Четверг, 23.11.2017, 08:17
Главная Регистрация RSS
Приветствую Вас, Гость
Меню сайта
СПЕЦПРЕДЛОЖЕНИЕ

Друзья сайта
Главная » Статьи » Статьи

Трансформаторы

ТРАНСФОРМАТОРЫ.

Назначение, устройство и типы трансформаторов.

     Трансформатор – статическое электромагнитное устройство, предназначенное для преобразования переменного напряжения одной величины в напряжение другой величины. Трансформатор в простейшем случае состоит из первичной и вторичной обмоток, расположенных на замкнутом стальном сердечнике – магнитопроводе. Обмотка, к которой подводится напряжение питания, называется первичной, обмотка, с которой получают требуемое напряжение – вторичной.

     Классификация трансформаторов. Если первичное напряжение трансформатора превышает по величине напряжение, получаемое по вторичной обмотке, то это – понижающий трансформатор. Если первичное напряжение меньше вторичного, то это – повышающий трансформатор. Наибольшее напряжение одной из обмоток называют высшм напряжением (ВН), наименьшее – низшим напряжением (НН). Диапазон преобразуемых трансформаторами напряжений изменяется в пределах нескольких вольт до нескольких сотен тысяч вольт.

     Поскольку КПД современных мощных трансформаторов очень высок, то можно говорить о минимальных потерях электрической энергии в трансформаторе, т.е. входная мощность трансформатора примерно равна выходной. Из этого следует, что в трансформаторе уменьшению или увеличению тока.

     По количеству обмоток различают двух –, трех – и многообмоточные трансформаторы. По числу фаз имеются, соответственно, одно –, трех – и многофазные трансформаторы.

     Трансформаторы по назначению подразделяются на силовые, автотрансформаторы, специальные и измерительные.

     По способу охлаждения различают трансформаторы сухого исполнения и масляные.

     Силовые трансформаторы служат для следующих целей:

1)      для повышения или понижения напряжения в электрических сетях и системах. Повышение напряжения связано с тем, что напряжение генераторов на электрических станциях находится в пределах 6…20 кВ. Для уменьшения потерь электрической энергии в передающих линиях электропередачи (ЛЭП) напряжение увеличивают до стандартных значений 110, 220, 330, 500, 750 и 1150 кВ. Легко показать, что при одинаковой передаваемой мощности увеличение вторичного напряжения приводит к пропорциональному уменьшению тока, а снижение тока, например, в 10 раз приводит к уменьшению потерь электроэнергии в ЛЭП в 100 раз. Повышающие трансформаторы, которые устанавливаются на мощных генерирующих станциях, имеют мощность до 1 млн. кВА.

   Однако потребление  электроэнергии электрическими приемниками на месте осуществляется на напряжении 220, 380, 660 В, а иногда 6 и 10 кВ. Следовательно, требуется снижение высокого напряжения до необходимых величин, что и осуществляется понижающими трансформаторами на соответствующих понижающих подстанциях. Таким образом, в энергосистемах происходит многократное (от 3 до 5 раз) преобразование величины напряжения силовыми трансформаторами;

2)      для согласования напряжений в вентильных преобразовательных установках, обеспечивающих преобразование переменного напряжения в постоянное, или в переменное напряжение в регулируемой частоты. Такие трансформаторы называются преобразовательными. Их первичное напряжение соответствует напряжению питающей сети, а вторичное – выходному напряжению данного типа преобразователя. Мощности их находятся в пределах от единиц  до нескольких тысяч кВА, а первичное напряжение – от 380 В до 110 кВ.

3)      для питания электротехнологичеких установок и процессов (сварочные трансформаторы, электропечные трансформаторы и т.д.). Мощность их достигает нескольких десятков тысяч кВА, а напряжение – до 10 кВ.

4)      для выпрямительных блоков питания устройств автоматики, вычислительной техники и др. Трансформаторы имеют мощность от сотен ВА до единиц кВА, напряжение 220, 380 В.         Для силовых трансформаторов характерны неизменная частота тока, и очень малые отклонения первичного и вторичного напряжений от номинальных значений.

     Автотрансфораторы служат для преобразования величины напряжения в небольших пределах.

     Измерительные трансформаторы напряжения и тока используются в электрических сетях для измерения, соответственно, высоких напряжений и больших значений тока, которые нельзя измерить непосредственно амперметрами вольтметрами, а также для подключения к ним электрических аппаратов защиты и автоматики.

     Специальные трансформаторы применяют для преобразования числа фаз, частоты и других целей.

     Способы охлаждения и конструкции трансформаторов. Конструктивное выполнение трансформатора определяется в значительной мере способом его охлаждения, зависящий от величины его номинальной мощности. Речь идет главным образом, об охлаждении активной части трансформатора, т.е. его магнитной системы и обмоток. Чем интенсивнее охлаждается трансформатор, тем больше нагрузки он может выдерживать. И. наоборот, при одинаковых нагрузках интенсивно охлаждаемый трансформатор имеет меньший вес активных частей. При увеличении мощности трансформатора необходимо увеличить интенсивность его охлаждения. В силовых трансформаторах для отвода тепла от обмоток и магнитопровода применяют следующие способы охлаждения: воздушное, масляное и посредством негорючего жидкого диэлектрика. Каждому виду охлаждения присвоено соответствующее условное обозначение.

     В масляных трансформаторах активная часть – первичная и вторичная обмотки и магнитная система помещается в стальной бак с охлаждающими радиаторами , наполненный трансформаторным маслом, и герметически закрывающийся стальной крышкой. На крышке установлены проходные изоляторы высшего и низшего напряжения, расширительный бак. Расширительный бак служит в качестве резервуара для масла при увеличении его объема при нагреве трансформатора.

     Диапазон мощностей серийных силовых масляных трансформаторов находится в пределах от 10 кВА до 630000 кВА, сухого исполнения – от единиц ВА до 1600 кВА. Силовые трансформаторы однофазные, мощностью 4 кВА и ниже трехфазные – 5 кВА и ниже относят, к трансформаторам малой мощности. Такие трансформаторы широко используются в бытовой, преобразовательной технике, радиоэлектронной аппаратуре.

      Обозначения трансформаторов масляных:

      ТМ – трансформатор масляный, трехфазный;

      О – однофазный;

      Н – возможность регулирования напряжения под нагрузкой;

      Р – наличие расщепленной обмотки;

      Д – масляное охлаждение с дутьем (обдув радиаторов трансформатора вентиляторами);

      Ц – циркуляционное охлаждение масла путем его откачивания из бака и охлаждения в радиаторах воздухом (водой).

     После буквенных обозначений следуют цифры, которые обозначают первичное напряжение и мощность, например:          ТМ – 1000 / 10 – масляный трансформатор мощностью 1000 кВА, первичное напряжение 10 кВ; ТРДЦН – 80000 / 110 – масляный трехфазный трансформатор с расщепленной обмоткой, с циркуляционным охлаждением масла, с возможностью регулирования напряжения трансформатора, мощностью 80000 кВА, первичное напряжение 110 кВ.

     Трансформаторы с воздушным охлаждением (сухие трансформаторы). Обмотки, магнитопровод  и др. части трансформатора охлаждаются путем излучения и конвекции воздуха. Сухие трансформаторы устанавливают внутри помещений. при этом главным требованием является обеспечение пожарной безопасности. В эксплуатации они удобнее масляных, поскольку не требуется периодической прочностью, чем трансформаторное масло, поэтому  в сухих трансформаторах все изоляционные промежутки и вентиляционные каналы делают большими, чем в масляных. Из за меньшей теплопроводности воздуха по сравнению с маслом электромагнитные нагрузки активных материалов в сухих трансформаторах меньше, чем в масляных, что приводит к увеличению сечения проводов обмоток и магнитопровода. Поэтому совокупная масса обмоток и магнитопровода сухих трансформаторов  больше, чем масляных. Сухие трансформаторы имеют мощности до 2500 кВА и напряжения обмотки ВН до 20 кВ. Их устанавливают только в сухих закрытых помещениях с относительной влажностью воздуха до 80% во избежание чрезмерного увлажнения обмоток.

     Сухие трансформаторы с естественным воздушным охлаждением могут иметь открытое (С), защищенное (СЗ) или герметизированное (СГ) исполнение. Трансформаторы типа СЗ закрывают защитным кожухом с отверстиями, а типа СГ – герметическим кожухом. Для повышения интенсивности охлаждения применяют обдув обмоток и магнитопровода потоком воздуха от вентилятора. Сухие трансформатора с воздушным дутьем имеют условное обозначение СД. Активная часть охлаждается непосредственно окружающим воздухом. трансформаторы сухого исполнения обозначаются: ТСЗ – трхфазный трансформатор сухого защищенного исполнения. Эти трансформаторы, как правило, выпускаются на мощности от 10 до 1600 кВА, напряжения: ВН – 380, 500, 660, 10000 В, НН – 230, 400, 660 В. Трансформаторы ТСЗ имеют, как правило, защитный кожух из листовой стали, предотвращающий прикосновение к токоведущим частям.

     Все более широкое применениенаходят сухие силовые трансформаторы литой изоляцией обмоток. Особенностью их является технология изготовления обмоток: первичная и вторичная обмотки под давлением и в вакууме заливаются жидким компаундом так, что после его затвердения обмотки представляют собой прочные, хорошо изолированные, пыле – и влагонепроницаемые гильзы. На каждый из трех стержней магнитопровода одевают сначала гильзу низшего напряжения (10 кВ). Трансформаторы имеют встроенные защиты от перегрузки. Диапазон мощностей 250 … 2500 кВА, напряжения 10 / 0,4 кВ и 10 / 0,23 кВ.

     Достоинством трансформаторов с литой изоляцией обмоток являются высокая надежность, простота конструкции, пожаробезопасность. Недостаток – пока еще высокая в сравнении с масляными трансформаторами стоимость.

 

Категория: Статьи | Добавил: andrey (17.12.2011)
Просмотров: 6243 | Рейтинг: 4.6/49