Что такое обратная трансформация?

Трансформатор напряжения – аппарат, который предназначен для понижения высокого напряжения до стандартного значения: 100 В и 100/корень из 3 , которое необходимо для работы устройств защиты и автоматики электрооборудования, учета электрической энергии и подключения измерительных приборов, а также безопасности обслуживающего персонала.

Сопротивление приборов и устройств, подключенных параллельно к трансформатору напряжения, большое, их ток нагрузки небольшой. Из этого можно сделать вывод, что режим работы трансформатора, по сути, близок к режиму холостого хода.

Существует общепринятое диспетчерское наименование аппарата в электроустановках – ТН, в зависимости от рабочего напряжения: ТН-10кВ, ТН-35кВ, ТН-110кВ и т.п. Первичная обмотка ТН-6кВ и ТН-35кВ подключаются в сеть через высоковольтные предохранители. ТН-110кВ, как правило, подключается к сети без предохранителей, так как повреждение данных аппаратов происходит достаточно редко.

Для защиты вторичной обмотки ТН всех классов напряжения от короткого замыкания устанавливают предохранитель или автоматический выключатель. Последний применяют в том случае, если цепи напряжения ТН подключены к быстродействующим защитам электрооборудования.

Основные меры безопасности при обслуживании трансформатора напряжения

Для обеспечения безопасности обслуживающего персонала от попадания высокого напряжения первичной обмотки на вторичную, одна из вторичных обмоток заземляется.

Для проведения плановых или аварийных ремонтов трансформатора напряжения необходимо вывести в его в ремонт, то есть отключить и заземлить. При выводе ТН в ремонт следует создать видимый разрыв по стороне высшего напряжения – отключением разъединителя или снятием высоковольтных предохранителей, а также по стороне низкого напряжения снятием низковольтных предохранителей или испытательных блоков, а при их отсутствии отсоединением и закорачиванием выводов вторичных обмоток. Создание видимого разрыва по стороне низкого напряжения необходимо для предотвращения обратной трансформации, то есть появления напряжения на первичной обмотке от напряжения на вторичной обмотки при ошибочном объединении вторичных цепей от другого ТН, находящегося в работе.

Summary:

Введение в несимметричность

Описание:

Несбалансированные токи являются важнейшей причиной несимметричного напряжения, а поскольку оно относится к важным параметрам качества энергоснабжения, в данной статье будут рассматриваться несимметричные синусоидальные напряжения.

Ключевые слова: дисбаланс

Johan Driesen, Katholieke Universiteit Leuven

Thierry Van Craenenbroeck, Katholieke Universiteit Leuven

Несбалансированные токи являются важнейшей причиной несимметричного напряжения, а поскольку оно относится к важным параметрам качества энергоснабжения, в данной статье будут рассматриваться несимметричные синусоидальные напряжения.

Что такое дисбаланс?

Определение

Трехфазная система считается сбалансированной или симметричной, когда напряжения и токи каждой из фаз имеют одинаковую амплитуду, а сдвиг амплитуды по фазе равен 1200. Если не выполняется хотя бы одно из этих условий, то система считается асимметричной, или разбалансированной.

В статье условно полагается, что гармоники отсутствуют, т. е. форма кривых напряжения синусоидальная.

Количественные параметры

Для того чтобы количественно описать дисбаланс напряжения или тока в трехфазной системе, применяются так называемые компоненты Фортескью, или симметричные компоненты. Трехфазную систему условно разбивают на прямую или положительную, обратную или отрицательную, и униполярную или нуль-последовательности, обозначаемые индексами d, i, h (в некоторых источниках – 1, 2, 0). Их используют для расчетов при помощи трансформации матрицы трехфазного напряжения или тока. Индексы u, v, w (иногда a, b, c) означают разные фазы. Приведенное ниже выражение для напряжения U равноприменимо и для тока I с соответствующими значениями переменных величин

(1)

где .

Данная трансформация с точки зрения количества энергии инвариантна, т. е. количество энергии, подсчитанное с исходными значениями, всегда одинаково и после трансформации.

Пример обратной трансформации:

(2)

Прямая система (система прямой последовательности) ассоциируется с положительным вращением поля, в то время как обратная – имеет отрицательное вращение поля (рис. 1). Так, например, электропривод трехфазного переменного тока служит наглядным примером вращающегося магнитного поля.

Рисунок 1. () Графическое представление симметричных компонентов (прямого, обратного и униполярного)

Униполярные компоненты имеют одинаковые углы векторов фаз и лишь колеблются (без вращения поля). В системах без нейтрального проводника униполярные токи, очевидно, не имеют возможности течения, но между нейтральными точками Y-соединений с нулевым напряжением в питающей системе и нагрузке может возникнуть значительная ЭДС.

Разложение несимметричной системы на составляющие изображено на рис. 2.

Рисунок 2.

Графическое разложение несимметричной системы с использованием компонентов рис. 1

На практике их измерение не столь очевидная процедура, особенно по положительной и отрицательной последовательностям. Использование цифрового измерительного инструмента является более простым способом подсчета по сравнению с классическими аналоговыми.

Значения отношения uU (напряжение) и uI (ток) между величинами амплитуды отрицательной и положительной последовательностей являются количественной величиной дисбаланса (%)

(3)

Эти отношения используются, например, в стандартах, связанных с вопросами качества энергии, таких как европейский стандарт EN-50160 или стандарты серии МЭК 1000-3x.

Более простой, хотя и приблизительный, способ определения коэффициента дисбаланса напряжений

(4)

В данном случае используются только величины кажущейся мощности нагрузки Sl и мощности короткого замыкания SSC питающей цепи.

Полностью процедуры измерения и определения этих параметров изложены в стандартах. Там же приводятся методики статистического усреднения значений (3, 4) в течение определенного периода времени.

Ограничения

Международные стандарты (например, EN-50160 или стандарты серии МЭК 1000-3x) устанавливают предел коэффициента дисбаланса (3) не более 2 % для систем низкого и среднего напряжения и менее 1 % для высоковольтных на основании измерений в течение 10 минут, допуская отдельные мгновенные значения коэффициента дисбаланса не более 4 %. Однако в отдельных регионах эти величины могут быть уменьшены до уровня 0,25 %, например, на британской части железной дороги, проходящей в тоннеле под Ла-Маншем, поскольку эта часть линии представляет собой гигантскую однофазную нагрузку. Причиной жестких местных ограничений на асимметрию высоковольтных сетей является то, что они предназначены для использования с максимальной загрузкой с симметричными трехфазными нагрузками. Любой дисбаланс приводит к низкой эффективности работы и без того до предела загруженных сетей. При проектировании распределительных систем (низковольтных) питание однофазной нагрузки является одной из важных задач, поэтому и сама система, и присоединенные нагрузки должны разрабатываться и исполняться как можно более устойчивыми к дисбалансу.

Для примера определим величину требуемой мощности короткого замыкания устройств питания тяги для двухколейной скоростной железнодорожной линии с величиной номинальной мощности 2•15 МВ•А (французская TGV). Используя (4), видим, что при коэффициенте дисбаланса фазного напряжения в 1 % мощность короткого замыкания составит около 3 ГВ•А, что объясняет необходимость присоединения к сети сверхвысокого напряжения.

Более полно стандартизация осуществлена в документах МЭК 61000-2x, являющихся частью системы стандартизации вопросов ЭМС и EN-50160, описывающих характеристики напряжения в точках общего присоединения (PСС, ТОП).

Что вызывает дисбаланс?

При эксплуатации сетей всегда делается попытка обеспечить сбалансированное (симметричное) напряжение в точках общего присоединения между распределительной сетью и системой потребителя. При нормальных условиях на эти напряжения влияние оказывают:

— напряжения на выводах генераторов;

— сопротивление электрической системы;

— токи нагрузок, выплескиваемые в транспортную и распределительную сети.

Напряжения у источника генерации обычно симметричны благодаря конструкции и порядку эксплуатации синхронных генераторов, используемых на больших электростанциях. Поэтому электростанции обычно не являются источником дисбаланса. Даже при использовании асинхронных генераторов (как, например, в некоторых моделях ветровых источников) напряжения фаз симметричны.

Тем не менее там, где увеличивается количество источников промышленной или малой генерации, как правило на территории потребителя, ситуация иная. Многие из относительно небольших источников, в том числе солнечных гальванических, присоединяются в распределительной сети низкого напряжения посредством однофазных электронных инверторов. Точка соединения имеет относительно высокое сопротивление (величина мощности короткого замыкания относительно невелика), что создает большие предпосылки к разбалансировке фазных напряжений (4), чем в случае соединений с более высокими уровнями напряжения.

Сопротивление компонентов электрической системы на разных фазах не совсем одинаково. Так, геометрическая конфигурация воздушных линий электропередачи, асимметричных по отношению к земле, обуславливает разницу электрических параметров линии. В целом такие различия малы и ими можно пренебречь при принятии мер предосторожности.

В подавляющем большинстве случаев источником дисбаланса является асимметричность нагрузки.

На уровне высокого и среднего напряжения нагрузки обычно трехфазные и сбалансированные, хотя встречаются и одно- или двухфазные, как уже упомянутые скоростные железные дороги (рис. 3) или индукционные печи (в металлургии использующие весьма неоднородные по электрическим параметрам дуговые элементы для производства тепла).

Рисунок 3. () Тяговые нагрузки переменного тока на железнодорожном транспорте как пример присоединений асимметричных однофазных нагрузок

Нагрузки в сетях низкого напряжения (компьютеры, системы освещения) обычно однофазные, поэтому обеспечить симметричность трудно. При организации низковольтной системы нагрузки обычно распределяют по фазам по принципу, учитывающему неэлектрические параметры: поэтажно в жилых или административных зданиях или порядно к каждому дому в поселках. Баланс эквивалента нагрузки на выводах распределительного трансформатора постоянно меняется в пределах неких отклонений от статистической суммы нагрузок на каждой фазе из-за индивидуального рабочего цикла каждой отдельной нагрузки.

Дисбаланс также вызывается аномальным состоянием системы. Типичными примерами являются повреждения цепей фаза-земля, фаза-фаза и открытых проводников. Эти повреждения вызывают провалы напряжения на одной или нескольких фазах и могут косвенно привести к образованию сверхнапряжения на оставшихся. В этом случае система становится разбалансированной, но очень часто такое изменение напряжения квалифицируется как скачки напряжения, поскольку защитные средства сети должны отключать поврежденный участок.

Каковы последствия?

Чувствительность электрооборудования к дисбалансу разная. Ниже дается краткий обзор наиболее часто встречающихся проблем.

Индукционные двигатели

Ими являются асинхронные устройства переменного тока с внутренними наведенными вращающимися магнитными полями. Направление ротации поля обратного компонента противоположно полю прямого компонента. В связи с этим в случае разбалансированного питания суммарное вращение магнитного поля становится эллиптическим вместо круглого. Существуют проблемы, связанные с индукционными двигателями, вызванные дисбалансом.

Рисунок 4.

Кривые крутящий момент-скорость индукционного электропривода при несимметричном питании

Во-первых, привод не может развить полный крутящий момент, поскольку противоположная направленность момента, образующегося по отрицательной последовательности, уменьшает величину крутящего момента нормального вращения магнитного поля. На рис. 4 изображены различные характеристики скорость – крутящий момент индукционного электропривода при разбалансированном питании. Видно, что в зоне нормального режима работы (почти прямого участка кривой Td) значения Ti и Th отрицательны. Эти характеристики можно измерить при подсоединении привода, как указано на рис. 5.

Во-вторых, подшипники могут получить механические повреждения наведенными компонентами крутящего момента на частоте, двукратно превышающей частоту системы.

Рисунок 5. ()

Схемы присоединения индукционного электропривода по питанию с неизвестным компонентом асимметрии

И наконец, статор и ротор испытывают излишнюю тепловую нагрузку, весьма вероятно ускоряющую тепловое старение. Дополнительная тепловая энергия производится из-за наведения токов значительной величины быстровращающимся (относительно) обратным (для ротора) магнитным полем. Для устранения последствий этого эффекта приходится снижать величину номинала мощности такого электропривода, что может потребовать установки более мощного.

Синхронные генераторы

Генераторы синхронного типа также являются устройствами переменного тока, использующимися в малой энергетике, например, в комбинированных электротеплогенераторах. Они могут сломаться от того же, что и индукционные двигатели, но особенно после перегрева. Особое внимание следует уделять проектированию стабилизирующей обмотки ротора, где токи наводятся обратными и униполярными компонентами.

Мощность силовых трансформаторов, кабелей и передающих систем

Мощностные характеристики трансформаторов, кабелей и передающих систем снижаются в результате воздействия компонентов по отрицательной последовательности. Эксплуатационный предел этого явления определяется номиналом RMS суммарного тока, включающего бесполезную составляющую непрямой последовательности. Это следует учитывать при определении порогов срабатывания защитных устройств, управляемых суммарными токами. В результате приходится снижать номиналы соответствующих систем (на основе данных производителя) и применять для выполнения тех же задач изделия с большей номинальной мощностью.

Трансформаторы

Силовые трансформаторы преобразуют напряжения по отрицательным последовательностям так же, как и по положительным. Эффект для униполярных напряжений зависит от соединений первичной и вторичной обмоток и от наличия нейтрального проводника. Если, например, на одной стороне трехфазная цепь с нейтральным проводником, то присутствуют нейтральные токи. А если на другой стороне обмотки соединение по схеме треугольника (дельта), то униполярный ток превращается в циркулирующий в дельта-элементе. Соответствующий униполярный магнитный поток проходит сквозь элементы конструкции трансформатора, вызывая большие потери, что иногда приводит к необходимости дополнительного снижения номинала мощности.

Электронные преобразователи энергии

Такие устройства весьма распространены, например, в регулируемых электроприводах, источниках питания для компьютерных устройств, энергосберегающих осветительных приборах и т. д. Электронные преобразователи энергии могут стать дополнительным источником, хотя в целом суммарные гармонические искажения останутся более или менее постоянными. Однако сам эффект должен обязательно учитываться производителями пассивных фильтров.

Перечисленные выше устройства – трехфазные нагрузки. Но, разумеется, однофазные нагрузки тоже могут подвергнуться отрицательному воздействию дисбаланса.

Как снизить влияние дисбаланса?

Для снижения последствий дисбаланса можно предпринять несколько действий, каждое из которых имеет различную степень сложности.

Первое и основное решение состоит в перераспределении нагрузок по фазам таким образом, чтобы их величины стали равными. Для некоторых из нагрузок может оказаться достаточным коррекция эксплуатационных параметров.

Для снижения влияния токов по отрицательной последовательности, вызывающих падение напряжения, требуется система с малым внутренним сопротивлением. Этого можно достичь путем соединения разбалансированных нагрузок в точках с более высоким уровнем мощности короткого замыкания или иными известными способами снижения внутреннего сопротивления.

К другому типу мероприятий относится применение специальных трансформаторов, а именно трансформаторов схемы Скотта и схемы Штайнмеца:

— трансформатор схемы Скотта состоит из двух однофазных трансформаторов, присоединенных к трехфазной системе. Они соединены так, что на выходе образуются две однофазные системы, которые избавляют трехфазную сеть от влияния асимметричной нагрузки;

— трансформатор Штайнмеца представляет собой трехфазный трансформатор с дополнительной симметрирующей нагрузкой, состоящей из емкости и индуктора с номиналами, пропорциональными однофазным нагрузкам (рис. 6). Когда значение реактивной мощности индуктора и емкости равно активной мощности нагрузки, деленной на √3, трехфазная сеть получает симметричную нагрузку. Значение номинальной трехфазной мощности трансформатора равно активной мощности однофазной нагрузки. Следует помнить о том, что идеальная симметрия достигается только для нагрузок, мощность которых точно соответствует той, что выбрана при проектировании системы.

Рисунок 6.

Однофазная нагрузка, присоединенная в трехфазной сети при помощи трансформатора по схеме Штайнмеца

И наконец, специальные быстродействующие электронные силовые устройства могут применяться для ограничения дисбаланса. Эффект их применения основан на быстром изменении величины дополнительного сопротивления, компенсирующего отклонения на каждой фазе. Эти устройства могут компенсировать ненужную реактивную мощность. Однако они довольно дороги и их применяют для очень больших нагрузок, например, для дуговых печей, поскольку иные способы в данном случае малоэффективны.

Сейчас разрабатываются и другие виды устройств для снижения последствий асимметрии фазных токов (напряжений) и иных проблем качества электроэнергии.

Заключение

Асимметрия представляет собой серьезную проблему качества электроэнергии, оказывающей негативное воздействие преимущественно на низковольтные распределительные сети, например, в административных зданиях из-за широкого применения компьютерной техники и современных осветительных приборов. Однако этот эффект довольно просто показать в количественных показателях, что позволяет сравнить его величину с требуемыми нормами.

Успешное решение проблемы асимметрии, безусловно, приводит к снижению стоимости эксплуатации и, что крайне важно, энергопотерь.

Обратная трансформация — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 2

Обратная трансформация

Cтраница 2

При этом, во избежание обратной трансформации в силовом трансформаторе, последний отключается от фазовых проводов.  [17]

Если схема построена так, что возможна обратная трансформация напряжения, что бывает, например, при параллельной работе трансформаторов, то разъединители устанавливаются по обе стороны выключателей.  [19]

Вторая трудность с алгоритмом Петрика состоит в росте числа возможных последовательностей обратных трансформаций, которые могут быть применены к заданному поверхностному дереву. Хотя многие из трансформаций, когда они применяются в прямом направлении, являются обязательными, так что только одно возможное действие может быть проделано, почти все обратные трансформации факультативны. Поэтому, когда какая-то обратная трансформация может быть применена, должны быть опробованы обе альтернативы: как применение обратной трансформации, так и неприменение ее. С ростом числа применяемых трансформаций число возможных активных путей может расти экспоненциально.  [20]

Если при автоматическом отключении выключателя в РП оперативная бригада обнаружит на отключившейся линии напряжение от обратной трансформации, то необходимо найти кабель напряжением до 1 кв, связывающий разные линии, и отключить его с одной стороны.  [21]

Это необходимо для того, чтобы не было случайной подачи на шины РУ высокого напряжения вследствие обратной трансформации.  [22]

Применение постоянного тока небольшого напряжения ( 6 — 12 в) к тому же исключает возможность обратной трансформации.  [23]

Это значит, что, в го время как большинство последовательностей прямых трансформаций ведут к правильным поверхностным структурам, многие последовательности обратных трансформаций не ведут к допустимым глубинным структурам, и много напрасных усилий тратится на тупики. Анализ Митре преодолевает недетерминированность обратного трансформационного процесса путем построения ad hoc для той или иной частной грамматики детерминированных множеств обратных трансформационных правил. Этот метод, однако, не гарантирует получения всех допустимых глубинных структур, и не существует формальной процедуры для построения необходимого множества обратных трансформаций.  [24]

Силовые и измерительные трансформаторы необходимо отключать как со стороны первичных, так и со стороны вторичных обмоток, что обеспечивает невозможность обратной трансформации напряжения.  [25]

При работах во вторичных устройствах и цепях трансформаторов напряжения с подачей напряжения от постороннего источника должны быть приняты меры, исключающие возможность обратной трансформации.  [26]

Трансформаторы напряжения и силовые трансформаторы, связанные с выделенным для работ участком электроустановки, должны быть отключены также и со стороны напряжения до 1000 В для исключения возможности обратной трансформации.  [27]

Наложения заземления не требуется при работе на оборудовании, если от него со всех сторон отсоединены шины, провода и кабели, по которым может быть подано напряжение путем обратной трансформации или от постороннего источника и при условии, что на этом оборудовании не наводится напряжение. Концы отсоединенного кабеля при этом должны быть замкнуты накоротко и заземлены.  [28]

При испытании необходимо принять меры, чтобы напряжение от нагрузочного трансформатора не было подано на вторичные обмотки трансформаторов испытываемой сети во избежание появления высокого напряжения в магнитосвязанных цепях из-за обратной трансформации.  [30]

Страницы:      1    2    3

Режимы работы трансформатора. Описание режима холостого хода и КЗ

Трансформаторы за время эксплуатации работают в разных режимах. Но не все они одинаково сказываются на сроке службы электромагнитного оборудования. Режимы работы силового трансформатора зависят от его нагрузки, напряжения обмоток, температуры масла и обмоток, условий окружающей среды и других параметров.

Режимы работы трансформатора:

• нормальный;
• перегрузочный;
• аварийный.

Нормальные режимы работы трансформатора

К ним относятся номинальный, оптимальный, режим холостого хода и режим параллельной работы.

Номинальный и оптимальный режим

Еще эти режимы трансформатора называют рабочими. Потому что при них напряжение и ток близки к номинальным (на которые рассчитано оборудование) условиям.

Номинальный режим – это когда ток и напряжение на первичной обмотке соответствуют номинальным показателям. Но на деле трансформатор редко работает в таких условиях. Потому что в сети происходят постоянные колебания нагрузки. При таком режиме трансформатор работает исправно. Но коэффициент полезного действия (КПД) оборудования не достигает максимума.

Оптимальный режим – это режим, при котором трансформатор имеет максимальный КПД. Как правило, максимальные КПД трансформатор показывает под нагрузкой 50-70% от номинальной. Современные силовые трансформаторы работают с КПД 90% и выше.

На деле большинство трансформаторов не работают в одном и том же режиме. Потому что нагрузка в сети непостоянная. 

Холостой режим трансформатора

При режиме холостого хода на первичную обмотку трансформатора поступает напряжение, а вторичная обмотка не подключена к сети потребителя электроэнергии. В таком режиме КПД равен 0.

На холостом ходу силового трансформатора определяют коэффициент трансформации, мощность потерь в металле и параметры намагничивающей ветви схемы замещения. Для таких измерений на первичную обмотку трансформатора пускают электрический ток номинального напряжения.

А для трансформатора напряжения режим холостого хода является рабочим.

Режим параллельной работы

Два трансформатора устанавливаются в сетях, питающих энергией потребителей первой и второй категории. Важно подключить трансформаторы так, чтобы ни один из них не испытывал перегрузки.

Для этого у трансформаторов:

• должны быть одни и те же группы соединений обмоток;
• коэффициенты трансформации не должны отличаться больше, чем на 0,5 %;
• номинальные мощности должны соотноситься не более, чем один к трем;
• напряжения короткого замыкания должны различаться не более, чем на 10 %;
• должна выполняться фазировка трансформаторов.

Перегрузочный режим

Трансформатор испытывает перегрузки при воздействии нагрузок и температур выше допустимой нормы. Для каждой модели эти показатели свои. Производители силовых трансформаторов предусматривают возможность работы оборудования в условиях перегрузки. Но если устройство испытывает их продолжительное время или регулярно – это уменьшает срок службы оборудования. Допустимые перегрузки описаны в стандартах. Например, для масляных трансформаторов разработан ГОСТ 14209-97.   

Аварийный режим

Трансформатор находится в аварийном режиме, если на него воздействует электрический ток, который сильно превосходит номинальные величины. Дальше давать работать оборудованию нельзя. Как правило, в трансформаторах существуют автоматические выключатели. Они отключают питание оборудования.

Признаки аварийного режима:

• громкий и неритмичный шум и треск в баке трансформатора;
• повышение температуры рабочей части трансформатора;
• утечка трансформаторного масла.

Часто аварийный режим возникает из-за короткого замыкания во вторичной обмотке. Исключение – трансформаторы тока и сварочные трансформаторы. Для них режим короткого замыкания является рабочим.

Напряжение во время короткого замыкания (КЗ) – это еще и важный показатель, который влияет на эксплуатацию трансформатора. Его измеряют в процентах. Для трансформаторов со средним показателем мощности напряжение КЗ составляет 5-7%, а для более мощных – 6-12 %.

Важно не допускать работы трансформатора в аварийном режиме вообще и ограничивать его перегрузки. В этом случае оборудование прослужит вам заявленный производителем срок.

Коэффициент трансформации трансформатора

Коэффициент трансформации – показывает значение во сколько раз изменилась величина вторичного тока и напряжения. Также с его помощью можно определить какой трансформатор: понижающий или повышающий.

Для силового трансформатора

Трансформаторы бывают повышающие и понижающие, что бы это определить нужно узнать коэффициент трансформации, с его помощью можно узнать какой трансформатор. Если коэффициент меньше 1 то трансформатор повышающий(также это можно определить по значениям если во вторичной обмотке больше чем в первичной то такой повышающий) и наоборот если К>1, то понижающий(если в первичной обмотке меньше витков чем во вторичной).

Формула по вычислению коэффициента трансформации

где:

• U1 и U2 — напряжение в первичной и вторичной обмотки,
• N1 и N2 — количество витков в первичной и вторичной обмотке,
• I1 и I2 — ток в первичной и вторичной обмотки.

Трансформатор тока

Формула для вычисления коэффициента трансформации ТТ:

Значения коэффициентов обычно очень большие по сравнению с силовым трансформатор. Величины могут быть такими, как представлено в таблице:

Определим коэфф. трансформации: возьмём ТТ со значениями которые выделены в таблице 600/5 = 120. Также можно взять любой трансформатор 750/5 = 150; 800/2 = 400 и тд.

Подробнее о трансформаторе тока(ТТ):Читать статью

Трансформатор напряжения

Формула для вычисления коэффициента трансформации ТН:

Давайте рассчитаем коэффициент трансформации для ТН который показана на фото ниже:

Нужно взять напряжение первичной обмотки(красная стрелка) и разделить на напряжение вторичной обмотки(жёлтая стрелка). 35000/100 = 350.

Подробнее о трансформаторе напряжения(ТН):Читать статью

Автотрансформатор

Формула для вычисления коэффициента трансформации у автотрансформатора:

Подробнее об автотрансформаторе(ЛАТР):Читать статью

Принципы параллельного подключения трансформаторов (1)

Введение

Для питания нагрузки, превышающей номинальную мощность существующего трансформатора, два или более трансформатора могут быть подключены параллельно к существующему трансформатору. Трансформаторы включаются параллельно, когда нагрузка на один из трансформаторов превышает его мощность.

Принципы параллельного подключения трансформаторов (часть 1)

При параллельной работе повышается надежность, чем при использовании одного более крупного блока.

Стоимость обслуживания запасных частей меньше, если два трансформатора подключены параллельно. Обычно экономически выгоднее установить другой трансформатор параллельно вместо замены существующего трансформатора одним более мощным блоком.

Стоимость запасного блока в случае двух параллельных трансформаторов (равных номиналов) также ниже, чем у одного большого трансформатора. Кроме того, из соображений надежности желательно иметь параллельный трансформатор.

С этим , по крайней мере, половина нагрузки может быть обеспечена с одним неработающим трансформатором .

Условия параллельной работы трансформатора

При параллельном соединении 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. Одно и то же напряжение и коэффициент трансформации (номинальное первичное и вторичное напряжение одинаковы)
2. Одинаковое процентное сопротивление и соотношение X / R
3. Идентичное положение устройства РПН
4. Одинаковые номинальные значения в кВА
5. Одинаковый сдвиг фазового угла (одинаковая векторная группа)
6. Одинаковый рейтинг частоты
7. Одинаковая полярность
8. Одинаковая последовательность фаз

Некоторые из этих условий удобны, а некоторые являются обязательными.

Удобные условия : Одинаковое соотношение напряжений и оборотов, одинаковый импеданс в процентах, одинаковый номинал в кВА, одинаковое положение переключателя ответвлений.

Обязательные условия Условиями являются: одинаковый сдвиг фазового угла, одинаковая полярность, одинаковая последовательность фаз и одинаковая частота. Когда не соблюдаются удобные условия, параллельная работа возможна, но не оптимальна.

1. Одинаковый коэффициент напряжения и коэффициент трансформации (на каждом ответвлении)

Если трансформаторы, подключенные параллельно, имеют несколько разные отношения напряжений, то из-за неравенства наведенных ЭДС во вторичных обмотках циркулирующий ток будет течь в петля, образованная вторичными обмотками в условиях холостого хода, которая может быть намного больше, чем нормальный ток холостого хода.

Ток будет довольно высоким, поскольку полное сопротивление утечки низкое. Когда вторичные обмотки нагружены, этот циркулирующий ток будет иметь тенденцию создавать неравную нагрузку на два трансформатора, и может оказаться невозможным принять полную нагрузку от этой группы из двух параллельных трансформаторов (один из трансформаторов может быть перегружен).

Если два трансформатора с разным соотношением напряжений подключены параллельно с одинаковым первичным напряжением питания, будет разница во вторичных напряжениях.

Теперь, когда вторичная обмотка этих трансформаторов подключена к той же шине, будет циркулирующий ток между вторичными обмотками и, следовательно, между первичными обмотками. Поскольку внутреннее сопротивление трансформатора невелико, небольшая разница напряжений может вызвать достаточно высокий циркулирующий ток, вызывая ненужные дополнительные потери I ² R.

Рейтинги как первичных, так и вторичных должны быть идентичны. Другими словами, трансформаторы должны иметь одинаковое передаточное число i.е. коэффициент трансформации.

2. Одинаковое процентное сопротивление и соотношение X / R

Если два трансформатора соединены параллельно с одинаковыми импедансами на единицу , они будут в основном разделять нагрузку в соотношении их номинальных значений кВА. Здесь нагрузка в основном одинакова, потому что можно иметь два трансформатора с одинаковым импедансом на единицу, но с разными отношениями X / R. В этом случае линейный ток будет меньше суммы токов трансформатора, и суммарная мощность будет соответственно уменьшена.

Разница в отношении значения реактивного сопротивления к значению сопротивления на единицу импеданса приводит к разному фазовому углу токов, переносимых двумя параллельно включенными трансформаторами; один трансформатор будет работать с более высоким коэффициентом мощности, а другой — с более низким коэффициентом мощности, чем у комбинированного выхода. Следовательно, реальная мощность не будет пропорционально распределяться между трансформаторами.

Ток, разделяемый двумя трансформаторами, работающими параллельно, должен быть пропорционален их номинальным значениям МВА.

Ток, передаваемый этими трансформаторами, обратно пропорционален их внутреннему сопротивлению.

Из двух приведенных выше утверждений можно сказать, что импеданс параллельно работающих трансформаторов обратно пропорционален их номинальным значениям МВА. Другими словами, импеданс в процентах или значения на единицу импеданса должны быть одинаковыми для всех трансформаторов, работающих параллельно.

При подключении однофазных трансформаторов к трехфазным батареям правильное согласование импеданса становится еще более важным.Помимо следования трем правилам параллельной работы, также рекомендуется попытаться согласовать отношения X / R трех последовательных импедансов, чтобы сбалансировать трехфазные выходные напряжения.

Когда однофазные трансформаторы с одинаковыми номиналами кВА подключены в группу Y-∆, несоответствие импеданса может вызвать значительный дисбаланс нагрузки между трансформаторами.

Давайте рассмотрим следующие различные типы случаев для импеданса, отношения и кВА.

Если однофазные трансформаторы подключены в группу Y-Y с изолированной нейтралью, то полное сопротивление намагничивания также должно быть одинаковым по омической схеме.

В противном случае трансформатор, имеющий наибольшее сопротивление намагничивания, будет иметь самый высокий процент возбуждающего напряжения, увеличивая потери в сердечнике этого трансформатора и, возможно, приводя его сердечник к насыщению.

Случай 1: Равное полное сопротивление, соотношения и одинаковая кВА

Стандартный метод параллельного подключения трансформаторов заключается в том, чтобы иметь одинаковые передаточные числа, процентные сопротивления и номинальные значения кВА. Параллельное подключение трансформаторов с одинаковыми параметрами приводит к равному распределению нагрузки и отсутствию циркулирующих токов в обмотках трансформатора.

Пример Параллельное соединение двух трансформаторов 2000 кВА с импедансом 5,75%, каждый с одинаковым коэффициентом поворота, к нагрузке 4000 кВА.

• Нагрузка на трансформаторы-1 = KVA1 = [(KVA1 /% Z) / ((KVA1 /% Z1) + (KVA2 /% Z2))] X KVAl
• kVA1 = 348 / (348 + 348) x 4000 кВА = 2000 кВА.
• Нагрузка на трансформаторы-2 = кВА1 = [(кВА2 /% Z) / ((кВА1 /% Z1) + (кВА2 /% Z2))] X кВАл
• кВА2 = 348 / (348 + 348) x 4000 кВА = 2000 кВА
• Следовательно, кВА1 = кВА2 = 2000 кВА

Случай 2: одинаковые импедансы, отношения и разные кВА

Этот параметр не является общепринятой практикой для новых установок, иногда два трансформатора с разными кВА и одинаковым процентом импедансы подключены к одной общей шине.В этой ситуации деление тока заставляет каждый трансформатор выдерживать свою номинальную нагрузку. Циркулирующих токов не будет, потому что напряжения (коэффициенты поворотов) одинаковы.

Пример Параллельное подключение трансформаторов 3000 кВА и 1000 кВА, каждый с импедансом 5,75%, каждый с одинаковым коэффициентом поворота, подключенных к общей нагрузке 4000 кВА.

• Нагрузка на трансформаторе-1 = кВА1 = 522 / (522 + 174) x 4000 = 3000 кВА
• Нагрузка на трансформаторе-1 = кВА2 = 174 / (522 + 174) x 4000 = 1000 кВА

Сверху При расчетах видно, что разные номинальные значения кВА на трансформаторах, подключенных к одной общей нагрузке, из-за этого деления тока каждый трансформатор нагружается только до своей номинальной мощности.Ключевым моментом здесь является то, что процентное сопротивление одинаковое.

Случай 3: Неравный импеданс, но одинаковые соотношения и кВА

В основном этот параметр используется для увеличения мощности электростанции путем параллельного подключения существующих трансформаторов с одинаковым номиналом кВА, но с различным процентным сопротивлением.

Это обычное явление, когда бюджетные ограничения ограничивают покупку нового трансформатора с такими же параметрами.

Нам нужно понять, что ток делится обратно пропорционально импедансу, и больший ток протекает через меньший импеданс.Таким образом, трансформатор с более низким процентным сопротивлением может быть перегружен при большой нагрузке, в то время как другой трансформатор с более высоким импедансом будет иметь небольшую нагрузку.

Пример Два трансформатора на 2000 кВА, подключенные параллельно, один с импедансом 5,75%, а другой с импедансом 4%, каждый с одинаковым передаточным числом, подключенных к общей нагрузке 3500 кВА.

• Нагрузка на трансформатор-1 = кВА1 = 348 / (348 + 500) x 3500 = 1436 кВА
• Нагрузка на трансформатор-2 = кВА2 = 500 / (348 + 500) x 3500 = 2064 кВА

Можно видеть, что из-за несоответствия процентного сопротивления трансформатора, они не могут быть нагружены до их комбинированного номинального значения в кВА.Распределение нагрузки между трансформаторами неравномерно. При нагрузке ниже комбинированной номинальной кВА трансформатор с полным сопротивлением 4% перегружается на 3,2%, а трансформатор с полным сопротивлением 5,75% нагружается на 72%.

Случай 4: Неравный импеданс и одинаковые коэффициенты кВА

Этот тип трансформаторов, редко используемых на промышленных и коммерческих объектах, подключенных к одной общей шине с разными кВА и разными импедансами в процентах. Однако может возникнуть ситуация, когда две несимметричные подстанции могут быть связаны вместе с помощью шин или кабелей, чтобы обеспечить лучшую поддержку напряжения при запуске большой нагрузки.

Если процентное сопротивление и номинальные значения кВА отличаются, следует соблюдать осторожность при загрузке этих трансформаторов.

Пример Два трансформатора, подключенных параллельно: один 3000 кВА (кВА1) с импедансом 5,75%, а другой — 1000 кВА (кВА2) с полным сопротивлением 4%, каждый с одинаковым коэффициентом поворота, подключенный к общей нагрузке 3500 кВА.

• Нагрузка на трансформатор-1 = кВА1 = 522 / (522 + 250) x 3500 = 2366 кВА
• Нагрузка на трансформатор-2 = кВА2 = 250 / (522 + 250) x 3500 = 1134 кВА

Поскольку процентное сопротивление трансформатора на 1000 кВА меньше, он перегружен меньшей, чем комбинированная номинальная нагрузка.

Случай 5: равное сопротивление и неравные отношения кВА

Небольшие различия в напряжении вызывают циркуляцию большого количества тока. Важно отметить, что параллельно включенные трансформаторы всегда должны подключаться к одному ответвлению. Циркулирующий ток полностью не зависит от нагрузки и разделения нагрузки. Если трансформаторы полностью загружены, это может привести к значительному перегреву из-за циркулирующих токов.

Точка, которую следует соблюдать Помните, что циркулирующие токи не проходят по линии, их нельзя измерить, если контрольное оборудование установлено выше или ниже по потоку от общих точек подключения.

Пример Два трансформатора 2000 кВА, подключенных параллельно, каждый с импедансом 5,75%, одинаковым отношением X / R (8), трансформатор 1 с отводом отрегулирован на 2,5% от номинала, а трансформатор 2 отводится на номинал. Каков процент циркулирующего тока (% IC)

• % Z1 = 5,75, Итак,% R ‘=% Z1 / √ [(X / R) 2 + 1)] = 5,75 / √ ((8) 2 + 1) = 0,713
• % R1 =% R2 = 0,713
• % X1 =% R x (X / R) =% X1 =% X2 = 0,713 x 8 = 5,7
• Пусть% e = разница в соотношении напряжений, выраженная в процентах от нормальный и k = кВА1 / кВА2
• Циркуляционный ток% IC =% eX100 / √ (% R1 + k% R2) 2 + (% Z1 + k% Z2) 2.
• % IC = 2,5X100 / √ (0,713 + (2000/2000) X0,713) 2 + (5,7 + (2000/2000) X5,7) 2
• % IC = 250 / 11,7 = 21,7

Циркуляционный ток 21,7% от тока полной нагрузки .

Случай 6: Неравный импеданс, кВА и разные соотношения

Параметр такого типа на практике маловероятен. Если и отношения, и импеданс различны, циркулирующий ток (из-за неравного отношения) должен быть объединен с долей каждого трансформатора в токе нагрузки, чтобы получить фактический общий ток в каждом блоке.

При единичном коэффициенте мощности 10% -ный циркулирующий ток (из-за неравных соотношений поворотов) дает только половину процента от общего тока. При более низких коэффициентах мощности циркулирующий ток резко изменится.

Пример Два трансформатора, соединенных параллельно, 2000 кВА1 с импедансом 5,75%, отношением X / R 8, 1000 кВА2 с импедансом 4%, отношением X / R 5, 2000 кВА1 с отводом, отрегулированным на 2,5% от номинала и 1000 кВА2 отводится при номинальном значении.

• % Z1 = 5,75, поэтому% R ’=% Z1 / √ [(X / R) 2 + 1)] = 5.75 / √ ((8) 2 + 1) = 0,713
• % X1 =% R x (X / R) = 0,713 x 8 = 5,7
• % Z2 = 4, поэтому% R2 =% Z2 / √ [(X / R) 2 + 1)] = 4 / √ ((5) 2 + 1) = 0,784
• % X2 =% R x (X / R) = 0,784 x 5 = 3,92
• Пусть% e = разность напряжений отношение, выраженное в процентах от нормы, и k = кВА1 / кВА2
• Циркуляционный ток% IC =% eX100 / √ (% R1 + k% R2) 2 + (% Z1 + k% Z2) 2.
• % IC = 2,5X100 / √ (0,713 + (2000/2000) X0,713) 2 + (5,7 + (2000/2000) X5,7) 2
• % IC = 250/13.73 = 18,21.

Циркуляционный ток 18,21% от тока полной нагрузки .

3. Такая же полярность

Полярность трансформатора означает мгновенное направление наведенной ЭДС во вторичной обмотке. Если мгновенные направления наведенной вторичной ЭДС в двух трансформаторах противоположны друг другу, когда на оба трансформатора подается одинаковая входная мощность, то говорят, что трансформаторы имеют противоположную полярность.

Трансформаторы должны быть правильно подключены с учетом их полярности.Если они подключены с неправильной полярностью, то две ЭДС, индуцированные во вторичных обмотках, которые параллельны, будут действовать вместе в локальной вторичной цепи и вызвать короткое замыкание.

Полярность всех параллельно работающих трансформаторов должна быть одинаковой, в противном случае в трансформаторе течет большой циркулирующий ток, но от этих трансформаторов не будет подаваться нагрузка.

Если мгновенные направления наведенной вторичной ЭДС в двух трансформаторах одинаковы, когда на оба трансформатора подается одинаковая входная мощность, то считается, что трансформаторы имеют одинаковую полярность.

4. Одинаковая последовательность фаз

Последовательность фаз линейных напряжений обоих трансформаторов должна быть одинаковой для параллельной работы трехфазных трансформаторов. Если последовательность фаз неправильная, в каждом цикле каждая пара фаз будет закорочена.

Это условие необходимо строго соблюдать при параллельной работе трансформаторов.

5. Одинаковый сдвиг фаз (нулевой относительный сдвиг фаз между напряжениями вторичной линии)

Обмотки трансформатора можно соединять различными способами, которые создают разные величины и сдвиги фаз вторичного напряжения.Все соединения трансформатора можно разделить на отдельные векторные группы.

Группа 1: Смещение нулевой фазы (Yy0, Dd0, Dz0)
Группа 2: Смещение фазы на 180 ° (Yy6, Dd6, Dz6)
Группа 3: Смещение фазы на 30 ° (Yd1, Dy1, Yz1)
Группа 4: + 30 ° сдвиг фаз (Yd11, Dy11, Yz11)

Для того, чтобы иметь нулевой относительный фазовый сдвиг вторичных линейных напряжений, трансформаторы, принадлежащие к той же группе, могут быть подключены параллельно.Например, два трансформатора с подключениями Yd1 и Dy1 могут быть подключены параллельно.

Трансформаторы групп 1 и 2 можно подключать параллельно только с трансформаторами их собственной группы. Однако трансформаторы групп 3 и 4 можно подключить параллельно, изменив последовательность фаз одного из них. Например, трансформатор с подключением Yd1 1 (группа 4) можно подключить параллельно к трансформатору с подключением Dy1 (группа 3) путем изменения чередования фаз как на первичных, так и на вторичных клеммах трансформатора Dy1.

Мы можем только параллельно Dy1 и Dy11 пересекать две входящие фазы и те же две исходящие фазы на одном из трансформаторов, поэтому, если у нас есть трансформатор DY11, мы можем пересекать фазы B&C на первичной и вторичной обмотках, чтобы изменить Фазовый сдвиг +30 градусов в сдвиг -30 градусов, который будет параллелен Dy1, при условии, что все остальные пункты выше удовлетворены.

6. Одинаковые номинальные значения в кВА

Если два или более трансформатора подключены параллельно, то% распределения нагрузки между ними соответствует их номинальным характеристикам.Если все имеют одинаковый рейтинг, они будут разделять равные нагрузки

Трансформаторы с разными номинальными значениями кВА будут делить нагрузку практически (но не точно) пропорционально своим номинальным значениям, при условии, что отношения напряжений идентичны, а процентные импедансы (по своему усмотрению) кВА) идентичны или почти идентичны, в этих случаях обычно доступно более 90% суммы двух номиналов.

Рекомендуется, чтобы трансформаторы, номинальные значения кВА которых различаются более чем на 2: 1, не работали постоянно параллельно.

Трансформаторы, имеющие разные номинальные значения кВА, могут работать параллельно с разделением нагрузки таким образом, чтобы каждый трансформатор нес свою пропорциональную долю от общей нагрузки. процентное сопротивление всех трансформаторов будет одинаковым, если каждый процент выражается на базе в кВА соответствующего трансформатора. Также необходимо, чтобы отношение сопротивления к реагенту во всех трансформаторах было одинаковым.

Для удовлетворительной работы циркулирующий ток для любых комбинаций соотношений и импеданса, вероятно, не должен превышать десяти процентов номинального тока полной нагрузки меньшего блока.

7. Идентичное устройство РПН и его работа

Единственный важный момент, о котором следует помнить, это то, что переключатели РПН должны находиться в одном положении для всех трех трансформаторов и должны проверять и подтверждать, что вторичные напряжения одинаковы.

Когда требуется изменить ответвление напряжения, все три переключателя ответвления должны работать одинаково для всех трансформаторов.Настройки OL SF6 также должны быть идентичными. Если подстанция работает с полной нагрузкой, отключение одного трансформатора может вызвать каскадное отключение всех трех трансформаторов.

В трансформаторах Выходное напряжение может регулироваться либо переключателем ответвлений выключенной цепи (переключение ответвлений вручную), либо устройством РПН под нагрузкой (автоматическое переключение).

В трансформаторе с РПН это замкнутая система со следующими компонентами:

1. АРН (автоматический регулятор напряжения) — электронное программируемое устройство).С помощью этого AVR мы можем установить выходное напряжение трансформаторов. Выходное напряжение трансформатора подается в АРН через панель LT. AVR сравнивает установленное напряжение и выходное напряжение и выдает сигналы об ошибках, если таковые имеются, на РПН через панель RTCC для переключения ответвлений. Этот AVR установлен в RTCC.

2. RTCC (шкаф дистанционного переключения ответвлений) — Это панель, состоящая из АРН, дисплея для положения ответвлений, напряжения и светодиодов для реле подъема и опускания ответвлений, переключателей для автоматического ручного выбора… В АВТОМАТИЧЕСКОМ РЕЖИМЕ напряжение регулируется АРН.В ручном режиме оператор может увеличивать / уменьшать напряжение, изменяя ответвители вручную с помощью кнопки в RTCC.

3. Устройство РПН установлено на трансформаторе. — Он состоит из двигателя, управляемого RTCC, который меняет ответвления в трансформаторах.

Оба трансформатора должны иметь одинаковое соотношение напряжений на всех ответвлениях, и при параллельном подключении трансформаторов оно должно работать с одинаковым положением ответвлений. Если у нас есть устройство OLTC с панелью RTCC, один RTCC должен работать как ведущий, а другой должен работать как ведомый, чтобы поддерживать те же положения ответвлений трансформатора.

Однако циркулирующий ток может протекать между двумя резервуарами, если импедансы двух трансформаторов различны или если ответвления устройства РПН (РПН) временно не совпадают из-за механической задержки. Циркулирующий ток может вызвать неисправность реле защиты.

Список литературы

• Say, M.G. Производительность и конструкция машин переменного тока.
• Руководство по применению, Нагрузка трансформатора, Нэшвилл, Теннесси, США.
• Торо, В.Д. Принципы электротехники.
• Стивенсон, У. Д. Элементы анализа энергосистемы.
• MIT Press, Магнитные цепи и трансформаторы, John Wiley and Sons.

9 Передача и распределение электроэнергии | Энергетическое будущее Америки: технологии и трансформация

состояния компонента или части оборудования, например, с помощью монитора вибрации, датчика температуры, датчика водорода на трансформаторе или производной оценки с использованием алгоритма износа.Автоматический анализ, такой как сравнение износа с пороговым значением, позволит сигнализировать о превышении порогового значения менеджеру активов, который затем будет выполнять техническое обслуживание. Сегодня операторы знают о состоянии оборудования только при выполнении планового технического обслуживания или при возникновении неисправности.

При работе современной энергосистемы оптимизация может распространяться на выявление неиспользованных мощностей, что позволяет избежать запуска более дорогостоящих ресурсов генерации. Динамические данные в реальном времени показывают, когда и где такая неиспользованная генерирующая мощность доступна.Использование избыточной мощности также применимо к трансформаторам, линиям электропередачи и распределительным линиям. Например, развертывания дорогостоящего распределенного энергоресурса можно было бы избежать, если бы оператор знал, что распределительная система способна нести большую нагрузку от подстанции.

Поскольку датчики современной системы T&D предоставляют больше данных, планирование активов также улучшается. Лица, принимающие решения, могут более экономно решать, где, что и как инвестировать в будущие улучшения сети.Будь то оптимизация активов или эффективная работа, информация в реальном времени, поступающая от современных сетевых датчиков, в сочетании с ее широким обменом и эффективной обработкой, значительно улучшит систему.

Подробное обсуждение избранных технологий

Гибкая система передачи переменного тока

Гибкая система передачи переменного тока (FACTS) представляет собой набор устройств, в основном на основе силовой электроники, которые применяются, в зависимости от необходимости, для управления одним или несколькими параметрами передачи переменного тока, такими как ток, напряжение, активная мощность и реактивная мощность. мощность — для улучшения возможности передачи мощности и стабильности.Устройства FACTS потребуются по-разному для решения проблем, связанных с модернизированными системами T&D. Они улучшат качество электроэнергии и увеличат эффективность, обеспечивая высокоскоростное управление энергосистемами, управление потоком мощности по линиям, контроль напряжений и управление реактивной мощностью. Они также будут полезны для предотвращения краха и восстановления системы. Технология FACTS помогает решить многие из проблем, описанных ранее: обеспечение возможности подключения удаленных и асинхронных источников энергии, таких как ветер, солнечная энергия, топливные элементы и микротурбины; поддержка оптовых рынков электроэнергии посредством управления потоками энергии; стабилизация качелей мощности; сделать систему более безопасной и самовосстанавливающейся; и оптимизация использования имеющихся активов.

Трансформаторные подстанции — обзор

8.1 Введение

Термин «сеть» обычно относится к сети, состоящей из проводов, подстанций, трансформаторов, переключателей и другого промышленного оборудования, используемого для передачи электроэнергии от источника к потребителям. До недавнего времени сбор данных и управление устройствами в «сети» выполнялись вручную, при этом работники коммунальных служб физически посещали места в сети. Например, коммунальные работники посещают помещения потребителей для снятия показаний счетчиков, проверки оборудования на предмет неисправности, измерения напряжения и т. Д.Однако постепенно компьютеризация и автоматизация трансформируют отрасль. Эта компьютеризация сети привела к использованию термина «интеллектуальная сеть», так же как термин «смартфон» использовался для обозначения интеграции компьютера и телефона. ¹

В широком смысле термин «интеллектуальная сеть» относится к компьютерным технологиям дистанционного управления и автоматизации, которые позволяют потребителям более эффективно использовать энергию. Интеллектуальная сеть полагается на цифровое управление, мониторинг и телекоммуникации для обеспечения двунаправленного потока энергии и информации различным заинтересованным сторонам в энергетической цепочке, включая электростанции, коммерческих, промышленных и бытовых конечных пользователей.Это обеспечивает ряд эффективных мер, таких как управление энергопотреблением в часы пик, «микросети», ценообразование в реальном времени, мобильные услуги и, в конечном итоге, позволяет клиентам лучше управлять своим потреблением и даже продавать неиспользованную электроэнергию собственного производства обратно в сеть. ²

Однако с компьютерами и связью возникает возможность для вреда и атак. По сути, злоумышленник, будь то правительство или другое влиятельное лицо, потенциально может запустить атаку, которая подорвет целостность системы интеллектуальной электросети или вызовет сбои от локальных до широко распространенных.Поскольку интеллектуальная сеть становится преобладающей инфраструктурой для выработки и распределения электроэнергии, последствия широкомасштабной атаки могут быть катастрофическими для экономики страны и ее инфраструктуры.

Фактически, недавние события подчеркивают потенциальное воздействие хорошо спланированных атак на компьютеризированные энергетические системы. В 2015 году было сообщено о заметной атаке на Управление персонала правительства США, в ходе которой киберпреступниками было украдено около 21,5 миллиона записей индивидуальных расследований (в том числе данные по отпечаткам пальцев). ³ Примером (теперь уже классическим) настоящей киберфизической атаки является компьютерный червь StuxNet, который, как полагают, был разработан для манипулирования системами ядерных центрифуг и их уничтожения. ⁴ Другой хорошо известной кибер-физической атакой была недавняя демонстрация ⁵ удаленного манипулирования системами управления в автомобилях (которые в основном управляются микропроцессорами в сети контроллера), в результате которой было отозвано 1,4 миллиона автомобилей. ⁶

«Архитектура национальной цифровой инфраструктуры, основанной в основном на Интернете, не является безопасной или устойчивой.Без значительного прогресса в обеспечении безопасности этих систем или значительных изменений в том, как они построены или эксплуатируются, сомнительно, что Соединенные Штаты смогут защитить себя от растущей угрозы киберпреступности и вторжений и операций, спонсируемых государством. Наша цифровая инфраструктура уже подверглась вторжениям, которые позволили преступникам украсть сотни миллионов долларов, а национальным государствам и другим организациям — украсть интеллектуальную собственность и конфиденциальную военную информацию. Другие вторжения угрожают повредить части нашей критически важной инфраструктуры.Эти и другие риски могут подорвать доверие страны к информационным системам, лежащим в основе наших экономических интересов и интересов национальной безопасности ». ⁷

Можно ли использовать понижающий трансформатор в качестве повышающего трансформатора?

Да, вы можете это сделать, но необходимо соблюдать некоторые меры предосторожности: обмотка низкого напряжения, которая была задумана как вторичная обмотка, будет служить первичной, и значение пускового тока намагничивания будет больше, чем ожидалось.Когда трансформатор питается в обратном направлении, ответвления перемещаются на выходную сторону, и их работа меняется на противоположную. Ответвители будут контролировать выходное напряжение, поэтому есть вероятность перенапряжения. Это не является серьезной проблемой до тех пор, пока колебания входного напряжения не будут в допустимых пределах. Напряжение OC обмотки, которая должна быть вторичной, будет выше номинального напряжения. Это сделано для того, чтобы учесть падение обмотки, чтобы номинальное напряжение сохранялось при полной нагрузке трансформатора. Степень изменения вторичного напряжения выражается регулировкой трансформатора; чем ниже цифра, тем лучше.Используя трансформатор в обратном направлении, вам необходимо увеличить приложенное напряжение ко вторичной обмотке, которая будет действовать как первичная при обратном питании.

Первый : вам необходимо убедиться, что новое входное напряжение на обмотку катушки такое же, как и исходное, подаваемое на катушку, чтобы убедиться, что плотность магнитного потока в сердечнике соответствует исходным спецификациям, а система изоляции все еще падает. в пределах проектных спецификаций, включая удар, ползучесть, поворот, поворот и слой изоляции.

Второй : Возьмите исходные характеристики индуктивности разомкнутой цепи и короткого замыкания и рассчитайте новые индуктивности, чтобы убедиться, что новые значения индуктивности не повлияют на приложение xfmr (линия и нагрузка).2 площади поверхности должна быть от 0,5 до 0,2 для маслонаполненного.

И наконец : Учтите, что пусковой ток будет увеличиваться или уменьшаться в зависимости от геометрии и расположения исходной первичной (линейной) стороны. Это может вызвать отключение выключателя, мигание или другие аномальные события в приложении (на стороне нагрузки).

Введение в трансформаторы | Строительство, работа, приложения

В этом руководстве мы увидим краткое введение в трансформаторы.Мы узнаем, что такое электрический трансформатор, конструкция трансформатора, принцип его работы, классификации трансформаторов, потери и КПД, а также некоторые области применения.

Введение в трансформаторы

Трансформатор — одно из наиболее распространенных устройств в электрической системе, которое связывает цепи, работающие при разных напряжениях. Они обычно используются в приложениях, где требуется преобразование переменного напряжения с одного уровня напряжения на другой.

Можно уменьшить или увеличить напряжение и ток с помощью трансформатора в цепях переменного тока в зависимости от требований электрического оборудования, устройства или нагрузки. В различных приложениях используется широкий спектр трансформаторов, включая силовые, измерительные и импульсные трансформаторы.

Трансформаторы делятся на два типа: электронные трансформаторы и силовые трансформаторы. Рабочие напряжения электронных трансформаторов очень низкие и рассчитаны на низкие уровни мощности.Они используются в бытовом электронном оборудовании, таком как телевизоры, персональные компьютеры, CD / DVD-плееры и другие устройства.

Термин «силовой трансформатор» относится к трансформаторам с высокими номиналами мощности и напряжения. Они широко используются в системах выработки, передачи, распределения и коммунальных услуг для повышения или понижения уровней напряжения. Однако работа этих двух типов трансформаторов одинакова. Итак, давайте подробнее остановимся на трансформаторах.

Что такое электрический трансформатор?

Трансформатор — это статическое устройство (то есть не имеющее движущихся частей), которое состоит из одной, двух или более обмоток, которые связаны магнитным полем и электрически разделены с магнитным сердечником или без него.Он передает электрическую энергию от одной цепи к другой по принципу электромагнитной индукции.

Обмотка, подключенная к основному источнику переменного тока, называется первичной обмоткой, а обмотка, подключенная к нагрузке или от которой отводится энергия, называется вторичной обмоткой. Эти две обмотки с надлежащей изоляцией намотаны на многослойный сердечник, который обеспечивает магнитный путь между обмотками.

электрический трансформатор

Когда первичная обмотка запитана источником переменного напряжения, в сердечнике трансформатора будет создаваться переменный магнитный поток или поле.Эта амплитуда магнитного потока зависит от величины приложенного напряжения, частоты источника питания и количества витков на первичной стороне.

Этот поток циркулирует по сердечнику и, следовательно, связан со вторичной обмоткой. Основанное на принципе электромагнитной индукции, эта магнитная связь индуцирует напряжение во вторичной обмотке. Это называется взаимной индукцией между двумя цепями. Напряжение вторичной обмотки зависит от количества витков вторичной обмотки, а также от магнитного потока и частоты.

Трансформаторы

широко используются в электроэнергетических системах для создания переменных значений напряжения и токов с одинаковой частотой. Следовательно, за счет соответствующего соотношения витков первичной и вторичной обмоток трансформатор получает желаемое соотношение напряжений.

К началу

Конструкция трансформатора

Основными частями трансформатора являются сердечник, обмотки, контейнер или бак, вводы, расширитель и радиаторы.

Ядро

Для приложений большой мощности сердечник трансформатора изготовлен из материала с высокой магнитной проницаемостью, который обеспечивает путь с низким сопротивлением для магнитного потока.Поперечное сечение жилы может быть квадратным или прямоугольным.

Обычно трансформаторы с железным сердечником обеспечивают лучшее преобразование мощности по сравнению с трансформаторами с воздушным сердечником. Трансформаторы с воздушным сердечником используются для высокочастотных применений (выше 2 кГц), тогда как для низкочастотных применений (ниже 2 кГц) используются трансформаторы с железным сердечником.

Во всех типах трансформаторов сердечник состоит из пластин из кремнистой стали или листовой стали, которые собираются таким образом, чтобы обеспечить непрерывный магнитный путь для магнитного потока.С этим слоистым сердечником потери на вихревые токи сведены к минимуму.

Толщина этих многослойных стальных листов составляет от 0,35 до 5 мм, они изолированы лаком, оксидом или фосфатом, а затем формируются в виде сердечника.

Для улучшения магнитных свойств используется горячекатаная сталь с ориентированным зерном (HRGO), холоднокатаная сталь с ориентированным зерном (CRGO) или листы с высоким содержанием B (HiB). В случае небольших трансформаторов сердечник сконструирован из горячекатаных листов кремнистой стали в форме E, и используются I, C и I или O.

Конструкция

Обмотки

Обычно (двухобмоточный) трансформатор имеет две обмотки, а именно первичную и вторичную обмотки, которые изготовлены из высококачественной меди.

Изолированные многожильные проводники используются в качестве обмоток для проведения высоких токов. Эта изоляция позволяет избежать контакта витков с другими витками.

обмотки трансформатора

Напряжение, подключенное к первичной обмотке, называется первичным напряжением, тогда как индуцированное напряжение во вторичной обмотке называется вторичным напряжением.Если вторичное напряжение больше первичного, оно называется повышающим трансформатором, а если меньше — понижающим трансформатором. Поэтому обмотки обозначаются как обмотки ВН и НН в зависимости от уровня напряжения.

По сравнению с обмоткой НН, обмотка ВН требует большей изоляции, чтобы выдерживать высокие напряжения, а также большего зазора между сердечником и корпусом.

Катушки трансформатора могут быть концентрическими или многослойными. Концентрические катушки используются в трансформаторах с сердечником, тогда как многослойные катушки используются в трансформаторах с корпусом.При концентрическом расположении обмотка НН размещается рядом с сердечником, а обмотка ВН размещается вокруг обмотки НН для обеспечения низких требований к изоляции и зазорам. Наиболее часто используемые катушки для трансформатора включают спиральные, многослойные, дисковые и перекрестные катушки.

Другими необходимыми частями трансформатора являются расширительный бак, который используется для обеспечения необходимого хранения масла, чтобы давление масла при больших нагрузках стабилизировалось. Когда масло в трансформаторе нагревается, естественно, масло расширяется и сжимается.При этом масло подвергается сильному давлению, поэтому без расширительного бака существует вероятность взрыва трансформатора.

Проходные изоляторы обеспечивают изоляцию выходных клемм, снимаемых с обмоток трансформатора. Это могут быть фарфоровые вводы или вводы конденсаторного типа, которые выбираются в зависимости от уровня рабочего напряжения. Из-за простой, прочной и прочной конструкции трансформаторы требуют небольшого обслуживания. Из-за отсутствия движущихся частей КПД трансформатора очень высок, который может варьироваться от 95% до 98%.

К началу

Классификация трансформаторов

Трансформаторы

подразделяются на несколько типов в зависимости от различных факторов, включая номинальное напряжение, конструкцию, тип охлаждения, количество фаз в системе переменного тока, место, где он используется, и т. Д. Давайте обсудим некоторые из этих типов трансформаторов.

на основе функции

Трансформаторы

делятся на два типа по преобразованию уровня напряжения. Это повышающие и понижающие трансформаторы.

Повышающие трансформаторы

В повышающем трансформаторе вторичное напряжение больше первичного. Это связано с меньшим количеством катушек в первичной обмотке по сравнению с вторичной. Этот тип трансформатора используется для повышения напряжения до более высокого уровня. Они используются в системах передачи и рассчитаны на более высокие уровни мощности.

Понижающие трансформаторы

В понижающем трансформаторе вторичное напряжение меньше первичного из-за меньшего количества витков во вторичной обмотке.Следовательно, этот тип трансформатора используется для понижения напряжения до определенных уровней цепи. В большинстве источников питания используется понижающий трансформатор, чтобы поддерживать рабочий диапазон схемы в пределах указанного безопасного предела напряжения. Эти типы трансформаторов используются в распределительных системах (силовые трансформаторы) и в электронных схемах (электронные трансформаторы).

Следует отметить, что трансформатор является обратимым устройством, поэтому его можно использовать как повышающий, так и понижающий трансформатор.Например, если цепи требуется высокое напряжение, мы подключим клеммы ВН к нагрузке, тогда как нагрузке или схеме требуется низкое напряжение, мы подключим клеммы НН к нагрузке.

Коэффициент напряжения трансформатора определяется соотношением витков. Чем больше витков в обмотке, тем выше будет создаваемое в ней напряжение. Следовательно, понижающий трансформатор имеет меньшее количество витков на вторичной обмотке для получения низкого напряжения и больше витков на первичной обмотке, чтобы выдерживать высокие уровни напряжения источника переменного тока.

Соотношение витков = напряжение первичной обмотки / напряжение вторичной обмотки = число витков первичной обмотки / число витков вторичной обмотки

Передаточное отношение витков, VP / VS = NP / NS

На основе конструкции сердечника

По конструкции трансформаторы подразделяются на два типа по способу размещения обмоток вокруг сердечника. Это трансформаторы с сердечником и оболочкой.

Тип сердечника трансформатора

Трансформатор с сердечником

В трансформаторе этого типа обмотки окружают значительную часть сердечника.Обычно распределительные трансформаторы бывают сердечникового типа. Некоторые из крупных силовых трансформаторов имеют корпусный тип.

В трансформаторах с сердечником используются цилиндрические катушки с формованной обмоткой, и эти катушки могут быть прямоугольными, овальными или круглыми. Для трансформатора с сердечником небольшого размера используется простой прямоугольный сердечник с цилиндрической катушкой круглой или прямоугольной формы.

А для трансформатора с сердечником большого размера используется крестообразный сердечник с круглыми или круглыми цилиндрическими катушками.В большинстве трансформаторов с сердечником используются цилиндрические катушки из-за их механической прочности. Эти цилиндрические катушки намотаны спиральными слоями и изолированы друг от друга изолирующими материалами, такими как ткань, бумага, слюда и т. Д.

Обмотку НН изолировать проще, чем обмотку ВН; следовательно, он расположен ближе к сердцевине.

Трансформатор корпусного типа

В трансформаторе с оболочкой железный сердечник окружает значительную часть медной обмотки, как это происходит в трансформаторе с сердечником.В этом типе катушки также предварительно намотаны, но представляют собой многослойные катушки дискового типа, намотанные в виде блинов. Эти многослойные дисковые катушки в разных слоях разделены друг от друга бумагой. Вся обмотка состоит из уложенных друг на друга дисков, а между катушками предусмотрено изоляционное пространство для образования горизонтальных изолирующих и охлаждающих каналов.

Трансформатор

Berry — это наиболее часто используемый трансформатор кожухового типа. В корпусном типе сердечник имеет три плеча, а обмотки намотаны вокруг центрального плеча.Обмотки как низкого, так и высокого напряжения разделены на разные катушки, которые расположены поочередно. Между обмотками НН зажаты обмотки ВН. Опять же, чтобы снизить требования к изоляции, обмотки низкого напряжения размещаются рядом с сердечником. Этот тип конструкции предпочтителен для трансформаторов с высокими номиналами.

Трансформатор корпусного типа

в зависимости от характера поставки

В зависимости от типа источника питания трансформаторы могут быть одно- или трехфазными. Однофазные трансформаторы предназначены для работы в однофазной системе; поэтому он имеет две обмотки для преобразования уровней напряжения.Они используются на удаленных концах системы распределения электроэнергии. У них меньшая мощность по сравнению с трехфазными трансформаторами. Для этого типа трансформатора в основном используется конструкция с сердечником.

Для работы с трехфазной системой нам понадобятся три однофазных трансформатора. Таким образом, из соображений экономической выгоды трехфазный трансформатор рассматривается для трехфазного режима работы. Он состоит из трех обмоток или катушек, которые подключены надлежащим образом в соответствии с входным напряжением. В этом типе трансформаторов первичная и вторичная обмотки соединяются по схеме звезда-треугольник или треугольник-звезда в зависимости от требований к напряжению нагрузки

на основе использования

1. Силовой трансформатор
2. Распределительный трансформатор
3. Измерительный трансформатор

Другие типы трансформаторов

По типу охлаждения они классифицируются как

1. Трансформатор с воздушным охлаждением
2. Трансформатор с воздушным охлаждением
3. Масляный трансформатор с самоохлаждением
4. Масляный трансформатор с водяным охлаждением
5. Масляный трансформатор с принудительным масляным охлаждением

Вернуться к началу

Принцип работы трансформатора

Работа трансформатора основана на принципе взаимной индукции между двумя катушками или обмотками, которые связаны общим магнитным потоком.Когда первичная обмотка запитана от источника переменного тока, в первичной обмотке устанавливается магнитный поток.

Этот поток связан как с первичной, так и с вторичной обмотками, поскольку сердечник обеспечивает путь с низким сопротивлением для магнитного потока. Следовательно, большая часть потока, создаваемого первичной обмоткой, связана с вторичной обмоткой. Это называется основным потоком или полезным потоком. Кроме того, поток, который не связан с вторичной обмоткой, называется потоком рассеяния. Большинство трансформаторов имеют низкий поток утечки для уменьшения потерь.

Согласно законам электромагнитной индукции Фарадея, эта магнитная связь как с первичной, так и с вторичной обмотками индуцирует в них ЭДС. Эта ЭДС, наведенная в каждой обмотке, пропорциональна количеству витков в ней. Напряжение или ЭДС, индуцированное в первичной обмотке, называется обратной ЭДС, которая противодействует входному напряжению питания до такой степени, что первичный ток не протекает.

Но через первичную обмотку трансформатора протекает небольшой ток намагничивания. ЭДС, наведенная во вторичной обмотке, представляет собой напряжение холостого хода.Если вторичная цепь замкнута или нагрузка подключена, вторичный ток начинает течь через нее, что приводит к созданию размагничивающего магнитного потока. Из-за этого размагничивающего потока возникает дисбаланс между приложенным напряжением и обратной ЭДС.

Чтобы восстановить баланс между этими двумя, от источника питания потребляется больше тока, так что эквивалентное магнитное поле создается для баланса с вторичным полем.

Поскольку одинаковый взаимный поток разрезает обе обмотки, ЭДС, индуцированная в каждом витке обеих обмоток, одинакова.Следовательно, общая наведенная ЭДС в каждой обмотке должна быть пропорциональна количеству витков в этой обмотке. Это оказывается для установления известной зависимости между наведенной ЭДС и числом витков. И дается как

E1 / E2 = N1 / N2

Поскольку напряжения на клеммах обеих обмоток немного отличаются от их наведенных ЭДС, мы можем записать как

V1 / V2 = N1 / N2

Это называется коэффициентом трансформации трансформатора. Это значение преобразования больше единицы в случае повышающего трансформатора и меньше единицы в понижающем трансформаторе.

В пересчете на баланс ампер-витков,

I1N1 = I2N2

I1 / I2 = N2 / N1

К началу

Схема эквивалента трансформатора

Эквивалентная схема машины или устройства — это просто интерпретация уравнений, объединяющих постоянные и переменные резисторы и реактивные сопротивления, что точно имитирует или полностью описывает поведение машины.

Как правило, проблемы, связанные с напряжением и током трансформатора, могут быть решены с помощью векторных диаграмм.Однако, чтобы упростить вычисления, очень удобно представить трансформатор эквивалентной схемой.

Применяя теорию прямых цепей к этой эквивалентной схеме, мы можем легко определить ток и напряжение в трансформаторе.

На приведенном выше рисунке показана эквивалентная схема трансформатора, в которой предполагается, что сопротивление и реактивное сопротивление как первичной, так и вторичной обмоток являются внешними (показаны отдельно) по отношению к обмотке.Ток холостого хода Io представляет собой комбинацию намагничивающей составляющей Iu и активной составляющей Iw.

Следовательно, влияние тока намагничивания представлено как Xo, а влияние активного компонента или компонента потерь в сердечнике представлено неиндуктивным резистивным Ro. И Ro, и Xo подключены через первичную обмотку, как показано на рисунке. Эта параллельная комбинация называется эквивалентной схемой при отсутствии нагрузки.

Когда нагрузка подключена к вторичной обмотке, ток I2 начинает течь через вторичную цепь и вызывает падение напряжения на X2 и R2.Как упоминалось выше, из-за вторичного тока I2 первичная обмотка потребляет больше тока. Таким образом, первичный ток I1 вызывает значительное падение на R1 и X1.

Для упрощения расчетов эквивалентная схема дополнительно упрощена за счет переноса вторичных сопротивлений и реактивных сопротивлений на первичную сторону, так что на соотношение E2 / E1 не влияет ни фаза, ни величина.

Первичный эквивалент вторичной ЭДС

E2 ’= E2 / K

Где K — коэффициент трансформации

Аналогично первичный эквивалент вторичного напряжения на клеммах

.

V2 ’= V2 / K

Первичный эквивалент вторичного тока

I2 ’= I2 / K

Пусть R2 ’- это сопротивление, передаваемое на первичную сторону, которое вызывает падение первичной обмотки, такое же, как и во вторичной обмотке.Итак, I2’R2 ’- это падение напряжения в первичной обмотке на R2’. Оказывается, соотношение I2’R2 ’и I2R2 должно быть таким же, как и отношение N1 / N2 (отношение оборотов).

Следовательно,

(I2’R2 ’) / (I2R2) = (N1 / N2) = (1 / K)

R2 ’= R2 × (I2 / I2’) × (1 / K)

Но (I2 / I2 ’) = (N1 / N2) = (1 / K)

Следовательно, R2 ’= R2 / K ²

Аналогично, X2 ’= X2 / K ²

Таким же образом сопротивления нагрузки и реактивные сопротивления могут быть перенесены на первичную обмотку.Со всеми этими переданными значениями точная эквивалентная схема трансформатора показана ниже.

Также возможно передать первичное сопротивление и реактивное сопротивление (или просто импеданс) вторичной обмотке так же, как вторичное сопротивление и реактивное сопротивление (или импеданс) передаются первичной обмотке. Пусть R1 ’и X1’ — это сопротивление и реактивное сопротивление, передаваемые на вторичную сторону от первичной, тогда

R1 ’= K ² R1

X1 ’= K ² X1

Следует отметить, что ток холостого хода составляет небольшую часть тока полной нагрузки, а также E1 отличается от V1 на небольшую величину, и, следовательно, ток I2 ’практически равен I1.

Таким образом, падением напряжения из-за тока холостого хода Io на R1 и X1 можно пренебречь. Следовательно, точная эквивалентная схема дополнительно упрощается за счет смещения параллельной ветви холостого хода влево, состоящей из Ro и Xo, в крайнее левое положение, как показано на рисунке ниже.

Эта схема называется соответствующей схемой замещения трансформатора относительно первичной обмотки. Следовательно, анализ упрощается за счет добавления последовательных сопротивлений и реактивных сопротивлений.

К началу

Потери в трансформаторе

Трансформатор не имеет движущихся частей и, следовательно, в нем отсутствуют механические потери.Следовательно, потери в трансформаторе считаются потерями электроэнергии. В трансформаторе существуют два типа электрических потерь: потери в сердечнике и потери в меди.

Потери в сердечнике или в железе

Эти потери включают как гистерезисные, так и вихретоковые потери.

Магнитный поток, создаваемый в сердечнике трансформатора, переменный; тем самым он подвергается циклу намагничивания и размагничивания. При этом соответствующая мощность требуется для непрерывного реверсирования элементарных магнитов железного сердечника.Это называется эффектом гистерезиса, и из-за этого происходит значительная потеря энергии.

Потери гистерезиса = K _h B _m ^1,67 f v Вт

Где,

K _h = Константа гистерезиса

B _м = Максимальная плотность потока

f = частота

v = объем ядра

Так как сердечник трансформатора изготовлен из ферромагнитных материалов, которые также являются хорошими проводниками. Следовательно, магнитный поток, связанный с сердечником, вызывает в сердечнике ЭДС.Следовательно, сердечник создает в сердечнике вихревые токи, вследствие чего в сердечнике возникают значительные потери на вихревые токи.

Потери на вихревые токи = K _e B _м ² f ² т ² Вт / единицу объема

Где,

K _e = Вихретоковая постоянная

t = толщина сердечника

Из двух приведенных выше уравнений следует заметить, что напряжение питания при фиксированной частоте является постоянным и, следовательно, поток, в свою очередь, плотность потока в сердечнике почти постоянна.Следовательно, и гистерезис, и потери на вихревые токи постоянны при всех нагрузках. Следовательно, потери в сердечнике также называют постоянными потерями.

Благодаря использованию высококачественных материалов сердечника, таких как кремнистая сталь, имеющая очень низкую петлю гистерезиса, гистерезисные потери минимизируются или уменьшаются. С другой стороны, потери на вихревые токи минимизируются за счет использования многослойного сердечника. Эти постоянные потери или потери в сердечнике могут быть измерены путем разомкнутой цепи трансформатора.

Потери меди

Эти потери возникают в сопротивлениях обмоток трансформатора, когда по нему проходит ток нагрузки.Общие потери в меди в трансформаторе рассчитываются путем сложения потерь в меди в первичной и вторичной обмотках. Они обнаруживаются проведением короткого замыкания на трансформаторе.

Другие потери в трансформаторе включают диэлектрические потери и потери паразитной нагрузки. Паразитные потери являются результатом вихревых токов в баке и проводниках обмотки. Диэлектрические потери возникают в изоляционных материалах, таких как масляная и твердая изоляция трансформатора.

К началу

КПД трансформатора

Это отношение полезной выходной мощности к потребляемой мощности трансформатора, работающего при определенной нагрузке и коэффициенте мощности.

Эффективность = Выход / Вход

= Выход / (Выход + общие потери) или

= (Вход — потери) / Вход

= 1- (потери / ввод)

Обычно КПД трансформатора находится в диапазоне от 95 до 98%. Из приведенного выше уравнения эффективности можно отметить, что эффективность зависит от ватт, а не от вольт-амперной характеристики. Следовательно, при любом вольт-амперном диапазоне КПД трансформатора зависит от коэффициента мощности. КПД максимален при единичном коэффициенте мощности и определяется путем расчета общих потерь при испытаниях OC и SC.

К началу

Применение трансформаторов

• Повышение или понижение уровня напряжения в системах передачи энергии, таких как системы передачи и распределения.
• Для изоляции цепей низкого напряжения от цепей высокого напряжения на подстанциях, цепей управления в промышленности и т. Д.
• Измерительные трансформаторы, такие как трансформаторы тока и напряжения, используются в системах защиты и индикации счетчиков.
• Они также используются для согласования импеданса.

Наверх

Мощность переменного тока

и мощность постоянного тока — Почему система переменного тока лучше системы постоянного тока

Системы питания используют либо постоянный ток (постоянный ток), либо переменный ток (переменный ток). Давайте изучим эти системы.

Сравнение переменного и постоянного тока

Рассмотрим следующий сценарий:

• Электростанция питает дом, расположенный на расстоянии более 1000 футов.
• Дом требует тока 100А при 480В.
• Установка вырабатывает 100 А при 480 В
• Предположим, что система постоянного тока и система переменного тока с системой переменного тока, использующей трансформатор на 480/4800 В рядом с генерирующей станцией и трансформатор на 4800/480 В рядом с домом.См. Рисунок ниже.

Рисунок 1: Система переменного тока и система постоянного тока

Давайте посмотрим, как система постоянного тока соотносится с системой переменного тока.

СИСТЕМА ПОСТОЯННОГО ТОКА	СИСТЕМА ПЕРЕМЕННОГО ТОКА
1. Для передачи 100 А по линии потребуется кабель большего диаметра (в диаметре) для системы постоянного тока.	1. После преобразования ток в линии питания будет 10А. Потребуется кабель меньшего размера.
2.Кабель большего размера означает меньшее сопротивление проводника. Обычно 0,15 Ом на 1000 футов может использоваться для проводника на 100 А (на AWG). В этом случае Падение напряжения (ВД) на линии = 0,15 * 100 = 15 В.	2. Кабель меньшего диаметра (диаметр) означает большее сопротивление. Обычно для проводника на 10 ампер можно использовать 1,5 Ом на 1000 футов. В этом случае Падение напряжения (VD) = 1,5 * 10 = 15 В. То же, что и в системе постоянного тока.
3. Генератор постоянного тока должен генерировать 480 В плюс 15 В для подачи энергии в дом.Таким образом, в доме напряжение упадет с 495 В на холостом ходу до 480 В при полной нагрузке. Вариант на 15 В.	3. Дайте ответвлениям на трансформаторе поднять напряжение на 15 В до 4815 В. В доме это эквивалентно 481,5 В. Изменение на 1,5 В от холостого хода до полной нагрузки. Инженеры называют это изменение напряжения регулированием напряжения (VR). Важный фактор в энергосистеме. Чем меньше VR, тем лучше система.
4.Потери в системе передачи = VD * Ток (в ваттах) = 15 * 100 = 1500 Вт	4. Потери в системе передачи (в ваттах) = 15 * 10 = 150 Вт. В десять раз меньше, чем передача постоянного тока.
5. Трансформаторы не работают с подключенным к нему источником постоянного тока. Это приведет к короткому замыканию. Единственный способ понизить напряжение для распределения — использовать мотор-генератор или роторный преобразователь — процесс неэффективный.	5.Трансформаторы работают с КПД 99% при полной нагрузке. Используется во всей системе переменного тока.

Система питания постоянного тока

Система постоянного тока не может применяться ко всем областям энергосистемы. Поскольку постоянный ток создает постоянное магнитное поле, преобразовать напряжение (с помощью индукции) непросто. Значит, не подходит для распределения мощности . Однако после подачи питания в дом вы можете получать питание постоянного тока с помощью адаптера питания (который содержит крошечный трансформатор и выпрямитель), поставляемого производителем вашего устройства.

На уровне групповой передачи существует ограниченное применение системы постоянного тока. Чтобы получить сверхвысокое напряжение постоянного тока (от переменного тока), а затем преобразовать его обратно в переменный, вам нужны дорогостоящие преобразовательные подстанции, обычно стоимостью в 100 миллионов долларов. В Северной Америке преобразовательные подстанции связывают межрегиональные энергосистемы на своих границах. Например, западный межсоединение (фиолетовый) привязан к восточному межсоединению (синий и зеленый). Восточное межсоединение привязано к Техасу (серым цветом) и Канаде (белым цветом).

Преобразовательные подстанции HVDC в США

Разделение межрегиональных систем, как показано, гарантирует, что любые системные нарушения (по величине напряжения, току короткого замыкания или колебаниям частоты) не передаются.

Если вы можете переварить стоимость двух преобразовательных подстанций, можно получить огромную экономию на инфраструктуре линий электропередачи. Ознакомьтесь с этой брошюрой Alstom для получения дополнительной информации.

Из-за экономичности этой технологии текущее применение для систем постоянного тока при большой мощности —

• , применимое к очень длинным линиям электропередачи (т.е. экономия от инфраструктуры линий электропередачи идет на преобразовательные подстанции)
• интеграция возобновляемых источников энергии. Например, энергия ветра, генерируемая на равнинах среднего запада Америки, может быть экспортирована на западное или восточное побережье. Гидроэнергетику северо-запада или Канады можно экспортировать туда, где в этом есть необходимость.

Рисунок 2: Цепь постоянного тока

В системах постоянного тока мощность, передаваемая на нагрузку, определяется по формуле:

P = V * I (Вт)

Где, V = R * I (закон Ома)

Потери, понесенные в системы постоянного тока являются чисто резистивными (индуктивного сопротивления нет!).Они выделяются в виде тепла, определяемого величиной I²R (Джоули).

Преимущество системы питания постоянного тока:

1. Простая система. Легко понять. Никаких абстрактных понятий, таких как реактивная мощность, в отличие от систем переменного тока.
2. Подходит для передачи HVDC. Для передачи постоянного тока требуется меньше линий передачи.
3. Может использоваться для соединения двух асинхронных систем переменного тока.
4. Подводная передача электроэнергии возможна по линиям постоянного тока. Он не имеет емкостного эффекта, так как линии переменного тока находятся под морской водой.
5. Постоянный ток не вызывает фибрилляции сердца, как переменный ток. Это просто останавливает это. Фибрилляция сердца опаснее, чем сердце, которое на мгновение перестало биться.

Недостаток системы питания постоянного тока:

1. Система постоянного тока не подходит для распределения электроэнергии.
2. Системы HVDC, которые используются в настоящее время, являются производными от систем переменного тока, использующих дорогие преобразовательные подстанции. Снижение затрат за счет сокращения линий передачи (особенно междугородных) в системе HVDC идет на строительство дорогостоящих преобразовательных подстанций.

Система питания переменного тока

Щелкните изображение ниже, если вам нравятся уравнения мощности переменного тока.

Рисунок 3: Цепь переменного тока

Переменный ток, в отличие от постоянного тока, является величиной, изменяющейся во времени. Это имеет серьезные последствия. Теперь переменным токам приходится иметь дело не только с сопротивлением (материала), но и с противодействием индуктивного сопротивления линий электропередачи, трансформаторов, двигателей и т. Д. — посмотрите закон Ленца.

Реальная мощность, описанная в уравнении (слева), выполняет фактическую работу в энергосистеме.Это то, что приводит в движение моторы, зажигает лампочки и так далее. С другой стороны, реактивная мощность не выполняет реальной работы. Но тем не менее это необходимо. В основном он используется для намагничивания трансформаторов, двигателей, любых катушек, линий передачи и т. Д. Другими словами, он облегчает передачу реальной мощности, удовлетворяя потребности каждого оборудования. Все еще не понимаете? Посмотрите видео ниже, которое лучше всего описывает это явление.

Без поддержки реактивной мощности на длинные линии передачи (от генераторов, конденсаторных батарей и т. Д.)) на концах линий будет значительное падение напряжения.

Почему трехфазная система питания переменного тока, а не четырех, пяти или шести фаз?

Системы переменного тока в основном проектируются как трехфазные. Вы можете обеспечить большую мощность с трехфазной системой, чем с однофазной или двухфазной системой, но нет никакого преимущества в использовании более трех фаз. Это точка безубыточности. Использование большего количества линий означает более высокие затраты на инфраструктуру.

Переменный ток колеблется 60 раз в секунду (в США).Это в области электричества. В механической области это соответствует 1800 об / мин для 4-полюсного генератора. Если к электросети подключено более одного 4-полюсного генератора, то все эти генераторы должны вращаться со скоростью 1800 об / мин для выработки переменного тока с частотой 60 Гц. Если какой-либо из генераторов ускоряется или замедляется (из-за переходных процессов в системе), необходимо немедленно принять меры по исправлению положения (локализовать неисправность или отключить генератор, работающий вне такта). Подробнее об этом читайте в этой статье.

Преимущества системы питания переменного тока

1. Очень гибкая система.Он может передавать питание нагрузкам на большие расстояния с помощью трансформаторов.
2. Генераторы переменного тока прочнее и проще в сборке, чем генераторы постоянного тока. Генераторы постоянного тока нуждаются в щетках и коммутаторах для генерации постоянного тока.

Недостаток системы питания переменного тока

1. Очень опасен, так как вызывает фибрилляцию сердца. Незаземлен от скачков напряжения.
2. Комплексная система. Компьютер с программным обеспечением для анализа энергосистем (например, EMTP, ETAP, PTW и т. Д.) Спас инженеров.
3. Стабильность системы имеет решающее значение.Система выходит из строя, если соединенные между собой генераторы не генерируют на одной и той же частоте (т.е. не синхронизируются)

Резюме

Системы постоянного тока отлично подходят для передачи большой мощности при действительно высоких напряжениях. Однако они просто не подходят для распределения электроэнергии. Системы переменного тока предоставляют простые средства доставки энергии удаленным пользователям с удаленных генерирующих станций. Сочетание обеих технологий подходит для построения энергосистемы.

Поддержите этот блог, поделившись статьей

Понимание того, как работают трансформаторы

Как работают трансформаторы

Там Есть много размеров, форм и конфигураций трансформаторов от крошечных до гигантских, подобных тем используется в передаче энергии.Некоторые поставляются с заглушенными проводами, другие — с винтами или лопаточные клеммы, некоторые из которых предназначены для монтажа в печатные платы, другие — для привинчивания или прикручивания вниз.

Трансформаторы состоят из многослойного железного сердечника. с одной или несколькими обмотками провода. Их называют трансформаторами, потому что они трансформируют напряжение и ток с одного уровня на другой. Переменный ток, протекающий через одна катушка провода, первичная, индуцирует напряжение в одной или нескольких других катушках проволоки, вторичные катушки.Это изменяющееся напряжение переменного тока, которое вызывает напряжение в другие катушки через изменяющееся магнитное поле. Напряжение постоянного тока, например от аккумулятора или постоянного тока. блок питания не будет работать в трансформаторе. Только переменный ток заставляет трансформатор работать. Магнитное поле течет через железный сердечник. Чем быстрее изменяется напряжение, тем выше частота.

Чем ниже частота, тем больше железа требуется в ядро для эффективной передачи энергии.В США частота сети 60 Герц при номинальном напряжении 110 вольт. В других странах используется 50 Гц, 220 вольт. Трансформаторы, рассчитанные на 50 Гц, должны быть немного тяжелее, чем трансформаторы, рассчитанные на 60 Гц, потому что у них должно быть больше железа в ядре. Напряжение в сети может немного отличаться и обычно работает от 110 до 120 вольт или от 220 до 240 вольт в зависимости от страны или мощности соединения. В дом в США поступает 220 вольт, но он разделен на две части. 110 В путем заземления центрального ответвителя (см. Раздел конфигурации ниже)

Отношение входного напряжения к выходному напряжению равно к отношению витков провода вокруг сердечника на стороне входа к стороне выхода.А катушка с проводом на входной стороне называется первичной, а на выходной стороне называется вторичный. Может быть несколько первичных и вторичных катушек. Коэффициент текущей ликвидности противоположно соотношению напряжений. Когда выходное напряжение ниже входного напряжение, выходной ток будет выше входного. Если есть 10 раз больше количества витков провода на первичной обмотке, чем на вторичной, и вы включаете 120 вольт первичный, вы получите 12 вольт на вторичном.Если вытащить 2 ампера из вторичный, вы будете использовать только 0,2 ампера или 200 миллиампер, идущих на первичный.

Трансформаторы могут быть построены так, чтобы у них было одинаковое количество обмоток на первичной и вторичной обмотках или разное количество обмоток на каждой. Если они одинаковы, входное и выходное напряжение одинаковы, и трансформатор используется только для изоляция, поэтому нет прямого электрического соединения (они подключаются только через общее магнитное поле).Если на первичной стороне больше обмоток, чем на вторичная сторона, то это понижающий трансформатор. Если на корпусе больше обмоток Вторая сторона, то это повышающий трансформатор.

Трансформатор действительно можно использовать в обратном направлении и будет работают нормально. Например, если у вас есть повышающий трансформатор для преобразования 120 вольт до 240 вольт, также можно использовать его для понижающего трансформатора, поставив 240 вольт во вторичную сторону, и вы получите 120 вольт на первичной стороне.Фактически, вторичное становится первичным и наоборот.

Номинальная мощность трансформатора

Напряжение измеряется в вольтах, ток измеряется в амперы, а единица измерения мощности — ватты. Ватты равны вольтам, умноженным на усилители. В трансформаторе небольшая потеря мощности из-за комбинации сопротивление и реактивность. Реактивное сопротивление аналогично сопротивлению, за исключением того, что это сопротивление переменному току или, более технически, сопротивление изменению при изменении текущий из-за изменения созданного поля.Это тепло ограничивает количество ток или мощность, с которыми может справиться трансформатор. Чем выше ток, тем больше тепла произведено. Когда провода становятся слишком горячими, изоляция ломается и замыкается. соседние провода, что вызывает больше тепла, которое в конечном итоге плавит провода и разрушает трансформатор.

Базовый трансформатор не имеет дополнительных компонентов, поэтому ничто не защитит его от перегрузки. Если вы подключили два выходных провода непосредственно вместе, что приведет к короткому замыканию и вызовет слишком большой ток в течет как в первичной, так и в вторичной обмотке, и вы сожжете трансформатор.в таким же образом, если вы используете трансформатор для питания резака для пенопласта с горячей проволокой, и вы используете провод со слишком маленьким сопротивлением для вашего резака для пенопласта, вы сожжете трансформатор, если у вас нет его защищенного предохранителем или автоматическим выключателем надлежащего номинала. Ты должен убедиться что сопротивление провода, другими словами, калибр или диаметр и длина соответствуют ограничьте величину тока до номинала трансформатора.

Чем выше ток, тем больше должны быть провода. которые несут этот ток.Чем больше провода, тем меньше сопротивление, и поэтому меньше тепла. Мощность, которая преобразуется в тепло и теряется, может быть рассчитана как P = I ² R. Это означает, что если вы удвоите ток, мощность, теряемая на тепло, возрастет в четыре раза. Если трансформатор понижающий, то на выходе будет больше тока. и поэтому провод во вторичной обмотке будет тяжелее первичной. В обратное верно для повышающего трансформатора.

Трансформатор может иметь номинал в амперах, вольт-амперах (ВА) или Ватты (Вт). Для небольших трансформаторов ВА и Ватты одинаковы для всех практических целей. В больших промышленных трансформаторах задействованы факторы мощности, и они могут будь другим. Если трансформатор рассчитан в амперах, обычно указывается X ампер при X вольт. и рассчитан на выходе или вторичной стороне. Трансформатор на 120 В с выходным напряжением 24 В, рассчитанный на 2 ампера означает, что вы можете безопасно вытащить только 2 ампера из вторичной обмотки.Вы можете Найдите номинальную мощность трансформатора, умножив номинальный ток на выходную мощность. напряжение так 2 X 24 = 48 Вт.

Если трансформатор рассчитан на ВА или ватты, вы можете рассчитать максимально допустимый выходной ток, разделив ВА или ватт на выходную мощность. Напряжение. Таким образом, если трансформатор рассчитан на 48 ВА с выходным напряжением 24 В, допустимое значение выходной ток 48/24 = 2 ампера.

Конфигурации трансформатора

А Трансформатор на 120 вольт с двумя входами и двумя выходами очень прост.Ты подключаешься два провода на первичной стороне, на стороне 120 В, к розетке и выходному напряжению находится на двух проводах, идущих от вторичной стороны.

Когда трансформатор показан в электронной схеме, это показано как диаграмма, как показано здесь. Параллельные линии представляют ламинированный железный сердечник, изогнутые линии представляют первичную и вторичную обмотки, круги представляют собой окончания, будь то клеммы или короткие провода.

Центровочный кран

Обычная конфигурация — это центральный ответвитель или трансформатор тока. В вторичная сторона имеет три выхода. Средний провод на выходной стороне присоединен к вторичная обмотка, обычно посередине. Если передаточное число 5: 1, то при Вход 120 В, вы получаете выход 24 В на двух внешних проводах, но если вы подключите внешний провод и центральный провод, вы получите 12 вольт, потому что вы используете только половину вторичная обмотка, обеспечивающая соотношение 10: 1.Если трансформатор номинальный при 2 амперах вы все равно можете использовать только 2 ампера, независимо от того, используете ли вы 12 вольт или 24 вольт. Часто центральный отвод заземляется, поэтому у вас есть два источника 12 В, которые можно использовать для после прохождения через преобразователь (выпрямитель и фильтр) сделать + и — 12В постоянного тока.

Двойной выход

В Конфигурация с двумя выходами аналогична центральному отводу, за исключением того, что вместо подключения провод к центру катушки, катушка разделена на две отдельные катушки с проводами с клеммами или проводами, выходящими с обоих концов обеих катушек, поэтому четыре провода выходят из вторичная сторона вместо трех.

Если трансформатор представляет собой вход 110 В с двумя входами 12 В выходы, вы можете соединить две вторичные катушки последовательно, чтобы получить 24 вольта, или вы можете подключите их параллельно, чтобы получить 12 В. Будьте осторожны, чтобы правильно подключить концы двух вторичных обмоток как в последовательном, так и в параллельном соединении. Если вы меняете соединения, вы получите 0 вольт, потому что два напряжения отменят друг друга.

Если трансформатор рассчитан на 48 ВА, то вы можете использовать до 2 ампер для 24-вольтового соединения, которое не отличается от центрального ответвителя или Конфигурация с одним выходом 24 В. Однако при параллельном подключении получается 12 вольт. но удвоить доступный выходной ток, чтобы вы могли получить на выходе 4 ампера. Вы получаете полный выход 48 ВА, тогда как с выходом 12 В для центрального ответвителя вы можете получить только половину номинального выход или 24ВА.Это преимущество ножниц для резки пенопласта с горячей проволокой, потому что они имеют более широкую диапазон диаметров и длин проводов в зависимости от того, подключаете ли вы выходы параллельно или сериал. Последовательные и параллельные соединения показаны ниже.

Двойной вход

В трансформатор с двойным входом часто используется, чтобы трансформатор мог использоваться в обоих страны с сетевым напряжением 120 В и сетевым напряжением 240 В.Первичный разделен на две отдельные обмотки с выводами на каждом конце обеих обмоток, поэтому имеется четыре провода или клеммы на первичной стороне.

Чтобы использовать его с входом 110 В, два основных обмотки подключены параллельно, как показано на левой схеме ниже. Необходимо соблюдать осторожность соедините правильные концы вместе. Если они поменяны местами, поля отменяют друг друга. out, потому что поля, генерируемые каждым разделом первичного элемента, противоположны. Обычно клеммы обозначаются цифрами или буквами, а схема представлена ​​на трансформатора или в прилагаемом техническом паспорте, показывающем, как должны быть выполнены соединения для 110В и 220В.

Если трансформатор должен быть подключен к сети 220В, затем две катушки подключаются последовательно, и снова необходимо соблюдать осторожность, чтобы подключить правильные окончания вместе. Параллельные соединения для 110 В и последовательные соединения для 220В показано ниже.

Двойной вход и выход

И, конечно, у вас может быть как двойной вход, так и двойной выход, поэтому у вас есть четыре провода на входе и четыре провода на выходе, что обеспечивает еще большую гибкость к использованию трансформатора.

Некоторые специализированные трансформаторы могут иметь несколько вторичные отводы или несколько вторичных обмоток для обеспечения разных напряжений, и в них нет необходимости быть четными числами.Трансформатор может иметь выходное напряжение 3 В, 5 В, 12 В и 24 В для пример.

Автотрансформаторы (Variac)

Автотрансформатор часто называют вариаком. что на самом деле является торговой маркой одной компании для их автотрансформатора. Оно имеет постоянное выходное напряжение от нуля до немного выше входного значения. Работает аналогично к потенциометру или реостату, за исключением того, что изменение напряжения происходит из-за изменения поля а не сопротивление.Еще одно отличие состоит в том, что потенциометр или реостат очень неэффективен, потому что он преобразует ток, протекающий через него, в тепло (Ватты = Амперы X Вольт). Как и во всех трансформаторах, сопротивление низкое, поэтому количество выделяемого тепла намного меньше и намного эффективнее при преобразовании напряжения

Автотрансформатор имеет только одну обмотку, которая обслуживает как первичная, так и вторичная обмотка.Потому что обмотка одна, между входом и выходом нет гальванической развязки, но если изоляция не требуется, то он обеспечивает альтернативу многобмоточным трансформаторам в некоторых ситуации.

Входные провода этого трансформатора подключены к одному конец обмотки, а другой — немного дальше от другого конца. Вторичная подключил ту же точку, что и входная сторона, которая находится на конце.Другой вторичный подключение осуществляется к очистителю, который перемещается по верхней части обмотки, где изоляция была снимается, чтобы стеклоочиститель мог контактировать с обмотками в любой точке на одной поверхности. Стеклоочиститель соединен с ручкой в ​​верхней части автотрансформатора, чтобы человек мог повернуть ручку, чтобы получить желаемое напряжение. Поскольку один первичный провод подключен на пути от конец обмотки, стеклоочиститель может пройти за эту точку и, таким образом, обеспечить более высокое напряжение чем вход, обычно выход 110 В может доходить до 130 В на вторичной стороне.

Поскольку автотрансформатор имеет только одну обмотку, существует только один размер провода, поэтому максимальный входной ток также является максимальным выходным Текущий. Если автотрансформатор на 110 В рассчитан на 10 ампер, то максимальная выходная мощность ток 10 ампер вне зависимости от напряжения. Если он указан в ваттах или ВА, то Ампер рассчитывается путем деления Ватт или ВА на номинальное входное напряжение.

Автотрансформатор — хорошая альтернатива ступени понижающий трансформатор, когда диапазон желаемых напряжений находится на верхнем конце или во всем диапазоне напряжение необходимо, но становится дороже, если диапазон находится на нижнем уровне, потому что вы имеют много неиспользуемых обмоток. Понижающий трансформатор экономичнее.

Для резки пены горячей проволокой автотрансформатор дороже, чем понижающие трансформаторы в большинстве приложений.Если напряжение требуется более 24 вольт, тогда можно рассмотреть возможность использования автотрансформатора.

Фазы и соединение нескольких обмоток

Для простоты я не упомянул фазу, но при соединении двух и более обмоток очень важна фаза. AC ток представляет собой синусоидальную волну, а напряжение изменяется с положительного на отрицательное и обратно в синусоидальный ритм много раз в секунду.Как часто меняется напряжение называется частота и раньше называлась циклами в секунду, но теперь называется герцами (сокращенно Гц). Бытовой ток в США и некоторых других странах составляет 60 Гц, в других странах — 50 Гц. Когда мы говорим о двух волновых формах, таких как две обмотки, соотношение между две синусоидальные волны — это фаза. Если синусоидальные волны совпадают, они находятся в фазе, если положительный пик одной волны совпадает с отрицательным пиком другой волны, две волны 180 не совпадают по фазе.Фаза между одним концом катушки и другим также 180 не в фазе. Когда один конец находится на положительном пике, другой конец будет на положительном пике. противоположный пик. Так как должна быть разница в напряжении между двумя точками для тока, два конца обмотки должны иметь противоположное напряжение в любой момент времени.

Разность фаз между двумя обмотками зависит от направление обмоток и то, как они соединены, поэтому на электрических схемах точка на один конец обмотки указывает начало этой обмотки.Для простоты Я оставил точки на схемах в этой статье. Однако при соединении двух катушки вместе, очень важно правильно их соединить.

Для последовательного подключения необходимо подключить конец одна обмотка к началу другой обмотки (обмотки для нескольких катушек всегда наматываются в том же направлении). Если подключить начало одной обмотки к концу другая обмотка в последовательном соединении, поля будут отменены, и вы получите ноль выход.Это не повредит трансформатор, но вы не получите выходного напряжения.

Когда соединяя две обмотки параллельно, необходимо соединить начало одной обмотки с пуском другой обмотки и два конца обмоток вместе. Параллельно подключение, подключение проводов в обратном направлении приведет к сгоранию вашего трансформатора , если нет должным образом защищен (соответствующий номинальный ток) предохранителем или автоматическим выключателем.Будь очень осторожно при соединении двух катушек вместе.

Дополнительная литература

Это был всего лишь обзор для непрофессионал. Хотя физически трансформатор представляет собой довольно простое устройство, состоящее из нескольких частей, как это работает на самом деле довольно сложно.