Силовым трансформатором называется статический (не имеющий вращающихся частей) аппарат, предназначенный для преобразования (трансформирования) переменного тока одного напряжения в переменный ток более высокого или более низкого напряжения.

Силовые трансформаторы в зависимости от того, повышают или понижают они напряжение, называются повышающи-м и или понижающими.

Для повышения и понижения напряжения при эксплуатации передвижных станций применяют трехфазные двухобмоточные силовые трансформаторы с масляным охлаждением обмоток.

Рекламные предложения на основе ваших интересов:

Общий вид и расположение внутренних деталей трехфазных двухобмоточных масляных трансформаторов мощностью 50 и 320 ква. Эти трансформаторы одинаковы по устройству и принципу действия и несколько различаются только по размерам и расположению отдельных деталей.

Трансформатор состоит из следующих частей: стального бака, крышки и магнитопровода с обмотками.

Баки современных трансформаторов имеют чаще всего овальную форму.

В стенки бака вварены циркуляционные трубы, улучшающие охлаждение масла.

Внутри бака находится выемная часть, состоящая из магнитопровода и обмоток. Магнитопровод представляет собой конструкцию прямоугольной формы, собранную из листов электротехнической стали толщиной 0,35 мм. Листы стали магнито провода покрыты изолирующей лаковой пленкой, а у трансформаторов старых конструкций — тонкой папиросной бумагой для уменьшения вихревых токов. Магнитопровод имеет три стержня, соединенных верхним и нижним ярмами. По обеим сторонам ярем расположены ярмовые балки, которые с помощью нескольких горизонтальных прессующих шпилек (изолированных от стали ярма картонными гильзами и шайбами) стягивают (прессуют) ярма с двух сторон. Ярма магнитопровода служат для образования замкнутого магнитного контура и в то же время обеспечивают жесткость конструкций; на стержнях размещают обмотки.

Рис. 1. Трехфазный двухобмоточный трансформатор мощностью 320 ква 1 — рукоятка переключателя отводов обмотки ВН. 2 — ввод ВН, 3 — ввод НН, 4 — маслоуказатель, 5 — расширитель (консерватор), 6 — пробка с фильтром, 7 — радиатор, 8 — бак трансформатора, 9 — стержень магнитопровода, 10 — обмотка ВН, 11 — обмотка НН, 12 — катки

Обмотки трансформаторов выполняют из медных (ПБ и ПББО) и алюминиевых (ПБА и ПББОА) проводов в виде цилиндрических катушек (рис. 2). На стержнях магнитопровода обмотки располагают концентрически: непосредственно на стержень надевают катушку низшего напряжения (НН), а на нее — катушку высшего напряжения (ВН). Катушки изолированы друг от друга и от магнитопровода с помощью изолирующих цилиндров, изготовленных из листов электротехнического картона (прессшпана). Связь между катушками ВН и НН электромагнитная.

Из катушек выведены провода, которые называются выводами и служат для соединения катушек обмотки одного напряжения друг с другом согласно принятой схеме. Эти выводы называют основными или линейными.

Обмотки соединяют в звезду (Y) или треугольник (Л). Схемы соединения обмоток трехфазного силового трансформатора обозначают дробью: в числителе указывают соедигение обмотки ВН, а в знаменателе — обмотки НН. Если обмотки силового трансформатора соединены в звезду с выведенной нейтральной точкой (нейтралью), к значку звезды добавляют, индекс «О», например Y0.

Рис. 2. Конструкции обмоток силовых трансформаторов: а — однослойная цилиндрическая, б — двухслойная цилиндрическая, в — многослойная цилиндрическая, г. — непрерывная; 1 — выравнивающие кольца, 2 — коробочка из электрокартона для усиления изоляции крайних витков, 3 — охлаждающий канал, образованный планками между наружным и внутренним слоями обмотки, 4 — планка из бука, 5 — ответвления для регулирования напряжения, 6 — прокладки из электрокартона, образующие горизонтальные каналы, 7 — опорное изоляционное кольцо, 8 — бумажно-бакелитовый цилиндр

Трехфазные трансформаторы различают по группе соединений. Группа соединений — это обозначение углового смещения вектора ВН относительно вектора НН, сопоставленного условно с положением стрелок на циферблате часов. Так, например, трансформатор, обмотки ВН и НН которого соединены в звезду с выведенной нейтралью на стороне НН, будет иметь обозначение Y/Y0- 12 (векторы ВН и НН совпадают по фазе).

Катушки обмотки ВН имеют отводы, при помощи которых можно в небольших пределах изменять коэффициент трансформации. Эти отводы присоединены к контактным стержням переключателя и называются регулировочными.

Переключатель позволяет регулировать напряжение трансформатора в пределах ±5%. В трансформаторах мощностью до 100 ква применяют переключатели ТПСУ-9-120/6, ТПСУ-9-120/10, ТПСУ-9-120/11 и др., которые позволяют регулировать напряжение вручную после снятия с трансформатора нагрузки. Переключатель ТПСУ устанавливают на магнито-проводе или под крышкой трансформатора, а рукоятку управления им размещают на крышке. В настоящее время Ереванским трансформаторным заводом выпускаются силовые трансформаторы с переключателями дистанционного управления, позволяющими регулировать напряжение трансформаторов мощностью 60 и 100 ква под нагрузкой.

На крышке трансформатора имеется термометр для контроля температуры масла. У трансформ-аторов мощностью от 30 ква и выше при напряжении на стороне высшего напряжения 10 кв на крышке установлен расширитель, соединенный с баком при помощи патрубка и служащий для компенсации изменяющегося объема масла в баке: при нагреве масло частично переходит из бака в расширитель, а при охлаждении возвращается из расширителя в бак.

Уровень масла в трансформаторе контролируют по масло-указателю, который устанавливают на расширителе, а при отсутствии расширителя — на стенке бака.

Крышка соединяется с баком при помощи болтов. Между крышкой и баком в целях герметизации бака устанавливают прокладку из пробки или маслостойкой резины.

В работающем трансформаторе при резком возрастании напряжения в питающей линии и ухудшении изоляции между обмотками ВН и НН может произойти пробой изоляции и вследствие этого переход высшего напряжения в обмотку низшего напряжения, а значит, и в присоединенную к ней сеть.

Если нулевая точка стороны НН трансформатора не заземлена, то защита обслуживающего персонала и низковольтных приборов от высокого потенциала при переходе напряжения осуществляется с помощью пробивного предохранителя.

Пробивной предохранитель представляет собой два контакта, между которыми установлена дистанционная пластинка из слюды. Один из контактов укреплен в фарфоровом корпусе и соединяется с обмоткой НН, а другой — в фарфоровой головке, ввертываемой в корпус, и соединяется с заземленным баком трансформатора.

Пластинка из слюды толщиной 0,25 мм имеет четыре круглых отверстия, расположенных, на одинаковом расстоянии друг от друга, благодаря которым создается необходимый воздушный зазор (разрыв) между заземленным контактом и контактом, соединенным с обмоткой НН. При появлении в обмотке НН высокого потенциала воздушные промежутки, созданные отверстиями в слюдяной пластинке, пробиваются и обмотка НН заземляется, в результате чего устраняется опасность поражения персонала и повреждения приборов высоким напряжением. После каждого пробоя контактные части предохранителя зачищают, а слюдяную пластинку заменяют новой.

Рис. 3. Пробивной предохранитель силового трансформатора: 1 — фарфоровая головка, 2 — слюдяная пластинка с отверстиями, 3 — центральный контакт, 4 — фарфоровый корпус

В практике эксплуатации передвижных станций нередко возникает необходимость в параллельной работе двух и более силовых трансформаторов.

Для включения на параллельную работу нескольких силовых трансформаторов необходимо соблюдать следующие условия:
1. Равенство номинальных напряжений трансформаторов. Различие в коэффициентах трансформации параллельно включаемых трансформаторов не должно быть более 0,5% их среднего значения.
2. Равенство напряжений короткого замыкания* трансформаторов, предназначенных для параллельной работы. Это требование объясняется тем, что при параллельной работе трансформаторов нагрузка между ними будет делиться пропорционально их номинальным мощностям. При неравенстве напряжений короткого замыкания двух трансформаторов один из них будет перегружаться, а другой недогружаться. Различие в напряжениях короткого замыкания допускается не более ±10% их среднего значения.
3. Одинаковые группы соединений трансформаторов. Несоблюдение этого требования делает невозможным параллельную работу трансформаторов. Например, если один трансформатор имеет группу соединения 12, а другой — 11, то они не могут быть включены на параллельную работу, так как при совпадении по фазе первичных напряжений вторичные напряжения не совпадут.

—

Силовые трехфазные трансформаторы состоят из магнитопровода, обмоток, размещенных на магнитопроводе и составляющих вместе с ним так называемую выемную часть, переключателя числа витков обмотки высшего напряжения, бака, трансформаторного масла, в которое погружена выемная часть, крышки, закрывающей кожух бака, вводов (проходных изоляторов) и расширителя, устанавливаемого над крышкой трансформатора.

Магнитопровод трансформатора состоит из стержней, верхнего и нижнего ярма. Их набирают из тонких покрытых лаком листов электротехнической стали и стягивают изолированными стальными шпильками. Такая конструкция магнитопровода уменьшает потери на нагрев от перемагничивания (гистерезиса) и от вихревых токов. Для безопасности обслуживания магнитопровод соединяют стальной полосой с заземленным баком трансформатора.

Рис. 1. Силовой трансформатор ТМ-250/6:
1 — болт заземления, 2 — бак, 3 — воздухоочиститель, 4 — расширитель, 5 и 6 — проходные изоляторы вводов 6 и 0,4 кВ, 7— термосифонный фильтр, 8 — выемная часть, 9 — радиатор

Поверх стержней магнитопровода накладывают обмотки. Обмотка, включаемая в сеть источника электроэнергии, называется первичной; обмотка, к которой присоединены электроприемники,— вторичной. В трехобмо-точных трансформаторах к ним добавляется третья обмотка—среднего напряжения (СН). Непосредственно на стержнях располагают обмотку низшего напряжения (НН). Обмотку высшего напряжения (ВН) наматывают на бакелитовые цилиндры, которые надевают поверх обмоток низшего напряжения. Обмотки изготовляют из медных или алюминиевых обмоточных проводов. Начала и концы обмоток располагают у верхнего ярма.

Для поддержания номинального напряжения на зажимах вторичной обмотки (при колебаниях напряжения в сети источника электроэнергии) на первичной обмотке устраивают регулировочные ответвления (отводы). Отводы обычно изготовляют из голых (иногда изолированных) медных проводов. Присоединяют их к переключающему устройству, которое устанавливают на выемной части трансформатора. Управляют переключающим устройством приводом, расположенным на крышке бака.

С помощью регулировочных ответвлений изменяют число витков обмотки ВН и соответственно коэффициент трансформации (отношение числа витков обмоток НН и ВН) и тем самым увеличивают или уменьшают вторичное напряжение. Регулировка может производиться как при снятом напряжении, т. е. переключением без возбуждения (ПБВ), так и под нагрузкой (РПН) без снятия напряжения. Применение того или иного вида регулирования зависит от конструкции силового трансформатора и его мощности.

Бак трансформатора обычно имеет овальную форму. Его изготовляют из листовой стали и заполняют трансформаторным маслом. Для увеличения поверхности охлаждения баки снабжают ребрами или радиаторами 9. На мощных трансформаторах применяют принудительную циркуляцию масла с водяным охлаждением или искусственный обдув радиаторов воздухом с помощью вентиляторов. В верхней части бака приваривают крюки для подъема трансформатора. В нижней части бака располагают болт заземления и сливную пробку. В днище бака трансформаторов мощностью свыше 100 кВ-А имеется также пробка для удаления остатков масла.

Масло, заполняющее бак трансформатора, служит для повышения изоляции между токоведущими частями и баком трансформатора, а также для охлаждения обмоток и магнитопровода.

Крышку трансформатора делают из листовой стали и закрепляют на баке с помощью болтов и прокладок из маслостойкой резины или других уплотнителей.

Для обеспечения полного заполнения бака трансформаторным маслом независимо от колебаний температуры трансформатора на крышке бака устанавливают дополнительный бачок — расширитель, соединенный трубопроводом с баком. Температурные колебания уровня масла происходят только в расширителе, не затрагивая масла в баке. Кроме того, расширитель уменьшает поверхность соприкосновения масла с воздухом, а установленный на нем воздухоочиститель очищает воздух от пыли и влаги.

Для очистки масла от продуктов окисления на трансформаторе устанавливают также термосифонный фильтр 7. Он представляет собой емкость, наполненную силикагелем и соединенную с верхней и нижней частями бака трансформатора. При циркуляции масло проходит через фильтр и непрерывно очищается. Фильтр устанавливают на трансформаторах мощностью от 160 кВ-А и выше.

Вводы представляют собой фарфоровые проходные изоляторы, через которые выводы обмоток трансформатора присоединяются к электрическим сетям.

Силовые трансформаторы мощностью 160—630 кВ-А снабжены катками, служащими для передвижения трансформатора на небольшие расстояния (в пределах подстанций или камеры трансформатора).

Трансформаторы мощностью 1000 кВ-А и выше снабжают выхлопными трубами и газовыми реле, предназначенными для защиты трансформаторов от внутренних повреждений, сопровождающихся выделением газов.

Во взрыво- и пожароопасных помещениях применяют сухие трансформаторы (ТС) или трансформаторы с негорючим заполнителем (совтол, пиранол и др.). Обмотки таких трансформаторов выполнены из медного провода и покрыты стеклопряжей, пропитанной глифталевыми лаками, и противосыростной эмалью.

Обозначают трансформаторы буквами в зависимости от конструкции. Первая буква обозначает число фаз: О — однофазный, Т— трехфазный; вторая (одна или две) —вид охлаждения: М — естественное масляное, С — сухое без масла, Д — дутьевое, Ц — принудительное циркуляционное, ДЦ — принудительное циркуляционное с дутьем; третья —число обмоток: Т — трехобмоточный (двухобмоточный — обозначения не имеет). Последующая буква Н указывает на наличие устройства для регулирования напряжения под нагрузкой. Буква Н, помещенная между первой и второй буквами, показывает, что трансформатор заполнен негорючим жидким диэлектриком. Буква А, расположенная вначале, обозначает автотрансформатор, который в отличие от трансформатора имеет только одну обмотку. Кроме того, трансформаторы напряжением 110 кВ и выше имеют дополнительные обозначения: Г — грозоупорное исполнение, В — со встроенными трансформаторами тока на вводах обмотки ВН.

Цифры после буквенного обозначения указывают на мощность трансформатора (кВ-А) и номинальное напряжение обмотки ВН (кВ).

В основные технические данные трансформатора входят также группы соединений обмоток и напряжение короткого замыкания.

Рекламные предложения:

Категория: — Передвижные электростанции

Главная → Справочник → Статьи → Форум

Измерение температуры и вибрации обмоток силовых трансформаторов при помощи беспроводных датчиков

Важной функцией систем мониторинга силовых трансформаторов является прямой контроль температуры обмоток в наиболее нагретой точке, имеющий большую точность по сравнению с косвенными методами контроля по температуре верхней зоны трансформатора. Такой прямой контроль позволяет достоверно оценивать текущие тепловые режимы работы трансформатора с точки зрения скорости старения основной изоляции обмоток.

Практически единственным способом прямого контроля температуры наиболее нагретой зоны силового трансформатора до настоящего времени было использование оптоволоконных датчиков температуры, монтируемых непосредственно на обмотке. Оптоволоконные датчики обеспечивают необходимую точность измерения температуры и могут безопасно монтироваться на элементах трансформатора, находящихся под высоким напряжением.

Наиболее существенным недостатком использования в системах мониторинга силовых трансформаторов оптоволоконных датчиков для контроля температуры наиболее нагретой точки обмотки является их высокая стоимость.

Для прямого контроля температуры наиболее нагретой точки обмоток силовых трансформаторов специалистами фирмы ДИМРУС разработаны специализированные беспроводные датчики контроля температуры марки BDM/T. Необходимое количество датчиков может быть установлено на обмотке силового трансформатора в процессе его изготовления на заводе.

Конструктивные особенности датчиков марки BDM/T:

• Компактные размеры (22*35*50 мм), позволяющие крепить датчики непосредственно на обмотках трансформатора.
• Герметичный силиконовый корпус, стойкий к воздействию масла и высоких напряжений.
• Полностью беспроводное исполнение, позволяющее безопасно устанавливать датчики на токоведущих элементах, находящихся под высоким напряжением.

Принцип работы и функциональные возможности датчика BDM/T:

• Питание встроенной электроники датчика осуществляется от электромагнитного поля, возникающего вокруг проводников обмотки трансформатора, на которой установлен датчик. Датчик автоматически начинает работать при включении трансформатора и отключается при выводе трансформатора из работы.
• Датчик контактно измеряет температуру обмотки трансформатора в точке его установки.
• Передача информации из датчика об измеренной температуре обмотки производится при помощи стандартного беспроводного интерфейса Bluetooth.
• Дополнительной функцией датчика BDM/T является измерение вибрации обмотки в точке его установки. Во встроенном в датчик микропроцессоре рассчитывается СКЗ вибрационного сигнала и его спектральный состав, что позволяет корректно контролировать конструктивное состояние и качество прессовки обмотки.

Прием информации от датчиков марки BDM/T:

Для приема информации от датчиков марки BDM/T используются специализированные приемники марки WDM-T, WDM-TI, или обычный смартфон с интерфейсом Bluetooth. Приемник WDM-TI отличается от WDM-T тем, что он имеет информационный экран.

Приемник информации WDM-T (один на трансформатор) устанавливается на внешней поверхности бака трансформатора, вблизи высоковольтных вводов. Это делается для того, чтобы использовать вводы как антенны, введенные внутрь бака трансформатора.

В больших силовых трансформаторах, в которых может быть смонтировано много датчиков температуры BDM/T, некоторые удаленно от высоковольтных вводов и внутри обмотки, иногда необходимо устанавливать специализированную приемную антенну, введенную внутрь бака или снаружи на радиопрозрачной крышке.

Информация от приемников WDM-T по интерфейсу RS-485 передается в систему мониторинга для контроля и дальнейшего анализа.

Сигналы от датчиков температуры можно принимать и контролировать при помощи стандартного смартфона. Эта функция доступна при периодических инспекциях высоковольтного оборудования эксплуатационным персоналом в процессе его работы.

Экономическая эффективность применения датчиков BDM/T:

Датчики устанавливаются на обмотках трансформатора на заводе–изготовителе. Количество устанавливаемых в трансформаторе датчиков практически не ограничено.

Установка датчиков чаще всего не требует модернизации корпуса бака трансформатора. В самом сложном случае доработка бака сводится к установке радиопрозрачного окна.

Использование датчиков BDM/T позволяет дополнительно контролировать качество прессовки обмоток трансформатора.

Стоимость одного датчика BDM/T не превышает $150÷200, что позволяет снизить общую стоимость системы контроля температуры обмоток трансформатора в 15-20 раз по сравнению с оптоволоконной системой контроля температуры.

Датчики марки BDM/T являются универсальными и могут быть использованы для контроля температуры и вибрации высоковольтного оборудования других типов:

• Измерение температуры шин высоковольтных КРУ и контактов выключателей различного исполнения и марок.
• Контроль вибрации и температуры лобовых частей высоковольтных электродвигателей и генераторов.
• Контроль температуры проводов высоковольтных линий электропередачи.
• Контроль вибрации и температуры элементов практически любого высоковольтного оборудования, находящегося под рабочим напряжением.

Скачать документацию по датчикам

Конструкция силового трансформатора — Обмотки

Продолжение из тех. статья: Конструкция силового трансформатора — Сердечник

Конструкция

Обмотки состоят из токоведущих проводов , намотанных вокруг секций сердечника, и они должны быть должным образом изолированы, поддерживаться и охлаждаться, чтобы выдерживать эксплуатацию и испытания условия.

Термины «обмотка» и «катушка» используются в этом обсуждении как синонимы.Медь и алюминий являются основными материалами, используемыми в качестве проводников в обмотках силовых трансформаторов.

В то время как алюминий на легче и обычно на дешевле , чем медь, необходимо использовать алюминиевый провод большего сечения для пропускания тока с такими же характеристиками, как у меди. Медь имеет более высокую механическую прочность и используется почти исключительно во всех диапазонах размеров, кроме меньшего, где алюминиевые проводники могут быть совершенно приемлемыми.

В случаях, когда возникают экстремальные нагрузки, можно использовать такие материалы, как медь, содержащая серебро, для еще большей прочности.

Проводники, используемые в силовых трансформаторах, обычно являются скрученными с прямоугольным поперечным сечением, хотя некоторые трансформаторы с самыми низкими номиналами могут использовать листовые или фольговые проводники. Несколько прядей могут быть намотаны параллельно и соединены вместе на концах обмотки, и в этом случае необходимо переставить пряди в различных точках по всей обмотке, чтобы предотвратить циркулирующие токи вокруг петли (петель), создаваемые соединением прядей на концах. .

Отдельные жилы могут подвергаться различиям в магнитном поле из-за их соответствующего положения в обмотке, что создает различия в напряжениях между жилами и возбуждает циркулирующие токи по проводящим петлям.

Правильное расположение жил компенсирует эти различия в напряжении и устраняет или значительно снижает циркулирующие токи. Вариант этого метода, включающий множество прядей прямоугольных проводов, объединенных в кабель, называется , непрерывно транспонированный кабель (CTC) , как показано на Рис. 1 .

В трансформаторах с сердечником обмотки обычно располагаются концентрически вокруг стержня сердечника, как показано на рис. , рис. 2 , где показано, что обмотка опускается поверх другой обмотки уже на стержне сердечника трехфазного трансформатора.

Схема катушек, размещенных в этом трехфазном приложении, также была показана на Рис. 1 (статья «Конструкция силового трансформатора — сердечник»).

Трансформаторы в форме оболочки используют аналогичное концентрическое расположение или расположение между пластинами, как показано на схеме Рис. 3 и фотографии на Рис. 7 .

При чередующемся расположении отдельные катушки уложены друг на друга, разделенные изоляционные перегородки и охлаждающие каналы. Катушки обычно соединяются с внутренней частью одной катушки, соединенной с внутренней частью соседней катушки, и, аналогично, с внешней стороной одной катушки, соединенной с внешней стороной соседней катушки.Наборы катушек собираются в группы, которые затем образуют первичную или вторичную обмотку.

При рассмотрении концентрических обмоток обычно понимается, что круговые обмотки по своей природе имеют более высокую механическую прочность, чем прямоугольные обмотки, тогда как прямоугольные обмотки могут иметь более низкие затраты на материалы и рабочую силу.

Прямоугольные обмотки позволяют более эффективно использовать пространство, но их использование ограничено малыми силовыми трансформаторами и нижним диапазоном трансформаторов средней мощности, где внутренние силы не очень высоки.По мере увеличения номинала силы значительно увеличиваются, и возникает необходимость в дополнительной прочности обмоток, поэтому используются круглые катушки или конструкция в форме оболочки.

В некоторых особых случаях используются обмотки эллиптической формы.

Концентрические катушки обычно наматываются на цилиндры с прикрепленными прокладками так, чтобы образовать канал между проводниками и цилиндром. Поток жидкости через обмотки может быть основан исключительно на естественной конвекции, или поток можно отчасти контролировать с помощью стратегически расположенных барьеров внутри обмотки.

На рисунках 4 и 5 показаны схемы обмотки, сравнивающие ненаправленный и направленный поток. Эта концепция иногда обозначается как управляемый поток жидкости .

На протяжении многих лет в силовых трансформаторах использовалось множество различных типов обмоток. Катушки могут быть намотаны в вертикальном положении, вертикальной ориентации , как это необходимо для более крупных и тяжелых катушек; или их можно намотать горизонтально и по завершении поставить вертикально.

Как упоминалось ранее, тип обмотки зависит от мощности трансформатора, а также от конструкции сердечника. Ниже описаны некоторые из наиболее распространенных типов обмоток.

Блинные обмотки

Несколько типов обмоток обычно называют обмотками « блинов » из-за расположения проводников в виде дисков. Однако этот термин чаще всего относится к типу катушки, которая используется почти исключительно в трансформаторах в форме оболочки .

Проводники намотаны вокруг прямоугольной формы, причем самая широкая поверхность проводника ориентирована либо горизонтально, либо вертикально. На рисунке 6 показано, как обычно наматываются эти катушки. Этот тип обмотки подходит для рассмотренной ранее схемы с чередованием ( , рис. 7, ).

Слоистые (цилиндрические) обмотки

Слоистые (цилиндрические) обмотки являются одними из самых простых, поскольку изолированные проводники наматываются непосредственно рядом с друг друга вокруг цилиндра и проставок.

Несколько слоев могут быть намотаны друг на друга, при этом слои могут быть разделены твердой изоляцией, воздуховодами или их комбинацией. Несколько жил можно намотать параллельно, если этого требует сила тока.

Варианты этой обмотки часто используются для таких применений, как обмотки ответвлений, используемых в трансформаторах с переключением ответвлений нагрузки (LTC) и для третичных обмоток, используемых, среди прочего, для подавления третьей гармоники.

На рисунке 8 показана многослойная обмотка во время сборки, которая будет использоваться в качестве регулирующей обмотки в трансформаторе LTC.

Спиральные обмотки

Спиральные обмотки также называют винтовой или спиральной обмоткой, причем каждый термин точно характеризует конструкцию катушки.

Спиральная обмотка состоит из нескольких или более 100 изолированных жил, намотанных параллельно, непрерывно по длине цилиндра, с прокладками, вставленными между соседними витками или дисками, и соответствующими транспозициями для минимизации циркулирующих токов между параллельными нитями.

Конструкция такова, что катушка напоминает штопор. Рисунок 9 показывает спиральную намотку во время процесса намотки. Спиральные обмотки используются для более высоких токов, часто встречающихся в низковольтных классах.

Дисковые обмотки

Дисковая обмотка может включать в себя одинарных нитей или нескольких нитей изолированных проводников, намотанных серией параллельных дисков горизонтальной ориентации, с дисками, соединенными либо внутри, либо снаружи как точка пересечения.Каждый диск состоит из нескольких витков, намотанных на другие витки, причем кроссоверы чередуются между внутренним и внешним.

Рисунок 10 описывает базовую концепцию, а Рисунок 11 показывает типичные кроссоверы во время процесса намотки.

Было разработано множество методов для обеспечения приемлемого распределения напряжения по обмотке в этих условиях.

Ссылка: Electric Power Transformer Engineering, опубликовано 16 мая 2012 г. CRC Press // глава «Силовые трансформаторы», авторство — H.J. Sim и S.H. Digby (Получите эту электронную книгу в CRC Press)

Как рассчитать обмотку трансформатора

Обновлено 28 декабря 2020 г.

Автор С. Хуссейн Атер

Если вы когда-нибудь задумывались, как дома и здания используют электроэнергию от На электростанциях вы должны узнать о трансформаторах в распределительных сетях электросети, которые преобразуют токи высокого напряжения в те, которые вы используете в бытовых приборах.Эти трансформаторы имеют простую конструкцию для большинства типов трансформаторов, но могут сильно различаться по степени изменения входного напряжения в зависимости от конструкции.

Формула обмотки трансформатора

Трансформаторы, которые используются в системах распределения электроэнергии, имеют простую конструкцию, в которой используется катушка, намотанная на магнитный сердечник в различных областях.

Эти катушки с проводом принимают входящий ток и изменяют напряжение в соответствии с коэффициентом вращения трансформатора , который равен

\ frac {N_P} {N_S} = \ frac {V_P} {V_S}

для числа обмотки первичной обмотки и вторичной обмотки N _p и N _s соответственно, а напряжение первичной обмотки и вторичной обмотки В _p и V _s соответственно.

Эта формула обмотки трансформатора сообщает вам долю, на которую трансформатор изменяет входящее напряжение, и что напряжение обмоток катушки прямо пропорционально количеству обмоток самих катушек.

Имейте в виду, что, хотя эта формула называется «отношением», на самом деле это дробь, а не соотношение. Например, если у вас есть одна обмотка первичной обмотки и четыре обмотки вторичной обмотки трансформатора, это будет соответствовать доле 1/4, что означает, что трансформатор снижает напряжение на величину 1/4.Но соотношение 1: 4 означает, что для одного из чего-то есть четыре из чего-то другого, что не всегда означает то же самое, что и дробь.

Трансформаторы могут повышать или понижать напряжение и известны как повышающие трансформаторы , или понижающие трансформаторы , , в зависимости от того, какое действие они выполняют. Это означает, что коэффициент трансформации трансформатора всегда будет положительным, но может быть больше единицы для повышающих трансформаторов или меньше единицы для понижающих трансформаторов.

Формула обмотки трансформатора верна только тогда, когда углы первичной и вторичной обмоток совпадают по фазе друг с другом. Это означает, что для данного источника питания переменного тока (AC), который переключается вперед и назад между прямым и обратным током, ток в первичной и вторичной обмотках синхронизируется друг с другом во время этого динамического процесса.

Могут быть трансформаторы с коэффициентом трансформации 1, которые не изменяют напряжение, а вместо этого используются для разделения различных цепей друг от друга или для небольшого изменения сопротивления цепи.

Калькулятор конструкции трансформатора

Вы можете понять свойства трансформаторов, чтобы определить, что калькулятор конструкции трансформатора будет учитывать в качестве метода определения того, как сконструировать трансформаторы.

Хотя первичная и вторичная обмотки трансформатора отделены друг от друга, первичная обмотка индуцирует ток во вторичных обмотках с помощью метода индуктивности. Когда источник питания переменного тока подается через первичные обмотки, ток течет по виткам и создает магнитное поле с помощью метода, называемого взаимной индуктивностью.

Формула обмотки трансформатора и магнетизм

Магнитное поле описывает, в каком направлении и насколько сильный магнетизм будет действовать на движущуюся заряженную частицу. Максимальное значение этого поля составляет dΦ / dt , скорость изменения магнитного потока Φ за небольшой промежуток времени.

Поток — это измерение того, сколько магнитного поля проходит через определенную площадь поверхности, например прямоугольную. В трансформаторе силовые линии магнитного поля направляются наружу от магнитной катушки, вокруг которой намотаны провода.

Магнитный поток связывает обе обмотки вместе, а сила магнитного поля зависит от силы тока и количества обмоток. Это может дать нам калькулятор конструкции трансформатора , который учитывает эти свойства.

Закон индуктивности Фарадея, который описывает, как магнитные поля индуцируются в материалах, диктует, что напряжение от любой из обмоток индуцируется

либо для первичной обмотки, либо для вторичной обмотки. Обычно это называется наведенной электродвижущей силой ( ЭДС, ).

Если бы вы измерили изменение магнитного потока за небольшой период времени, вы могли бы получить значение dΦ / dt и использовать его для расчета эдс . Общая формула для магнитного потока:

\ Phi = BA | cos {\ theta}

для магнитного поля B , площадь поверхности плоскости в поле A и угол между магнитным полем линии и направление, перпендикулярное площади θ .

Вы можете учесть геометрию обмоток вокруг магнитопровода трансформатора, чтобы измерить поток. Askat

для источника переменного тока, где ω — угловая частота ( 2πf для частоты f ) и Φ _макс. — это максимальный поток.В этом случае частота f относится к количеству волн, которые проходят через заданное место каждую секунду. Инженеры также называют произведение тока на количество витков обмоток « ампер-витков, », как показатель силы намагничивания катушки.

Примеры калькулятора обмоток трансформатора

Если вы хотите сравнить экспериментальные результаты того, как обмотки трансформаторов влияют на их использование, вы можете сравнить наблюдаемые экспериментальные свойства с характеристиками калькулятора обмоток трансформатора.

Компания-разработчик программного обеспечения Micro Digital предлагает онлайн-калькулятор обмотки трансформатора для расчета стандартного калибра проводов (SWG) или американского калибра проводов (AWG). Это позволяет инженерам изготавливать провода соответствующей толщины, чтобы они могли нести заряды, необходимые для их целей. Калькулятор оборотов трансформатора подскажет вам индивидуальное напряжение на каждом витке обмотки.

Другие калькуляторы, такие как калькулятор от компании-производителя Flex-Core, позволяют рассчитать сечение провода для различных практических применений, если вы вводите номинальную нагрузку, номинальный вторичный ток, длину провода между трансформатором тока и измерителем и входную нагрузку. метра.

Трансформатор тока создает напряжение переменного тока во вторичной обмотке, пропорциональное току в первичной обмотке. Эти трансформаторы снижают токи высокого напряжения до более низких значений, используя простой метод контроля фактического электрического тока. Нагрузка — это сопротивление самого измерительного прибора пропускаемому через него току.

Hyperphysics предлагает онлайн-интерфейс расчета мощности трансформатора, который позволяет использовать его в качестве калькулятора конструкции трансформатора или в качестве калькулятора сопротивления трансформатора.Чтобы использовать его, вам необходимо ввести частоту напряжения питания, индуктивность первичной обмотки, индуктивность вторичной обмотки, количество катушек первичной обмотки, количество катушек вторичной обмотки, вторичное напряжение, сопротивление первичной обмотки, сопротивление вторичной обмотки, сопротивление нагрузки вторичной обмотки и взаимная индуктивность.

Взаимная индуктивность M учитывает влияние изменения нагрузки на вторичную обмотку на ток через первичную обмотку с ЭДС:

ЭДС = -M \ frac {\ Delta I_1} {\ Delta t }

для изменения тока через первичную обмотку ΔI ₁ и изменения во времени Δt .

Любой онлайн-калькулятор обмотки трансформатора делает предположения о самом трансформаторе. Убедитесь, что вы знаете, как каждый веб-сайт рассчитывает заявленные ценности, чтобы вы могли понять теорию и принципы, лежащие в основе трансформаторов в целом. Насколько они близки к формуле обмотки трансформатора, вытекающей из физики трансформатора, зависит от этих свойств.

Основы электрических трансформаторов

Что такое электрические трансформаторы?

Электрические трансформаторы — это машины, передающие электричество из одной цепи в другую с изменением уровня напряжения, но без изменения частоты.Сегодня они рассчитаны на использование источника переменного тока, а это означает, что колебания напряжения питания зависят от колебаний тока. Таким образом, увеличение тока приведет к увеличению напряжения и наоборот.

помогают повысить безопасность и эффективность энергосистем, повышая и понижая уровни напряжения по мере необходимости. Они используются в широком спектре жилых и промышленных применений, в первую очередь и, возможно, наиболее важно для распределения и регулирования мощности на большие расстояния.

Строительство электрического трансформатора

Три важных компонента электрического трансформатора — это магнитный сердечник, первичная обмотка и вторичная обмотка. Первичная обмотка — это часть, которая подключена к источнику электричества, откуда первоначально создается магнитный поток. Эти катушки изолированы друг от друга, и основной поток индуцируется в первичной обмотке, откуда он передается на магнитный сердечник и соединяется со вторичной обмоткой трансформатора через путь с низким сопротивлением.

Сердечник передает поток на вторичную обмотку, чтобы создать магнитную цепь, которая замыкает поток, а внутри сердечника размещается путь с низким сопротивлением, чтобы максимизировать потокосцепление. Вторичная обмотка помогает завершить движение потока, который начинается на первичной стороне, а с помощью сердечника достигает вторичной обмотки. Вторичная обмотка способна набирать импульс, потому что обе обмотки намотаны на один и тот же сердечник, и, следовательно, их магнитные поля помогают создавать движение. Во всех типах трансформаторов магнитный сердечник собирается из многослойных стальных листов, оставляя минимально необходимый воздушный зазор между ними для обеспечения непрерывности магнитного пути.

Как работают трансформаторы?

В электрическом трансформаторе для работы используется закон электромагнитной индукции Фарадея: «Скорость изменения магнитной индукции во времени прямо пропорциональна наведенной ЭДС в проводнике или катушке».

Физическая основа трансформатора заключается во взаимной индукции между двумя цепями, которые связаны общим магнитным потоком. Обычно он имеет 2 обмотки: первичную и вторичную. Эти обмотки имеют общий магнитный сердечник, который является ламинированным, и взаимная индукция, возникающая между этими цепями, помогает передавать электричество из одной точки в другую.

В зависимости от величины магнитного потока между первичной и вторичной обмотками будут разные скорости изменения магнитного потока. Чтобы обеспечить максимальную потокосцепление, то есть максимальный поток, проходящий через вторичную обмотку и связанный с ней от первичной обмотки, для обеих обмоток размещен путь с низким сопротивлением. Это приводит к повышению эффективности работы и образует сердечник трансформатора.

Приложение переменного напряжения к обмоткам в первичной обмотке создает переменный поток в сердечнике.Это связывает обе обмотки, чтобы навести ЭДС как на первичной, так и на вторичной стороне. ЭДС во вторичной обмотке вызывает ток, известный как ток нагрузки, если к вторичной части подключена нагрузка.

Таким образом электрические трансформаторы передают мощность переменного тока из одной цепи (первичной) в другую (вторичную) посредством преобразования электрической энергии из одного значения в другое, изменяя уровень напряжения, но не частоту.

Видео: Инженерное мышление

Как работает трансформатор — Принцип работы электротехники

Электрический трансформатор — КПД и потери

В электрическом трансформаторе не используются движущиеся части для передачи энергии, что означает отсутствие трения и, следовательно, потерь на ветер.Однако электрические трансформаторы страдают от незначительных потерь меди и железа. Потери меди возникают из-за потерь тепла при циркуляции токов по медным обмоткам, что приводит к потере электроэнергии. Это самые большие потери в работе электрического трансформатора. Потери в железе вызваны запаздыванием магнитных молекул, находящихся внутри сердечника. Это отставание происходит в ответ на изменение магнитного потока, которое приводит к трению, и это трение производит тепло, которое приводит к потере мощности в сердечнике.Эти потери можно значительно уменьшить, если сердечник изготовлен из специальных стальных сплавов.

Интенсивность потерь мощности определяет КПД электрического трансформатора и выражается в потерях мощности между первичной и вторичной обмотками. Результирующий КПД затем рассчитывается как отношение выходной мощности вторичной обмотки к мощности, потребляемой первичной обмоткой. В идеале КПД электрического трансформатора составляет от 94% до 96%

Типы трансформаторов

Электрические трансформаторы можно разделить на различные категории в зависимости от их конечного использования, конструкции, поставки и назначения.

• Трансформатор с сердечником Этот трансформатор имеет две горизонтальные секции с двумя вертикальными ветвями и прямоугольный сердечник с магнитной цепью. Цилиндрические катушки (ВН и НН) размещены на центральном плече трансформатора сердечника.
• Корпус типа Трансформатор Трансформатор кожухового типа имеет двойную магнитную цепь и центральное плечо с двумя внешними ответвлениями.

• Однофазный Трансформатор Однофазный трансформатор имеет только один набор обмоток.Отдельные однофазные блоки могут дать те же результаты, что и трехфазные переключатели, когда они соединены внешне.
• Трехфазный Трансформатор Трехфазный (или трехфазный) трансформатор имеет три набора первичных и вторичных обмоток, образующих группу из трех однофазных трансформаторов. Трехфазный трансформатор в основном используется для производства, передачи и распределения электроэнергии в промышленности.

• Повышающий трансформатор
  Этот тип определяется количеством витков провода.Таким образом, если вторичный набор имеет большее количество витков, чем первичный, это означает, что напряжение будет соответствовать тому, которое образует базу повышающего трансформатора.
• Понижающий трансформатор
  Этот тип обычно используется для понижения уровня напряжения в сети передачи и распределения электроэнергии, поэтому его механизм полностью противоположен повышающему трансформатору.

• Силовой трансформатор
  Обычно используется для передачи электроэнергии и имеет высокий рейтинг.
• Распределение трансформатор Этот электрический трансформатор имеет сравнительно более низкую мощность и используется для распределения электроэнергии.
• Инструмент трансформатор Этот электрический трансформатор подразделяется на трансформаторы тока и напряжения.
  • Трансформатор тока
  • Трансформатор потенциала

Эти трансформаторы используются для реле и защиты приборов одновременно.

• Самоохлаждающиеся масляные трансформаторы Этот тип обычно используется в небольших трансформаторах мощностью до 3 МВА и предназначен для самоохлаждения за счет окружающего воздушного потока.
• Масляные трансформаторы с водяным охлаждением В этом типе электрических трансформаторов используется теплообменник для облегчения передачи тепла от масла к охлаждающей воде.
• С воздушным охлаждением (воздушное охлаждение) Трансформаторы В трансформаторах этого типа выделяемое тепло охлаждается с помощью нагнетателей и вентиляторов, которые заставляют циркулировать воздух по обмоткам и сердечнику.

Основные характеристики трансформатора

Все трансформаторы имеют общие черты, независимо от их типа:

• Частота входной и выходной мощности одинаковая
• Все трансформаторы используют законы электромагнитной индукции
• Первичная и вторичная катушки не имеют электрического соединения (за исключением автотрансформаторов). Передача энергии осуществляется посредством магнитного потока.
• Для передачи энергии не требуются движущиеся части, поэтому отсутствуют потери на трение или ветер, как в других электрических устройствах.
• Потери, которые происходят в трансформаторах, меньше, чем в других электрических устройствах, и включают:
  • Потери в меди (потеря электроэнергии из-за тепла, создаваемого циркуляцией токов вокруг медных обмоток, считается самой большой потерей в трансформаторах)
  • Потери в сердечнике (потери на вихревые токи и гистерезис, вызванные запаздыванием магнитных молекул в ответ на переменный магнитный поток внутри сердечника)

Большинство трансформаторов очень эффективны, вырабатывая от 94% до 96% энергии при полной нагрузке.Трансформаторы очень большой мощности могут выдавать до 98%, особенно если они работают с постоянным напряжением и частотой.

Применение электрического трансформатора

Основные области применения электрического трансформатора:

• Повышение или понижение уровня напряжения в цепи переменного тока.
• Увеличение или уменьшение значения индуктивности или конденсатора в цепи переменного тока.
• Предотвращение прохождения постоянного тока из одной цепи в другую.
• Изоляция двух электрических цепей.
• Повышение уровня напряжения на объекте выработки электроэнергии до того, как может произойти передача и распределение.

Общие применения электрического трансформатора включают насосные станции, железные дороги, промышленность, коммерческие предприятия, ветряные мельницы и энергоблоки.

Советы по поиску и устранению неисправностей электрического трансформатора

Использование мультиметра — лучший способ проверить и устранить неисправности в электрической цепи.

1. Начните с проверки напряжения цепи, которую необходимо проверить.Этот шаг поможет вам определить тип лампочки, необходимой для сборки тестера цепей.
2. Вырежьте 2 полосы из провода AWG 16 калибра , убедившись, что каждая из них имеет длину не менее 12 дюймов.
3. Используйте инструмент для зачистки, чтобы удалить четверть внешнего пластика с обоих концов проводов и 1 дюйм внешнего пластика с двух других концов. Как только это будет сделано, скрутите оголенную проволоку, чтобы пряди соединялись.
4. Присоедините два конца, с которых вы сняли 1/4 ^-го дюйма пластика, к клеммам патрона лампы.
5. Вставьте лампочку в патрон и прикрепите два оставшихся конца провода к клеммам, которые вы хотите проверить.

D&F Liquidators обслуживает потребности в строительных материалах для электротехники более 30 лет. Это международная информационная служба площадью 180 000 квадратных метров, расположенная в Хейворде, Калифорния. В нем хранится обширный перечень электрических разъемов, кабелепроводов, автоматических выключателей, распределительных коробок, проводных кабелей, предохранительных выключателей и т. Д.Он закупает электрические материалы у ведущих компаний по всему миру. Компания также ведет обширный инвентарь взрывозащищенной продукции и современных решений в области электрического освещения. Поскольку компания D&F закупает материалы оптом, она имеет уникальную возможность предложить конкурентоспособную структуру ценообразования. Кроме того, он может удовлетворить самые взыскательные запросы и отгрузить материал в тот же день.

Производство катушек и сердечников трансформатора

Каждый трансформатор Waukesha ^® имеет конструкцию сердечника.Наши силовые трансформаторы средней и большой мощности имеют медные обмотки круглой формы и имеют сплошную дисковую и / или спиральную конструкцию. Это помогает обеспечить качество и надежность всей внутренней структуры трансформатора.

ТРАНСФОРМАТОР ОБМОТКА КАТУШКИ

Медный и легированный серебром медный магнитный провод или непрерывно транспонированный медный кабель используется для проводников обмоток на всех силовых трансформаторах Waukesha ^® . Медный кабель с непрерывным транспонированием используется для минимизации потерь и температур горячих точек, а также для создания более компактной обмотки с улучшенными характеристиками короткого замыкания.

Все обмотки круглого, концентрического типа и обеспечивают максимальную стойкость к сквозным замыканиям. В обмотках высокого и низкого напряжения используются сплошные диски или спиральные обмотки. Эта конструкция обеспечивает максимальную прочность и устойчивость к коротким замыканиям, повышенную предсказуемость и более низкие температуры горячих точек при нагрузке и перегрузке.

Многожильные сплошные дисковые и спиральные обмотки перемещены по всей обмотке, чтобы минимизировать потери циркулирующего тока.Современные методы проектирования используются для обеспечения максимальной импульсной прочности обмоток и сведения к минимуму напряжений. Особое внимание при проектировании уделяется концевым дискам линии для управления распределением напряжения.

ампер-виток используются для минимизации радиального потока утечки и для минимизации сил осевого короткого замыкания. Чтобы гарантировать характеристики короткого замыкания, обмотки производятся с соблюдением строгих проектных допусков на электрическую высоту обмотки катушки, расположение отводов и расположение распределительных секций.

Охлаждающие каналы образованы между дисками в непрерывно-дисковых и спиральных обмотках с помощью радиальных шпоночных прокладок, изготовленных из специальной изоляции из плотного картона. Эти прокладки выровнены в колонну для обеспечения осевой поддержки обмоток и высокой прочности при коротком замыкании.

Все обмотки производятся в чистой намоточной среде. Эта изолированная «фабрика на фабрике» находится под контролем влажности и температуры 24 часа в сутки с контролируемым доступом для минимизации загрязнения.

КОНСТРУКЦИЯ ЯДРА ТРАНСФОРМАТОРА

Во всех трансформаторах Waukesha ^® используется конструкция сердечника. Сердечники изготавливаются из холоднокатаной кремнистой стали с ориентированной зернистой структурой с высокой проницаемостью, доменной очистки марки «H» (в некоторых областях применения используется сталь марки «M»). Отжиг всей стержневой стали после продольной резки обеспечивает оптимальные характеристики потерь.

используется многоступенчатое круглое поперечное сечение с полностью скошенными стыками.Нарезанные по длине ламинаты на специальных высокоскоростных автоматических ножницах с компьютерным управлением с высокой точностью размеров обеспечивают плотное прилегание стыков с минимальными зазорами, чтобы минимизировать потери в сердечнике, возбуждающий ток и уровни шума.

Изоляция сердечника от корпуса и подключение к заземлению только в одной точке предотвращает накопление статических зарядов. Заземление в одной точке также устраняет циркулирующие токи и связанное с ними образование горючего газа. Ремень заземления выводится в удобное место рядом с отверстием для доступа на крышке или через втулку на крышке резервуара, чтобы облегчить испытание изоляции жилы.

После укладки двухкомпонентной эпоксидной смолы, чтобы связать стержни сердечника вместе, затем устанавливают бандаж для образования жесткой конструкции. Прочные стальные концевые рамы обеспечивают полную структуру сердечника с высокой механической прочностью, чтобы выдерживать большие нагрузки во время транспортировки или в условиях короткого замыкания без деформации сердечника или обмоток.

СЕРДЕЧНИК ТРАНСФОРМАТОРА И КАТУШКА ТРАНСФОРМАТОРА В СБОРЕ — СОСТАВЛЕНИЕ ИХ ВМЕСТЕ

После того, как сердечники соединены вместе и выровнены вверх, а катушки намотаны, обработаны, спрессованы и измерены, самое время собрать их вместе в процессе, называемом «посадка катушек».На каждую ветвь или ветвь сердечника будет помещено от 2 до 5 обмоток, после чего весь сердечник и катушка в сборе проходят тщательную очистку и тщательный осмотр перед тем, как перейти к операции прессования, которая способствует окончательной сборке сердечника. .

После того, как сборка находится под давлением, она очищается и снова проверяется, а затем проходит процесс, называемый верхним ярмом, при котором сталь верхнего ярма прикрепляется к конечностям с очень жесткими допусками, чтобы гарантировать отсутствие проблем с потерями в сердечнике на испытательном полу.По завершении верхнего ярма агрегат «втягивается». Эта процедура «втягивания» включает в себя затягивание зажимов сердечника на стали, затягивание лент ярма и добавление всей дополнительной изоляции, необходимой в конструкции. Точные, предварительно рассчитанные методы зажима узла сердечника и катушки вместе обеспечивают положительное зажимное давление на катушки в каждой точке и обеспечивают максимальную защиту от сквозных коротких замыканий, независимо от того, насколько сухим может стать трансформатор во время эксплуатации.

Предварительно собранные конструкции с планками и выводами (деревянные рамы с изолированным кабелем и, часто, с установленным на них переключателем ответвлений без напряжения) теперь прикрепляются к сборке.Все соединения обжимаются и наматываются в соответствии с техническими условиями, причем каждый обжим подписывается оператором для целей аудита качества; Особая осторожность проявляется при обертывании гофр, чтобы минимизировать диэлектрические напряжения. После того, как все соединения выполнены, сборка снова регулируется и снова испытывается, проверяется, а затем переводится в паровую фазу.

Силовые трансформаторы — конструкция и применение

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

Силовой трансформатор состоит из 6 основных компонентов.

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

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

Конструкция сердечника

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

Ламинированные листы формуются либо в стержневом, либо в оболочковом типе. Обратите внимание на их различия на изображениях ниже.

• Трансформатор с сердечником. Обратите внимание, как обмотки герметизируют сердечник (ламинированные листы).
• Другой 5-контактный трансформатор с сердечником.

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

Конструкция обмотки

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

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

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

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

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

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

Конструкция ввода

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

Конструкция устройства РПН

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

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

• Вакуумные выключатели (белые баллоны) на LTC
• Механизм переключения
• Превентивный автотрансформатор регулирует пусковой ток при перекрытии двух положений ответвлений

Дизайн резервуара

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

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

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

Конструкция системы охлаждения

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

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

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

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

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

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

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

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

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

Преимущества трансформатора «звезда-земля»

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

Недостатки трансформатора «звезда-земля»

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

Преимущества трансформатора «звезда-треугольник»

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

Недостатки трансформатора треугольник-звезда-земля

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

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

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

В трехобмоточном трансформаторе звезда-звезда-треугольник треугольная третичная обмотка позволяет подключать:

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

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

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

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

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

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

Поддержите этот блог, поделившись статьей

Силовые трансформаторы

• Изучив этот раздел, вы сможете описать:
• • Отводы.
• • Силовые трансформаторы с многослойным и тороидальным сердечником.
• • Изоляция.
• • Автотрансформаторы.
• • Импульсные трансформаторы питания.
• • Неисправности трансформатора.

Рис. 11.3.1 Силовой трансформатор с ламинированным сердечником.

Силовые трансформаторы с ламинированным сердечником

Задача силового трансформатора в электронной системе состоит в том, чтобы обеспечить эту систему несколькими источниками переменного тока различных напряжений и подходящих значений тока от высокого напряжения электроснабжения общего пользования.Кроме того, может потребоваться электрическая изоляция между электронной схемой и внешним источником питания общего пользования. Типичная конструкция силового трансформатора с многослойным сердечником показана на рис. 11.3.1.

Сердечник из тонкой стальной пластинки E и I используется для уменьшения воздействия вихревых токов. Они зажимаются вместе, и первичная и вторичная обмотки намотаны на каркас, расположенный вокруг центрального плеча сердечника. Обмотки могут быть разделены, как показано, или, часто, для большей эффективности, намотаны концентрически слоями (первичная, вторичная, первичная, вторичная и т. Д.).Трансформаторы часто изготавливаются специально для конкретного приложения или оборудования, в котором они используются. Поэтому для правильной идентификации обмоток может потребоваться ссылка на данные производителя.

Рис. 11.3.2 Принципиальная схема силового трансформатора

Отводы.

Чтобы трансформаторы могли подавать ряд вторичных напряжений в различные части цепи, силовые трансформаторы обычно имеют «ответвленные обмотки». То есть обмотки разделяются на различные секции с использованием ряда соединений, выведенных из одной обмотки, каждое из которых имеет определенное количество витков вдоль обмотки, как показано на схематической диаграмме символов Рис.3.2 ниже.

Это обеспечивает выбор различных соотношений витков между первичной и вторичной обмотками, что позволяет использовать разные входные напряжения и получить диапазон разных выходных напряжений.

При использовании обмотки с центральным отводом, например 9В 0В 9В, может быть обеспечен сбалансированный источник питания, дающий два равных напряжения (9В) противоположной полярности, или один источник питания 18В.

Тороидальные силовые трансформаторы

Рис. 11.3.3 Тороидальный силовой трансформатор

Популярная конструкция силовых трансформаторов основана на тороидальном сердечнике, показанном на рис. 11.3.3, (Тороид — это просто сердечник в форме ореха). Такая конструкция обеспечивает отличную связь между первичной и вторичной обмотками, поскольку обе катушки намотаны друг на друга вокруг одного и того же сердечника, а не отдельных обмоток, используемых на сердечниках трансформатора E-I. Потери на вихревые токи в тороидальном сердечнике сохраняются на низком уровне за счет изготовления сердечника из спиральной полосы из стали с ориентированной зернистостью или литья сердечника из материала сердечника феррита с высокой проницаемостью. Конструкция тороидального трансформатора, хотя обычно более дорогая, чем типы с многослойным стальным сердечником E-I-образной формы, тороидальный сердечник обеспечивает меньший и более легкий трансформатор, чем для данной номинальной мощности, вместе с более высоким КПД и меньшей утечкой магнитного поля вокруг трансформатора.

Изоляция.

Одним из преимуществ трансформаторов (кроме автотрансформаторов) является отсутствие электрического соединения между входной цепью, подключенной к первичной обмотке, и выходной цепью, соединенной с вторичной обмоткой; поэтому их можно использовать для гальванической развязки двух цепей.

используются для обеспечения большей безопасности пользователей электрического оборудования, такого как наружные электроинструменты, и технических специалистов, обслуживающих оборудование, где возможно прикосновение к токоведущим проводам и компонентам, путем обеспечения входных и выходных клемм, которые электрически изолированы от главная цепь.

Большие разделительные трансформаторы обычно способны выдерживать выходную мощность около 250-500 ВА (вольт-амперы) без перегрузки. Их первичная обмотка подключена непосредственно к источнику питания, и для обеспечения выходного напряжения сети (или линии) их соотношение витков составляет 1: 1, как показано на рис. 11.3.4. Они также имеют заземленный металлический экран между первичной и вторичной обмотками для предотвращения прохождения переменного тока электростатическим (емкостным), а также индуктивной связи между двумя обмотками.

Рис. 11.3.4 Разделительный трансформатор сети.

Использование изолирующего трансформатора значительно снижает риск поражения электрическим током человека, одновременно касающегося токоведущего проводника и земли, поскольку вторичная цепь не имеет заземления и, следовательно, не имеет непрерывной цепи для протекания тока. Изолирующий трансформатор НЕ защищает от поражения электрическим током при прикосновении к фазе и нейтрали одновременно.

Изолирующие трансформаторы гораздо меньшего размера используются в оборудовании для передачи голоса и данных, таком как факсимильные аппараты и модемы, где их задачей является безопасная изоляция оборудования, которое в условиях неисправности может допускать наличие высокого напряжения на их интерфейсе с телефонной системой общего пользования.Они также используются для согласования импеданса входов и выходов оборудования с полными сопротивлениями телефонных линий.

Рис. 11.3.5 Принципиальная схема Автотрансформатора

Автотрансформаторы.

Это трансформатор особого типа, имеющий только одну обмотку. Он часто используется для преобразования между различными сетевыми (линейными) напряжениями, что позволяет использовать электрическое оборудование во всем мире. Одиночная непрерывная обмотка разделена на несколько «ответвлений», как показано на рис.11.3.5 для получения различных напряжений. Соответствующее количество витков обеспечивается между каждым ответвлением для создания необходимого напряжения на основе соотношения витков между полной обмоткой и ответвлением. Полезный метод расчета неизвестных напряжений на автотрансформаторе, если известно количество витков на различных ответвлениях, заключается в использовании метода вольт на виток, описанного на странице «Основные операции трансформатора». В отличие от обычного трансформатора с первичной и вторичной обмотками, автотрансформатор не обеспечивает развязки между входом и выходом.

также используются для обеспечения очень высоких напряжений, необходимых для таких приложений, как автомобильные системы зажигания и приводы электронно-лучевых трубок в ЭЛТ-телевизорах и мониторах.

Часть имени «Авто» в данном случае не означает «автоматический», но имеет значение «Один — действует самостоятельно», как в auto nomous.

Импульсные трансформаторы питания

Трансформаторы с многослойным сердечником в настоящее время менее распространены из-за использования импульсных источников питания (SMPS).Эти схемы работают на гораздо более высоких частотах, чем более старые источники питания 50-60 Гц. Помимо большей эффективности, SMPS имеют то преимущество, что многие компоненты в цепи источника питания могут быть физически намного меньше и легче, включая трансформатор. В трансформаторах SMPS, работающих на частоте около 500 кГц, как в примере на рис. 11.3.6 в телевизионном приемнике, вместо ламинированных сердечников используется феррит, поскольку потери в феррите на высоких частотах намного меньше, чем в ламинированных сердечниках. Сигналы, обрабатываемые трансформаторами в SMPS, помимо того, что являются высокочастотными, обычно имеют прямоугольную форму.Из-за этого они будут содержать много гармоник на еще более высоких частотах. Это создает проблему из-за «скин-эффекта»; высокочастотные токи, протекающие по проводам, имеют тенденцию течь только по внешней обшивке проводов, что усложняет обычные вычисления площади поперечного сечения проводов. Поскольку эффективная площадь поперечного сечения изменяется в зависимости от частоты, соответственно изменяется и эффективная индуктивность обмотки. Кроме того, компоновка компонентов по отношению к трансформаторам SMPS требует тщательного проектирования, поскольку электромагнитные помехи на высоких частотах выше.

Рис. 11.3.6 Импульсный источник питания

Неисправности трансформатора

Трансформаторы обычно отличаются высокой надежностью; их очень высокий КПД означает, что в нормальных условиях небольшая мощность рассеивается в виде тепла (во многих компонентах это самый большой убийца!). Как и в случае с любым другим электронным устройством, именно те, которые работают с наибольшей мощностью, являются наименее надежными, поэтому силовые трансформаторы, особенно те, которые работают с высоким напряжением, более подвержены пробоям, чем трансформаторы других типов.

Перегрев, вызванный внутренней неисправностью или перегрузкой, может привести к опасным ситуациям, вплоть до полного «расплавления». По этой причине многие силовые трансформаторы могут быть оснащены плавким предохранителем или автоматическим выключателем. В маловероятном случае выхода этого устройства из строя первичная обмотка обычно оказывается разомкнутой. Часто бывает сложно или невозможно удалить и / или отремонтировать предохранитель, который находится глубоко внутри обмоток. Это также очень вероятно неразумно, поскольку трансформатор перегреется по одной из двух возможных причин:

• 1.Трансформатор был серьезно перегружен в течение длительного времени; в этом случае могло произойти внутреннее повреждение изоляции. Самый безопасный вариант — заменить трансформатор.
• 2. В трансформаторе произошло внутреннее короткое замыкание. Это означает, что нарушена изоляция между двумя витками обмотки. В результате получается обмотка с одним витком. Коэффициент трансформации сейчас огромен! Представьте трансформатор с 1000 витками на первичной обмотке и 100 витками на вторичной обмотке, имеющей короткое замыкание на вторичной обмотке.Передаточное число только что изменилось с 10: 1 до 1000: 1! Результат — очень низкое вторичное напряжение, но огромный ток. В этом случае опять же единственное решение — замена.

Единственная неисправность, с которой я лично столкнулся с какой-либо регулярностью за 26 лет обслуживания электроники, — это пробой изоляции на трансформаторах очень высокого напряжения; тип, используемый для генерации нескольких тысяч вольт в телевизионных приемниках. Большинство из этих неисправностей произошло летом в субботу днем, причина? Люди, возвращающиеся из отпуска, часто делали это в субботу днем, а телевизор не использовался в течение недели или более.За это время влага проникла в обмотки трансформатора, и когда снова было приложено высокое напряжение, возникла дуга, и трансформатор сразу же замкнул виток.

При любой неисправности, в которой подозревается трансформатор (любого типа), вероятность того, что он является виновником, очень низка в списке вероятностей.

Основы трансформаторов | EC&M

Как работают трансформаторы

Базовый трансформатор состоит из двух наборов катушек или обмоток. Каждый набор обмоток представляет собой просто индуктор. Напряжение переменного тока подается на одну из обмоток, называемую первичной обмоткой. Другая обмотка, называемая вторичной обмоткой, расположена в непосредственной близости от первичной обмотки, но электрически изолирована от нее.

Показан типичный однофазный двухобмоточный силовой трансформатор.

Переменный ток, протекающий через первичную обмотку, создает изменяющийся во времени магнитный поток, часть которого соединяется со вторичной обмоткой и индуцирует на ней напряжение. Величина этого напряжения пропорциональна отношению числа витков первичной обмотки к числу витков вторичной обмотки. Это известно как «коэффициент трансформации».

Чтобы максимизировать потокосцепление с вторичной цепью, часто используется железный сердечник, чтобы обеспечить путь с низким сопротивлением для магнитного потока.Полярность обмоток описывает направление, в котором катушки были намотаны на сердечник. Полярность определяет, является ли поток, создаваемый одной обмоткой, аддитивным или вычитающим по отношению к потоку, создаваемому другой обмоткой. Базовый двухобмоточный трансформатор показан на рисунке выше.

Трансформаторы трехфазные

Базовый трехфазный трансформатор состоит из трех наборов первичных обмоток, по одному на каждую фазу, и трех наборов вторичных обмоток, намотанных на один и тот же железный сердечник.Можно использовать отдельные однофазные трансформаторы и подключать их внешне для получения тех же результатов, что и у трехфазного блока.

Первичные обмотки подключаются одним из нескольких способов. Две наиболее распространенные конфигурации — это треугольник, в котором полярный конец одной обмотки соединен с неполярным концом следующей, и звезда, в которой все три неполярных (или полярных) конца соединены вместе. Аналогично подключаются вторичные обмотки. Это означает, что первичная и вторичная обмотки трехфазного трансформатора могут быть подключены одинаково (треугольник-треугольник или звезда-звезда) или по-разному (треугольник-звезда или звезда-треугольник).Важно помнить, что формы сигналов вторичного напряжения совпадают по фазе с формами сигналов первичной обмотки, когда первичная и вторичная обмотки подключены одинаково. Это состояние называется «отсутствие фазового сдвига». Но когда первичная и вторичная обмотки подключены по-разному, формы сигналов вторичного напряжения будут отличаться от соответствующих форм сигналов первичного напряжения на 30 электрических градусов. Это называется фазовым сдвигом на 30 °. Когда два трансформатора соединены параллельно, их фазовые сдвиги должны быть одинаковыми; в противном случае при подаче напряжения на трансформаторы произойдет короткое замыкание.

Автотрансформаторы

Автотрансформатор — это трансформатор с электрическим соединением между первичной и вторичной обмотками. Автотрансформаторы имеют значительно большую мощность МВА на фунт сердечника и проводника обмотки, чем стандартные силовые трансформаторы, но ограничены малым соотношением витков — в идеале 2: 1.

Несмотря на то, что конструкции различных трансформаторов сильно различаются, их основная работа остается неизменной.

Трансформаторы специальные

Трансформаторы могут иметь более двух обмоток на фазу.Эти конструкции помогают снизить уровни тока короткого замыкания. Другие трансформаторы были созданы для работы при относительно низких напряжениях, но чрезвычайно высоких токах. Трансформаторы дуговых печей попадают в эту категорию и могут иметь номинальный вторичный ток свыше 150 000 А. Регулирующие трансформаторы предназначены для поддержания вторичного напряжения в определенных пределах при колебаниях первичного напряжения. Трансформаторы также могут быть сконструированы для сдвига фазы на определенную величину для управления потоком реальной мощности в сетевой системе.