердечника.Различные материалы сердечника создают разную плотность потока. В зависимости от материалов сердечника в области энергетики и электроники используются несколько типов трансформаторов.

1. Трансформатор с железным сердечником

В трансформаторе

с железным сердечником в качестве материала сердечника используется несколько пластин из мягкого железа. Благодаря отличным магнитным свойствам железа магнитная связь трансформатора с железным сердечником очень высока. Таким образом, КПД трансформатора с железным сердечником также высок.

Iron Core Transformer

Пластины с сердечником из мягкого железа могут быть разных форм и размеров.Катушки первичной и вторичной намотаны или намотаны на формирователь катушек. После этого катушечный формирователь устанавливается в пластинах сердечника из мягкого железа. В зависимости от размера и формы сердечника на рынке доступны различные типы сердечниковых пластин. Несколько распространенных форм: E, I, U, L и т. Д. Железные пластины тонкие, и несколько пластин сгруппированы вместе, чтобы сформировать собственно сердечник. Например, сердечники типа E изготавливаются из тонких пластин с видом на букву E.

Transformer core design types

Трансформаторы с железным сердечником широко используются и обычно имеют больший вес и форму.

2. Трансформатор с ферритовым сердечником

В трансформаторе с ферритовым сердечником используется ферритовый сердечник из-за высокой магнитной проницаемости. Этот тип трансформатора обеспечивает очень низкие потери в высокочастотном применении. Из-за этого трансформаторы с ферритовым сердечником используются в высокочастотных приложениях, таких как импульсные источники питания (SMPS), приложения, связанные с RF и т. Д.

Ferrite Core Transformer

Трансформаторы

с ферритовым сердечником также могут иметь различные формы и размеры в зависимости от требований приложения.Он в основном используется в электронике, а не в электротехнике. Наиболее распространенной формой трансформатора с ферритовым сердечником является сердечник E.

3. Трансформатор с тороидальным сердечником

Toroidal Core Transformer

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.

4. Трансформатор с воздушным сердечником

Трансформатор

Air Core не использует физический магнитный сердечник в качестве материала сердечника. Потоковая связь трансформатора с воздушным сердечником полностью выполнена с использованием воздуха.

Air Core transformer

В трансформаторе с воздушным сердечником на первичную обмотку подается переменный ток, который создает вокруг нее электромагнитное поле.Когда вторичная катушка помещается внутри магнитного поля, согласно закону индукции Фарадея, вторичная катушка индуцируется магнитным полем, которое в дальнейшем используется для питания нагрузки.

Однако трансформатор с воздушным сердечником имеет низкую взаимную индуктивность по сравнению с физическим материалом сердечника, таким как железо или ферритовый сердечник.

Он используется в портативной электронике, а также в приложениях, связанных с радиочастотами. Из-за отсутствия физического материала сердечника он очень легкий с точки зрения веса.Правильно настроенный трансформатор с воздушным сердечником также используется в решениях для беспроводной зарядки, где первичные обмотки расположены внутри зарядного устройства, а вторичные обмотки расположены внутри целевого устройства.

Типы трансформаторов в зависимости от расположения обмоток

Трансформатор можно классифицировать по порядку намотки. Один из популярных типов — трансформаторы с автоматической обмоткой.

Трансформатор с автоматической обмоткой

До сих пор первичная и вторичная обмотки фиксированы, но в случае трансформатора с автоматической обмоткой первичная и вторичная обмотки могут быть соединены последовательно, а центральный ответвительный узел является подвижным.В зависимости от центрального положения отвода вторичное напряжение может изменяться.

Auto Winding transformer

«Авто» — это не сокращение от «Автомат»; скорее, чтобы уведомить себя или одиночную катушку. Эта катушка формирует соотношение, которое состоит из двух частей: первичной и вторичной. Положение центрального ответвительного узла определяет соотношение первичной и вторичной обмоток, таким образом изменяя выходное напряжение.

Чаще всего используется V ARIAC , прибор для создания переменного переменного тока из постоянного входного переменного тока.Он также используется в приложениях, связанных с передачей и распределением электроэнергии, где требуется частая замена высоковольтных линий.

Типы трансформаторов в зависимости от использования

Также доступно несколько типов трансформаторов, которые работают в определенной области. Как в электронике, так и в электротехнике, несколько специальных трансформаторов используются в качестве понижающих или повышающих трансформаторов в зависимости от области применения. Итак, трансформаторы можно классифицировать следующим образом в зависимости от использования:

1.Power Domain

  • Силовой трансформатор
  • Измерительный трансформатор
  • Распределительный трансформатор

2. Домен электроники

  • Импульсный трансформатор
  • Трансформатор аудиовыхода

1. Трансформаторы, используемые в области питания

В области «Электрооборудование» область «Электроэнергетика» занимается производством, измерением и распределением электроэнергии. Однако это очень большая область, где трансформаторы являются важной частью для обеспечения безопасного преобразования энергии и успешной подачи энергии на подстанцию ​​и конечным пользователям.

Трансформаторы, которые используются в области питания, могут быть как наружными, так и внутренними, но в основном наружными.

(а) Силовой трансформатор

Силовые трансформаторы

больше по размеру и используются для передачи энергии на подстанцию ​​или в общественное электроснабжение. Этот трансформатор действует как мост между генератором энергии и первичной распределительной сетью. В зависимости от номинальной мощности и спецификации силовые трансформаторы можно разделить на три категории: трансформатор малой мощности , трансформаторы средней мощности и трансформаторы большой мощности .Номинальная мощность может быть от 30 кВА до 500-700 кВА или, в некоторых случаях, может быть равна или больше 7000 кВА для трансформатора малой номинальной мощности. Мощность трансформатора среднего номинала может достигать 50-100 МВА, тогда как трансформаторы большой мощности могут выдерживать более 100 МВА.

Power Transformer

Из-за очень высокой выработки мощности конструкция силового трансформатора также имеет решающее значение. Конструкция включает прочную изоляционную периферию и хорошо сбалансированную систему охлаждения. Наиболее распространенные силовые трансформаторы заполнены маслом.

Основным принципом силового трансформатора является преобразование высокого тока низкого напряжения в низкий ток высокого напряжения . Это необходимо для минимизации потерь мощности в системе распределения электроэнергии.

Еще одним важным параметром силового трансформатора является наличие фазы. Обычно силовые трансформаторы работают в трехфазной системе , но в некоторых случаях также используются однофазные малые силовые трансформаторы.Трехфазные силовые трансформаторы являются наиболее дорогими и эффективными, чем однофазные силовые трансформаторы.

(б) Измерительный трансформатор

Измерительный трансформатор часто называют измерительным трансформатором. Это еще один широко используемый измерительный прибор в области мощности. Измерительный трансформатор используется для изоляции основного питания и преобразования тока и напряжения в меньшем соотношении к его вторичному выходу. Измеряя выходную мощность, можно измерить фазу, ток и напряжение фактической линии электропередачи.

Measurement Transformer

На изображении выше показана конструкция трансформатора тока.

(c) Распределительный трансформатор

Используется на последней фазе системы распределения электроэнергии. Распределительные трансформаторы представляют собой понижающий трансформатор, который преобразует высокое сетевое напряжение в требуемое конечным потребителем напряжение, 110 или 230 В. Он также может быть однофазным или трехфазным.

Distribution Transformer

Распределительные трансформаторы могут быть меньше по форме, а также больше, в зависимости от мощности преобразования или номинальных значений.

Распределительные трансформаторы

можно разделить на другие категории в зависимости от типа используемой изоляции. Он может быть сухим или погружным в жидкость. Он изготовлен из многослойных стальных пластин, в основном С-образной формы в качестве основного материала.

Распределительный трансформатор также имеет другую классификацию в зависимости от места использования. Трансформатор может быть установлен на опоре электросети, в таком случае он называется распределительным трансформатором на опоре. Его можно разместить внутри подземной камеры, установить на бетонную площадку (распределительный трансформатор, устанавливаемый на площадку) или внутри закрытого стального ящика.

Обычно распределительные трансформаторы имеют номинальную мощность менее 200 кВА.

2. Трансформатор, используемый в области электроники

В электронике используются различные небольшие миниатюрные трансформаторы, которые могут быть смонтированы на печатной плате или могут быть закреплены внутри небольшого корпуса продукта.

(а) Импульсный трансформатор

Импульсные трансформаторы — одни из наиболее часто используемых трансформаторов на печатных платах, которые вырабатывают электрические импульсы постоянной амплитуды.Он используется в различных цифровых схемах, где генерация импульсов необходима в изолированной среде. Следовательно, импульсные трансформаторы изолируют первичную и вторичную обмотки и распределяют первичные импульсы во вторичную цепь, часто на цифровые логические вентили или драйверы.

Pulse Transformer

Правильно сконструированные импульсные трансформаторы должны иметь надлежащую гальваническую развязку, а также небольшую утечку и паразитную емкость.

(b) Трансформатор аудиовыхода

Audio Transformer — еще один широко используемый трансформатор в области электроники.Он специально используется в приложениях, связанных со звуком, где требуется согласование импеданса. Аудио трансформатор балансирует схему усилителя и нагрузки, обычно громкоговоритель. Аудио трансформатор может иметь несколько первичных и вторичных обмоток, разделенных или с отводом по центру.

Audio Transformer

Итак, мы рассмотрели различные типы трансформаторов, кроме трансформаторов специального назначения, но они выходят за рамки данной статьи.

,Обзор подключения трансформатора

Delta-Star

GE Transformer delta-star nameplate GE Transformer delta-star nameplate GE Паспортная табличка трансформатора «треугольник»

Соединение трансформатора треугольником

В этом типе подключения первичная обмотка подключается по схеме треугольника , а вторичный ток подключается по схеме звезда .

Delta-Star Connection of Transformer Delta-Star Connection of Transformer Соединение трансформатора треугольником

Основное использование этого соединения — повышение напряжения, то есть в начале системы передачи высокого напряжения.Можно отметить, что существует сдвиг фазы на 30 ° между напряжением первичной линии и напряжением вторичной линии в качестве опережения.

Phase shift of 30° between primary line voltage and secondary line voltage Phase shift of 30° between primary line voltage and secondary line voltage Фазовый сдвиг на 30 ° между напряжением первичной линии и напряжением вторичной линии

Ключевые моменты

  1. Как первичный при соединении треугольником:
  2. Напряжение сети на первичной стороне = фазное напряжение на первичной стороне.
  3. Коэффициент трансформации сейчас (K) = напряжение вторичной фазы / напряжение первичной фазы
  4. Напряжение вторичной фазы = K X напряжение первичной фазы.
  5. Как вторичный в соединении звездой
  6. Напряжение линии на вторичной стороне = √3 X Фазное напряжение на вторичной стороне. Итак,
  7. Напряжение сети на вторичной стороне = √3 X K X Напряжение первичной фазы.
  8. Напряжение сети на вторичной стороне = √3 X K X Напряжение первичной линии.
  9. Имеется сдвиг фазы на +30 или -30 градусов между напряжением вторичной фазы и напряжением первичной фазы

Преимущества соединения Delta-Star

Площадь сечения обмотки меньше на первичной стороне:
На первичной стороне из-за соединения треугольником требуемое поперечное сечение обмотки меньше.

Используется в трехфазной четырехпроводной системе:
На вторичной стороне имеется нейтраль, поэтому ее можно использовать для трехфазной четырехпроводной системы питания.

Отсутствие искажений вторичного напряжения:
Отсутствие искажений из-за составляющих третьей гармоники.

Обработка больших неуравновешенных грузов:
Работа с большими неуравновешенными грузами может быть простой.

Изоляция заземления между первичной и вторичной обмотками:
Если предположить, что нейтраль вторичной цепи, подключенной по схеме Y, заземлена, нагрузка, подключенная по схеме «фаза-нейтраль» или «фаза-земля», производит два равных и противоположных тока в две фазы в первичной цепи без тока заземления нейтрали в первичной цепи.

Следовательно, в отличие от соединения Y-Y, замыкания фазы на землю или несимметрия токов во вторичной цепи не повлияют на защитное реле заземления, применяемое в первичной цепи. Эта функция обеспечивает правильную координацию защитных устройств и является очень важным соображением при проектировании.

Нейтраль заземленной Y-цепи иногда называют заземляющей батареей, поскольку она обеспечивает локальный источник тока заземления на вторичной обмотке, изолированной от первичной цепи.

Подавление гармоник:
Ток намагничивания должен содержать нечетные гармоники, чтобы индуцированные напряжения были синусоидальными, а третья гармоника является доминирующей гармонической составляющей. В трехфазной системе токи третьей гармоники всех трех фаз находятся в фазе друг с другом, потому что они являются токами нулевой последовательности. При подключении трансформатора Y-Y единственный путь для тока третьей гармоники проходит через нейтраль.

В соединении ∆-Y, однако, токи третьей гармоники, будучи равными по амплитуде и синфазно друг с другом, могут циркулировать по пути, образованному соединенной обмоткой ∆.То же самое верно и для других гармоник нулевой последовательности.

Блок заземления:
Он обеспечивает локальный источник тока заземления на вторичной обмотке, изолированной от первичной цепи. Предположим, что незаземленный генератор питает простую радиальную систему через трансформатор ∆-Y с заземленной нейтралью на вторичной обмотке, как показано на рисунке. Генератор может питать нагрузку с однофазной нейтралью через заземленный Y-трансформатор.

Будем называть низковольтную сторону генератора трансформатора вторичной, а сторону высоковольтной нагрузки трансформатора — первичной.Обратите внимание, что каждая первичная обмотка магнитно связана со вторичной обмоткой.

Обмотки с магнитной связью протянуты параллельно друг другу:

Magnetically coupled windings Magnetically coupled windings Обмотки с магнитной связью

Согласно второму закону трансформатора, ток нагрузки между фазой и землей в первичной цепи отражается как ток во вторичной обмотке переменного тока. Никакие другие токи не должны протекать в обмотках A-C или B-C на стороне генератора трансформатора для уравновешивания ампер-витков.

Простое реле защиты заземления:
Защитное реле НАМНОГО проще на трансформаторе треугольник-звезда, поскольку замыкания на землю на вторичной стороне изолированы от первичной, что значительно упрощает координацию. Если на трансформаторе типа «треугольник-звезда» имеется реле на входе, можно предположить, что любой ток нулевой последовательности является результатом замыкания на землю в первичной обмотке, что обеспечивает очень чувствительную защиту от замыканий на землю.

В схеме «звезда-звезда» короткое замыкание на землю со стороны низкого уровня вызывает ток замыкания на землю в первичной цепи, что затрудняет координацию.Фактически, защита от замыканий на землю является одним из основных преимуществ устройств, соединенных треугольником.


Недостатки соединения Delta-Star

В этом типе подключения вторичное напряжение не совпадает по фазе с первичным. Следовательно, невозможно использовать это соединение параллельно с трансформатором, подключенным по схеме звезда-звезда или треугольник.

Одна проблема, связанная с этим подключением, заключается в том, что вторичное напряжение сдвигается на 30 0 относительно первичного напряжения.Это может вызвать проблемы при параллельном подключении 3-фазных трансформаторов, поскольку вторичные напряжения трансформаторов должны быть синфазными для параллельного включения. Поэтому мы должны обращать внимание на эти сдвиги.

Если вторичная обмотка этого трансформатора должна быть соединена параллельно с вторичной обмоткой другого трансформатора без сдвига фаз, возникнет проблема.


Приложения

Обычно используется в повышающем трансформаторе

Например, в начале линии передачи HT.В этом случае нейтральная точка стабильна и не будет плавать в случае несбалансированной нагрузки. Нет искажения потока, потому что наличие Δ -связи обеспечивает путь для составляющих третьей гармоники.

Коэффициент линейного напряжения в √3 раза больше коэффициента поворота трансформатора, а вторичное напряжение опережает первичное на 30 °. В последние годы такое расположение стало очень популярным в распределительных сетях, поскольку оно обеспечивает 3-х, 4-х проводную систему.


Обычно используется в коммерческих, промышленных и жилых районах с высокой плотностью населения

Для поставки трехфазных распределительных сетей.

Примером может служить распределительный трансформатор с треугольником в первичной обмотке, работающий от трех фаз 11 кВ без необходимости в нейтрали или заземлении, и со вторичной звездой (или звездой), обеспечивающей 3-фазное питание при 400 В с доступным внутренним напряжением 230 между каждой фазой и заземленной нейтралью.


Используется как трансформатор генератора

Трансформаторное соединение ∆-Y используется повсеместно для подключения генераторов к системам передачи по двум очень важным причинам.

Прежде всего, генераторы обычно оснащены чувствительной релейной защитой от замыканий на землю. Трансформатор ∆-Y является источником токов заземления для нагрузок и повреждений в системе передачи, однако защита генератора от замыканий на землю полностью изолирована от токов заземления на первичной стороне трансформатора.

Во-вторых, вращающиеся машины могут быть буквально.

,

alexxlab

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.