Какие они, трансформаторы будущего
Считается, что трансформаторная отрасль весьма консервативна. Тем не менее и ей приходится считаться с революционными изменениями в области электротехники, где все громче о себе заявляют нанотехнологии. Как и множество других устройств, они постепенно «умнеют».
Элегазовые трансформаторы
Активно ведется поиск новых конструкционных материалов – изоляционных и магнитных, способных обеспечить более высокую надежность трансформаторного оборудования. Одним из направлений может стать использование аморфных материалов, что значительно повысит его пожарную безопасность и надежность.
Появятся взрыво- и пожаробезопасные трансформаторы, в которых хлордифенилы, используемые для пропитки электроизоляционных материалов, будут заменены нетоксичными жидкими, экологически безопасными диэлектриками.
Элегазовые трансформаторы
Примером тому — элегазовые силовые трансформаторы, где функцию хладагента выполняет негорючий элегаз гексафторид серы, вместо далеко не безопасного трансформаторного масла.
Вопрос времени – создание «умных» электросетей, оснащенных полупроводниковыми твердотельными трансформаторами с электронным управлением, с помощью которых появится возможность регулировать напряжение в зависимости от потребностей потребителей, в частности, подключать к домашней сети возобновляемые и промышленные источники питания, или наоборот отключать лишние, когда в них нет необходимости.
Еще одно перспективное направление – низкотемпературные сверхпроводимые трансформаторы. Работа по их созданию началась еще в 60-е годы. Главная проблема, с которой столкнулись ученые – огромные размеры криогенных систем, необходимых для изготовления жидкого гелия. Все изменилось в 1986 году, когда были открыты сверхпроводниковые высокотемпературные материалы. Благодаря им, появилась возможность отказаться от громоздких охлаждающих устройств.
Трансформатор с полупроводниковым преобразователем
Сверхпроводимые трансформаторы обладают уникальным качеством: при высокой плотности тока потери в них минимальны, зато, когда ток достигает критических значений, сопротивление от нулевого уровня резко увеличивается.
ВИДЫ УСТРОЙСТВ
ТТ имеют конструктивные и функциональные отличия от ТН. В их вторичной цепи ток не зависит от сопротивления, исходящего подключенного потребителя, и остается стабильным в течение всего времени. Меняется только показатели напряжения. В ТН наоборот.
В зависимости от соотношения витков на первичных и вторичных обмотках все трансформаторы подразделяются:
на понижающие | повышающие | разделительные |
W1>W2 | W1<W2 | W1=W2 |
ТТ относятся к повышающим приборам. Число витков на вторичной обмотке может во много раз превосходить их количество на первичной. ТН – к понижающим.
ТИПЫ ТРАНСФОРМАТОРОВ НАПРЯЖЕНИЯ
НОМ 6 -10 — долгожители в данной группе приборов. Однофазные устройства с масляным естественным охлаждением для установок на 6-10 кВ. Обмотка трансформатора находится в герметичном баке, заполненном маслом. На маркировке указывается также год разработки и тип климатического исполнения.
Обычно однофазные ТН подключаются парами по схеме разомкнутого треугольника. При междуфазном замыкании какой-либо из приборов остается в работе, поэтому двух трансформаторов достаточно для контроля линейного напряжения.
Соединение разомкнутым треугольником решает довольно простые задачи. В более сложных схемах возникает проблема асимметрии напряжений при различных токах нагрузки по фазам. Поэтому в таких случаях ТН подключают треугольником.
ЗНОМ — заземляемые трансформаторы. От НОМ отличаются только компактными габаритами. У них всего один высоковольтный вывод с изоляцией высокого класса. Второй соединен с землей и располагается рядышком со вторичными обмотками.
НТМИ — трансформатор напряжения, трехфазный, масляный, с обмоткой для контроля изоляции. Конструкции из соединенных однофазных трансформаторов занимают слишком много места. Для трехфазных сетей удобнее использовать один ТН, подключаемый ко всем фазам. Вместо стандартного магнитопровода в нем установлен 5-стержневой. На 3 центральных располагаются обмотки всех фаз. 2 крайних применяются для равномерного распределения магнитных потоков.
Первичные обмотки внутри соединены в звезду с обязательным подключением нулевого вывода. Вторичные обмотки могут заземляться нулевым
Это важно для работы приборов, контролирующих сопротивление изоляции. При их включении на исправной без замыкания на землю стрелка остановится на показателе фазного напряжения, а с замыканием — упадет до 0
Это дает возможность определить поврежденную фазу, увидеть режим замыкания на землю или асимметрию по фазам и устранить ее с помощью специальных переключателей.
ТН упрощает работу оперативного персонала, помогает вычислить перегоревший предохранитель. При этом система сигнализации и контроля реагирует только в случае замыкания на землю и не замечает междуфазного замыкания или перегрузки.
НАМИ — трансформатор напряжения, антирезонансный, масляный, с обмоткой для контроля изоляции. Явление феррорезонанса наблюдается при работе ТН с первичными обмотками, соединенными с землей. Возникновение колебаний приводит к тому, что через обмотку проходит ток, во много раз превышающий номинальный. В результате трансформатор преждевременно выходит из строя из-за теплового пробоя. Стартом для феррорезонанса становится замыкание на землю. Чтобы нейтрализовать колебания, конструкцию прибор дополнили трансформаторами на отдельных магнитопроводах и особым образом подключили к цепям резисторы.
НАМИТ — аналогичное устройство, предназначенное исключительно для трехфазных сетей.
НАЛИ — трансформатор напряжения, антирезонансный, литой, с обмоткой для контроля изоляции. Явление феррорезонанса наблюдается при работе ТН с первичными обмотками, соединенными с землей. Возникновение колебаний приводит к тому, что через обмотку проходит ток, во много раз превышающий номинальный. В результате трансформатор преждевременно выходит из строя из-за теплового пробоя. Стартом для феррорезонанса становится замыкание на землю. Чтобы нейтрализовать колебания, конструкцию прибор дополнили трансформаторами на отдельных магнитопроводах и особым образом подключили к цепям резисторы.
НОЛ — трансформатор напряжения, однофазный, литой. Это устройства нового поколения, лишенные недостатков масляных ТН. Изолирующий состав в них не разливается, в отличие от масляных ТН и пожаробезопасен. Он позволяет уменьшить габариты приборов и использовать их в КРУ без выделения специальных ячеек. Их можно использовать как в однофазных, так и в трехфазных сетях, установив рядом 3 прибора.
НОЛП — модели со встроенным предохранителем.
ЗНОЛ— заземляемые литые трансформаторы.
Определение и назначение
Для питания приборов нужны напряжения различных характеристик. Трансформатор — это конструкция для использования индукционной работы магнитного поля. Ленточные или проволочные катушки, объединенные общим потоком, понижают или увеличивают напряжение. В телевизоре применяется 5 В для работы транзисторов и микросхем, питание кинескопа требует нескольких киловольт при использовании каскадного генератора.
Изолированные обмотки располагаются на сердечнике из спонтанно намагниченного материала с определенным значением напряженности. Старые агрегаты использовали существующую частоту сети, около 60 Гц. В современных схемах питания электроприборов применяют импульсные трансформаторы с высокой частотой. Переменное напряжение выпрямляется и преобразовывается при помощи генератора в величину с заданными параметрами.
Напряжение стабилизируется благодаря управляющей установке с импульсно-широтной модуляцией. Высокочастотные всплески передаются трансформатору, на выходе получают стабильные показатели. Массивность и тяжесть приборов прошлых лет сменяется легкостью и небольшими размерами. Линейные показатели агрегата пропорциональны мощности в отношении 1:4, для уменьшения габаритов устройства увеличивается частота тока.
Массивные приборы используют в схемах электроснабжения, если требуется создать минимальный уровень рассеяния помех с высокой частотой, например при обеспечении качественного звука.
Устройство электрических аппаратов
Основным назначением измерительных трансформаторов является понижение первичного тока до значения, позволяющего осуществить подключение электрических измерительных приборов, защитных систем и т. д.
Кроме этого, они обеспечивают гальваническую развязку между высоким и низким напряжением, позволяющую безопасно работать обслуживающему персоналу. Состоит этот аппарат из следующих составляющих:
- первичной обмотки с рассчитанным количеством витков;
- вторичной обмотки;
- изготовленного из специальной стали сердечника.
Электрические провода первичной обмотки подключают последовательно к эксплуатируемой цепи, в которой проводят проверку показаний. К проводам вторичной обмотки подключают измерительные приборы, комплекс автоматических устройств для защиты цепи от повреждений, различные системы автоматики и т. д.
Обозначение на схеме
Условное обозначение трансформаторов на схеме и в специализированной литературе зависит от конструктивных особенностей изображаемой модели устройства. Но в общем случае на его рисунке указывается сердечник — толстая вертикальная линия, первичная обмотка (слева) и вторичная (справа). Сами катушки изображаются параллельно сердечнику в виде полуокружностей. Их количество нигде не регламентируется. Жирная точка, стоящая у полуокружностей, обозначает начало обмотки.
При указании особенности конструкции изображение сердечника может изменяться. Так, магнитопровод с магнитным зазором выполняется линией с разрывом посредине, если сердечник изготовлен из магнитодиэлектрика, используется тонкая пунктирная линия. Если есть необходимость указать материал, из которого сделан сердечник, то сверху линии ставится символ, соответствующий таблице Менделеева, например, Cu.
Таким образом, под словом трансформатор понимается электронный аппарат, предназначенный для повышения или понижения напряжения электрического тока. Эти его свойства нашли широкое применение как в аналоговой, так и цифровой технике. При этом ключевым элементом, обеспечивающим передачу энергии от электростанций к потребителям, также является трансформатор.
Измерительные трансформаторы
В этом классе работают два вида устройств, обеспечивающих в целях измерения параметров сети преобразования:
Измерительные трансформаторы создаются с высоким классом точности. Во время эксплуатации их метрологические характеристики периодически подвергают поверке на правильность измерения как величин, так и углов отклонения векторов тока и напряжения.
Трансформаторы тока
Главная особенность их устройства заключается в том, что они постоянно эксплуатируются в режиме короткого замыкания. У них вторичная обмотка полностью закорочена на маленькое сопротивление, а остальная конструкция приспособлена для такой работы.
Чтобы исключить аварийный режим входная мощность ограничивается специальным устройством первичной обмотки: в ней создается всего один виток, который не может создать при протекании по нему тока большого падения напряжения на обмотке и, соответственно, передать в магнитопровод высокую мощность.
Этот виток врезается непосредственно в силовую цепь, обеспечивая его последовательное подключение. У отдельных конструкций просто создается сквозное отверстие в сердечнике, через которое пропускают провод с первичным током.
Нагрузку вторичных цепей трансформатора тока, находящегося под напряжением, нельзя разрывать. Все провода и соединительные клеммы по этой причине изготавливаются с повышенной механической прочностью. В противном случае на разорванных концах сразу возникает высоковольтное напряжение, способное повредить вторичные цепи.
Благодаря работе трансформаторов тока создается возможность обеспечения постоянного контроля и анализа нагрузок, протекающих в электрической системе. Особенно это актуально на высоковольтном оборудовании.
Измерительные трансформаторы тока 110 кВ
Номинальные значения вторичных токов измерительных трансформаторов энергетики принимают в 5 ампер для оборудования до 110 кВ включительно и 1 А — выше.
Широкое применение трансформаторы тока нашли в измерительных приборах. За счет использования конструкции раздвижного магнитопровода удается быстро выполнять различные замеры без разрыва электрической цепи, что необходимо делать при использовании обычных амперметров.
Токовые клещи с раздвижным магнитопроводом трансформатора тока позволяют обхватить любой проводник с напряжением и замерить величину и угол вектора тока.
Трансформаторы напряжения
Отличительная особенность этих конструкций заключается в том, что они работают в режиме, близком к состоянию холостого хода, когда величина их выходной нагрузки невысокая. Они подключается к той системе напряжений, величина которой будет измеряться.
Измерительный трансформатор напряжения 110 кВ
Измерительные трансформаторы напряжения обеспечивают гальваническую развязку оборудования первичных и вторичных цепей, работают в каждой фазе высоковольтного оборудования.
Из них создают целые комплексы систем измерения, позволяющие фильтровать и выделять различные составляющие векторов напряжения, учет которых необходим для точной работы защит, блокировок, систем сигнализации.
За счет работы трансформаторов тока и напряжения снимают вектора вторичных величин, пропорциональные первичным в реальном масштабе времени. Это позволяет не только создавать цепи измерения и защит по току и напряжению, но и за счет математических преобразований векторов анализировать состояние мощностей и сопротивлений в действующей электрической системе.
Немного истории
Благодаря английскому физику Майклу Фарадею в 1831 году человечество познакомилось с электромагнитной индукцией. Великому учёному не суждено было стать изобретателем трансформатора, поскольку в его опытах фигурировал постоянный ток. Прообразом устройства можно считать необычную индукционную катушку француза Г. Румкорфа, которая была представлена учёному миру в 1848-м.
В 1876 году русский электротехник П. Н. Яблочков запатентовал трансформатор переменного тока с разомкнутым сердечником. Современному виду устройство обязано англичанам братьям Гопкинсон, а также румынами К. Циперановскому и О. Блати. С их помощью конструкция приобрела замкнутый магнитопровод и сохранила схему до наших дней.
Виды магнитопроводов
ПРИМЕР ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ТОКОВ ФУКО
Для того чтобы оценить масштабы энергии, которая может выделяться при протекании вихревых токов, полезно вспомнить принцип работы индукционных плавильных печей. В ёмкость печи, выполненную из огнеупорной керамики, помещают лом стали, чугуна или железную руду.
Плавильная ёмкость окружена мощной спиральной обмоткой, по которой пропускается ток высокой частоты. Содержимое ёмкости в данном случае играет роль магнитного сердечника.
Под воздействием возникающих вихревых токов происходит интенсивный разогрев и расплавление загруженного железосодержащего материала. Электроплавильное производство относится к одному из самых энергоёмких.
Потери на перемагничивание обусловлены следующими факторами:
1. Макроструктура магнитных материалов имеет зернистый характер. Образование структурных зёрен происходит на стадии застывания расплавленного металлического сплава вследствие возникновения множества очагов кристаллизации.
2. В результате образуются зёрна структуры, которые представляют собой монокристаллические образования — домены. Каждый домен магнитного материала имеет некоторое результирующее направление вектора магнитной индукции.
При отсутствии внешнего магнитного поля векторы индукции доменов направлены хаотически. Но если поместить такой материал в магнитное поле, векторы доменов становятся однонаправленными.
Применительно к процессу трансформации происходит следующее. Ток первичной обмотки создаёт в сердечнике магнитное поле, направление индукции которого меняется с частотой 50 герц (при подключении к обычной электросети).
С такой же частотой происходит переориентация векторов магнитной индукции доменов магнитопровода. Энергия, затрачиваемая на циклическое перемагничивание, выделяется в виде тепла, нагреваемого сердечник.
Энергию, затраченную на перемагничивание сердечника, называют также потерями на гистерезис. Величина этих потерь зависит от свойств материала трансформаторного сердечника, а если более конкретно, от вида их кривой намагничивания — петли гистерезиса.
Наименьшими потерями характеризуются магнитомягкие материалы — электротехническая сталь и пермаллой, которые и используются при изготовлении трансформаторных магнитопроводов.
Что такое трансформатор
Таким аппаратами оснащают многие приборы, также они применяются в самостоятельном виде.
Например, установки, повышающие напряжение для передачи тока по электромагистралям.
Генерируемое электростанцией напряжение они поднимают до 35 — 750 кВ, что дает двойную выгоду:
- уменьшаются потери в проводах;
- требуются провода меньшего сечения.
В городских электросетях напряжение снова уменьшается до величины в 6,1 кВ, опять же с использованием трансформатора. В распределительных сетях, раздающих электричество потребителям, напряжение понижают до 0,4 кВ (это привычные нам 380/220 В).
Расшифровка основных параметров
Разнообразие в конструкции и широкий диапазон параметров трансформаторов привели к необходимости их маркировки по специальному стандарту. Не имея под рукой технического описания, характеристики устройства можно выяснить по нанесённой на его поверхности информации, выраженной буквенно-цифровым кодом.
Маркировка силовых трансформаторов содержит 4 блока.
Скачать и посмотреть ГОСТ 15150 можно здесь(откроется в новой вкладе в PDF формате):Смотреть файл
Расшифруем первые три блока:
Расшифровка маркировки: 1,2,3 блока
- Первая буква «А» прикреплена за автотрансформаторами. При её отсутствии буквы «Т» и «О» соответствуют трёхфазным и однофазным трансформаторам.
- Наличие далее буквы «Р» информирует об устройствах с расщеплённой обмоткой.
- Третья буква означает охлаждение, масляной естественной системе охлаждения присвоена литера «М». Естественному воздушному охлаждению выделена буква «С», масляное с принудительным обдувом обозначается «Д», с принудительной циркуляцией масла – «Ц». Сочетание «ДЦ» указывает на наличие принудительной циркуляции масла с одновременным воздушным обдувом.
- Литерой «Т» помечаются трёхобмоточные преобразователи.
- Последний знак характеризует особенности трансформатора:
- «Н» – РПН(регулировка напряжения под нагрузкой);
- пробел – переключение без возбуждения;
- «Г» – грозозащищенный.
Зачем кремний в стали?
Легирование производится не чистым элементом кремнием, а ферросилицием. Это вещество представляет собой сплав FeSi с железом. Легирование стали Si позволяет вывести из металла кислород, элемент – оказывающий наибольшее негативное воздействие на магнитные свойства Fe. Происходит реакция восстановления железа из его окислов, с результирующим образованием оксида кремния, частичного переходящего в шлак.
Так выглядит ферросилициий – марка ФС45
Второй положительный эффект от внедрения кремния в сталь связан с выделением цеменита (Fе3С) из металла, который замещается образующимся графитом. Оба соединения, оксид железа и цеменит увеличивают коэрцитивной силы в металле, что приводит к росту потерь на гистерезис. Более того, легирование кремнием железа с концентрацией Si выше 4% способствует также снижению потерь на вихревые токи, что обусловлено повышением удельного электрического сопротивления электротехнической стали относительно ее марок, нелегированных кремнием.
Цена трансформаторов
Цена трансформатора варьируется в широких пределах и зависит от множества факторов. Здесь учитывается тип и назначение, мощность и другие электрические параметры. На стоимости устройств отражается сложность производства и используемые материалы
Немаловажное значение играет защита и другие особенности
Трансформатор известного производителя не может быть дешёвым. Однако покупатель может быть уверен, что приобретённое им устройство полностью соответствует указанным характеристикам, не выйдет из строя при первом включении и гарантированно отработает заложенный ресурс.
Из какого материала сделать магнитопровод?
Если нужен маломощный преобразователь, подойдет стержневой или броневой магнитопровод. В первом варианте стержни расположены вертикально. Во втором случае стержни имеют прямоугольное сечение и расположены горизонтально. Эта конструкция сложнее, поэтому и встречается реже.
В повышающем часто устанавливаются Ш-образные ферритовые магнитопроводы, сложность в конструкции заключается в необходимости подбора точного размера стержня. Если для сборки используется запчасть с другой техники, толщина пакета пластин определяется на основании мощности. Пластинки вставляются в катушку и стягиваются гайками и шпильками.
Применение в научных исследованиях
Трансформаторы являются неотъемлемой частью научных исследований в различных областях физики. Они используются для изменения напряжения и тока в электрических цепях и позволяют получать необходимые значения для осуществления экспериментов.
Применение трансформаторов в научных исследованиях:
- Эксперименты с высокими напряжениями. В физике часто требуется работа с высокими напряжениями, например, в исследованиях в области ядерной физики или плазменной физики. Трансформаторы позволяют увеличивать напряжение и создавать необходимые условия для получения данных и проведения экспериментов.
- Исследования в области электромагнетизма. Трансформаторы широко применяются в исследованиях в области электромагнетических полей. Они используются для изменения напряжения и создания различных электрических полей, а также для измерения и анализа электромагнитных параметров.
- Эксперименты с электрическими цепями. Трансформаторы играют важную роль в экспериментах с электрическими цепями, позволяя управлять напряжением и током в различных участках цепи. Это позволяет исследователям изучать различные свойства и законы электрических цепей.
- Исследования в области энергетики. В исследованиях в области энергетики, включая возобновляемые источники энергии, трансформаторы используются для преобразования энергии и обеспечения эффективной передачи электроэнергии.
Трансформаторы являются незаменимыми инструментами в научных исследованиях, обеспечивая необходимые значения напряжения и тока, а также позволяя управлять электрическими полями. Без использования трансформаторов многие эксперименты и исследования были бы сложными или даже невозможными.
КАК РАБОТАЕТ УСТРОЙСТВО И КОНСТРУКЦИЯ ТРАНСФОРМАТОРОВ
Первичная обмотка включения может быть либо плоской, либо представлять собой ролик из толстого провода, обернутого вокруг сердечника, проводника или шины через центральное отверстие.
Благодаря такой конструкции, трехфазный трансформатор переменного тока имеет первичную обмотку с минимальным количеством витков, что положительно влияет на эффективность работы, в частности, коэффициент трансформации.
Вторичная обмотка может иметь большее число витков катушки. Они намотаны на ламинированную основу магнитного материала с низкими потерями, который имеет большую площадь поперечного сечения. Плотность магнитного потока является низкой, при этом используя гораздо меньшую площадь поперечного сечения проволоки, номинальный ток практически не теряет своего напряжения. Эти вторичные обмотки обычно рассчитаны на стандартный показатель 1 Ампер или 5 Ампер. Это хорошо демонстрирует векторная диаграмма:
Устройство трансформатора
Рис. 1 Электромагнитная схема трансформатора однофазного в режиме работы.
Первичная и вторичная обмотка
Трансформатор имеет две обмотки:
- первичную (I) – к которой мы подводим электрическую энергию;
- вторичную (II) – к которой мы прикрепляем электроприемник.
Может быть высокого (в.н.) и низкого (н.н.) напряжения
В случае когда вторичное напряжение менее первичного, трансформатор понижающий преобразует электроэнергию с 380 В до 220 В, если происходит наоборот, тогда трансформатор повышающий.
Давайте подробнее разберём, что делает и как устроен трансформатор, изображённый на рисунке 1.
Типы трансформаторов, основанные на использовании
Существует также несколько типов трансформаторов, которые работают в определенной области. Как в электронике, так и в электротехнике несколько специализированных трансформаторов используются в качестве понижающего или повышающего трансформатора в зависимости от области применения трансформаторов. Таким образом, трансформаторы могут быть классифицированы следующим образом в зависимости от использования:
1. Трансформаторы, используемые в силовой области
В электротехнике область мощности имеет дело с производством, измерением и распределением энергии
Однако это очень большая область, где трансформаторы являются важной частью для обеспечения безопасного преобразования энергии и успешной доставки энергии на подстанцию и конечным потребителям. Трансформаторы, которые используются в области питания, могут быть как наружными, так и внутренними
Силовые трансформаторы имеют большие размеры и используются для передачи энергии на подстанцию или в общественное электроснабжение. Этот трансформатор действует как мост между генератором энергии и первичной распределительной сетью. В зависимости от номинальной мощности и технических характеристик силовые трансформаторы могут быть далее классифицированы на три категории: Малые силовые трансформаторы, средние силовые трансформаторы и большие силовые трансформаторы. Номинальная мощность может быть более 30 кВА для 500-700 кВА или в некоторых случаях может быть равна или больше 7000 кВА для небольшого номинального силового трансформатора.
Силовой трансформатор
Из-за очень высокой выработки электроэнергии строительство силового трансформатора также имеет решающее значение. Конструкция включает в себя прочную изолирующую периферию и хорошо сбалансированную систему охлаждения. Наиболее распространенные силовые трансформаторы заполнены маслами.
Основной принцип работы силового трансформатора заключается в преобразовании низковольтного высокого тока в высоковольтный низкий ток. Это необходимо для минимизации потерь мощности в системе распределения электроэнергии.
Еще одним важным параметром для силового трансформатора является наличие фазы. Обычно силовые трансформаторы работают в трехфазной системе, но в некоторых случаях используются также однофазные малые силовые трансформаторы. Трехфазные силовые трансформаторы являются наиболее дорогостоящими и эффективными, чем однофазные силовые трансформаторы.
Измерительный трансформатор
Измерительный трансформатор используется для изоляции основной мощности и преобразования тока и напряжения в меньшем соотношении к его вторичному выходу. Измеряя выход, можно измерить фазу, ток и напряжение фактической линии электропередачи.
Распределительный трансформатор
Распределительные трансформаторы – это понижающий трансформатор, который преобразует высокое сетевое напряжение в требуемое конечным потребителем напряжение. Он также может быть однофазным или трехфазным.
Распределительные трансформаторы могут быть дополнительно классифицированы в зависимости от типа используемой изоляции. Он может быть сухого типа или может быть погружен в жидкость. Он изготовлен с использованием ламинированных стальных пластин, в основном выполненных в форме буквы С в качестве основного материала.
Распределительный трансформатор также имеет другой тип классификации, основанный на месте его использования. Трансформатор может быть установлен на коммунальном столбе, если это так,то его называют полюсным распределительным трансформатором. Он может быть размещен внутри подземной камеры, установлен на бетонной площадке (на площадке установлен распределительный трансформатор) или внутри закрытого стального ящика.
2. Трансформаторы, используемые в электронике
Импульсный трансформатор
Это один из наиболее часто используемых трансформаторов на печатных платах, которые производят электрические импульсы постоянной амплитуды. Он используется в различных цифровых схемах, где генерация импульсов необходима в изолированной среде. Поэтому импульсные трансформаторы изолируют первичную и вторичную цепи и распределяют первичные импульсы по вторичной цепи, часто это цифровые логические элементы или драйверы.
Аудиотрансформатор
Это еще один широко используемый трансформатор в области электроники. Он специально используется в приложениях, связанных со звуком, где требуется согласование импеданса. Аудиотрансформатор уравновешивает схему усилителя и нагрузки, как правило, громкоговорителя. Аудиотрансформатор может иметь несколько первичных и вторичных катушек, разделенных или центрированных.
ВИДЫ ТРАНСФОРМАТОРОВ И ИХ НАЗНАЧЕНИЕ
В зависимости от специфических функций, выполняемых трансформаторами, они подразделяются на несколько основных типов:
- силовые, предназначенные для трансформации мощности;
- измерительные, к которым относятся трансформаторы тока и напряжения;
- разделительные, служащие для разделения электрических цепей.
Силовые трансформаторы используются на электрических станциях, в распределительных сетях и в точках потребления электроэнергии. Основная их функция — трансформирование передаваемой электрической энергии с одной ступени напряжения в другую.
Смысл смены ступеней напряжения заключается в том, что выработка, транспортировка и потребление электрической энергии происходит на разных уровнях напряжения.
Мощные турбогенераторы электрических станций вырабатывают электроэнергию напряжением 20 кВ. Передача энергии на большие расстояния осуществляется по воздушным линиям (ЛЭП), имеющим напряжение сотни киловольт — 110, 220, 500 кВ.
Более высокое напряжение (750 и 1150 кВ) применяется реже ввиду дороговизны оборудования и ряда технических сложностей. Повышение напряжения транспортировки электроэнергии позволяет снизить её потери.
Потребляется же большая часть электричества с напряжением 0,4 кВ. Максимальное напряжение конечных электрических устройств составляет не более нескольких киловольт. К таким устройствам относятся высоковольтные приводные двигатели мощных производственных механизмов, тяговые двигатели электровозов, питающихся от контактных электрических сетей.
Таким образом, электрическая энергия на своём пути от её производства до поступления к конечному потребителю несколько раз изменяет уровень напряжения. Эту работу выполняют силовые трансформаторы, установленные на электрических станциях и подстанциях распределительных сетей.
Измерительные трансформаторы используются в цепях измерения, защиты и контроля. Устройства этого типа осуществляют преобразование первичных значений тока и напряжения в пропорциональные им вторичные величины, необходимые для работы измерительных приборов, устройств защиты и автоматики.
Преобразование токовых величин осуществляется трансформаторами тока, для контроля уровня напряжения служат трансформаторы напряжения. Измерительные трансформаторы относятся к средствам измерений и подлежат периодической метрологической поверке, так же как все измерительные приборы.
Разделительные трансформаторы используются в тех случаях, когда необходимо обеспечить гальваническую развязку между отдельными участками электросетей.
Необходимость такого разделения может диктоваться требованиями электробезопасности. Например, таким способом осуществляется питание некоторых видов медицинского оборудования. В данном случае используется одно из основных свойств, присущих трансформатору — отсутствие гальванической связи между его обмотками.
* * *
2014-2024 г.г. Все права защищены.
Материалы сайта имеют ознакомительный характер, могут выражать мнение автора и не подлежат использованию в качестве руководящих и нормативных документов.
Характеристики
В работе трансформаторных установок первостепенное значение имеет следующий ряд технических характеристик:
Коэффициент трансформации.
Величина рассчитывается по следующей формуле:
Кт = В1 / В2
Кт – коэффициент трансформации.
В1 – количество витков проводника в 1-ой обмотке.
В2 – число витков во 2-ой намотке.
Коэффициент трансформации необходим для расчета степени понижения или повышения во время сборки агрегата.
Коэффициент полезного действия.
КПД трансформатора определяет общие потери мощности – по соотношению на выходе и входе. Величина мощности определяется площадью сердечника, и, следовательно, при расчете задает количество витков намотки.
КПД современных трансформаторов достигает 98-99 %Источник stroy-angary.ru
Для этого применяется такая формула:
Во = 50 / Пс
Во – число витков.
Пс – площадь сечения магнитовода.
В общем, параметр характеризует, насколько эффективно выполняет свою функцию установка. Так, у совершенных моделей величина может достигать 99 %.
Потери мощности.
Утрата электроэнергии в трансформаторе происходит 2-мя путями:
- На обмотках, или в меди – определяется нагрузочным током.
- На сердечнике, или в стали – задается напряжением.
Потери энергии на обмотках определяются силой тока нагрузки, и при отображении на графике выделяются параболической зависимостью. Потери на сердечнике определяются напряжением, и выстраиваются по графической прямой.
При этом обе величины измеряются в ваттах и при расчетах суммируются, формируя итоговую характеристику для установки. На практике замер параметра дает понять реальный КПД трансформатора и при необходимости улучшить его работу.
Трансформаторы применяются не только на подстанциях, но и в других областях, например, для работы светодиодной лентыИсточник alicdn.com
