Полезная информация для электромехаников / Электротехника / Электрик судовой / 5_Transformatory

V.ТРАНСФОРМАТОРЫ

1.Классификация.

ТРАНСФОРМАТОРЫ

Классификация силовых трансформаторов

Рис. 1. - Краткая классификация трансформаторов по назначению

Классификация трансформаторов может быть произведена по нескольким различным признакам: по габаритам, назначению и т.д. С точки зрения снабженца наиболее востребована классификация трансформаторов по назначению. В настоящее время по назначению обычно выделяют трансформаторы силовые, измерительные и специального назначения.

Измерительные трансформаторы включают в себя:

-трансформаторы тока;

-трансформаторы напряжения.

По числу фаз трансформаторы делятся на однофазные, двухфазные, трехфазные и многофазные. Силовые трансформаторы выпускаются в основном в трехфазном исполнении. Для применения в однофазных сетях выпускаются однофазные трансформаторы.

Классификация трансформаторов по числу и схемам соединения обмоток.

Трансформаторы имеют две или несколько обмоток, индуктивно связанных друг с другом. Обмотки, потребляющие энергию из сети, называются первичными. Обмотки, отдающие электрическую энергию потребителю, называются вторичными.

Многофазные трансформаторы имеют обмотки, соединенные в многолучевую звезду или многоугольник. Трехфазные трансформаторы имеют соединение в трехлучевую звезду и треугольник.

Повышающие и понижающие трансформаторы

Взависимости от соотношения напряжений на первичной и вторичной обмотках трансформаторы делятся на повышающие и понижающие. В повышающем трансформаторе первичная обмотка имеет низкое напряжение, а вторичная — высокое.

Впонижающем трансформаторе, наоборот, вторичная обмотка имеет низкое напряжение, а первичная — высокое.

Трансформаторы, имеющие одну первичную и одну вторичную обмотки, называются двухобмоточными. Достаточно широко распространены трехобмоточные

трансформаторы, имеющие на каждую фазу три обмотки, например две на стороне низкого

V-1

напряжения, одну — на стороне высокого напряжения или наоборот. Многофазные трансформаторы могут иметь несколько обмоток высокого и низкого напряжения.

Классификация трансформаторов по конструкции.

По конструкции силовые трансформаторы делят на два основных типа — масляные и сухие. В масляных трансформаторах магнитопровод с обмотками находится в баке, заполненном трансформаторным маслом, которое является хорошим изолятором и охлаждающим агентом.

Сухие трансформаторы охлаждаются воздухом. Они применяются в жилых и промышленных помещениях, в которых эксплуатация масляного трансформатора является нежелательной. Трансформаторное масло является горючим, и при нарушении герметичности бака масло может повредить другое оборудование.

Автротрансформаторы

Наряду с трансформаторами широко применяются автотрансформаторы, в которых имеется электрическая связь между первичной и вторичной обмотками. При этом мощность из одной обмотки автотрансформатора в другую передается как магнитным полем, так и за счет электрической связи. Автотрансформаторы строятся на большие мощности и высокие напряжения и применяются в энергосистемах, а также используются для регулирования напряжения в установках небольшой мощности.

Номинальные данные трансформаторов

Номинальные данные трансформатора, на которые он рассчитан с заводской гарантией на 25

лет указываются в паспортной табличке трансформатора:

·номинальная полная мощность Sном, КВ-А,

·номинальное линейное напряжение Uл.ном, В или кВ,

·номинальный линейный ток Iл.ном. А,

·номинальная частота f, Гц,

·число фаз,

·схема и группа соединения обмоток,

·напряжение короткого замыкания Uк, %,

·режим работы,

·способ охлаждения.

Втабличке приводятся также данные, необходимые для монтажа: полная масса, масса масла, масса выемной (активной) части трансформатора. Указываются тип трансформатора в соответствии с ГОСТ на марки трансформаторов и завод-изготовитель.

Номинальная мощность однофазного трансформатора Sном = U1ном I1ном, a трехфазного

где U1лном, U1фном, I1лном и I1фном — соответственно номинальные линейные и фазные значения напряжений и токов.

Номинальными напряжениями трансформатора являются линейные напряжения при холостом ходе на первичной и вторичной обмотках трансформатора. За номинальные токи первичной и вторичной обмоток трансформатора принимаются токи, рассчитанные по номинальной мощности при номинальных первичных и вторичных напряжениях.

эксплуатация.

С целью экономичной передачи электроэнергии на дальние расстояния и распределения ее между разнообразными потребителями появляется необходимость в ее трансформации. Последнее осуществляется с помощью повышающих и понижающих трансформаторов.

Трансформатор — статический электромагнитный аппарат, его действие основано на явлении взаимной индукции, он предназначен для преобразования

V-2

значение падения напряжения, обусловленное ЭДС Ер1 и активным сопротивлением обмотки.

Однако эта разность невелика, и если ею пренебречь, то можно допустить, что

U1 ≈ - E1, или | U1 | ≈ | E1|, или U1 ≈ - E1.

При работе трансформатора с нагрузкой в его вторичной обмотке действует ток I2. Ток вторичной обмотки участвует в создании основного магнитного потока

Ф, а также создает поток рассеяния Ф , расположенный в немагнитной среде, как

р2

Фр1, и наводящий в этой обмотке ЭДСЕр2.

Напряжение U2, как вытекает из уравнения электрического состояния вторичной цепи

U2 = Е2 + Ер2 - I2r2,(8.5)

меньше ЭДС Е2 на значение падения напряжения, обусловленное ЭДС Ер2 и активным сопротивлением обмотки. Однако эта разность невелика, и если ею пренебречь, то можно считать, что

V-4

вторичной мощностей. Действительно, если пренебречь потерями активной мощности в обмотках и реактивной мощностью, обусловленной главным магнитным потоком и потоками рассеяния трансформатора, то

Рис. 8.18. Параллельное соединение трехфазных трансформаторов (а), векторные диаграммы (б) к пояснению группы соединения обмоток трансформатора Y/Y

V-5

напряжения первичных и вторичных обмоток трансформаторов соответственно одинаковы по модулю и вторичные линейные напряжения совпадают по фазе,

т. е. Uab(1) = Uab(2). Действительно, из уравнения электрического состояния вторичной цепи параллельно включенных трансформаторов, составленного по второму закону Кирхгофа,

Ua(1) - Ub(1) + Ub(2) - Ua(2) - Iyp(Za(1) + Zb(1) + Za(2) + Zb(2)) = 0

вытекает, что

Iyp = Uab(1) - Uab(2) ,

4Z

иесли Uab(1) = Uab(2), то Iур = 0.

Указанные условия выполняются, если трансформаторы имеютодинаковые

схемы соединения первичных и вторичных обмоток и схемы образованы одинаковым способом — звездой: нулевая точка выполнена путем объединения

показывать часы, когда угол между стрелками часов соответствует углу между линейными напряжениями первичной и вторичной обмоток.

Рис. 8.19. К

пояснению группы соединения при соединении обмоток трансформатора Y/

V-6

будет группа соединения 11.

В Советском Союзе выпускаются трансформаторы трех групп соединенияY/Y- 12, Y/YN-12, Y/ -11.

Для того чтобы нагрузка между параллельно работающими трансформаторами распределялась пропорционально их номинальным мощностям, трансформаторы должны иметь одинаковое значение напряжения короткого замыкания.

Условия нормальной параллельной работы однофазных трансформаторов те же, что и трехфазных. Линейное напряжение однофазного трансформатора есть напряжение между началом и концом соответствующей обмотки.

4.Измерительные трансформаторы напряжения:

устройство, принцип действия, режим работы, эксплуатация.

персонала. Возникли бы большие трудности по выполнению надежной изоляции измерительных приборов.

Для защиты высоковольтных сетей и оборудования используются всякого рода реле защиты, которые включаются в сеть так же, как и измерительные приборы,— с помощью трансформаторов тока и напряжения.

При использовании измерительных трансформаторов измерительные приборы и реле подключаются к вторичной обмотке измерительного трансформатора, надежно изолированной от первичной высоковольтной обмотки. Вторичные обмотки выполняются на малые напряжения, не опасные для обслуживающего персонала. Расширение пределов измерения амперметров при использовании шунтов в цепях переменного тока приводит к существенным погрешностям из-за индуктивностей обмотки амперметра и шунта. По этой причине для расширения

V-7

пределов измерения амперметров всегда используются трансформаторы тока независимо от значения напряжения измеряемой цепи.

Схема включения вольтметра с трансформатором напряжения изображена на рис. 8.31. Трансформатор напряжения устроен так, какже и обычный трансформатор. Для него справедливы соотношения

повышения точности измерения необходимо уменьшить падение напряжения в

напряжения ваттметров и счетчиков, обмотки реле защиты. Указанные обмотки обладают значительными сопротивлениями, и если их количество ограничено, то трансформатор работает практически в режиме холостого. Падениехода напряжения во вторичной обмотке столь мало, что U2 = Е2. Так как I2 ≈ 0, падение напряжения в первичной обмотке обусловлено только током холостого хода

I10 = √Ip2 + Ia2 .

Таким образом, повышение точности измерений сводится к уменьшению тока

напряжения имеют определенную погрешность, так же как и измерительные приборы. По точности измерений трансформаторы делятся на классы точности: 0,2; 0,5; 1 и 3.

V-8

Трансформаторы напряжения бывают однофазные и трехфазные. На паспорте

вторичной а, конец — х.

5.Измерительные трансформаторы тока:

устройство, принцип действия, режим работы, особенности эксплуатация.

Так как трансформатор тока работает в режиме короткого замыкания, то для создания тока во вторичной цепи 5 А требуется небольшая ЭДС и, следовательно, небольшой магнитный поток и создающий его намагничивающий ток. Однако для повышения точности измерения принимаются дополнительные меры к его снижению. Эти меры аналогичны тем, что были рассмотрены применительно к трансформатору напряжения, но в этом случае достаточная точность измерений при выполнении рассмотренных выше мер получается, если амплитуда магнитной индукции для трансформатора тока выбирается в пределах 0,06 — 0,1 Тл.

Рис. 8.32.

Трансформатор тока (а), обозначение трансформатора тока (б), схема включения амперметра с трансформатором тока (в)

Необходимо отметить, что точность измерений существенно снижается при возрастании сопротивления вторичной цепи трансформатора. Действительно, для создания того же тока во вторичной обмотке потребуются большие ,ЭДС и

V-9

V-10