На волжской гэс запущен первый в россии фазоповоротный трансформатор

Особенности и конструкция

Вольтодобавочные трансформаторы предназначаются для обеспечения качества электроэнергии в соответствии с принятыми требованиями для определенной установки. Основное назначение — стабилизация и уравновешивание уровня напряжения. Также модели могут выступить в роли компенсатора асимметричной нагрузки.

Оборудование монтируется на разрыв линии, относится к установкам наружного типа. В зависимости от вида тс различаются по климатическим условиям. Но большая часть вольтодобавочных моделей предназначена для установки не больше тысячи метров над уровнем моря, вне среды, которая проводит токопроводящую пыль и потенциально взрывоопасная. При эксплуатации любого тс такого типа следует избегать тряски и вибрации, не допускать ударов и получения сколов. Температура работы не должна превышать 40 градусов и отпускаться ниже -45 градусов.

Простейший вольтодобавочный трансформатор состоит из активной и конструктивной части. Последняя включает в себя бак с крышкой, отсек электронного блока управления. Бак обычно изготовляется прямоугольной формы, но могут быть исключения. Его собираются из гофрированного стального листа с высокими показателями жесткости и коррозийной устойчивости. В баке дополнительно установлены клеммы заземления, покрывает его крышка, выполненная в виде ящика и служащая одновременно и отсеком для блока управления.

Через крышки передаются вводы первичной и вторичной обмотки. Рама прикрепляется к крышке трансформатора. В большинстве случаев выводы и вводы съемные, поэтому их легко заменять в случае естественного износа или поломки. Конструктивная часть вольтодобавочного оборудования выполняется из металла с антикоррозийным покрытием, чтоб не допустить появления ответных реакций. Если речь идет о масляном тс, то емкость наполняться маслом с определенным пробивным показателем.

Преимущества и недостатки

Многообмоточные виды применяются в областях науки, промышленных и строительных работах. Это стало возможным благодаря тому, что оборудование дает спектр действий, так как можно установить по значению напряжение. Покупка одного трансформатора такого типа обойдется дешевле, чем двух однообмоточных. Также положительное качество — малый коэффициент потери энергии и большой КПД.

Недостатками трех или более обмоточных моделей называют то, что они сильно перегреваются при работе, поэтому периодически требуют остановки. Время зависит от условий эксплуатации и качества изготовления конструктивных деталей механизма. Также трансформатор такого типа имеет большой вес из-за числа обмоток.

Общая характеристика

Применение фазоповоротных трансформаторов началось еще с 1969 года в Великобритании. В Европе подобные агрегаты устанавливают с конца прошлого столетия. Их еще называют кросс-трансформаторами. Такие устройства обладают сложным устройством. Встречаются приборы двухтрансформаторной мостовой схемы с фазовым сдвигом или иные разновидности. Они предназначены для управления активной и реактивной мощностью для трехфазных сетей.

Применение представленных агрегатов позволяет в режиме максимальной загруженности снять напряжение и перераспределить его оптимальным образом. Установка такого сооружения обходится дорого. Однако оно окупается быстро. Условия работы коммуникаций энергоснабжения оптимизируется

Это особенно важно для мощных линий электропередач

Конструкция оборудования сложна. Она включает в себя множество обмоток, регуляторов напряжения и соединений между тремя фазами. Одним из таких регуляторов может быть трансформатор фазового компаундирования.

Новости ›› «Запорожтрансформатор» заключило контракт на поставку оборудования для Экибастузской ГРЭС

В декабре 2010 г. ОАО «Запорожтрансформатор» заключило контракт на поставку трансформаторов для ТОО «Экибастузская ГРЭС-1» (Казахстан). Согласно условиям контракта, ОАО «Запорожтрансформатор» изготовит автотрансформатор 267 МВА 500 кВ и трансформатор 630 МВА 500 кВ. Оборудование будет поставлено в рамках программы модернизации и обновления трансформаторного оборудования на Экибастузской ГРЭС. Поставка будет осуществлена в середине 2011 г.

Кроме ОАО «Запорожтрансформатор«, в тендере на поставку оборудования принимали участие несколько китайских компаний.

Как сообщалось ранее, в июне 2010 г. ОАО «Запорожтрансформатор» заключило контракт с ТОО «Экибастузская ГРЭС-1» на поставку трансформатора 630 МВА 500 кВ для третьего блока станции. Отгрузка оборудования состоится в ближайшее время.

Компаундирование

Стоимость фазоповоротных трансформаторов достаточно велика. В России пока не применяется ни одной подобной установки. Однако разрабатывается множество проектов по внедрению в энергетические коммуникации подобного оборудования. Это финансово оправдано особенно в масштабных, высоковольтных коммуникациях. Их эффективность работы значительно увеличивается. Оборудование не подвергается нагрузкам, меньше изнашивается. Оптимальное распределение электричества выгодно во всех отношениях. Поэтому представленное направление сегодня развивается и в нашей стране.

Возможно регулировать электричество в сети посредством управления напряжением генератора. Устройство, которое стабилизирует напряжение по току, называется компаундирующим. Если же прибор управляет величиной фазы нагрузки, его называют фазовым компаундированием. В этом случае геометрически складываются два сигнала. Первый из них пропорционален току, а второй – напряжению генератора.

Компаундирующие трансформаторы работают с однофазной сетью. Их вторичные обмотки соединяются в треугольник. Такие приборы при включении их в схему генератора компенсируют падение напряжения на источнике тока. На зажимах этот показатель изменится значительно меньше, чем без применения компаундирующего трансформатора.

Развитие системы распределения напряжения в энергетических сетях актуально для нашей страны. Представленное оборудование позволяет повысить качество электроснабжения, снизить затраты на осуществление этого процесса.

Принцип действия автотрансформатора

В автотрансформаторе энергия передается не только магнитным потоком, но и электрически, так как обмотки имеют гальваническую связь. Чем ближе коэффициент трансформации к 1, тем меньше энергии передается электромагнитным способом.

Ниже вы видите схему понижающего автотрансформатора, к первичной обмотке которого подключен источник переменного напряжения, а к выводам вторичной обмотки подключена нагрузка, в виде лампы накаливания.

В режиме холостого хода автотрансформатор работает так, как и обычный трансформатор. Когда подключена нагрузка, переменный магнитный поток возникающий в сердечнике индуктирует в витках вторичной обмотки ЭДС, направленную навстречу ЭДС источника энергии. Поэтому ток протекающий по вторичной обмотке равен разнице между током нагрузки и током первичной цепи. Это позволяет вторичную обмотку изготавливать из провода малого диаметра. Экономия на меди, тем меньше, чем больше коэффициент трансформации отличается от единицы.

Автотрансформатор эффективнее трансформатора и дешевле в изготовлении, при условии, что коэффициент трансформации не сильно отличается от единицы. Существенным недостатком с точки зрения безопасности, является отсутствие гальванической развязки между обмотками.

Проведение опытов короткого замыкания

Чтобы определить значения параметров этой схемы, необходимо провести 1 опыт холостого хода и 3 опыта с коротким замыканием. Если первый опыт необходим для определения B и G и не отличается от опыта двухобмоточного аналога, то опыты короткого замыкания проводятся с целью определения паспортных данных напряжения короткого замыкания U к и потерь активной мощности ∆Р к на соответствующих катушках трансформатора в режиме короткого замыкания:

  • U к вн, ∆Р к вн – закорочивается обмотка НН и подается питание на обмотку ВН;
  • U к сн, ∆Р к сн – коротится обмотка НН и питание подается со стороны обмотки СН;
  • U к вс, ∆Р к вс – накоротко замыкаются клеммы катушки СН и запитывается обмотка ВН.

В результате решения системы уравнений выводится значение U к каждой из обмоток:

При определении ∆Р к следует учитывать значение активной мощности, содержащееся в справочнике для конкретной модели трансформатора. Обычно приводится параметр для самой мощной обмотки. Очень часто в источниках дается одно значение ∆Рк, определенное из опыта КЗ, выполненного для наиболее мощных обмоток, обычно ∆Рк вс. Потери мощности в каждой катушке определяются с учетом соотношения номинальных мощностей обмоток S ном %, выраженных в процентах.  Потери активной мощности ∆Рк в обмотках СН и НН рассчитываются из пропорций:

При соотношениях всех мощностей обмоток 100 %:

∆Рк в = ∆Рк с = ∆Рк н = 0,5 ∆Рк вс,

Если соотношение 100 %, 100 %, 66,7 %, то:

  • ∆Рк в = ∆Рк с = 0,5 ∆Рк вс;
  • ∆Рк н = 1,5 ∆Рк в.

Применять вычисления придется только для электрических аппаратов, производимых ранее. Они  могли иметь мощность обмоток НН и СН в полтора раза меньше, чем мощность катушки ВН.

Файл-архив ›› Элементы автоматических устройств энергосистем. В. Г. Дорогунцев, Н. И. Овчаренко

В книге рассматриваются аналоговые и цифровые функциональные элементы автоматических управляющих устройств и автоматических систем управления процессом производства и распределения электроэнергии. Первое издание вышло в 1970 г. Во втором издании приводятся качественные и количественные характеристики основных элементов автоматических устройств и способы их технической реализации

Уделено внимание микроэлектронным интегральным элементам.Книга предназначена для студентов вузов электроэнергетических специальностей. Может быть полезна инженерно-техническим работникам, занимающимся вопросами автоматических систем управления

Требования сети

Включение трансформаторов на параллельную работу вызвано определенными особенностями эксплуатации электроустановок. Представленный подход позволяет решить проблемы электроснабжения.

При параллельном подключении силовых трансформаторов удается избежать увеличения токов основного устройства. Система менее подвержена перегрузкам. В процессе параллельного подключения обмоток трансформатора уменьшается показатель сбоев в работе электросети. Вероятность, что не будут работать сразу два трансформаторных устройства, крайне мала.

При эксплуатации силового оборудования высокой мощности необходимо обеспечить достаточное пространство (в высоту) для установки агрегата. В небольшом помещении допускается параллельная работа трансформаторов, согласно ПУЭ. На территории одной электроустановки со стандартными размерами пространства возможно использовать необходимое количество силовой аппаратуры. Для увеличения продуктивности, безопасности работающих от разных источников агрегатов, потребуется правильно создать параллельное соединение обмоток.

Установка и эксплуатация

Внутреннюю часть представленного агрегата нужно тщательно защищать от неблагоприятных внешних воздействий. В корпус не должны попадать пыль, влага, грязь и прочие посторонние вещества. Поэтому оборудование устанавливается в защитный корпус, кожух или ящик. В него должен быть обеспечен легкий доступ. Обслуживающий персонал при необходимости быстро произведет осмотр системы в случае необходимости.

Монтаж нужно проводить таким образом, чтобы исключить вероятность случайного соприкосновения человека к неизолированным проводникам тока. Агрегат подключается к заземлению при помощи медного провода. Сечение должно составлять от 2,5 мм и более.

Периодически производится осмотр, обслуживание и ремонт трансформаторов. Неисправности должны вовремя устраняться.

Интересное видео: Как намотать своими руками сетевой понижающий трансформатор 220 на 12 вольт?

https://youtube.com/watch?v=wxoPnTVXCoQ

При выборе места установки, условий эксплуатации обязательно учитывают требования производителя. ГОСТ устанавливает климатическое исполнение, которое должно учитываться при установке.

Конструкция и принцип действия

Конструктивно первичную катушку 3-х обмоточного силового трансформатора обычно располагают в середине между двумя вторичными, чтобы ослабить влияние обмоток между собой. Если нулевой вывод заземляется, то она называется «глухозаземленной», в ином случае именуют «обмоткой с изолированной нейтралью».

При подобном расположении напряжение КЗ между обмотками ВН и СН минимально. Это позволяет снизить  потери мощности при передаче в сеть СН. Одновременно значение напряжения КЗ между ВН и НН относительно большое, что ограничивает силу тока короткого замыкания в сети НН низшего напряжения.

3-х обмоточные преобразователи переменного напряжения нашли широкое применение в силовой энергетике. В маркировке изделий они обозначаются третьей буквой «Т» в буквенно-цифровом коде. Очень часто требуется иметь третье более низкое, чем U2 значение для подачи менее мощным электроприемникам или, расположенным вблизи подстанций, потребителям электроэнергии.

Стандартными условиями эксплуатации изделий считается температура не выше 35ºС и влажность воздуха ≤65%, обеспечиваемые в отапливаемом помещении. Товарные позиции этого типа изготовляются как для нужд народного хозяйства, так и экспортируются в страны с умеренным/ тропическим климатом.

На понижающих подстанциях для раздельного питания электрических сетей в радиусе 10–15 км задействуют  электротехнические изделия с выходными параметрами 6–10 кВ, а в радиусе до 50-60 км применяют 35 кВ трансформаторы. 3-х обмоточные преобразователи только с более низким значением параметров используется в измерительной технике и радиотехнике, автоматике и средствах релейной защиты.

Основы релейной защиты ›› ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ (РЕЛЕ) С ДВУМЯ ВХОДНЫМИ ВЕЛИЧИНАМИ НА ИНТЕГРАЛЬНЫХ МИКРОСХЕМАХ

К этой группе ИО относятся реле направления мощности (РНМ) и реле сопротивления (PC), входными величинами которых являются напряжение и ток защищаемого объекта (UР и IР). Для построения РНМ на ИМС используется в основном принцип сравнения фаз двух входных величин (UI и UII), позволяющий получить большее быстродействие, чем у реле, построенных на сравнении абсолютных значений. Ниже рассмотрены реле серии РМ-11 и РМ-12, выпускаемые ЧЭАЗ вместо индукционных реле типов РБМ-171 и РБМ-177. Новые РНМ типа РМ-10 изготовляются из отдельных транзисторов и ИМС (ОУ). В основу работы реле положена схема сравнения фаз двух синусоидальных напряжений u1t=k1UPmsin(ωt + φ) и u2t= k2IPmsinωt, построенная на сопоставлении времени совпадения tСПоднополярных мгновенных значений этих напряжений с заданным временем совпадения (уставкой) tУ, при котором реле должно срабатывать. В §2.18 показано, что значение tHC определяется сдвигом фаз ψ между сравниваемыми напряжениями.

Основные характеристики

Показатели варьируются в зависимости от конкретной модели и сферы применения. Чем больше число обмоток будет, тем мощнее будет оборудование

При выборе варианта обратить внимание следует на такие характеристики:

  • напряжение на входе и на выходе;
  • первичные и вторичные показатели электрического тока;
  • номинальная мощность (это показатель идентичен вторичной полной).

Разброс мощностей колоссальный, так как техника такого типа используется для питания мощных энергетических систем или же микроэлектронных цепей. Поэтому вариаций много, сейчас можно приобрести многообмоточный вариант с мощностью от 0,1 mVA до 1000 MVA.

Спорная характеристика устройства — это коэффициент полезного действия. Сопротивление и потоки, которые происходят в сердечнике, вызывают некоторые потери энергии, но они малы — не более одного процента.

Следовательно, коэффициент полезного действия в многообмоточном варианте достигает 99 процентов.

Однако, потери наблюдаются не связанные с вихревыми потоками и сопротивлением конструктивных частей обмотки. Дело  в том, что выделение тепла, которое обязательно при работе, может стать причиной потери мощности. Такая проблема касается в основном мощных моделей.

Для разрешения вопроса прибегают к добавлению конструкции защиты. К примеру, сердечник и обмотки размещают в сосуде, который наполнен специальным трансформаторных маслом или эпоксидной смолой.

Устройство трансформатора

Схема включения

Каждый фазоповоротный трансформатор принцип работы которого был рассмотрен в предыдущем разделе, состоит из двух преобразователей напряжения, отличающихся схемой включения. В его состав входят:

  • параллельный трансформатор (ПТ);
  • последовательное его дополнение (можно обозначить его как ПсТ).

Первичные обмотки ПТ включается параллельно линейной цепи по общеизвестной схеме типа «треугольник» (смотрите рисунок выше).

Вторичные же выполнены в виде полностью изолированных катушек с отводами от отдельных витков. Одним своим концом они подключаются к первичным обмоткам ПсТ, ответные части которых наглухо заземляются.

Вторичные обмотки последовательного трансформатора – это три изолированные фазы, включенные в разрыв основных питающих цепей. Из приведенной выше схемы следует, что трансформатор ПсТ подключается по схеме «звезда» (с наглухо заземленной нейтралью).

Важно! Такое включение обеспечивает дополнительный сдвиг фазы питающего напряжения на 90 градусов относительно сигнала, приходящего со станционного оборудования. По этой причине другое название этих устройств – фазоповоротный или кросс-трансформатор

Они способны работать как самостоятельно, так и в составе агрегатов, в которые входят преобразователи других типов. Из схемы включения также видно, что нагрузки к нему подключается через фазные вторичные обмотки ПсТ

По этой причине другое название этих устройств – фазоповоротный или кросс-трансформатор. Они способны работать как самостоятельно, так и в составе агрегатов, в которые входят преобразователи других типов. Из схемы включения также видно, что нагрузки к нему подключается через фазные вторичные обмотки ПсТ.

Эффект коррекции фаз

Последствия коррекции фаз могут быть представлены в виде поправок, которые вносятся в цепи после установки в них фазовращательных устройств. Для успешной работы таких трансформаторов при их проектировании должны учитываться следующие моменты:

  • В нагрузках формируется питающее напряжение, состоящее из суммы двух компонентов (вектора источника и величины, вносимой фазовращателем).
  • Добиться компенсации потерь в линии удается за счет изменения второй компоненты.
  • Для управления характеристиками ФТ во вторичной обмотке ПТ предусмотрены регулируемые отводы в виде реостата.
  • При изменении положения движка регулятора меняется вторая составляющая фазной суммы, компенсируя «набежавший» в линии сдвиг.

Таким путем осуществляется коррекция фазной разницы между векторами напряжений источника и потребителя, возникающего из-за распределенных параметров линий и неравномерности нагрузки.

Как выбрать?

Выбрать трансформаторное устройство представленного типа может профессионал. Существует несколько правил в проведении этого процесса

В первую очередь следует обратить внимание на показатель входного напряжения. Оборудование должно быть рассчитано на прием определенного напряжения

Затем нужно установить, какой уровень тока требуется потребителю. В соответствии с этой характеристикой выбирают параметры выходного напряжения. Мощность приборов, подведенных к трансформатору, должна быть немного ниже, чем его выходное напряжение.

Качественные изделия выдерживают аварийные ситуации. В них предусмотрена особая защита от короткого замыкания, перенапряжения, резких скачков электричества, перегрузок. В этом случае система работает стабильно даже в неблагоприятных условиях.

Принцип работы

Фазовый сдвиг лежит в основе работы представленного оборудования. Он появляется в момент прохождения и задержания в системе электрического сигнала. Специальные четырехполюсные приборы вносят сдвиг на пути между поступающим и исходящим напряжением.

Измеритель фазового сдвига может быть разным. Для этого применяются разные методы. Например, измерение фазового сдвига может выполняться при помощи компенсационного, осциллографического, преобразовательного подхода, а также метода дискретного подсчета.

В электрическую цепь сдвиг вводится при помощи фазовращателей. Это позволяет контролировать и регулировать весь процесс. При использовании мостовой схемы с фазовым сдвигом применяется, например, RC-фазовращатель. На плечи с равным сопротивлением подается напряжение. Между источником и приемником образуется сдвиг. Их напряжения сдвигаются относительно друг друга на 90º. Но сумма показателей всегда равна входному значению. Могут использоваться и другие схемы.

При осуществлении внесения сдвига в систему могут применяться также индуктивные, емкостные, диэлектрические, поляризационные или ступенчатые фазовращатели. Выбор методики зависит от частот, которые присутствуют в цепи.

Для уменьшения величины погрешности при замерах малых сдвига используют подход умножения частоты. Для высоких и сверхвысоких частот применяют понижение при помощи гетеродинного преобразования.

Широкие возможности при измерении фазового сдвига открываются при использовании для их построения микропроцессора. Он работает совместно с измерителями. Наблюдения проводятся в установленном периоде. При этом удается вести их статистику (дисперсию, математическое ожидание, отклонения и т. д.).

Общее описание и назначение

Если взять двухобмоточный трансформатор и на стержень намотать проводом витки дополнительной катушки индуктивности, наводимое в ней напряжение будет пропорционально числу витков. В зависимости от исполнения вторичные катушки могут быть одинаковой или разной мощности.

Cхема 3-х обмоточного трансформатора

Существуют 2 вида трансформаторов подобного типа:

  • с 1-й первичной и 2-мя вторичными обмотками – самый распространенный вид;
  • с 2-мя первичными и 1-ой вторичной обмоткой – этот вид задействован в трансформаторных группах электростанций.

Условное обозначение 3-х обмоточного трансформатора

Номинальной мощностью 3-х обмоточного аппарата считается параметр самой мощной его катушки, которой в данном типе электрических устройств является обмотка ВН. Размещение силового 3-х обмоточного устройства с невысокой мощностью любой из обмоток в электрических цепях экономически не оправдано. Поэтому мощности вторичных катушек ВН, СН и НН аппарата в процентах от Pном обычно составляют:

  • 100;100;100%;
  • 100;100;66,7%;
  • 100;66,7;100%;
  • 100;66,7;66,7%.

Меры борьбы с погрешностями

Вращающиеся трансформаторы – отличное решение при необходимости высокоточных измерений. Но им также свойственны определенные погрешности. Их возникновение может быть связано:

  • с принципом действия;
  • с конструкцией;
  • с неточностью изготовления прибора (технологические);
  • с особенностями эксплуатации.

Пределы допустимой погрешности зависят от области их применения. Среднее значение пределов для синусно-косинусных машин варьируется в пределах 0,2%. В качестве измерителя высокой точности не должно превышаться 0,03%, синхронизирующих датчиков – не более 10 угл. минут. Вращающиеся прецизионные трансформаторы могут отклоняться до 1 минуты дуги, многополюсные – до 30 угл. секунд.

Чтобы преодолеть возможные погрешности, используют метод симметрирования на обмотках ротора или статора. Сущность его заключается в использовании дополнительной нагрузки (два равнозначных сопротивления) для двусторонней компенсации потоков магнитной индукции. Таково действие для роторных обмоток. На статоре достигается за счет размагничивания обмотки неподвижной части машины, расположенной перпендикулярно.

История и перспективы

История появления трансформаторов этого класса не очень богата датами и событиями, хотя первые упоминания и достоверная информация о них появилась еще в 1969 году. В дальнейшем в конце века они были введены в эксплуатацию в ряде европейских стран (в 1996 году – во Франции и Германии, в частности). В Бельгии, Голландии и Казахстане они появились чуть позже – к 2009-му году.

В России решение об использовании фазосдвигающих трансформаторов было принято много лет назад, однако их разработка по-прежнему находится в стадии проектирования. Опыт, накопленный специалистами многих стран в части эксплуатации ФТ, свидетельствует о целесообразности их применения в мощных и разветвленных трехфазных цепях. Он однозначно подтверждает все теоретические выкладки и согласуется с ними при оценке эффективности работы электрических сетей после установки в них корректирующих устройств.

В заключение отметим, что перспективность развития систем управления фазовыми характеристиками трехфазных цепей все чаще увязывается с внедрением современной микропроцессорной техники. Для эффективного их применения помимо быстродействующих контроллеров потребуется комплект чувствительных измерительных датчиков. С их помощью можно будет организовать статистические исследования характера изменений параметров контролируемых цепей.

Новости ›› Куда идет трансформатор

На рынке силовых трансформаторов оформились три нишевые тенденции: трансформаторы с сердечником из аморфной стали, трансформаторы для мобильных подстанций и трансформаторный «индпошив»

По данным Минпромторга, в январе-ноябре 2010 года производство электрооборудования в России выросло на 23,7% по сравнению с тем же периодом 2009 года. Для сравнения, в целом производство машин и оборудования увеличилось на11,5%. Если же брать конкретно сегмент силовых трансформаторов, то эксперты оценивают годовой рост рынка в 15-20%. При этом особых качественных перемен рынок не претерпел. Можно говорить лишь о дальнейшем развитии уже существовавших тенденций. Пожалуй, действительно новостью можно считать переход трансформаторов с магнитопроводом из аморфной стали из категории экспериментов в категорию коммерческого продукта. Директор по продажам Россия, СНГ и Страны Балтии GE Energy Николай Новиков замечает, что высокие технические характеристики таких трансформаторов (низкие потери холостого хода, высокая надежность) уже вызвали интерес на российском рынке. Так же Николай Новиков отмечает рост интереса покупателей к кастомизированным решениям, когда те или иные характеристики трансформатора производитель подбирает индивидуально непосредственно для нужд того или иного заказчика. Впрочем, этот тренд проявился еще несколько лет назад. Еще об одном не новом, но более четко оформившемся течении говорит исполнительный директор группы компаний «РТ Инжиниринг» Илья Горбулев. По его наблюдениям в 2010 году повысился интерес к мобильным трансформаторным подстанциям в классе до 110 кВ.

Назначение

Трансформаторы понижающие применяются в различных сферах человеческой деятельности. Силовые конструкции устанавливаются на подстанциях на пути следования линий электропередач. Представленные типы аппаратов понижают при работе показатель тока в сети от 380 до 220 В. При такой мощности работают бытовые электроприборы. Представленная установка называется промышленным трансформатором понижения тока.

К бытовым понижающим разновидностям относят приборы, которые работают на более низких мощностях. Они принимают 220 В на первичный контур, а выдают 42, 36, 12 В, учитывая требования потребителя.

Принцип работы трансформатора.

Принцип работы трансформатора основан на явлении электромагнитной индукции.

Если на первичную обмотку подать переменное напряжение U1, то по виткам обмотки потечет переменный ток Io, который вокруг обмотки и в магнитопроводе создаст переменное магнитное поле. Магнитное поле образует магнитный поток Фo, который проходя по магнитопроводу пересекает витки первичной и вторичной обмоток и индуцирует (наводит) в них переменные ЭДС – е1 и е2. И если к выводам вторичной обмотки подключить вольтметр, то он покажет наличие выходного напряжения U2, которое будет приблизительно равно наведенной ЭДС е2.

При подключении к вторичной обмотке нагрузки, например, лампы накаливания, в первичной обмотке возникает ток I1, образующий в магнитопроводе переменный магнитный поток Ф1 изменяющийся с той же частотой, что и ток I1. Под воздействием переменного магнитного потока в цепи вторичной обмотки возникает ток I2, создающий в свою очередь противодействующий согласно закону Ленца магнитный поток Ф2, стремящийся размагнитить порождающий его магнитный поток.

В результате размагничивающего действия потока Ф2 в магнитопроводе устанавливается магнитный поток Фo равный разности потоков Ф1 и Ф2 и являющийся частью потока Ф1, т.е.

Результирующий магнитный поток Фo обеспечивает передачу магнитной энергии из первичной обмотки во вторичную и наводит во вторичной обмотке электродвижущую силу е2, под воздействием которой во вторичной цепи течет ток I2. Именно благодаря наличию магнитного потока Фo и существует ток I2, который будет тем больше, чем больше Фo. Но и в то же время чем больше ток I2, тем больше противодействующий поток Ф2 и, следовательно, меньше Фo.

Из сказанного следует, что при определенных значениях магнитного потока Ф1 и сопротивлений вторичной обмотки и нагрузки устанавливаются соответствующие значения ЭДС е2, тока I2 и потока Ф2, обеспечивающие равновесие магнитных потоков в магнитопроводе, выражаемое формулой приведенной выше.

Таким образом, разность потоков Ф1 и Ф2 не может быть равна нулю, так как в этом случае отсутствовал бы основной поток Фo, а без него не мог бы существовать поток Ф2 и ток I2. Следовательно, магнитный поток Ф1, создаваемый первичным током I1, всегда больше магнитного потока Ф2, создаваемого вторичным током I2.

Величина магнитного потока зависит от создающего его тока и от числа витков обмотки, по которой он проходит.

Напряжение вторичной обмотки зависит от соотношения чисел витков в обмотках. При одинаковом числе витков напряжение на вторичной обмотке будет приблизительно равно напряжению, подаваемому на первичную обмотку, и такой трансформатор называют разделительным.

Если вторичная обмотка содержит больше витков, чем первичная, то развиваемое в ней напряжение будет больше напряжения, подаваемого на первичную обмотку, и такой трансформатор называют повышающим.

Если же вторичная обмотка содержит меньшее число витков, чем первичная, то и напряжение ее будет меньше, чем напряжение подаваемое на первичную обмотку, и такой трансформатор называют понижающим.

Следовательно. Путем подбора числа витков обмоток, при заданном входном напряжении U1 получают желаемое выходное напряжение U2. Для этого пользуются специальными методиками по расчету параметров трансформаторов, с помощью которых производится расчет обмоток, выбирается сечение проводов, определяются числа витков, а также толщина и тип магнитопровода.

Трансформатор может работать только в цепях переменного тока. Если его первичную обмотку подключить к источнику постоянного тока, то в магнитопроводе образуется магнитный поток постоянный во времени, по величине и направлению. В этом случае в первичной и вторичной обмотках не будет индуцироваться переменное напряжение, а следовательно, не будет передаваться электрическая энергия из первичной цепи во вторичную. Однако если в первичной обмотке трансформатора будет течь пульсирующий ток, то во вторичной обмотке будет индуцироваться переменное напряжение частота которого будет равна частоте пульсации тока в первичной обмотке.

Как изготовить и собрать воздушный трансформатор

Предварительно определяются с материалом сердечника. Используя электротехнический картон, необходимо, чтобы его рабочие характеристики соответствовали следующим нормам ГОСТ 2824-86:

  • Толщине, мм, не менее – 2,0…2,5.
  • Плотности, г/см3, не менее – 1,0…1,15.
  • Пределу прочности на растяжение, МПа, не менее – 105…110.
  • Пределу прочности на изгиб, МПа, не менее – 35…40.
  • Электрической прочности, кВ/мм, не менее – 11…12.
  • Относительной влажности, % – 8±2.

В случае использования других материалов их физико-механические характеристики должны быть не ниже перечисленных выше.

Катушки изолированной медной проволоки наматываются на пластиковую трубку или полый тор. Для принятой конфигурации сердечника его момент сопротивления принимают наибольшим при заданном внешнем размере поперечного сечения: это обеспечивает обмотке необходимую механическую поддержку.  Медная обмотка вокруг тора или цилиндра может, при необходимости, выноситься на разные точки, откуда и снимается вторичное напряжение.

Иногда, с целью поддержания в схеме настройки постоянного резонанса, к обмотке дополнительно подключается конденсатор.  Магнитный поток протекает через воздух, окружающий обмотку, и воздух, имеющийся внутри полого сердечника.

Для правильного согласования значений падения напряжения поверх основной медной обмотки наматывается еще и защитная обмотка. Ее соединяют с антенными приемниками и должным образом заземляют.

Тороидальные сердечники имеют преимущество перед цилиндрическими, поскольку влияние блуждающей связи здесь минимально. Воздушные трансформаторы такого исполнения используются в особо высокочастотных приложениях.

Рейтинг
( Пока оценок нет )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: