Включение — однофазный трансформатор — Большая Энциклопедия Нефти и Газа, статья, страница 1

Включение — однофазный трансформатор

Cтраница 1

Включение ненагруженного однофазного трансформатора происходит в момент прохождения напряжения сети и Ultncos ( to / ф) через нуль.  [1]

Рассмотрим включение однофазного трансформатора в сеть с синусоидальным напряжением ut UJm sin ( о.  [2]

Схема включения однофазного трансформатора напряжения показана на рис. 4 — 91; первичная обмотка включена на напряжение сети t / i, а ко вторичной обмотке ( напряжение U. Для безопасности обслуживания один из выходов вторичной обмогки заземлен.  [4]

При включении однофазных трансформаторов необходимо предусмотреть распределение по фазам, обеспечивающее их равномерную нагрузку.  [5]

При включении однофазных трансформаторов напряжения

на фазные напряжения начала первичных обмоток присоединяются к фазам, а концы собираются в нулевую точку. При включении трансформаторов напряжения на междуфазные напряжения начала первичных обмоток подключаются к начальным фазам в порядке их электрического чередования друг за другом. Например, при включении двух однофазных трансформаторов напряжения на междуфазные напряжения АВ и ВС ( по схеме рис. 6 — 3, б) при чередовании фаз А, В, С первый трансформатор напряжения включается началом первичной обмотки к фазе А, концом — к фазе В, а второй — началом к фазе В и концом — к фазе С.  [7]

Рассмотрим процесс включения однофазного трансформатора

в сеть с синусоидальным напряжением при разомкнутой вторичной обмотке.  [8]

Рассмотрим ( условно) включение однофазного трансформатора при переходе мгновенного значения напряжения питания и через нуль. Практически включение происходит при и / 0, и процесс имеет более сложный характер. Если же учесть возможное наличие остаточной индукции с неблагоприятным знаком, то при включении возникают дополнительные затухающие слагающие потоков и Фрез будет еще больше.  [10]

Рассмотрим ( условно) включение однофазного трансформатора

при переходе мгновенного значения напряжения питания и через н) ль. Практически включение происходит при ифО, и процесс имеет более сложный характер.  [12]

На рис. 21 приведены схемы включения однофазных трансформаторов напряжения с одной обмоткой для питания трехфазных вторичных цепей.  [13]

На рис. 47 показаны наиболее распространенные трансформаторы напряжения внутренней установки: однофазный НОМ-10 и трехфазный пятистержневой НТМИ-10, а на рис. 48 — схемы включения однофазных трансформаторов напряжения.  [15]

Страницы:      1    2

Схемы подключения различных трансформаторов напряжения | Электронщик

Общие сведения

Трансформаторами напряжения, как правило, называют разновидность трансформаторов, которые предназначены не для передачи мощности, а для гальванического разделения высоковольтной стороны от низковольтной.

Такие трансформаторы предназначены для питания измерительных и управляющих приборов. На «высокой» стороне различных трансформаторов напряжения, естественно, напряжение  может быть разным, это и 6000, и 35000 вольт и даже много более, а вот на «низкой» стороне (на вторичной обмотке) оно не превышает 100 вольт.

Это очень удобно для унификации приборов управления. Если делать измерительные приборы и приборы управления, а это в основном реле, на высокое напряжение, то они, во-первых, будут очень большими, а во-вторых, очень опасными в обслуживании.

Коэффициент трансформации указан на самом трансформаторе и может выглядеть как Кu = 6000/100, либо просто 35000/100. Разделив одно число на другое, получим в первом случае этот коэффициент 60, во втором 350.

Данные трансформаторы бывают как «сухие», в которых в качестве изоляции используется электрокартон. Они применяются, обычно, для напряжений до 1000 вольт. Пример НОС-0,5. Где, Н означает напряжение, имеется ввиду трансформатор напряжения, О – однофазный, С – сухой, 0,5 – 500 вольт (0,5кВ). А так же масляные: НТМИ, НОМ, 3НОМ, НТМК, в которых масло играет роль, как изолятора, так и охладителя. И литые, если быть точным, то с литой изоляцией (3НОЛ – трехобмоточный трансформатор напряжения однофазный с литой изоляцией), в которых все обмотки и магнитопровод залиты эпоксидной смолой.

Устройство трансформаторов напряжения

Как и все трансформаторы, как это было сказано выше, данный тип трансформаторов имеют как первичные обмотки (высоковольтные), так и вторичные (низковольтные). Различают однофазные и трехфазные трансформаторы напряжения.

В каждом из них имеется магнитопровод, к которому предъявляются довольно высокие требования. Дело в том, что чем больше рассеивание магнитного потока в таком трансформаторе, тем больше погрешность измерения. Кстати. В зависимости от погрешности различают трансформаторы по классу точности различаются (0,2; 0,5; 1; 3). Чем выше число, тем больше погрешность измерений.

К примеру, трансформатор с классом точности 0,2 может допустить погрешность не выше 0,2% от измеряемой величины напряжения, а, соответственно, класса точности 3 – не более 3%.

Обозначения на схемах и натуральное исполнение бывает сильно отличаются друг от друга.

Однофазный двухобмоточный трансформатор представлен на рисунке, так, как он выглядит на самом деле.

На схемах он обозначается как:

Обратите внимание, трансформатор понижающий, во вторичной обмотке меньше витков, чем в первичной, и это отражено визуально на схеме в данном случае, хотя это и не всегда делается. Кроме того, начала и концы обмоток обозначены на схеме и на самом трансформаторе. Первичные обмотки обозначаются большими (прописными) буквами AиX. Вторичные – малыми (строчными) буквами a и x.

Существуют и трехобмоточные однофазные трансформаторы, у которых две вторичных обмотки. Одна из которых является основной, а вторая дополнительной. Дополнительная обмотка служит для контроля изоляции и имеет аббревиатуру КИЗ. Маркировка выводов этой обмотки следующая ад — начало обмотки, хд — конец обмотки.

Трехфазные трансформаторы выпускаются с двумя типами магнитопроводов: трехстержневые и пятистержневые.

Начала и концы здесь обозначаются несколько по-другому. На первичных обмотках начала обозначаются буквами A, B иC согласно фазам к которым они будут подключаться, а концы буквами X,Y и Z. Вторичные обмотки, соответственно, малыми буквами a,b,cи x,y,z.

Магнитные потоки создаваемые катушками AX, BY, CZ компенсируют друг друга при нормальных условиях работы. Но вот в случае пробоя одной из фаз на землю в стержнях магнитопровода создается слишком большой дисбаланс и часть потока будет закольцовываться через воздух, что создает сильный нагрев трансформатора из-за повышения номинального тока в обмотках. Дополнительные стержни, как раз и призваны взять на себя образовавшиеся разбалансированные потоки и не допустить перегрева трансформатора. При этом в нем наматываются дополнительные обмотки, но об этом несколько позже.

Схемы соединений обмоток трансформаторов напряжения

Самым простым способом измерения межфазного напряжения является включение однофазного двухобмоточного трансформатора напряжения по схеме представленной на рисунке.

При этом на концах вторичной обмотки имеем напряжение соответствующее межфазному ВС, но уменьшенное с учетом коэффициента трансформации.

Все три межфазных напряжения можно измерять при помощи двух однофазных трансформатора подключенных определенным способом.

В трехфазных трансформаторах первичные обмотки всегда подключается по схеме «звезда».

Вторичные обмотки могут подключаться как по схеме «звезда» так и по схеме «треугольник».

При этом подключении на точках вывода вторичной обмотки мы имеем возможность измерения межфазных напряжений.

А при этом подключении, по схеме так называемого разомкнутого треугольника, мы можем выявить факт короткого замыкания или обрыва провода в одной их фаз на высокой стороне. Выводы при этом маркируются 01 и 02, поскольку при нормальных условиях работы между этими точками нет напряжения.

Для подключения реле защиты применяются, как уже было сказано выше дополнительные обмотки в трехобмоточных трансформаторах напряжения. Пот пример подключения таких трансформаторов в трехфазную сеть. При этом концы обмоток заземляются как в первичной, так и во вторичной обмотке.

Вот еще несколько вариантов подключения однофазных трансформаторов для измерения межфазных и фазных напряжений, а так же для питания аппаратуры управления.

Более сложные варианты подключения трансформаторов напряжения, содержащих большее количество обмоток изучается в специальном курсе электротехники.

Пишите комментарии, дополнения к статье, может я что-то пропустил. Загляните на карту сайта Электронщик, буду рад если вы найдете на моем сайте еще что-нибудь полезное. Делитесь информацией в соцсетях, ставьте лайки, если вам понравилось — это поможет развитию канала.

Однофазный трансформатор — устройство и принцип действия

Для того чтобы представить устройство и принцип действия однофазного трансформатора нужно посмотреть, как выглядит его схема. Если подключить первичную обмотку к источнику переменного напряжения U1, то по первичной обмотке  начнет протекать ток I0 (ток холостой хода) и  в ней будет возникать переменный магнитный поток усиливаемый сердечником. Этот магнитный поток индуцирует во вторичной обмотке  трансформатора ЭДС (электродвижущую силу самоиндукции) которая проходит сквозь ее витки.

Когда вы подключите к клеммам вторичной обмотки, какой либо потребитель электроэнергии допустим, это будет простая лапочка, то во вторичной обмотке  начнет протекать ток I2 вызванный ЭДС вторичной обмотки (U2) и лампочка загорится, так как через нее начнет протекать ток вторичной обмотки I2.

Когда трансформатор получил нагрузку измениться и ток первичной обмотки I1 который будет уже равен сумме токов холостого хода и тока первичной обмотки.

В этом заключается назначение трансформатора — в преобразовании напряжения, когда напряжение первичной обмотки может существенно отличаться на выходе от напряжения вторичной обмотки.

Что бы осуществилась трансформация одного напряжения в другое, служит стальной магнитопровод, на который наматывают витки первичной и вторичной обмотки. На схеме показан понижающий трансформатор 220/36 вольт, где на первичную обмотку подают 220В, а на вторичной образуется 36В.

В процессе работы могут возникать вихревые токи, которых бесполезно расходуют мощность трансформатора. Поэтому для уменьшения потерь на вихревые токи сердечник собирается из тонких пластин трансформаторной стали, толщина которых может быть от 0,5 до 0,35 мм изолируемых одна от другой посредством жаростойкого лака.

Трансформаторами в электротехнике называют такие электротехнические устройства, в которых электрическая энергия переменного тока от одной неподвижной катушки из проводника передается другой неподвижной же катушке из проводника, не связанной с первой электрически.

Звеном, передающим энергию от одной катушки другой, является магнитный поток, сцепляющийся с обеими катушками и непрерывно меняющийся по величине и по направлению.

Рис. 1.

На рис. 1а изображен простейший трансформатор, состоящий из двух катушек / и //, расположенных коаксиально одна над другой. К катушке / подводится переменный ток от генератора переменного тока Г. Эта катушка называется первичной катушкой или первичной обмоткой. С катушкою //, называемой вторичной катушкой или вторичной обмоткой, соединяется цепь приемниками электрической энергии.

Принцип действия трансформатора

Действие трансформатора заключается в следующем. При прохождении тока в первичной катушке / ею создается магнитное поле, силовые линии которого пронизывают не только создавшую их катушку, но частично и вторичную катушку //. Примерная картина распределения силовых линий, создаваемых первичною катушкою, изображена на рис. 1б.

Как видно из рисунка, все силовые линии замыкаются вокруг проводников катушки /, но часть их на рис. 1б силовые линии 1, 2, 3, 4 замыкаются также вокруг проводников катушки //. Таким образом катушка // является магнитно связанной с катушкою / при посредстве магнитных силовых линий.

Степень магнитной связи катушек / и //, при коаксиальном расположении их, зависит от расстояния между ними: чем дальше катушки друг от друга, тем меньше магнитная связь между ними, ибо тем меньше силовых линий катушки / сцепляется с катушкою //.

Так как через катушку / проходит, как мы предполагаем, однофазный переменный ток, т. е. ток, меняющийся во времени по какому-то закону, например по закону синуса, то и магнитное поле, им создаваемое, также будет меняться во времени по тому же закону.

Например, когда ток в катушке / проходит через наибольшее значение, то и магнитный поток, им создаваемый, также проходит через наибольшее значение; когда ток в катушке / проходит через нуль, меняя свое направление, то и магнитный поток проходит через нуль, также меняя свое направление.

В результате изменения тока в катушке / обе катушки / и // пронизываются магнитным потоком, непрерывно меняющим свою величину и свое направление. Согласно основному закону электромагнитной индукции при всяком изменении пронизывающего катушку магнитного потока в катушке индуктируется переменная электродвижущая сила. В нашем случае в катушке / индуктируется электродвижущая сила самоиндукции, а в катушке // индуктируется электродвижущая сила взаимоиндукции.

Если концы катушки // соединить с цепью приемников электрической энергии (см. рис. 1а), то в этой цепи появится ток; следовательно приемники получат электрическую энергию. В то же время к катушке / от генератора направится энергия, почти равная энергии, отдаваемой в цепь катушкой //. Таким образом электрическая энергия от одной катушки будет передаваться в цепь второй катушки, совершенно не связанной с первой катушкой гальванически (металлически). Средством передачи энергии в этом случае является только переменный магнитный поток.

Изображенный на рис. 1а трансформатор весьма несовершенен, ибо между первичной катушкой / и вторичной катушкой // магнитная связь невелика.

Магнитная связь двух обмоток, вообще говоря, оценивается отношением магнитного потока, сцепляющегося с обеими обмотками, к потоку, создаваемому одной катушкой.

Из рис. 1б видно, что только часть силовых линий катушки / замыкается вокруг катушки //. Другая часть силовых линий (на рис. 1б — линии 6, 7, 8) замыкается только вокруг катушки /. Эти силовые линии в передаче электрической энергии от первой катушки ко второй совершенно не участвуют, они образуют так называемое поле рассеяния.

Для того чтобы увеличить магнитную связь между первичной и вторичной обмотками и одновременно уменьшить магнитное сопротивление для прохождения магнитного потока, обмотки технических трансформаторов располагают на совершенно замкнутых железных сердечниках.

Первым примером выполнения трансформаторов может служить схематически изображенный на рис. 2 однофазный трансформатор так называемого стержневого типа. У него первичные и вторичные катушки c1 и с2 расположены на железных стержнях а — а, соединенных с торцов железными же накладками b — b, называемыми ярмами. Таким образом два стержня а, а и два ярма b, b образуют замкнутое железное кольцо, в котором и проходит магнитный поток, сцепляющийся с первичной и вторичной обмотками. Это железное кольцо называется сердечником трансформатора.

Рис. 2.

Вторым примером выполнения трансформаторов может служить схематически изображенный на рис. 3 однофазный трансформатор так называемого броневого типа. У этого трансформатора первичные и вторичные обмотки с, состоящие каждая из ряда плоских катушек, расположены на сердечнике образуемом двумя стержнями двух железных колец а и б. Кольца а и б, окружая обмотки, покрывают их почти целиком как бы бронею, поэтому описываемый трансформатор и называется броневым. Магнитный поток, проходящий внутри обмоток с, разбивается на две равные части, замыкающиеся каждое в своем железном кольце.

Рис.3

Применением железных замкнутых магнитных цепей у трансформаторов добиваются значительного снижения потока рассеяния. У таких трансформаторов потоки, сцепляющиеся с первичною и вторичною обмотками, почти равны друг другу. Предполагая, что первичная и вторичная обмотки пронизываются одним и тем же магнитным потоком, мы можем на основании общего закола индукции для мгновенных значений электродвижущих сил обмоток написать выражения:

В этих выражениях w1 и w2 — числа витков первичной и вторичной обмоток, a dФt — величина изменения пронизывающего катушки магнитного потока за элемент времени dt, следовательно есть скорость изменения магнитного потока. Из последних выражений можно получить следующее отношение:

т. е. индиктируемые в первичной, и вторичной катушках / и // мгновенные электродвижущие силы относятся друг к другу так же, как числа витков катушек. Последнее заключение справедливо не только по отношению к мгновенным значениям электродвижущих сил, но и к их наибольшим и действующим значениям.

Электродвижущая сила, индуктируемая в первичной, катушке, будучи электродвижущей силой самоиндукции, почти целиком уравновешивает приложенное к той же катушке напряжение. Если через E1 и U1 обозначить действующие значения электродвижущей силы первичной катушки и приложенного к ней напряжения, то можно написать:

Электродвижущая сила, индуктируемая во вторичной катушке, равна в рассматриваемом случае напряжению на концах этой катушки.

Если, аналогично предыдущему, через E2 и U2 обозначить действующие значения электродвижущей силы вторичной катушки и напряжения на ее концах, то можно написать:

Следовательно, приложив к одной катушке трансформатора некоторое напряжение, можно на концах другой катушки получить любое напряжение, стоит только взять подходящее отношение между числами витков этих катушек. В этом и заключается основное свойство трансформатора.

Отношение числа витков первичной обмотки к числу витков вторичной обмотки называется коэффициентом трансформации трансформатора. Коэффициент трансформации мы будем обозначать kт.

Следовательно можно написать:

Трансформатор, у которого коэффициент трансформации меньше единицы, называется повышающим трансформатором, ибо у него напряжение вторичной обмотки, или так называемое вторичное напряжение, больше напряжения первичной обмотки, или так называемого первичного напряжения. Трансформатор, у которого коэффициент трансформации больше единицы, называется понижающим трансформатором, ибо у него вторичное напряжение меньше первичного.

Видео: КАК УСТРОЕН ТРАНСФОРМАТОР. КАК ПРОВЕРИТЬ ИСПРАВНОСТЬ ТРАНСФОРМАТОРА

Виды конструкций однофазных трансформаторов

Конструкция однофазного трансформатора может быть выполнены стержневого типа так и броневого или тороидального.

конструкция стержневого трансформатора

Однофазный двух обмоточный трансформатор стержневого типа, представляет собой два стержня на которые располагаются обе обмотки. Объединяет эти стрежни, стальное ярмо, на котором и происходит соединение магнитных потоков двух обмоток.

Тип однофазного броневого трансформатора  представляет собой один стержень (сердечник), который как бы бронируется, защищается с обеих сторон ярмом от внешних механических воздействий. Магнитный поток проходящий по ярму броневого  меньше в два раз чем в стержне, поэтому ярма делают в два раза меньше, уменьшая тем самым габаритные размеры и вес.

 

Сборка трансформатора

Собирают магнитопроводы трансформаторов встык или в нахлест.

1- пластины Ш-образного профиля, 2 — пластины прямоугольного профиля, 3 — стержневые шпильки

Сборка внахлест пластины сердечника выполняют одна за другой укладывая их плотно в разных точках разреза полос. Монтаж и демонтаж такого трансформатора более трудоемок, но зато это позволяет сильно уменьшить магнитное сопротивление, снижает реактивные потери на вихревые токи и нагрев стали.

ленточный магнитопровод

Существуют также и ленточные магнитопроводы которые делают из холоднокатаной стали как стержневого типа так броневого типа. Магнитная проницаемость трансформаторной холоднокатаной стали больше чем у горячекатаной, но только при направлении которая совпадает с направлением проката стали. В связи с этим такие трансформаторы собирают внахлестку, уже из лент разной длины (пакеты) и затем соединяют вместе предварительно пропитывая для изоляции жаростойким лаком. Особенность такого трансформаторов, что они обязательно требуют установки изоляционной прокладки на месте стыка двух магнитопроводов или изоляцией лаком. Это предотвращает замыкания пластин, в результате чего не возникает чрезмерный нагрев сердечника трансформатора токами вихревыми. Такой нагрев может приводить к плавлению стали в одну сплошную массу.

Мощные силовые трансформаторы часто делают только стержневыми так у них проще выполнить изоляцию обмоток высшего напряжения от низшего.
Трансформаторы малой мощности, сетевые трансформаторы  делаю из броневого магнитопровода. Обмотки у броневых  трансформаторов располагаются на одном стержне, а не отдельно одна  от другой. Как правило, первичная обмотка располагается ближе к сердечнику, а вторичная мотается поверх первой. Токи первичной и вторичной обмотки маломощного трансформатора невелики, так что усиленной изоляцией можно пренебречь.

Номинальная мощность, напряжение и ток

Любой трансформатор имеет расчетные показатели в виде номинальной мощности P и его напряжение вторичной и первичной обмотки U1 и U2, а также токи I1 и I2 при номинальном токе нагрузки I наг.

Номинальная мощность трансформатора – это мощность, отдаваемая всеми его вторичными обмотками P при нормальной расчетной нагрузки. Измеряют вольтамперах и киловольтамперах.

Активная мощность — эта мощность учитывающая активные потери на нагрев, механическую энергию и т.п. выраженную в Ваттах (Вт) или КилоВаттах (кВт).
Сечение проводов обмотки рассчитывается с учетом не активной мощности, а всей полной мощности трансформатора, учитывая токи протекающие в каждой обмотке.

Для трансформаторов малой мощности не имеет значение расчета удельной поверхности охлаждения. Такие трансформаторы охлаждаются естественной циркуляцией окружающего воздуха.

Мощные силовые трансформаторы изготовляют с масляным охлаждением, с металлическими баками, наполненными трансформаторным маслом. Для усиления охлаждения мала на поверхности приваривают стальные трубы (радиаторы). Чаще всего используют пассивное охлаждение баков масляных трансформаторов.

Поделиться ссылкой:

конструкция, принцип и режимы работы

Однофазный трансформатор – статическое устройство, имеющее две обмотки связанные индуктивно на магнитопроводе, предназначенное для преобразования одной величины напряжение и тока в другое в одной фазе.

Конструкция однофазного трансформатора

Любой однофазный трансформатор может работать только в цепях переменного тока. За счёт него полученное электрическое напряжение изменяется в нужную величину. Ток, полученный таким способом, повышается, в результате того, что мощность отдаётся в действительности без потерь. С этого и следует вывод, что основное использование такого прибора – вывести необходимое для решения задачи напряжение, после чего можно применять в определённых целях.

Вникнуть в работу прибора поможет детальный разбор конструкции трансформатора. Состоит он из следующих основных частей:

• Сердечник, состоящий из материалов с ферромагнитными свойствами;
• Две катушки, вторая находится на отдельном каркасе;
• Защитный чехол (имеется не у всех моделей).

Конструкция однофазного трансформатора

Принцип работы

Однофазный трансформатор работает на определённом законе, ввиду которого идущее в витке переменное электромагнитное поле наводит электродвижущую силу в расположенном рядом проводнике. Действие названо законом электромагнитной индукции, которое было открыто Майклом Фарадеем в 1831 году. В результате обоснования закона учёный создал общую теорию, используемую в работе огромного числа современных электрических приборов.

При подключении первичной обмотки к источнику переменного тока в витках этой обмотки протекает переменный ток I₁, который создает в сердечнике (магнитопроводе) переменный магнитный поток. Замыкаясь в сердечнике, этот поток сцепляется с первичной и вторичной обмотками и индуцирует в них ЭДС, пропорциональные числу витков W.

Принцип работы трансформатора

В первичной обмотке ЭДС самоиндукции:
во вторичной обмотке ЭДС взаимоиндукции:
При подключение ко вторичной обмотке нагрузке потечет I2 и установиться U2.

Режимы работы

Как и любой другой преобразователь, однофазный трансформатор имеет три режима работы:

1. Режим холостого хода. Из названия понятно, что ток проходить не будет, в виду разомкнутой вторичной цепью устройства. А по первичной обмотке проходит холостой ток, основной элемент которого представлен реактивным током намагничивания. Режим используется в качестве определения КПД трансформатора, либо для вывода потерь в сердечнике.
2. Режим нагрузки. Режим определяется работой трансформатора с подсоединённым источником в первичной цепи, и определённой нагрузкой во вторичном канале устройства. Для вторичной цепи характерен протекающий ток нагрузки (посчитанного из отношения количества витков обмотки и вторичного тока) и ток холостого хода.
3. Режим короткого замыкания. Режим действует в процессе замыкания вторичной цепи из-за разностей значения потенциала. В этом режиме получаемое сопротивление от вторичной обмотки будет одним источником нагрузки. При проведении короткого замыкания можно вычислить убыток на нагрев обмотки в цепи устройства.

Коэффициент трансформации

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

• 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.

Более подробно про расчёт коэффициента трансформации.

Виды магнитопроводов

Виды магнитопроводов

Классификация однофазных трансформаторов

Силовой трансформатор

Трансформатор используется в преобразовании электроэнергии в сетях и в устройствах, используемых для получения и применения нужной величины электрической энергии. «Силовой» подразумевает его работу с высоким напряжением. Использование силовых трансформаторов вынуждается разными показателями рабочей мощности ЛЭП, сетей в городской полосе, выводящее напряжение для конечных объектов, а также для общей работы электрических устройств и машин. Мощность разнится от нескольких единиц вольт до сотен киловатт.

Автотрансформатор – один из видов преобразователя, где первичная и вторичная обмотки не разделены, а соединены друг с другом напрямую. Ввиду этого между ними образуется как электромагнитная, так и электрическая связь. Обмотка сопровождается как минимум тремя выводами, подсоединяясь к каждой из них, можно использовать разные мощности. Главным достоинством такого трансформатора – это его высокий уровень КПД, так как преобразуется не всё напряжение, а лишь некоторая часть. Разница особенно заметна, когда входная и выходная мощность имеют незначительные отличия.

Трансформатор тока

Такой трансформатора используется в основном для уменьшения тока первичной обмотки до нужного значения, подходящего в применении цепей измерения, защиты, регулирования и сигнализации. Помимо этого используется в гальванической развязке (передача электроэнергии или сигнала связанными электрическими цепями, при этом электрический контакт между ними отсутствует).

Нормируемое значение параметров тока вторичной обмотки – 1 А или 5 А. Первичная обмотка трансформатора подсоединяется ступенчато в цепь с нагрузкой, при этом переменный ток подвергается контролю, ко вторичной обмотке подключаются измерительные устройства.

Вторичной обмотке трансформатора тока необходимо постоянно находиться в режиме около короткого замыкания. Ведь при любом варианте разъединения цепи на неё поступает высокая мощность, способная выбить изоляцию и выхода из строя включённых приборов.

Высоковольтный ТТ(слева) и низковольтный ТТ(справа)

Читать более подробно про трансформатор тока.

Трансформатор напряжения

Такой трансформатор получает энергию от источника напряжения. Используется в основном для изменения высокого напряжения в низкое в различных цепях, в том числе измерительных и релейной защиты и автоматики. Имеет возможность проводить изоляцию цепей защиты и измерения от цепей повышенной мощности.

Высоковольтный ТН(слева) и низковольтный ТН(справа)

Читать более подробно про ТН.

Импульсный трансформатор

Применяется для изменения импульсных сигналов с откликом импульса в точности до десятков микросекунд. При этом форма импульса сопровождается лишь незначительным искажением. Главным назначением импульсного трансформатора является передача прямоугольного электрического импульса. Используется для преобразования коротких видеоимпульсов напряжения, зачастую воспроизводящихся с высокой скважностью.

Важный параметр при использовании импульсного трансформатора – это неискажённый вид передачи импульсных систем напряжения. При влиянии на вход устройства мощности, отличающейся друг от друга, важно получить напряжение, в точности совпадающее с той же самой формой, разве что, с другой амплитудой или различающейся полярностью.

Виды импульсных трансформаторов

Читать более подробно про импульсный трансформатор.

Особенности

Как правило, однофазные трансформаторы используют в электрических сетях и в роли источников питания различных устройствах.

Исходя из того факта, что нагрев провода прямо пропорционален квадрату току, идущего через провод, то при передаче энергии на дальние расстояния выгоднее будет использовать высокие напряжения и небольшие токи. Для исключения повреждений электроприборов и уменьшения объёма изоляции в домашних условиях лучше использовать низкие мощности.

Ввиду этого, для уменьшения затрат на транспортировку электрической энергии в общей электросети в большом количестве применяются силовые трансформаторы: вначале увеличивают напряжение генераторов на электростанциях перед передачей энергии по кабелю, а уже после транспортировки уменьшают напряжение линий электропередач до нужного уровня в повсеместном использовании.

Однофазные трансформаторы

Эксплуатация

При использовании однофазных трансформаторов технике безопасности отводится особое место. Обусловлено это тем, что устройство находится под высоким напряжением, находящимся на первичных обмотках. При подключении и установке трансформатора в электрические схемы важно соблюдать ряд правил, для исключения поломок и нарушений работы прибора:

• Чтобы обмотки не выходили из строя (выгорали), необходимо поставить защиту от короткого замыкания на вторичной цепи;
• Необходимо контролировать температурный режим сердечника и обмоток. Желательно установить систему охлаждения, предусматривающую исключение критического повышения температуры при работе.

В случае различной нагрузки от электросети изменяется и её напряжение. Для стабильной работы устройств, получающих энергию, необходимо, чтобы напряжение не изменялось от установленного уровня выше допустимого диапазона. Ввиду этого допускается использование методов регулирования напряжения в сети.

Электрическая схема однофазного трансформатора

В этой статье мы поговорим о трансформаторах, устройствах способных повышать или понижать напряжение при переменном токе. Существуют различные по конструкции и предназначению трансформаторы. Например есть как однофазные, так и трехфазные. На фото изображен однофазный трансформатор:

Трансформатор напряжения соответственно будет называться повышающим, если на выходе со вторичной обмотки напряжение выше, чем в первичной, и понижающим, если, напряжение во вторичной обмотке ниже, чем в первичной. На рисунке ниже изображена схема работы трансформатора:

Принципиальная схема трансформатора

Красным (на рисунке ниже) обозначена первичная обмотка, синим вторичная, также изображен сердечник трансформатора, собранный из пластин специальной электротехнической стали. Буквами U1 обозначено напряжение первичной обмотки. Буквами I1 обозначен ток первичной обмотки. U2 обозначено напряжение на вторичной обмотке, I2 ток во вторичной. В трансформаторе две или более обмоток индуктивно связаны. Также трансформаторы могут использоваться для гальванической развязки цепей.

Принцип работы трансформатора

Принцип действия трансформатора

Коэффициент трансформации — формула

Если коэффициент трансформации меньше единицы, то трансформатор повышающий, если больше единицы, понижающий. Разберем на небольшом примере: w1 количество витков первичной обмотки равно условно равно 300, w2 количество витков вторичной обмотки равно 20. Делим 300 на 20, получаем 15. Число больше единицы, значит трансформатор понижающий. Допустим, мы мотали трансформатор с 220 вольт, на более низкое напряжение, и нам теперь нужно посчитать, какое будет напряжение на вторичной обмотке. Подставляем цифры: U2=U1кт = 22015 = 14.66 вольт. Напряжение на выходе с вторичной обмотки будет равно 14.66 вольт.

Трансформаторы на схемах

Обозначается на принципиальных схемах трансформатор так:

Обозначение трансформатора на схемах

На следующем рисунке изображен трансформатор с несколькими вторичными обмотками:

Трансформатор с двумя вторичными обмотками

Цифрой «1» обозначена первичная обмотка (слева), цифрами 2 и 3 обозначены вторичные обмотки (справа).

Сварочные трансформаторы

Существуют специальные сварочные трансформаторы.

Сварочный трансформатор предназначен для сварки электрической дугой, он работает как понижающий трансформатор, снижая напряжение на вторичной обмотке, до необходимой величины для сварки. Напряжение вторичной обмотки бывает не более 80 Вольт. Сварочные трансформаторы рассчитаны на кратковременные замыкания выхода вторичной обмотки, при этом образуется электрическая дуга, и трансформатор при этом не выходит из строя, в отличие от силового трансформатора.

Силовые трансформаторы

Фото высоковольтный трансформатор

Трансформаторы с 6-10 киловольт на 380 вольт расположены вблизи потребителей. Такие трансформаторы стоят на трансформаторных подстанциях расположенных во многих дворах. Они поменьше размерами, но вместе с ВН (выключателями нагрузки) которые ставятся перед трансформатором и вводными автоматами и фидерами могут занимать двух этажное здание.

Трансформатор 6 киловольт

У трехфазных трансформаторов обмотки соединяются не так, как у однофазных трансформаторов. Они могут соединяться в звезду, треугольник и звезду с выведенной нейтралью. На следующем рисунке приведена как пример одна из схем соединения обмоток высокого напряжении и низкого напряжения трехфазного трансформатора:

Пример соединения обмоток силового трансформатора

Трансформаторы существуют не только напряжения, но и тока. Такие трансформаторы применяют для безопасного измерения тока при высоком напряжении. Обозначаются на схемах трансформаторы тока следующим образом:

Изображение на схемах трансформатор тока

На фото далее изображены именно такие трансформаторы тока:

Трансформатор тока — фото

Существуют также, так называемые, автотрансформаторы. В этих трансформаторах обмотки имеют не только магнитную связь, но и электрическую. Так обозначается на схемах лабораторный автотрансформатор (ЛАТР):

Лабораторный автотрансформатор — изображение на схеме

Используется ЛАТР таким образом, что включая в работу часть обмотки, с помощью регулятора, можно получить различные напряжения на выходе. Фотографию лабораторного автотрансформатора можно видеть ниже:

В электротехнике существуют схемы безопасного включения ЛАТРа с гальванической развязкой с помощью трансформатора:

Безопасный ЛАТР изображение на схеме

Для согласования сопротивления разных частей схемы служит согласующий трансформатор. Также находят применение измерительные трансформаторы для измерения очень больших или очень маленьких величин напряжения и тока.

Тороидальные трансформаторы

Промышленность изготавливает и так называемые тороидальные трансформаторы. Один из таких изображен на фото:

Фотография — тороидальный трансформатор

Преимущества таких трансформаторов по сравнению с трансформаторами обычного исполнения заключаются в более высоком КПД, меньше звуковой дребезг железа при работе, низкие значения полей рассеяния и меньший размер и вес.

Сердечники трансформаторов, в зависимости от конструкции могут быть различными, они набираются из пластин магнитомягкого материала, на рисунке ниже приведены примеры сердечников:

Сердечники трансформаторов — рисунок

Вот в кратце и вся основная информация о трансформаторах в радиоэлектронике, более подробно разные частные случаи можно рассмотреть на форуме. Автор AKV.

Источник: radioskot.ru

Устройство однофазного трансформатора, конструкция и сборка

Для того чтобы представить устройство и принцип действия однофазного трансформатора нужно посмотреть, как выглядит его схема. Если подключить первичную обмотку к источнику переменного напряжения U1, то по первичной обмотке начнет протекать ток I0 (ток холостой хода) и в ней будет возникать переменный магнитный поток усиливаемый сердечником. Этот магнитный поток индуцирует во вторичной обмотке трансформатора ЭДС (электродвижущую силу самоиндукции) которая проходит сквозь ее витки.

Когда вы подключите к клеммам вторичной обмотки, какой либо потребитель электроэнергии допустим, это будет простая лапочка, то во вторичной обмотке начнет протекать ток I2 вызванный ЭДС вторичной обмотки (U2) и лампочка загорится, так как через нее начнет протекать ток вторичной обмотки I2.

Когда трансформатор получил нагрузку измениться и ток первичной обмотки I1 который будет уже равен сумме токов холостого хода и тока первичной обмотки.

В этом заключается назначение трансформатора — в преобразовании напряжения, когда напряжение первичной обмотки может существенно отличаться на выходе от напряжения вторичной обмотки.

Что бы осуществилась трансформация одного напряжения в другое, служит стальной магнитопровод, на который наматывают витки первичной и вторичной обмотки. На схеме показан понижающий трансформатор 220/36 вольт, где на первичную обмотку подают 220В, а на вторичной образуется 36В.

В процессе работы могут возникать вихревые токи, которых бесполезно расходуют мощность трансформатора. Поэтому для уменьшения потерь на вихревые токи сердечник собирается из тонких пластин трансформаторной стали, толщина которых может быть от 0,5 до 0,35 мм изолируемых одна от другой посредством жаростойкого лака.

Трансформаторами в электротехнике называют такие электротехнические устройства, в которых электрическая энергия переменного тока от одной неподвижной катушки из проводника передается другой неподвижной же катушке из проводника, не связанной с первой электрически.

Звеном, передающим энергию от одной катушки другой, является магнитный поток, сцепляющийся с обеими катушками и непрерывно меняющийся по величине и по направлению.

Рис. 1.

На рис. 1а изображен простейший трансформатор, состоящий из двух катушек / и //, расположенных коаксиально одна над другой. К катушке / подводится переменный ток от генератора переменного тока Г. Эта катушка называется первичной катушкой или первичной обмоткой. С катушкою //, называемой вторичной катушкой или вторичной обмоткой, соединяется цепь приемниками электрической энергии.

Принцип действия трансформатора

Действие трансформатора заключается в следующем. При прохождении тока в первичной катушке / ею создается магнитное поле, силовые линии которого пронизывают не только создавшую их катушку, но частично и вторичную катушку //. Примерная картина распределения силовых линий, создаваемых первичною катушкою, изображена на рис. 1б.

Как видно из рисунка, все силовые линии замыкаются вокруг проводников катушки /, но часть их на рис. 1б силовые линии 1, 2, 3, 4 замыкаются также вокруг проводников катушки //. Таким образом катушка // является магнитно связанной с катушкою / при посредстве магнитных силовых линий.

Степень магнитной связи катушек / и //, при коаксиальном расположении их, зависит от расстояния между ними: чем дальше катушки друг от друга, тем меньше магнитная связь между ними, ибо тем меньше силовых линий катушки / сцепляется с катушкою //.

Так как через катушку / проходит, как мы предполагаем, однофазный переменный ток, т. е. ток, меняющийся во времени по какому-то закону, например по закону синуса, то и магнитное поле, им создаваемое, также будет меняться во времени по тому же закону.

Например, когда ток в катушке / проходит через наибольшее значение, то и магнитный поток, им создаваемый, также проходит через наибольшее значение; когда ток в катушке / проходит через нуль, меняя свое направление, то и магнитный поток проходит через нуль, также меняя свое направление.

В результате изменения тока в катушке / обе катушки / и // пронизываются магнитным потоком, непрерывно меняющим свою величину и свое направление. Согласно основному закону электромагнитной индукции при всяком изменении пронизывающего катушку магнитного потока в катушке индуктируется переменная электродвижущая сила. В нашем случае в катушке / индуктируется электродвижущая сила самоиндукции, а в катушке // индуктируется электродвижущая сила взаимоиндукции.

Если концы катушки // соединить с цепью приемников электрической энергии (см. рис. 1а), то в этой цепи появится ток; следовательно приемники получат электрическую энергию. В то же время к катушке / от генератора направится энергия, почти равная энергии, отдаваемой в цепь катушкой //. Таким образом электрическая энергия от одной катушки будет передаваться в цепь второй катушки, совершенно не связанной с первой катушкой гальванически (металлически). Средством передачи энергии в этом случае является только переменный магнитный поток.

Изображенный на рис. 1а трансформатор весьма несовершенен, ибо между первичной катушкой / и вторичной катушкой // магнитная связь невелика.

Магнитная связь двух обмоток, вообще говоря, оценивается отношением магнитного потока, сцепляющегося с обеими обмотками, к потоку, создаваемому одной катушкой.

Из рис. 1б видно, что только часть силовых линий катушки / замыкается вокруг катушки //. Другая часть силовых линий (на рис. 1б — линии 6, 7, 8) замыкается только вокруг катушки /. Эти силовые линии в передаче электрической энергии от первой катушки ко второй совершенно не участвуют, они образуют так называемое поле рассеяния.

Для того чтобы увеличить магнитную связь между первичной и вторичной обмотками и одновременно уменьшить магнитное сопротивление для прохождения магнитного потока, обмотки технических трансформаторов располагают на совершенно замкнутых железных сердечниках.

Первым примером выполнения трансформаторов может служить схематически изображенный на рис. 2 однофазный трансформатор так называемого стержневого типа. У него первичные и вторичные катушки c1 и с2 расположены на железных стержнях а — а, соединенных с торцов железными же накладками b — b, называемыми ярмами. Таким образом два стержня а, а и два ярма b, b образуют замкнутое железное кольцо, в котором и проходит магнитный поток, сцепляющийся с первичной и вторичной обмотками. Это железное кольцо называется сердечником трансформатора.

Рис. 2.

Вторым примером выполнения трансформаторов может служить схематически изображенный на рис. 3 однофазный трансформатор так называемого броневого типа. У этого трансформатора первичные и вторичные обмотки с, состоящие каждая из ряда плоских катушек, расположены на сердечнике образуемом двумя стержнями двух железных колец а и б. Кольца а и б, окружая обмотки, покрывают их почти целиком как бы бронею, поэтому описываемый трансформатор и называется броневым. Магнитный поток, проходящий внутри обмоток с, разбивается на две равные части, замыкающиеся каждое в своем железном кольце.

Применением железных замкнутых магнитных цепей у трансформаторов добиваются значительного снижения потока рассеяния. У таких трансформаторов потоки, сцепляющиеся с первичною и вторичною обмотками, почти равны друг другу. Предполагая, что первичная и вторичная обмотки пронизываются одним и тем же магнитным потоком, мы можем на основании общего закола индукции для мгновенных значений электродвижущих сил обмоток написать выражения:

В этих выражениях w1 и w2 — числа витков первичной и вторичной обмоток, a dФt — величина изменения пронизывающего катушки магнитного потока за элемент времени dt, следовательно есть скорость изменения магнитного потока. Из последних выражений можно получить следующее отношение:

т. е. индиктируемые в первичной, и вторичной катушках / и // мгновенные электродвижущие силы относятся друг к другу так же, как числа витков катушек. Последнее заключение справедливо не только по отношению к мгновенным значениям электродвижущих сил, но и к их наибольшим и действующим значениям.

Электродвижущая сила, индуктируемая в первичной, катушке, будучи электродвижущей силой самоиндукции, почти целиком уравновешивает приложенное к той же катушке напряжение. Если через E1 и U1 обозначить действующие значения электродвижущей силы первичной катушки и приложенного к ней напряжения, то можно написать:

Электродвижущая сила, индуктируемая во вторичной катушке, равна в рассматриваемом случае напряжению на концах этой катушки.

Если, аналогично предыдущему, через E2 и U2 обозначить действующие значения электродвижущей силы вторичной катушки и напряжения на ее концах, то можно написать:

Следовательно, приложив к одной катушке трансформатора некоторое напряжение, можно на концах другой катушки получить любое напряжение, стоит только взять подходящее отношение между числами витков этих катушек. В этом и заключается основное свойство трансформатора.

Отношение числа витков первичной обмотки к числу витков вторичной обмотки называется коэффициентом трансформации трансформатора. Коэффициент трансформации мы будем обозначать kт.

Следовательно можно написать:

Трансформатор, у которого коэффициент трансформации меньше единицы, называется повышающим трансформатором, ибо у него напряжение вторичной обмотки, или так называемое вторичное напряжение, больше напряжения первичной обмотки, или так называемого первичного напряжения. Трансформатор, у которого коэффициент трансформации больше единицы, называется понижающим трансформатором, ибо у него вторичное напряжение меньше первичного.

Видео: КАК УСТРОЕН ТРАНСФОРМАТОР. КАК ПРОВЕРИТЬ ИСПРАВНОСТЬ ТРАНСФОРМАТОРА

Виды конструкций однофазных трансформаторов

Конструкция однофазного трансформатора может быть выполнены стержневого типа так и броневого или тороидального.

конструкция стержневого трансформатора

Однофазный двух обмоточный трансформатор стержневого типа, представляет собой два стержня на которые располагаются обе обмотки. Объединяет эти стрежни, стальное ярмо, на котором и происходит соединение магнитных потоков двух обмоток.

Тип однофазного броневого трансформатора представляет собой один стержень (сердечник), который как бы бронируется, защищается с обеих сторон ярмом от внешних механических воздействий. Магнитный поток проходящий по ярму броневого меньше в два раз чем в стержне, поэтому ярма делают в два раза меньше, уменьшая тем самым габаритные размеры и вес.

Сборка трансформатора

Собирают магнитопроводы трансформаторов встык или в нахлест.

1- пластины Ш-образного профиля, 2 — пластины прямоугольного профиля, 3 — стержневые шпильки

Сборка внахлест пластины сердечника выполняют одна за другой укладывая их плотно в разных точках разреза полос. Монтаж и демонтаж такого трансформатора более трудоемок, но зато это позволяет сильно уменьшить магнитное сопротивление, снижает реактивные потери на вихревые токи и нагрев стали.

ленточный магнитопровод

Существуют также и ленточные магнитопроводы которые делают из холоднокатаной стали как стержневого типа так броневого типа. Магнитная проницаемость трансформаторной холоднокатаной стали больше чем у горячекатаной, но только при направлении которая совпадает с направлением проката стали. В связи с этим такие трансформаторы собирают внахлестку, уже из лент разной длины (пакеты) и затем соединяют вместе предварительно пропитывая для изоляции жаростойким лаком. Особенность такого трансформаторов, что они обязательно требуют установки изоляционной прокладки на месте стыка двух магнитопроводов или изоляцией лаком. Это предотвращает замыкания пластин, в результате чего не возникает чрезмерный нагрев сердечника трансформатора токами вихревыми. Такой нагрев может приводить к плавлению стали в одну сплошную массу.

Мощные силовые трансформаторы часто делают только стержневыми так у них проще выполнить изоляцию обмоток высшего напряжения от низшего.
Трансформаторы малой мощности, сетевые трансформаторы делаю из броневого магнитопровода. Обмотки у броневых трансформаторов располагаются на одном стержне, а не отдельно одна от другой. Как правило, первичная обмотка располагается ближе к сердечнику, а вторичная мотается поверх первой. Токи первичной и вторичной обмотки маломощного трансформатора невелики, так что усиленной изоляцией можно пренебречь.

Номинальная мощность, напряжение и ток

Любой трансформатор имеет расчетные показатели в виде номинальной мощности P и его напряжение вторичной и первичной обмотки U1 и U2, а также токи I1 и I2 при номинальном токе нагрузки I наг.

Номинальная мощность трансформатора – это мощность, отдаваемая всеми его вторичными обмотками P при нормальной расчетной нагрузки. Измеряют вольтамперах и киловольтамперах.

Активная мощность — эта мощность учитывающая активные потери на нагрев, механическую энергию и т.п. выраженную в Ваттах (Вт) или КилоВаттах (кВт).
Сечение проводов обмотки рассчитывается с учетом не активной мощности, а всей полной мощности трансформатора, учитывая токи протекающие в каждой обмотке.

Для трансформаторов малой мощности не имеет значение расчета удельной поверхности охлаждения. Такие трансформаторы охлаждаются естественной циркуляцией окружающего воздуха.

Мощные силовые трансформаторы изготовляют с масляным охлаждением, с металлическими баками, наполненными трансформаторным маслом. Для усиления охлаждения мала на поверхности приваривают стальные трубы (радиаторы). Чаще всего используют пассивное охлаждение баков масляных трансформаторов.

Видео: Подключение 3-х однофазных трансформаторов в трехфазную сеть

Источник: transformator220.ru

Принцип действия и устройство однофазного трансформатора

Работа однофазного трансформатора вхолостую

Трансформаторами в электротехнике называют такие электротехнические устройства, в которых электрическая энергия переменного тока от одной неподвижной катушки из проводника передается другой неподвижной же катушке из проводника, не связанной с первой электрически.

Звеном, передающим энергию от одной катушки другой, является магнитный поток, сцепляющийся с обеими катушками и непрерывно меняющийся по величине и по направлению.

На рис. 1а изображен простейший трансформатор, состоящий из двух катушек / и //, расположенных коаксиально одна над другой. К катушке / подводится переменный ток от генератора переменного тока Г. Эта катушка называется первичной катушкой или первичной обмоткой. С катушкою //, называемой вторичной катушкой или вторичной обмоткой, соединяется цепь приемниками электрической энергии.

Принцип действия трансформатора

Действие трансформатора заключается в следующем. При прохождении тока в первичной катушке / ею создается магнитное поле, силовые линии которого пронизывают не только создавшую их катушку, но частично и вторичную катушку //. Примерная картина распределения силовых линий, создаваемых первичною катушкою, изображена на рис. 1б.

Как видно из рисунка, все силовые линии замыкаются вокруг проводников катушки /, но часть их на рис. 1б силовые линии 1, 2, 3, 4 замыкаются также вокруг проводников катушки //. Таким образом катушка // является магнитно связанной с катушкою / при посредстве магнитных силовых линий.

Степень магнитной связи катушек / и //, при коаксиальном расположении их, зависит от расстояния между ними: чем дальше катушки друг от друга, тем меньше магнитная связь между ними, ибо тем меньше силовых линий катушки / сцепляется с катушкою //.

Так как через катушку / проходит, как мы предполагаем, однофазный переменный ток, т. е. ток, меняющийся во времени по какому-то закону, например по закону синуса, то и магнитное поле, им создаваемое, также будет меняться во времени по тому же закону.

Например, когда ток в катушке / проходит через наибольшее значение, то и магнитный поток, им создаваемый, также проходит через наибольшее значение; когда ток в катушке / проходит через нуль, меняя свое направление, то и магнитный поток проходит через нуль, также меняя свое направление.

В результате изменения тока в катушке / обе катушки / и // пронизываются магнитным потоком, непрерывно меняющим свою величину и свое направление. Согласно основному закону электромагнитной индукции при всяком изменении пронизывающего катушку магнитного потока в катушке индуктируется переменная электродвижущая сила. В нашем случае в катушке / индуктируется электродвижущая сила самоиндукции, а в катушке // индуктируется электродвижущая сила взаимоиндукции.

Если концы катушки // соединить с цепью приемников электрической энергии (см. рис. 1а), то в этой цепи появится ток; следовательно приемники получат электрическую энергию. В то же время к катушке / от генератора направится энергия, почти равная энергии, отдаваемой в цепь катушкой //. Таким образом электрическая энергия от одной катушки будет передаваться в цепь второй катушки, совершенно не связанной с первой катушкой гальванически (металлически). Средством передачи энергии в этом случае является только переменный магнитный поток.

Изображенный на рис. 1а трансформатор весьма несовершенен, ибо между первичной катушкой / и вторичной катушкой // магнитная связь невелика.

Магнитная связь двух обмоток, вообще говоря, оценивается отношением магнитного потока, сцепляющегося с обеими обмотками, к потоку, создаваемому одной катушкой.

Из рис. 1б видно, что только часть силовых линий катушки / замыкается вокруг катушки //. Другая часть силовых линий (на рис. 1б — линии 6, 7, 8) замыкается только вокруг катушки /. Эти силовые линии в передаче электрической энергии от первой катушки ко второй совершенно не участвуют, они образуют так называемое поле рассеяния.

Для того чтобы увеличить магнитную связь между первичной и вторичной обмотками и одновременно уменьшить магнитное сопротивление для прохождения магнитного потока, обмотки технических трансформаторов располагают на совершенно замкнутых железных сердечниках.

Первым примером выполнения трансформаторов может служить схематически изображенный на рис. 2 однофазный трансформатор так называемого стержневого типа. У него первичные и вторичные катушки c1 и с2 расположены на железных стержнях а — а, соединенных с торцов железными же накладками b — b, называемыми ярмами. Таким образом два стержня а, а и два ярма b, b образуют замкнутое железное кольцо, в котором и проходит магнитный поток, сцепляющийся с первичной и вторичной обмотками. Это железное кольцо называется сердечником трансформатора.

Вторым примером выполнения трансформаторов может служить схематически изображенный на рис. 3 однофазный трансформатор так называемого броневого типа. У этого трансформатора первичные и вторичные обмотки с, состоящие каждая из ряда плоских катушек, расположены на сердечнике образуемом двумя стержнями двух железных колец а и б. Кольца а и б, окружая обмотки, покрывают их почти целиком как бы бронею, поэтому описываемый трансформатор и называется броневым. Магнитный поток, проходящий внутри обмоток с, разбивается на две равные части, замыкающиеся каждое в своем железном кольце.

Применением железных замкнутых магнитных цепей у трансформаторов добиваются значительного снижения потока рассеяния. У таких трансформаторов потоки, сцепляющиеся с первичною и вторичною обмотками, почти равны друг другу. Предполагая, что первичная и вторичная обмотки пронизываются одним и тем же магнитным потоком, мы можем на основании общего закола индукции для мгновенных значений электродвижущих сил обмоток написать выражения:

В этих выражениях w 1 и w 2 — числа витков первичной и вторичной обмоток, a dФt — величина изменения пронизывающего катушки магнитного потока за элемент времени dt, следовательно есть скорость изменения магнитного потока. Из последних выражений можно получить следующее отношение:

т. е. индиктируемые в первичной, и вторичной катушках / и // мгновенные электродвижущие силы относятся друг к другу так же, как числа витков катушек. Последнее заключение справедливо не только по отношению к мгновенным значениям электродвижущих сил, но и к их наибольшим и действующим значениям.

Электродвижущая сила, индуктируемая в первичной, катушке, будучи электродвижущей силой самоиндукции, почти целиком уравновешивает приложенное к той же катушке напряжение . Если через E 1 и U1 обозначить действующие значения электродвижущей силы первичной катушки и приложенного к ней напряжения, то можно написать:

Электродвижущая сила, индуктируемая во вторичной катушке, равна в рассматриваемом случае напряжению на концах этой катушки.

Если, аналогично предыдущему, через E2 и U 2 обозначить действующие значения электродвижущей силы вторичной катушки и напряжения на ее концах, то можно написать:

Следовательно, приложив к одной катушке трансформатора некоторое напряжение, можно на концах другой катушки получить любое напряжение, стоит только взять подходящее отношение между числами витков этих катушек. В этом и заключается основное свойство трансформатора.

Отношение числа витков первичной обмотки к числу витков вторичной обмотки называется коэффициентом трансформации трансформатора . Коэффициент трансформации мы будем обозначать k т.

Следовательно можно написать:

Трансформатор, у которого коэффициент трансформации меньше единицы, называется повышающим трансформатором , ибо у него напряжение вторичной обмотки, или так называемое вторичное напряжение, больше напряжения первичной обмотки, или так называемого первичного напряжения. Трансформатор, у которого коэффициент трансформации больше единицы, называется понижающим трансформатором , ибо у него вторичное напряжение меньше первичного.

Работа однофазного трансформатора под нагрузкою

При холостой работе трансформатора магнитный поток создается током первичной обмотки или, вернее, магнитодвижущей силой первичной обмотки. Так как магнитная цепь трансформатора выполняется из железа и потому имеет небольшое магнитное сопротивление, а число витков первичной обмотки берется обычно большим, то ток холостой работы трансформатора невелик, он составляет 5—10% нормального.

Если замкнуть вторичную обмотку на какое-либо сопротивление, то с появлением тока во вторичной обмотке появится и магнитодвижущая сила этой обмотки.

Согласно закону Ленца магнитодвижущая сила вторичной обмотки действует против магнитодвижущей силы первичной обмотки

Казалось бы, что магнитный поток в этом случае должен уменьшаться, но если к первичной обмотке подведено постоянное по величине напряжение, то уменьшения магнитного потока почти не произойдет.

В самом деле, электродвижущая сила, индуктируемая в первичной обмотке, при нагрузке трансформатора почти равна приложенному напряжению. Эта электродвижущая сила пропорциональна магнитному потоку. Следовательно, если первичное напряжение постоянно по величине, то и электродвижущая сила при нагрузке должна остаться почти той же, какой она была при холостой работе трансформатора. Это обстоятельство имеет следствием почти полное постоянство магнитного потока при любой нагрузке.

Итак, при постоянном по величине первичном напряжении магнитный поток трансформатора почти не меняется с изменением нагрузки и может быть принят равным магнитному потоку при холостой работе.

Магнитный поток трансформатора может сохранить свою величину при нагрузке лишь потому, что с появлением тока во вторичной обмотке увеличивается и ток в первичной обмотке и при том настолько, что разность магнитодвижущих сил или ампервитков первичной и вторичной обмоток остается почти равной магнитодвижущей силе или ампервиткам при холостой работе. Таким образом появление во вторичной обмотке размагничивающей магнитодвижущей силы или ампервитков сопровождается автоматическим увеличением магнитодвижущей силы первичной обмотки.

Так как для создания магнитного потока трансформатора требуется, как было указано выше, небольшая магнитодвижущая сила, то можно сказать, что увеличение вторичной магнитодвижущей силы сопровождается почти таким же по величине увеличением первичной магнитодвижущей силы.

Следовательно, можно написать:

Из этого равенства получается вторая основная характеристика трансформатора, а именно, отношение:

где k т — коэффициент трансформации.

Таким образом, отношение токов первичной и вторичной обмоток трансформатора равно единице, деленной на его коэффициент трансформации.

Если перемножить левые части отношений между собой и правые части между собой, то получим

Последнее равенство дает третью характеристику трансформатора, которую можно выразить словами так: отдаваемая вторичной обмоткой трансформатора мощность в вольт-амперах, почти равна мощности, подводимой к первичной обмотке также в вольт-амперах.

Если пренебречь потерями энергии в меди обмоток и в железе сердечника трансформатора, то можно сказать, что вся мощность, подводимая к первичной обмотке трансформатора от источника энергии, передается вторичной обмотке его, причем передатчиком служит магнитный поток.

Поделитесь с друзьями:

Школа для электрика в Facebook:

Источник: electricalschool.info

Оценка статьи:

Загрузка… Сохранить себе в: Электрическая схема однофазного трансформатора Ссылка на основную публикацию wpDiscuzAdblock
detector

Схема включения трансформатора напряжения в сеть. Схемы соединения обмоток трансформаторов напряжения

В зависимости от назначения могут применяться трансформаторы напряжения с различными схемами соединения обмоток. Для измерения трех междуфазных напряжений можно использовать два однофазных двухобмоточных трансформатора НОМ, НОС, НОЛ, соединенных по схеме открытого треугольника (рис. 2, а), а также трехфазный двухобмоточный трансформатор НТМК, обмотки которого соединены в звезду (рис. 2, б). Для измерения напряжения относительно земли могут применяться три однофазных

Рис. 2 Схемы соединения трансформаторов напряжения

трансформатора, соединенных по схеме Y 0 /Y 0 , или трехфазный трехобмоточный трансформатор НТМИ (рис. 2, в). В последнем случае обмотка, соединенная в звезду, используется для присоединения измерительных приборов, а к обмотке, соединенной в разомкнутый треугольник, присоединяется реле защиты от замыканий на землю. Таким же образом в трехфазную группу соединяются однофазные трехобмоточные трансформаторы типа ЗНОМ и каскадные трансформаторы НКФ.

4. Конструкции трансформаторов напряжения

По конструкции различают трехфазные и однофазные трансформаторы. Трехфазные трансформаторы напряжения применяются при напряжении до 18 кВ, однофазные — на любые напряжения. По типу изоляции трансформаторы могут быть сухими, масляными и с литой изоляцией (соответственно буквы С, М или Л в обозначении типа трансформатора).

Трансформаторы напряжения с масляной изоляцией применяются на напряжение 6 — 1150 кВ в закрытых и открытых распределительных устройствах. В этих трансформаторах обмотки и магнитопровод залиты маслом, которое служит для изоляции и охлаждения.

Рис. 3. Трансформаторы напряжения однофазные масляные:

а – тип НОМ – 35; б тип ЗНОМ – 35; 1 – вывод высокого напряжения; 2 – коробка выводов низкого напряжения; 3 – бак.

Следует отличать однофазные двухобмоточные трансформаторы НОМ-6, НОМ-10, НОМ-15, НОМ-35 от однофазных трехобмоточных ЗНОМ-15, ЗНОМ-20, 3HOM-35.

Схема обмоток первых показана на рис. 3, а. Такие трансформаторы имеют два ввода ВН и два ввода НН, их можно соединить по схемам открытого треугольника, звезды, треугольника. У трансформаторов второго типа (рис. 3, б) один конец обмотки ВН заземлен, единственный ввод ВН расположен на крышке, а вводы НН — на боковой стенке бака. Обмотка ВН рассчитана на фазное напряжение, основная обмотка НН — на В, дополнительная обмотка — на 100/3 В. Такие трансформаторы называются заземляемыми и соединяются по схеме, показанной на рис. 2, в.

Трансформаторы типов ЗНОМ-15, ЗНОМ-20, ЗНОМ-24 устанавливаются в комплектных шинопроводах мощных генераторов. Для уменьшения потерь от намагничивания их баки выполняются из немагнитной стали.

Все шире применяются трансформаторы напряжения с литой изоляцией. Заземляемые трансформаторы напряжения серии 3HQJI.06 имеют пять исполнений по номинальному напряжению: 6, 10, 15, 20 и 24 кВ. Магнитопровод в них ленточный, разрезной, С-образный, что позволило увеличить класс точности до 0,2. Такие трансформаторы имеют небольшую массу, могут устанавливаться в любом положении, пожаробезопасны.

В установках 110 кВ и выше применяются трансформаторы напряжения каскадного типа НКФ. В этих трансформаторах обмотка ВН равномерно распределяется по нескольким магнитопроводам, благодаря чему облегчается ее изоляция. Трансформатор НКФ-110 (рис. 4) имеет двухстержневой магнитопровод, на каждом стержне которого расположена обмотка ВН, рассчитанная на U ф /2. Так как общая точка обмотки ВН соединена с магнитопроводом, то он по отношению к земле находится под потенциалом U ф /2. Обмотки ВН изолируются от магнитопровода также на U ф /2. Обмотки НН (основная и дополнительная) намотаны на нижнем стержне магнитопровода. Для равномерного распределения нагрузки по обмоткам ВН служит обмотка связи П. Такой блок, состоящий из магнитопровода и обмоток, помещается в фарфоровую рубашку и заливается маслом.

Рис. 4. Трансформатор напряжения НКФ-110:

а — схема; б — конструкция: 1 — ввод высокого напряжения; 2 — маслорасширитель; 3 — фарфоровая рубашка; 4 — основание; 5 — коробка вводов НН

Трансформаторы напряжения на 220 кВ состоят из двух блоков, установленных один над другим, т.е. имеют два магнитопровода и четыре ступени каскадной обмотки ВН с изоляцией на U ф /4. Трансформаторы напряжения НКФ-330 и НКФ-500 соответственно имеют три и четыре блока, т. е. шесть и восемь ступеней обмотки ВН.

Чем больше каскадов обмотки, тем больше их активное и реактивное сопротивления, возрастают погрешности, и поэтому трансформаторы НКФ-330, НКФ-500 выпускаются только в классах точности 1 и 3. Кроме того, чем выше напряжение, тем сложнее конструкция трансформаторов напряжения, поэтому в установках 500 кВ и выше применяются трансформаторные устройства с емкостным отбором мощности, присоединенные к конденсаторам высокочастотной связи С1 с помощью конденсатора отбора мощности С2 (рис. 5, а). Напряжение, снимаемое с С2 (10-15 кВ), подается на трансформатор TV, имеющий две вторичные обмотки, которые соединяются по такой же схеме, как и у трансформаторов НКФ или ЗНОМ. Для увеличения точности работы в цепь его первичной обмотки включен дроссель L, с помощью которого контур отбора напряжения настраивается в резонанс с конденсатором С2. Дроссель L и трансформатор TV встраиваются в общий бак и заливаются маслом. Заградитель ЗВ не пропускает токи высокой частоты в трансформатор напряжения. Фильтр присоединения Z предназначен для подключения высокочастотных постов защиты. Такое устройство получило название емкостного трансформатора напряжения НДЕ. На рис. 6 показана установка НДЕ-500-72.

При надлежащем выборе всех элементов и настройке схемы устройство НДЕ может быть выполнено на класс точности 0,5 и выше. Для установок 750 и 1150 кВ применяются трансформаторы НДЕ-750 и НДЕ-1150

Рис. 5. Схема трансформатор напряжения НДЕ:

Рис. 6. Конструкция трансформатор напряжения НДЕ – 500 – 72.:

1 — делитель напряжения; 2 — разъеди нитель; 3 — трансформатор напряжения и дроссель; 4 — заградитель высоко частотный; 5 — разрядник; 6 — привод

Министерство высшего профессионального образования.

Самарский Государственный Технический Университет.

Кафедра: «ЭПП»

по предмету ПЭЭ

Измерительные трансформаторы напряжения

Работу выполнил:

студент III -ЭТ-10

Ломакин С. В.

Проверил:

ДашковВ. М.

Самара 2003г.

Измерительные трансформаторы напряжения.

а)Общие сведения и схемы соединения

Трансформатор напряжения предназначен для понижения высокого напряжения до стандартного значения 100 или 100/ Ö 3 В и для отделения цепей измерения и релейной защиты от первичных цепей высокого напряжения. Схема включения однофазного трансформатора напряжения показана на рис. 1; первичная обмотка включена на напряжение сети U 1 , а ко вторичной обмотке (напряжение U 2) присоединены параллельно катушке измерительных приборов и реле. Для безопасности обслуживания один выход вторичной обмотки заземлен. ТН в отличие от трансформатора тока работает в режиме, близкому к ХХ, т.к. сопротивление параллельных катушек приборов и реле большое, а ток,

потребляемый ими, не велик.

Рис.1 Схема включения трансформатора напряжения:

1- первичная обмотка;

2- магнитопровод;

3- вторичная обмотка;

где U 1ном, U 2ном – номинальные первичное и вторичное напряжение соответственно.

Рассеяние магнитного потока и потери в сердечнике приводят к погрешности измерения

´100

Так же как и трансформаторах тока, вектор вторичного напряжения сдвинут относительно вектора первичного напряжения не точно на угол 180 0 . Это определяет угловую погрешность.

В зависимости от номинальной погрешности различают классы точности 0,2; 0,5; 1; 3.

Погрешность зависит от конструкции магнитопровода, магнитной проницаемости стали и от cosj вторичной нагрузки. В конструкции трансформаторов напряжения предусматривается компенсация погрешности по напряжению путем некоторого уменьшения числа витков первичной обмотки, а также компенсация угловой погрешности за счет специальных компенсирующих обмоток.

Суммарное потребление обмоток измерительных приборов и реле,

подключенных ко вторичной обмотке ТН, не должно превышать номинальную мощность ТН, т.к. в противном случае это приведет к увеличению погрешностей.

В зависимости от назначения могут применятся ТН с различными схемами соединения обмоток. Для измерения трех междуфазных напряжений можно использовать два однофазных двухобмоточных трансформатора НОМ, НОС, НОЛ, соединенных по схеме открытого треугольника (рис. 2, а), а также трехфазный двухобмоточный трансформатор НТМК, обмотки которого соединены в звезду (рис.2,б). Для измерения напряжения относительно земли могут применяться 3 однофазных трансформатора, соединенных по схеме Y 0 /Y 0 , или трехфазный трехобмоточный трансформатор НТМИ (рис.2, в). В последнем случае обмотка, соединенная в звезду, используется для присоединения измерительных приборов, а к обмотке, соединенной в разомкнутый треугольник, присоединяется реле защиты от замыканий на землю. Таким же образом в трехфазную группу соединяются однофазные трехобмоточные трансформаторы типа ЗНОМ и каскадные трансформаторы НКФ.

Рис. 2. Схемы соединения обмоток трансформаторов напряжения.

б) Конструкции трансформаторов напряжения

По конструкции различают трехфазные и однофазные трансформаторы. Трехфазные трансформаторы напряжения применяются при напряжении до 18 кВ, однофазные – на любые напряжения. По типу изоляции трансформаторы могут быть сухими, масляными и с литой изоляцией.

Обмотки сухих трансформаторов выполняются проводом ПЭЛ а изоляцией между обмотками служит элетрокартон. Такие трансформаторы применяются в установках до 1000 В (НОС-0,5- трансформатор напряжения однофазный, сухой, на 0,5 кВ).

Трансформаторы напряжения с масляной изоляцией применяются на напряжение 6-1150 кВ закрытых и открытых РУ. В таких трансформаторах обмотки и магнитопровод залиты маслом, которое служит для изоляции и охлаждения. Следует отличать однофазные двухобмоточные трансформаторы НОМ-6, НОМ-10, НОМ-15, НОМ-35 от однофазных трехобмоточных ЗНОМ-15, ЗНОМ-20, ЗНОМ-35.

Схема обмоток первых показана на рис.3,а.Такие трансформаторы имеют два ввода ВН и два ввода НН, их можно соединить по схемам открытого треугольника, звезды, треугольника. У трансформаторов второго типа (рис.3,б) один конец обмотки ВН заземлен, единственный ввод ВН расположен на крышке, а вводы НН – на боковой стенке. Обмотка ВН рассчитана на фазное напряжение, основная обмотка НН – на100/Ö3 В, дополнительная обмотка – на 100/3 В. Такие трансформаторы называются заземляемыми и соединяются по схеме, показанной на рис. 2,в.

Рис.3. Трансформаторы напряжения однофазные масляные: а- НОМ-35; б- ЗНОМ-35; 1- ввод ВН; 2- коробка вводов НН; 3- бак.

Рис. 4. Установка трансформатора напряжения ЗНОМ-20 в комплектном токопроводе.

Трансформаторы типов ЗНОМ-15, ЗНОМ-20, ЗНОМ-24 устанавливаются в комплектных шинопроводах мощных генераторов.Для уменьшения потерь от намагничивания их баки выполняются из немагнитний стали.

На рисунке 3 показана установка такого трансформатора в комплектном токопроводе. Трансформатор с помощью ножевого контакта 3, расположенного на вводеВН, присоединяется к пружинящим контактам, закреплённым на токопроводе1, закрытом экраном 2. К патрубку 5 со смотровыми люками 4 болтами 6 прикреплена крышка трансформатора. Таким образом, ввод ВН трансформатора находится в закрытом отростке экрана токопровода. Зажимы обмоток НН выведены на боковую стенку бака и закрываются отдельным кожухом.

Трехфазные масляные трансформаторы типа НТМИ имеют пятистержневой магнитопровод и три обмотки, соединенные по схеме, показанной на рисунке 2, в. Такие трансформаторы предназначены для присоединения приборов контроля изоляции.

Все шире применяются трансформаторы напряжения с литой изоляцией. Заземляемые трансформаторы напряжения ЗНОЛ-06 имеют пять исполнений по номинальному напряжению: 6, 10,15, 20 и 24 кВ. Магнитопровод в них ленточный, разрезной, С-образный, что позволило увеличить класс точности до 0,2. Такие трансформаторы имеют небольшую массу, могут устанавливаться в любом положении, пожаробезопасны. Трансформаторы ЗНОЛ-06 предназначены для установки в КРУ и комплектных токопроводах вместо масляных трансформаторов НТМИ и ЗНОМ, а трансформаторы серии НОЛ.08 – для замены НОМ-6 и НОМ-10.

На рис. 5. показан однофазный двухобмоточный трансформатор с незаземленными выводами типа НОЛ.08-6 на 6 кВ. Трансформатор представляет собой литой блок, в который залиты обмотки и магнитопровод. Выводы первичной обмотки А,Х, выводы вторичной обмотки расположены Рис. 5. Трансформаторнапряжения на переднем торце трансформатора НОЛ.08-6.

и закрыты крышкой.

В установках 110 кВ и выше применяются трансформаторы напряжения каскадного типа НКФ. В этих трансформаторах обмотка ВН равномерно распределяется по нескольким магнитопрводам, благодаря чему облегчается ее изоляция. Трансформатор НКФ-110 (рис.6) имеет двухстержневой магнитопровод, на каждом стержне которого расположена обмотка ВН, рассчитанные на U ф /2.

Т.к. общая точка обмотки ВН соединена с магнитопроводом, то он по отношению к земле находится под потенциалом U ф /2. Обмотки ВН изолируются от магнитопровода также на U ф /2. Обмотки НН (основная и дополнительная) намотаны на нижнем стержне магнитопровода. Для равномерного распоределения нагрузки по обмоткам ВН служит обмотка связи П. Такой блок, состоящий из магнитопровода и обмоток, помещается в фарфоровую рубашку и заливается маслом. Трансформаторы напряжения (TV) на 220 кВ состоят из двух блоков, установленных один над другим, т.е. имеют два магнитопровода и четыре ступени каскадной обмотки ВН с изоляцией на U ф /4. Трансформаторы напряжения НКФ-330 и НКФ-500 соответственно имеют четыре блока, т.е. 6 и 8 ступеней обмотки ВН. Чем больше каскадов обмотки, тем больше их активное и реактивное сопротивление, возрастают погрешности и поэтому трансформаторы НКФ 330 и НКФ-500 выпускаются только в классах точности 1 и 3. Кроме того, чем выше напряжение тем сложнее конструкция трансформаторов напряжения, поэтому в установках 500 кВ и выше применяются трансформаторные устройства с емкостным отбором мощности, присоединенные к конденсаторам высокочастотной связи С1 с помощью конденсатора отбора мощности С2 (рис.6). Напряжение, снимаемое с С2 (10-15 кВ), подается на трансформатор TV, имеющий две вторичные обмотки, которые соединяются по такой же схеме, как и у трансформаторов НКФ или ЗНОМ. Для увеличения точности работы в цепь его первичной обмотки включен дроссель L, с помощью которого контур отбора напряжения настраивается в резонанс с конденсатором С2. Дроссель L и трансформатор TV встраиваются в общий бак и заливаются маслом. Заградитель ЗВ не пропускает токи высокой частоты в трансформатор напряжения. Фильтр присоединения Z предназначен для подключения высокочастотных постов защиты, Такое устройство получило название емкостного трансформатора напряжения НДЕ. На рис 6,б показана установка НДЕ-500-72.

При надлежащем выборе всех элементов и настройке схемы устройство НДЕ может быть выполнено на класс точности 0,5 и выше. Для установок 750 и 1150 кВ применяется трансформаторы НДЕ-750 и НДЕ-1150.

Рис. 6 трансформатор напряжения НДЕ:

б) установка НДЕ-500-72:

1- делитель

2- разъединитель

3- трансформатор напряжения и дроссель

4- заградитель высокочастотный

5- разрядник

в) Выбор трансформаторов напряжения

Трансформаторы напряжения выбираются:

по напряжению установки

U уст £U ном;

по конструкции и схеме соединения обмоток;

по классу точности;

по вторичной нагрузке

S 2 å £S ном,

где S ном — номинальная мощность в выбранном классе точности, при этом следует иметь в виду, что для однофазных трансформаторов, соединенных в звезду, следует взять суммарную мощность всех трех фаз, а для соединенных по схеме открытого треугольника — удвоенную мощность одного трансформатора;

S 2 å — нагрузка всех измерительных приборов и реле, присоединенных к трансформатору напряжения, В·А.

Для упрощения расчетов нагрузку можно не разделять по фазам, тогда

Если вторичная нагрузка превышает номинальную мощность в выбранном классе точности,то устанавливают второй трансформатор напряжения и часть приборов присоединяют к нему.

Сечение проводов в цепях трансформаторов напряжения определяются по допустимой потере напряжения. Согласно ПУЭ потеря напряжения от трансформаторов напряжения до расчетных счетчиков должна быть не более 1.5% при нормальной нагрузке.

В электроустановках необходимо измерять напряжения между фазами (линейные) и напряжения фаз по отношению к земле (фазные). В зависимости от этого применяют однофазные, трехфазные или группы однофазных трансформаторов, включаемых по соответствующим схемам, которые обеспечивают выполнение нужных измерений и работу защит.

На рис. 1 приведены наиболее употребительные схемы включения трансформаторов напряжения.

В схеме на рис. 1, а использован один . Схема позволяет измерять только одно из линейных напряжений.

На рис. 1, б показаны два однофазных трансформатора, включенных по схеме неполного треугольника. Схема дает возможность измерять все три линейных напряжения.

В схеме на рис. 1, в показано включение трех однофазных трансформаторов по схеме звезды с выведенной нулевой точкой и заземлением нейтрали первичных обмоток. Схема позволяет измерять все и контролировать изоляцию в системах с изолированной нейтралью.

Рис. 1. Схемы включения трансформаторов напряжения

На схеме рис. 1, г показано включение трехфазного трехстержневого трансформатора, который позволяет изменять только линейные напряжения. Этот трансформатор непригоден для контроля изоляции, заземление его первичной обмотки не допускается.

Дело в том, что при заземлении первичной обмотки, в случае возникновения замыкания на землю (в системе с изолированной нейтралью), в трехстержневом трансформаторе возникнут большие токи нулевой последовательности, а их магнитные потоки, замыкаясь по путям рассеяния (бак, конструкции и др.), могут нагреть трансформатор до недопустимых температур.

На схеме (рис. 1, д) показано включение трехфазного компенсированного трансформатора, предназначенного для измерения только линейных напряжений.

В схеме на рис. 1, е показано включение трехфазного пятистержневого трансформатора НТМИ с двумя вторичными обмотками. Одна из них соединена в звезду с выведенной нулевой точкой и служит для измерения всех фазных и линейных напряжений, а также для контроля изоляции (в системе с изолированной нейтралью) при помощи трех вольтметров. В этом случае магнитные потоки нулевой последовательности не перегреют трансформатор, так как они будут свободно замыкаться через два боковых стержня магнитопровода.

Другая обмотка наложена на три основных стержня сердечника и соединена в разомкнутый треугольник. В эту обмотку включаются реле для сигнализации о замыканиях на землю и приборы.

Нормально на концах дополнительной вторичной обмотки напряжение равно нулю, при замыкании же одной из фаз сети на землю напряжение повышается до 3U ф оно будет равно геометрической сумме напряжений двух неповрежденных фаз. Число витков дополнительной обмотки рассчитывают так, чтобы в этом случае напряжение было равно 100 В.

Реле повышения напряжения, включенное в цепь разомкнутого треугольника, сработает и включит звуковую сигнализацию.

Затем по трем вольтметрам устанавливают, в какой фазе произошло замыкание. Вольтметр заземленной фазы покажет нуль, два других — линейное напряжение.

В системе с изолированной нейтралью на сборных шинах всех напряжений устанавливают .

Измерительные органы, в частности измерительные реле на­пряжения, включаются на фазные и междуфазные напряжения, а также на напряжения нулевой и обратной последовательностей. Для получения этих напряжений используются однофазные или трехфазные трансформаторы напряжения и фильтры напряжения обратной последовательности. Трансформаторы в этом случае име­ют различные схемы соединения обмоток, при выполнении кото­рых придерживаются следующих правил:

– в случае включения пер­вичных обмоток на фазные напряжения их начала присоединяют­ся к соответствующим фазам, а концы объединяются и соединя­ются с землей;

– при включении первичных обмоток на междуфаз­ные напряжения их начала присоединяются к предыдущим, а кон­цы – к последующим фазам в порядке их электрического чередования.

Включение однофазного трансформатора напряжения (рис. 16а).

Первич­ная обмотка трансформатора включается на напряжение двух любых фаз. Та­кая схема применяется в тех случаях, когда достаточно иметь одно междуфаз­ное напряжение, например напряжение U BC .

Схема соединения обмоток трансформаторов напряжения в открытый (неполный) треугольник (рис. 16б).

Первичные обмотки двух однофазных транс­форматоров напряжения включаются на два любых междуфазных напряжения. Вторичные обмотки соединяются последовательно. Такая схема дает возмож­ность включать реле на все междуфазные напряжения (реле KV1–KV3) и на напряжения фаз по отношению к искусственной нейтральной точке системы междуфазных напряжений. В последнем случае включение можно выполнить тремя реле, обмотки которых имеют равные сопротивления и соединены в звезду (реле KV4–KV6). Схема соединения двух однофазных трансформато­ров в открытый треугольник является наиболее распространенной. Она не мо­жет применяться в тех случаях, когда необходимо иметь фазные напряжения относительно земли.

Рис. 16. Схемы соединения измерительным трансформаторов напряжения и обмоток реле

Схема соединения обмоток трансформаторов напряжения в звезду (рис. 16в).

Как и рассмотренная схема соединения обмоток в открытый треуголь­ник, дает возможность включать реле на любые междуфазные напряжения (реле KV1–KV3) и на напряжения фаз относительно искусственной нейтральной точки системы междуфазных напряжений (реле KV4–KV6), а также по от­ношению к земле, то есть на любые фазные напряжения (реле KV7–KV9).

Рассматриваемую схему можно выполнить посредством трех однофазных трансформаторов напряжения или одного трехфазного пятистержневого. При­менение трехфазных трехстержневых трансформаторов напряжения в данном случае не допускается в связи с тем, что при замыкании на землю в сети по первичным обмоткам трансформатора через его заземленную нейтраль проходят большие токи намагничивания нулевой последовательности и трансформатор сильно перегревается.

Схема соединения обмоток трансформаторов напряжения в фильтр напря­жения нулевой последовательности (рис. 16г).

Напряжения отдельных последовательностей можно выделить из полных фазных напряжений посредством фильтров напряжений. Так, для получения напряжения нулевой последовательности первичные обмотки трансформаторов должны соединяться в звезду с заземленной нейтралью. Полученные при этом вторичные фазные напряжения суммируются путем соединения вторичных об­моток в разомкнутый треугольник, к которому подключается реле. Напряжение на обмотке реле KV будет равно 3U 0 .

Как и трансформаторы тока, трансформаторы напряжения (ТН) выполняют две функции: служат для разделения (изоляции) первичных и вторичных цепей, а так же, для приведения величины напряжения к уровню удобному для измерения (стандартное номинальное напряжение вторичной обмотки: 100/57 В). ТН работают в режиме близком к холостому ходу.

Трансформатор напряжения по принципу действия и конструктивному выполнению аналогичен силовому трансформатору. Как показано на рис. 2.6, трансформатор напряжения TV состоит из стального сердечника (магнитопровода)С , собранного из тонких пластин трансформаторной стали, и двух обмоток – первичной и вторичной, изолированных друг от друга и от сердечника.

Первичная обмотка w 1 имеющая большое число витков (несколько тысяч) тонкого провода, включается непосредственно в сеть высокого напряжения, а к вторичной обмоткеw 2 имеющей меньшее количество витков (несколько сотен), подключаются параллельно реле и измерительные приборы. Под воздействием напряжения сети по первичной обмотке проходит ток, создающий в сердечнике переменный магнитный поток Ф, который, пересекая витки вторичной обмотки, индуктирует в ней ЭДСЕ , которая при разомкнутой вторичной обмотке (холостой ход ТН) равна напряжению на её зажимахU 2 x .

Напряжение U 2 x во столько раз меньше первичного напряженияU 1 , во сколько раз число витков вторичной обмоткиw 2 меньше числа витков первичной обмоткиw 1 .

(2.16)

Отношение чисел витков обмоток называется коэффициентом трансформации и обозначается

(2.17)

Введя такое обозначение, можно написать:

(2.18)

Если ко вторичной обмотке ТН подключена нагрузка в виде реле и приборов, то напряжение на её зажимах U 2 будет меньше ЭДС на величину падения напряжения в сопротивлении вторичной обмотки. Однако поскольку это падение напряжения невелико, оно не учитывается и пересчёт первичного напряжения на вторичное производится по формулам:

(2.19)

(2.20)

Схемы соединения трансформаторов напряжения

Для правильного соединения между собой вторичных обмоток ТН и правильного подключения к ним реле направления мощности, ваттметров и счётчиков заводы-изготовители обозначают (маркируют) выводные зажимы обмоток определенным образом (см. рис 2.7, 2.8): начало первичной обмотки – А, конец – Х; начало основной вторичной обмотки – а, конец – х; начало дополнительной вторичной обмотки – ад, конец – хд.

Рис. 2.8. Схемы соединения обмоток однофазных трансформаторов напряжения с одной вторичной обмоткой

На рис. 2.8 и 2.9 приведены основные схемы соединения обмоток однофазных ТН.

На рис. 2.8, а дана схема включения одного ТН на междуфазное напряжение. Эта схема применяется, когда для защиты или измерений достаточно одного междуфазного напряжения.

На рис. 2.8, б приведена схема соединения двух ТН в открытый треугольник, или в неполную звезду. Эта схема, получившая широкое распространение, применяется, когда для защиты или измерений нужно иметь два или три междуфазных напряжения.

На рис. 2.8, в приведена схема соединения трёх ТН в звезду. Эта схема также получила широкое распространение и применяется, когда для защиты или измерений нужны фазные напряжения, или же фазные и междуфазные напряжения одновременно.

На рис. 2.8, г приведена схема соединения трёх ТН треугольник – звезда. Эта схема обеспечивает повышенное напряжение на вторичной стороне, равное ~ 173 В. Такая схема, в частности, используется для питания электромагнитных корректоров напряжения устройств автоматического регулирования возбуждения генераторов.

Рис. 2.9. Схема соединения обмоток трансформатора напряжения с двумя вторичными обмотками

На рис. 2.9 представлена схема соединения трансформаторов напряжения, имеющих две вторичные обмотки. Первичные и вторичные основные обмотки соединены в звезду, т.е. так же как в рассмотренной выше схеме на рис. 2.8, в . Дополнительные вторичные обмотки соединены в схему разомкнутого треугольника (на сумму фазных напряжений). Такое соединение применяется для получения напряжения нулевой последовательности, необходимого для включения реле напряжения и реле направления мощности защиты от однофазных КЗ в сети с заземлёнными нулевыми точками трансформаторов, и для сигнализации при однофазных замыканиях на землю в сети с изолированными нулевыми точками трансформаторов. Как известно, сумма трёх фазных напряжении в нормальном режиме, а также при двух-трёхфазных КЗ равна нулю. Поэтому, в указанных условиях напряжение между точками О1-О2 на рис. 2.9 равно нулю (практически между этими точками имеется небольшое напряжение: 0,5–2 В, которое называется напряжением небаланса). При однофазном КЗ в сети с заземлёнными нулевыми точками трансформаторов (сети 110 кВ и выше) фазное напряжение поврежденной фазы становится равным нулю, а геометрическая сумма фазных напряжений двух неповреждённых фаз оказывается равной фазному напряжению.

В сети с изолированными нулевыми точками трансформаторов (сети 35 кВ и ниже) при однофазных замыканиях на землю напряжения неповреждённых фаз относительно земли становятся равными междуфазному напряжению, а их геометрическая сумма оказывается равной утроенному фазному напряжению. Для того чтобы в последнем случае напряжение на реле не превосходило номинального значения, равного 100 В, у ТН, предназначенных для сетей, работающих с изолированными нулевыми точками трансформаторов, вторичные дополнительные обмотки, соединяемые в схему разомкнутого треугольника, имеют увеличенные в 3 раза коэффициент трансформации, например 6000/100/3 В.

Напряжение нулевой последовательности может быть также получено от специальных обмоток трёхфазных ТН. В конструкции, показанной на рис. 2.10, специальные обмотки расположены на крайних стержнях пятистержневого сердечника и соединены между собой последовательно. В нормальном режиме, а также при двух- и трех фазных КЗ, когда сумма фазных напряжений равна нулю, магнитный поток в крайних стержнях отсутствует, и поэтому напряжении на специальных обмотках нет. При однофазных КЗ или замыканиях на землю сумма фазных напряжений не равна нулю. Поэтому магнитный поток замыкается по крайним стержням и индуктирует напряжение на специальных обмотках.

Рис. 2.10. Схема соединений обмоток трёхфазного трансформатора напряжения с дополнительной обмоткой, расположенной на крайних стержнях

В другой конструкции, показанной на рис. 2.11, имеются дополнительные вторичные обмотки, расположенные на основных стержнях и соединённые в схему разомкнутого треугольника.

При включении первичных обмоток ТН на фазные напряжения они соединяются в звезду, нулевая точка которой обязательно соединяется с землей (заземляется), как показано на рис. 2.8, в ; 2.9 – 2.11. Заземление первичных обмоток необходимо для того, чтобы при однофазных КЗ или замыканиях на землю в сети, где установлен ТН, реле и приборы, включённые на его вторичную обмотку, правильно измеряли напряжение фаз относительно земли. Вторичные обмотки ТН подлежат обязательному заземлению независимо от схемы их соединений. Это заземление является защитным, обеспечивающим безопасность персонала при попадании высокого напряжения во вторичные цепи. Обычно заземляется нулевая точка звезды (рис. 2.8,в иг ) или один из фазных проводов – как правило, фазы «В » – для удобства проверки правильности включения электросчётчиков (рис. 2.8,а иб , 2.9). В проводах, соединяющих точку заземления с обмотками ТН, не должно быть коммутационных и защитных аппаратов (рубильников) переключателей, автоматических выключателей, предохранителей и т.д.). Сечение заземляющего провода должно быть не менее 4 мм 2 (по меди).

Рис. 2.11. Схема соединений обмоток трёхфазного пятистержневого трансформатора напряжения с дополнительной обмоткой, расположенной на основных стержнях

На промышленных предприятиях широко используются трансформаторы напряжения типа 3×ЗНОЛ-6(10) и НТМИ. Для защиты трансформаторов напряжения со стороны ВН обычно используются высоковольтные предохранители (например, ПКТ-10, ПКТ-35). Для защиты вторичных обмоток трансформаторов напряжения от перегрузок и КЗ применяются автоматические выключатели с отсечкой

.

В схемах указаны меры, которые предпринимаются для защиты сети от самопроизвольного смещения нейтрали при феррорезонансе трансформатора напряжения. Феррорезонанс возникает в случае, когда ёмкость, какой либо фазы в сети компенсируется индуктивностью трансформатора напряжения, в этой фазе напряжение меняет знак и напряжение нейтрали приобретает величину

. Такое явление может произойти при малой ёмкости сети – подаче напряжения на холостые шины, или в случае, если общая длина подключенных кабелей меньше 3 км, а воздушных линий меньше 60 км.

Для защиты от феррорезонансных перенапряжений в схемах с трансформаторами НТМИ или 3×ЗНОЛ применяется включение резисторов общим сопротивлением 25 Ом на обмотку 3U 0 .

Однако включение такой нагрузки приводит к перегрузке дополнительной обмотки ТН при замыканиях на землю, и такой режим может существовать ограниченное время: до 8 часов для НТМИ-10.

В настоящее время в России и за рубежом выпускаются трансформаторы серий НАМИ-10, НТМ(i ), НОМ и НАМИТ-6(10)-2, которые обладают антирезонансными свойствами.

Балансная схема фильтра 3 U 0 .

Фильтр напряжения нулевой последовательности (3U 0) может быть выполнен двумя способами: по напряжению – при наличии трансформатора напряжения с отдельной обмоткой разомкнутого треугольника, или по схеме фильтра напряжения нулевой последовательности, встроенного в реле, и предназначенного для подключения к звезде напряжений, при отсутствии такой обмотки. Такая схема используется, например, в ячейках фирмы «Таврида-Электрик». Схема балансного фильтра показана на рис. 2.12.

Рис. 2.12. Схема фильтра напряжения нулевой последовательности

Три резистора одинаковой величины подключаются соответственно к фазам а ,в ,с напряжения обмотки ТН соединённой в звезду, ко вторым концам резисторов, соединённым вместе и выводу нейтрали ТН подключается реле напряжения. На реле выделяется напряжениеU 0 .

Для сигнализации замыкания на землю выполняются уставки:

Схема работает неправильно при перегорании предохранителей на стороне ВН (или НН, если они там имеются).

Электрощит Самара

Выбор региона

Азербайджан

Армения

Белоруссия

Грузия

Дальнее зарубежье

Казахстан

Киргизия

Молдова

Монголия

Прибалтика

Таджикистан

Туркменистан

Узбекистан

Украина

Москва

Санкт-Петербург

Алтайский край

Амурская область

Архангельская область

Астраханская область

Белгородская область

Брянская область

Владимирская область

Волгоградская область

Вологодская область

Воронежская область

Еврейская автономная область

Забайкальский край

Ивановская область

Иркутская область

Кабардино-Балкарская Республика

Калининградская область

Калужская область

Камчатский край

Карачаево-Черкесская республика

Кемеровская область

Кировская область

Костромская область

Краснодарский край

Красноярский край

Курганская область

Курская область

Ленинградская область

Липецкая область

Магаданская область

Московская область

Мурманская область

Ненецкий автономный округ

Нижегородская область

Новгородская область

Новосибирская область

Омская область

Оренбургская область

Орловская область

Пензенская область

Пермский край

Приморский край

Псковская область

Республика Адыгея

Республика Алтай

Республика Башкортостан

Республика Бурятия

Республика Дагестан

Республика Ингушетия

Республика Калмыкия

Республика Карелия

Республика Коми

Республика Марий Эл

Республика Мордовия

Республика Саха (Якутия)

Республика Северная Осетия-Алания

Республика Татарстан (Татарстан)

Республика Тыва

Республика Хакасия

Ростовская область

Рязанская область

Самарская область

Саратовская область

Сахалинская область

Свердловская область

Смоленская область

Ставропольский край

Тамбовская область

Тверская область

Томская область

Тульская область

Тюменская область

Удмуртская республика

Хабаровский край

Ханты-Мансийский автономный округ

Челябинская область

Чеченская республика

Чувашская республика (Чувашия)

Чукотский автономный округ

Ямало-ненецкий автономный округ

Ярославская область

Подключение одно- и трехфазного трансформатора

Трансформаторы

могут быть подключены в различных конфигурациях в зависимости от области применения. Конфигурации состоят из однофазных и трехфазных подключений. Однофазные соединения обычно используются в жилых помещениях, а трехфазные — в коммерческих и промышленных.

Обмотки трансформатора высокого напряжения имеют маркировку h2, h3 и т. Д., А обмотки трансформатора низкого напряжения имеют маркировку X1, X2 и т. Д.

Подключение однофазного трансформатора

Электроэнергия используется в жилых домах (односемейные, двухквартирные и многоквартирные дома) для обеспечения энергией освещения, отопления, охлаждения, приготовления пищи и т. Д. Электроснабжение жилых домов обычно составляет 1ф, 120/240 В.

Низкое напряжение (120 В) используется для розеток общего назначения и общего освещения. Высокое напряжение (240 В) используется для нагрева, охлаждения, приготовления пищи и т. Д.

Электрооборудование в жилых помещениях может быть надземным или боковым.Воздушное соединение — это электрическое соединение, при котором вводные провода проходят по воздуху от опоры к зданию.

Сервисный отвод — это электрический сервис, в котором входные провода для обслуживания проложены под землей от инженерной системы до точки обслуживания. См. Рисунок 1.

Рис. 1. Подвесной или служебный отвод можно использовать для электроснабжения жилого дома.

Подключение трехфазного трансформатора

Три трансформатора 1φ подключены для выработки напряжения 3φ.Три трансформатора могут быть соединены звездой или треугольником.

В соединении «звезда» конец каждой катушки подключается к входящим линиям электропередачи (первичная сторона) или используется для подачи питания на нагрузку или нагрузки (вторичная сторона). Остальные концы каждой катушки соединены вместе.

В соединении треугольником каждая катушка трансформатора соединена встык, образуя замкнутый контур. Каждая точка подключения в треугольнике присоединяется к входящим линиям электропередачи или используется для подачи питания на нагрузку или нагрузки.

Выходное напряжение и тип, доступный для нагрузки или нагрузок, определяются тем, подключен ли трансформатор по схеме звезды или треугольника. См. Рисунок 2.

Рисунок 2. Трехфазные трансформаторы можно подключать по схеме звезды или треугольника.

Отводы вторичной обмотки трансформатора

Многие трансформаторы имеют вторичную обмотку, к которой прикреплен дополнительный вывод (отвод).

Отвод — это соединение, выведенное из обмотки в точке между ее конечными точками, позволяющее изменять соотношение напряжения или тока.Ответвители позволяют получать разное выходное напряжение от трансформатора. См. Рисунок 3.

Например, выходное напряжение между выводами 1 и 2 составляет 120 В переменного тока, потому что соотношение витков составляет 1: 1 (от 100 до 100). Выходное напряжение между ответвлением и выводом 1 составляет 24 В переменного тока, так как передаточное число составляет примерно 4,17: 1 (от 100 до 24).

Рисунок 3. Отводы позволяют получать различные выходные напряжения от трансформатора.

Отвод, который разделяет вторичную обмотку пополам, называется центральным отводом .Обычное применение трансформатора с центральным ответвлением — это распределительный трансформатор.

Распределительный трансформатор используется в жилых домах и на предприятиях для изменения высокого напряжения распределительных линий энергокомпании на обычное питание 240/120 В переменного тока для жилых домов и предприятий. См. Рисунок 4.

Рисунок 4. Трансформатор с центральным ответвлением используется для переключения высокого напряжения распределительных линий энергокомпании на обычное питание 240/120 В переменного тока для жилых домов и предприятий.

Центральный отвод подключается к заземлению и становится общим проводом. Напряжение на выходных линиях составляет 240 В переменного тока. Однако напряжение, измеренное между любой выходной линией и центральным ответвлением, составляет 120 В переменного тока.

Электропитание 240 В переменного тока используется для питания устройств в доме, требующих большого количества рабочей мощности, таких как центральный кондиционер, водонагреватель, сушилка для одежды и кухонная плита. Эти высокомощные устройства работают от 240 В переменного тока, чтобы обеспечить подачу питания по проводам меньшего диаметра.

Питание 120 В переменного тока подключено к электрическим розеткам и системе освещения. Это обеспечивает гораздо более безопасный уровень напряжения, который можно использовать на небольших электрических устройствах.

Управляющие трансформаторы

Управляющий трансформатор — это трансформатор, который используется для понижения напряжения в цепи управления системы или машины. Наиболее распространенные трансформаторы управления имеют две первичные обмотки и одну вторичную обмотку. См. Рисунок 5.

Рисунок 5 .Наиболее распространенные трансформаторы управления имеют две первичные обмотки и одну вторичную обмотку.

Первичные обмотки управляющего трансформатора скрещены, так что можно использовать металлические перемычки для подключения первичных обмоток при работе 240 В переменного тока или 480 В переменного тока.

В большинстве приложений управляющий трансформатор используется для понижения основного или линейного напряжения 240 В переменного тока или 480 В переменного тока до управляющего напряжения 120 В переменного тока.

240 В Первичный

Чтобы получить управляющее напряжение 120 В переменного тока от сетевого напряжения 240 В переменного тока, две первичные катушки должны быть соединены параллельно.См. Рисунок 6.

Если первичные катушки соединены параллельно, эффективные витки двух первичных катушек равны 200, как если бы первичная катушка была только одна. Если вторичная обмотка имеет 100 витков, соотношение витков составляет 2: 1. Это означает, что входное напряжение 240 В переменного тока дает выходное напряжение 120 В переменного тока.

Рисунок 6. Чтобы получить управляющее напряжение 120 В переменного тока из сетевого напряжения 240 В переменного тока, две первичные катушки должны быть соединены параллельно.

480 В Первичный

Чтобы получить управляющее напряжение 120 В переменного тока от сетевого напряжения 480 В переменного тока, две первичные катушки должны быть соединены последовательно.См. Рисунок 7.

Если первичные обмотки соединены последовательно, эффективные витки двух первичных обмоток равны 400, что составляет соотношение витков 4: 1. Это означает, что входное напряжение 480 В переменного тока дает выходное напряжение 120 В переменного тока.

Рисунок 7. Чтобы получить управляющее напряжение 120 В переменного тока из сетевого напряжения 480 В переменного тока, две первичные катушки должны быть соединены последовательно.

Однофазные трансформаторы, подключенные треугольником

---

---

ЗАДАЧИ

• объясните с помощью схем, как подключаются однофазные трансформаторы. в трехфазной схеме с замкнутым треугольником.

• Опишите отношения между напряжениями на каждой катушке и на трехфазные линии для входа (первичный) и вывода (вторичный) блока трансформаторов дельта-дельта.

• перечислить шаги процедуры проверки правильности подключения вторичные обмотки в схеме замкнутого треугольника включают типичное напряжение чтения.

• опишите, как блок трансформаторов, соединенных треугольником, может обеспечить как 240 В, трехфазная нагрузка и 120/240 В, однофазная, трехпроводная нагрузка.

• Опишите с помощью диаграмм соединение открытого треугольника и его использование.

• определить ответвления первичной обмотки для трехфазного подключения.

Большая часть электроэнергии вырабатывается трехфазными генераторами переменного тока. Трехфазные системы используются для передачи и распределения вырабатываемая электрическая энергия. Напряжение в трехфазных системах часто должно быть преобразованным, либо от более высокого значения к более низкому значению, либо от более низкого значения значение к более высокому значению.

Преобразование напряжения в трехфазных системах обычно достигается с помощью использование трех однофазных трансформаторов (1). Эти трансформаторы могут быть подключены несколькими способами для получения желаемых значений напряжения.

Обычная схема подключения, которую часто требуется использовать электрику для трех однофазных трансформаторов используется соединение по схеме «треугольник».

Другой тип соединения, который обычно используется, — это открытый треугольник или V соединение, которое требует только двух трансформаторов для преобразования напряжения на трехфазная система.

ЗАКРЫТЫЙ ТРЕУГОЛЬНИК

Когда три однофазных катушки подключены так, что каждый конец катушки подключен к началу другой катушки, простая система замкнутого треугольника принудительно (2).

ил. 1 Три больших однофазных, станционного класса, маслонаполненных трансформаторы (McGraw-Edison Company, Power Systems Division)

ил. 2 Простое соединение треугольником

Когда три катушки обозначены как Coil A, Coil B и Coil C, конец каждой из трех катушек обозначена буквой 0.Истоки катушек помечены A, B и C. Обратите внимание, что каждый конец катушки соединен с другой катушкой. начало. Каждая из трех точек соединения связана с подводящим проводом. трехфазная система.

Если три однофазных трансформатора должны использоваться для понижения 2400 вольт, трехфазный, до 240 вольт, трехфазный, используется соединение по схеме «треугольник». Каждый из трех трансформаторов рассчитан на 2400 вольт высоковольтной сети. сторона и 240 вольт на стороне низкого напряжения (3).

ПОДКЛЮЧЕНИЕ ДЕЛЬТА

Выводы трансформатора на входе высокого напряжения или первичной обмотке каждого однофазный трансформатор маркируется h2 и h3. Провода на низковольтном выходная или вторичная сторона каждого однофазного трансформатора помечены X1 и X2.

Для подключения первичных обмоток высокого напряжения по схеме замкнутого треугольника. к трехфазному источнику три обмотки подключаются следующим образом: при подключении конец одной первичной обмотки подключается к начало следующей первичной обмотки.В fgr3 h2 — начало каждой катушки, а h3 — конец каждой катушки. Таким образом, каждый конец первичной обмотки h3 подключен к началу h2 другой первичной обмотки. Трехфазный Линейный провод также подключается в каждой точке соединения h2-h3. Обратите внимание, что первичный обмотка каждого трансформатора подключается непосредственно к линии напряжения. Это означает, что трансформаторы, соединенные треугольником, должны быть намотаны на всю линию. Напряжение. На рисунке 3 каждое из трех линейных напряжений составляет 2400 вольт, а первичная обмотка каждого трансформатора также рассчитана на 2400 вольт.После подключения высоковольтной первичной обмотки трехфазный 2400-вольтный вход может быть под напряжением. Нет необходимости проверять полярность входная сторона.

ил. 3 Принципиальная схема подключения трансформатора треугольник-треугольник

Следующим шагом будет подключение низковольтного выхода или вторичных обмоток. в паттерне закрытая дельта. Выводы вторичной обмотки обозначены X1 для начало каждой катушки и X2 для конца каждой катушки.При создании подключений на вторичной обмотке, необходимо соблюдать следующую процедуру:

1. Убедитесь, что выходное напряжение каждого из трех трансформаторов составляет 240 вольт.

2. Соедините конец одной вторичной обмотки с началом другой. вторичная обмотка (4).

ил. 4: Вольтметр используется для проверки правильности подключения.

ил. 5: Показания вольтметра указывают на неправильное подключение.

Напряжение на открытых концах, показанное в 4, должно быть таким же. как выход каждого трансформатора или 240 вольт. Если один из трансформаторов имеет обратное соединение вторичной обмотки, напряжение на разомкнутом концы будут 1,73 х 240 = 415 вольт.

ill 5 показывает неправильное соединение, которое необходимо изменить, чтобы что это такое же соединение, как показано на 4.

илл. 6 показывает правильное подключение вторичной обмотки. третьего трансформатора .Напряжение на двух последних открытых концах должен быть равен нулю, если все трансформаторы подключены, как показано. Если напряжение равен нулю на двух последних открытых концах, они могут быть соединены вместе. Затем в каждую из трех точек соединения X1 — Х2. Эти три провода представляют собой трехфазный выход на 240 вольт. Обратите внимание, что каждый трех линейных напряжений и каждого из трех выходных напряжений трансформатора равно 240 вольт.

ил.6: Показания вольтметра указывают на правильность подключения.

Когда вторичная обмотка третьего трансформатора перевернута, напряжение на последних двух открытых выводах 240 + 240 = 480 вольт.

ill 7 показывает неправильное соединение, которое приводит к считыванию 480 вольт. Подключения на вторичной обмотке третьего трансформатора должны быть наоборот.

ил. 7: (см. Вверху справа) Показания вольтметра указывают на обратное катушка

Внимание: никогда не завершайте последнее подключение, если есть разница напряжений. больше нуля.Если соединения правильные, эта разность потенциалов равно нулю. Соблюдайте технику безопасности. Обесточьте первичную обмотку при выполнении соединения.

Когда три трансформатора соединены своими первичными обмотками по схеме треугольник, а вторичные обмотки — по схеме треугольник, общее соединение называется треугольником. связь. Первый символ дельты указывает способ подключения первичные обмотки, а второй символ треугольника показывает, как вторичные обмотки подключены.Когда два или три однофазных трансформатора используются для пошагового понижающее или повышающее напряжение в трехфазной системе, группа называется трансформатором банк.

ил. 8: Схема подключения треугольника-треугольника.

ill 8 — еще один способ сначала показать соединение по схеме «треугольник». показано на рисунке 3. Проследив соединение, можно видно, что все обмотки высокого и низкого напряжения соединены в паттерн закрытая дельта.Схема трансформатора такого типа часто используется электриком.

НАПРЯЖЕНИЕ И ТОК

При любом подключении трансформатора по замкнутому треугольнику необходимо учитывать два важных факта. имел в виду.

1. Линейное напряжение и напряжение на обмотках трансформатора равны такой же. Исследование любого соединения треугольником показывает, что каждая катушка трансформатора подключается непосредственно к двум линейным выводам: следовательно, линейное напряжение и напряжение обмотки трансформатора должны быть одинаковыми.

2. Линейный ток больше, чем ток катушки при соединении треугольником. трансформаторный банк. Линейный ток равен 1,73 x ток катушки. Изучение соединения трансформатора с замкнутым треугольником показывает, что каждый линейный провод запитан двумя токами обмотки трансформатора, которые не совпадают по фазе и, следовательно, не могут быть добавлено напрямую.

В схеме, показанной на 9, ток катушки в каждом трансформаторе вторичный — 10 ампер. Однако линейный ток составляет 1,73 x 10 или 17.3 амперы. Поскольку токи в катушке не совпадают по фазе, общий ток не равен 10 + 10 или 20 ампер. Скорее, полный ток — это результирующий ток в сбалансированная система с замкнутым треугольником и равна 1,73 x ток катушки (1,73 равно квадратному корню из трех).

Три однофазных трансформатора одинаковой мощности в киловольт-амперах (кВА) используются почти во всех блоках трансформаторов с подключением по схеме треугольник-треугольник, используемых для питания сбалансированные трехфазные промышленные нагрузки. Например, если промышленная нагрузка состоит из трехфазных двигателей, ток в каждом линейном проводе сбалансирован.Для определения общей мощности в кВА всего трансформатора, подключенного по схеме треугольник-треугольник. банк, добавьте три номинала трансформатора кВА. Таким образом, если каждый трансформатор номинальная мощность 50 кВА, общая кВА составляет 50 + 50 + 50 = 150 кВА

ил. 9: Линейный ток в квадрате rt (3) умноженный на ток катушки в треугольнике. связь.

ОБСЛУЖИВАНИЕ ПИТАНИЯ И ОСВЕЩЕНИЯ ОТ ТРАНСФОРМАТОРА, ПОДКЛЮЧЕННОГО ТРЕУГОЛЬНИКОМ БАНК

Блок трансформаторов, соединенных треугольником, с одной вторичной обмоткой трансформатора с центральным отводом, может использоваться для питания двух типов нагрузки: (1) 240 В, трехфазный промышленная силовая нагрузка и (2) 120/240 В, однофазное, трехпроводное освещение нагрузка.

Однофазный трансформатор для питания однофазных трехпроводных осветительная нагрузка обычно больше по размеру, чем два других трансформатора в банк. Это позаботится о размещенной здесь дополнительной световой нагрузке. А отвод должен быть выведен из средней точки низковольтной обмотки на 240 вольт. так что можно получить однофазное трехпроводное питание с напряжением 120/240 В. Многие трансформаторы имеют низковольтную сторону, состоящую из двух Обмотки на 120 вольт.Эти обмотки можно соединить последовательно на 240 вольт, параллельно на 120 вольт или последовательно с выведенным отводом, чтобы дать 120 / 240-вольтное обслуживание.

ил 10А иллюстрирует три однофазных трансформатора, соединенных как Блок трансформаторов дельта-дельта. Каждый трансформатор имеет два 120-вольтовых низковольтных обмотки. Эти 120-вольтовые обмотки соединены последовательно, чтобы получить общий выходное напряжение 240 вольт на каждый трансформатор. Схема подключения для высоковольтный ввод или первичная обмотка замкнута треугольником.Низковольтный выходные или вторичные обмотки также подключены по схеме замкнутого треугольника. для обеспечения трехфазного питания 240 В для промышленной силовой нагрузки. Примечание на рисунке 10A средний трансформатор питает однофазный ток, трехпроводная осветительная нагрузка 120/240 вольт. Этот центральный трансформатор имеет среднюю нажмите на вторичную (выходную) сторону, чтобы подать напряжение 120/240 вольт. Также обратите внимание что этот отвод подключен к заземленному нейтральному проводу. ill 10B показывает один представление линейной диаграммы.

Трехфазная промышленная энергосистема на 240 В также подключена к Блок трансформаторов, проиллюстрированный на 10B. Проверка соединений показывает что обе линии A и C трехфазной 240-вольтовой системы имеют 120 вольт К земле, приземляться. Линия B, однако, имеет 208 вольт на землю (120 x 1,73 = 208). Этот ситуация называется высокой фазой.

Статья 384-3 Национального электротехнического кодекса требует, чтобы фаза высокого напряжения или дикая нога, или высокая нога быть оранжевого цвета и помещаться посередине в распределительный щит или щиток.

Осторожно: Ситуация с высокой фазой может представлять серьезную опасность для человека. жизни, а также к любому 120-вольтовому оборудованию, неправильно подключенному между высокая фаза и нейтраль. Когда напряжение на земле превышает 250 вольт на любом проводник в любом металлическом кабельном канале или кабеле с металлической оболочкой, Национальная электротехническая Код требует специальной защиты от склеивания.

Например, если для подключения услуг используется жесткий кабелепровод, необходимо быть два локаута. Одна контргайка используется снаружи и одна внутри любой выпускной коробки. или шкаф.Обычная концевая втулка кабелепровода также должна использоваться для защиты изоляция проводов в кабелепроводе. Где проводники выше для данного размера этот кабельный ввод должен быть изолирующим или эквивалентным, в соответствии с Национальными правилами установки электрооборудования в разделе о шкафах.

Обратите внимание, что для незаземленных цепей наибольшее напряжение между заданными проводник и любой другой проводник цепи считается напряжением К земле, приземляться.

ил.10A: Блок трансформаторов с замкнутым треугольником, питающий однофазный трехпроводной осветительная нагрузка и трехфазная трехпроводная силовая нагрузка.

ил. 10B: Однолинейная схема трансформатора A-is с трехфазным четырехпроводным вторичный.

СОЕДИНЕНИЕ ОТКРЫТО-ТРЕУГОЛЬНИК ИЛИ V

Трехфазное преобразование энергии возможно с использованием всего двух трансформаторов. Такое соединение называется открытым треугольником или V-соединением. В соединение с открытым треугольником часто используется в экстренных случаях, когда один из трех трансформаторы в банке дельта-дельта выходят из строя.Когда это необходимо как можно скорее восстановить трехфазное электроснабжение потребителя, неисправный трансформатор может быть отключен с помощью разомкнутого треугольника договоренность.

В следующем примере показано, как соединение разомкнутого треугольника может использоваться в чрезвычайная ситуация. Три трансформатора на 50 кВА, каждый на 2400 вольт на обмотка высокого напряжения и 240 вольт на обмотке низкого напряжения, подключены в банке дельта-дельта (11). Этот банк закрытой дельты используется для пошагового понизить трехфазный вход 2400 В до трехфазного выхода 240 В, чтобы снабжение промышленного потребителя.Внезапно трехфазное питание отключено. прервано из-за удара молнии и повреждения одного из трансформаторов. Сервис необходимо немедленно восстановить. Эта ситуация проиллюстрирована на 12.

ил. 11: Три однофазных трансформатора, используемых для создания трехфазного распределения. система .

ил. 12: Открытое соединение треугольником. ПРИМЕЧАНИЕ: ТРАНСФОРМАТОР 3 НЕИСПРАВЕН. ВЕДУЩИЕ ОТКЛЮЧЕНЫ.

ил. 13: Принципиальная схема соединения треугольником или V.

Трансформатор 3 неисправен. Если все выводы поврежденного трансформатор отключается, батарея с замкнутым треугольником автоматически становится блок трансформаторов открытого треугольника.

Принципиальная схема этого соединения с открытым треугольником проиллюстрирована на 13. Обратите внимание, что после снятия одного трансформатора треугольное расположение катушек открыт с одной стороны. Поскольку схематическая диаграмма напоминает букву V, это расположение также называется V-образным соединением.

Хотя кажется, что общая кВА в банке открытой дельты должна составлять две трети рейтинг банка с закрытой дельтой, фактический рейтинг в кВА банка с открытой дельтой составляет всего 58 процентов емкости закрытого дельта-банка. Причина для это то, что токи двух трансформаторов в разомкнутом треугольнике не совпадают по фазе, в результате чего общая доступная мощность разомкнутого треугольника банк составляет всего 58 процентов вместо 66,7 процента.

В примере с открытым треугольником подключены три трансформатора мощностью 50 кВА. в банке дельта-дельта.Это дает общую мощность в кВА 50 + 50 + 50 = 150 кВА для замкнутой дельты. Когда один трансформатор отключен, блок трансформаторов переходит в конфигурацию открытого треугольника, и общая Мощность кВА в настоящее время составляет только 58 процентов от первоначальной мощности по схеме «замкнутый треугольник».

150×0,58 = 87кВА

В некоторых случаях сначала устанавливается блок трансформаторов с разомкнутым треугольником. Третий трансформатор добавляется при увеличении промышленной мощности нагрузки. на банке трансформатора гарантирует добавление.Когда третий трансформатор добавляется в банк, формируется закрытый дельта банк.

Когда два трансформатора установлены по схеме открытого треугольника, Общая емкость банка может быть определена с помощью следующей процедуры.

1. Сложите два отдельных трансформатора номинальной мощностью кВА. (Для данной проблемы однофазные трансформаторы рассчитаны на 50 кВА.)

50 + 50 = 100 кВА

2. Затем умножьте общее значение кВА на 86,5 процента. Это даст общая мощность блока трансформаторов открытого треугольника в кВА.

100 x 86,5% = 87 кВА

Таким образом, у банка с открытой дельтой мощность кВА составляет 58 процентов от мощности. закрытого дельта-банка; банк с открытой дельтой имеет мощность 86,5 процента кВА мощности двух трансформаторов.

Другой способ объяснить снижение процентной доли выходной кВА — использовать номинальные напряжения и токи. В паттерне открытого дельта нет вектора сложение тока в точке соединения; линейный ток равен к току катушки.Как и в паттерне закрытая дельта, открытая дельта напряжение на линиях такое же, как напряжения катушки. Результаты могут быть показано в следующем примере: Если каждый из трансформаторов рассчитан на 50 кВА и вторичные напряжения составляют 240 вольт, тогда ток катушки каждого трансформатор 50 000/240 = 208 А. В схеме разомкнутого треугольника линия I равна Катушка I и линия E равны катушке E. Трехфазная мощность двух трансформаторов подключенный открытый треугольник:

Линия E x Линия I x 1.73 = 86,5 кВА.

Это то же самое, что 86,55% от двух добавленных кВА. Это тоже то же самое, что и 58% от первоначальной 150 кВА или в 1,73 раза больше, чем 50 кВА.

ТРЕХФАЗНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ С ПЕРВИЧНЫМИ ОТВЕТВИТЕЛЯМИ

Некоторые распределительные трансформаторы на заводе предварительно собираются и подключаются на заводе. заводом в трехфазную батарею в едином корпусе или как единое целое. Эти сборки состоят из трех однофазных трансформаторов в одном корпусе, обычно сухого типа с воздушным охлаждением.У некоторых есть клеммы первичного ответвления, так что напряжение питания можно подобрать более точно (14). Электрик необходимо производить регулировку на работе, пока первичная обмотка трансформатора соответствует измеренному напряжению питания. Вторичный затем будет производить требуемое напряжение для достижения более точного соответствия напряжению, указанному на паспортной табличке оборудования. Коммунальные предприятия не всегда предоставляют желаемое точное напряжение. Также может быть падением напряжения внутри установки.

При использовании ответвлений на трехфазном трансформаторе или группе трансформаторов важно, чтобы одинаковые ответвления на каждой из трех первичных обмоток были подключены. в том же положении на каждой катушке.(См. Раздел «Отводы первичной обмотки трансформатора» в блоке 17.) При неправильном подключении отводов могут возникнуть следующие проблемы:

1. Выходное напряжение на каждом из трех вторичных напряжений не будет такой же. Это вызовет большие несимметричные токи, которые вызовут перегрев. асинхронных двигателей.

2. Нежелательный циркулирующий ток создаст состояние «ложной нагрузки». если трансформатор подключен по схеме треугольник-треугольник.

Отводы используются для стабильно высокого или низкого напряжения.Они не используются с напряжения, которые колеблются или часто меняются.

ил. 14: Отводы для трехфазной батареи .

РЕЗЮМЕ

Однофазные трансформаторы часто используются для создания различных схем питание трехфазных нагрузок. Один из паттернов — паттерн закрытая дельта. В этом шаблон, линейное напряжение такое же, как фазное напряжение, но ток на линиях в 1,73 раза больше тока катушки. Убедитесь, что выводы катушки отмечены правильно и дважды проверьте процедуры подключения перед подачей питания банк дельта-трансформаторов.

Однофазные трансформаторы могут подключаться по схеме разомкнутого треугольника для обеспечения питание системы пониженной мощности, если один из фазных трансформаторов терпит неудачу. Однофазные трансформаторы, подключаемые по замкнутому или разомкнутому треугольнику. не обязательно должен быть такой же номинал кВА. Часто один трансформатор больше, если система должна обеспечивать трехфазный треугольник и несколько однофазных трехпроводных системы. Если надлежащее номинальное напряжение недоступно на первичной обмотке трансформатора, могут потребоваться отводы первичной обмотки, чтобы вернуть напряжение надлежащий уровень.

ВИКТОРИНА

1. Какое практическое применение однофазных подключенных трансформаторов? в конфигурации дельта-дельта?

2. Какое простое правило необходимо соблюдать при создании соединения треугольником?

3. Покажите схему подключения трех подключенных однофазных трансформаторов. по схеме замкнутого треугольника. Этот блок трансформаторов используется для понижения 2400 вольт, трехфазный, до 240 вольт, трехфазный. Каждый трансформатор рассчитан на при 50 кВА, при 2400 вольт на высоковольтной обмотке и 240 вольт на обмотка низкого напряжения.Марк ведет H X и так далее. Показать все напряжения.

4. Какова общая мощность трансформаторной батареи с замкнутым треугольником в вопрос 3?

5. Каково одно из практических применений блока трансформаторов с открытым треугольником?

6. Составьте схему подключения двух однофазных трансформаторов. в открытой дельте. Каждый трансформатор рассчитан на 10 кВА, с 4800 вольт на обмотка высокого напряжения, а на обмотке низкого напряжения 240 вольт. Этот банк трансформаторов должен понизить 4800 вольт, трехфазный, до 240 вольт, три фаза.Марк ведет H X и так далее. Показать все напряжения. Подсчитайте общую кВА мощности этого блока трансформаторов открытого треугольника.

7. Какие проблемы могут возникнуть при неправильном подключении отводов? на батарее трехфазного трансформатора?

Основы силовых трансформаторов в передающих и распределительных сетях

Подключение трехфазного трансформатора

Трехфазное подключение может быть выполнено с использованием трех однофазных трансформаторов или трехфазного трансформатора.Преимущества трехфазного трансформатора: он дешевле, меньше вес, занимает меньше места и имеет меньшие потери, чем три однофазных трансформатора.

Основы силовых трансформаторов в передающих и распределительных сетях

Способы соединения обмоток будут одинаковыми, независимо от того, используется ли один трехфазный трансформатор или три отдельных однофазных трансформатора. Два общих метода подключения трехфазных трансформаторов показаны на рисунке 1.

Метод, показанный на рисунке 1a, известен как соединение треугольником , а на рисунке 1b — соединение звездой или звездой .

Различия между соединением «звезда» и «треугольник» в том, что соединение «звезда» имеет две последовательные фазы. Общая точка «O» трех обмоток называется нейтралью, потому что между этой точкой и любой из трех фаз существует равное напряжение.

Рисунок 1 — Подключение трехфазного трансформатора

Соединение звездой-звездой

Для высоковольтных систем передачи более экономично использование трансформатора , соединенного звездой , поскольку напряжение на фазе каждой обмотки равно фактор 1.На 73 меньше, чем напряжение между линиями.

Если нейтральная точка заземлена, нет необходимости изолировать ее от сетевого напряжения.

Рисунок 2 — Y-Y-соединение трансформатора

На рисунке 2 показана группа из трех трансформаторов, подключенных по Y на первичной и вторичной сторонах. Если коэффициент трансформации каждого трансформатора равен K, то такое же отношение будет существовать между линейными напряжениями с обеих сторон.

Это соединение обеспечит удовлетворительное обслуживание , только если трехфазная нагрузка сбалансирована .Когда нагрузка неуравновешена, электрическая нейтраль сместится из своего точного центра в точку, в которой напряжения линии и нейтрали будут неравными.

Преимущества соединения Y-Y:

Первичная и вторичная цепи находятся в фазе; т.е. нет никаких сдвигов фазового угла, вносимых соединением Y-Y. Это важное преимущество, когда трансформаторы используются для каскадного соединения систем с различным напряжением.

Например, предположим, что есть четыре системы, работающие на 500, 230, 138 и 69 кВ, которые необходимо соединить между собой.Подстанции могут быть построены с использованием соединений трансформатора Y-Y для соединения любых двух из этих напряжений. Система 500 кВ может быть связана с системой 69 кВ посредством одного преобразования от 500 до 69 кВ или через серию каскадных преобразований при 230, 138 и 69 кВ .

Если нейтральный конец обмотки, соединенной по схеме Y, заземлен, то можно использовать пониженные уровни изоляции на нейтральном конце обмотки. Обмотка, соединенная по фазам, требует полной изоляции всей обмотки.

Видео курсы | Членство | Загрузите обновления

Заголовок:	Основы силовых трансформаторов в передающих и распределительных сетях — Дипломная работа бакалавра — Ибатуллаева Айдана, электротехнический факультет; Департамент энергетики; Прага
Формат:	PDF
Размер:	2.20 KB
Страницы:	52

Основы силовых трансформаторов в передающих и распределительных сетях

Соответствующий контент EEP с рекламными ссылками

Электромагнитный мир: Подключение трехфазного трансформатора

Трехфазное питание обеспечивается одним трехфазным трансформатором, который состоит из трех однофазных блоков, заключенных в один бак, или трех отдельных однофазных трансформаторов.Способы соединения обмоток одинаковы, независимо от того, используется ли один трехфазный трансформатор или три отдельных однофазных трансформатора.

Соединения звездой и треугольником

Два распространенных метода подключения трехфазных генераторов, двигателей и трансформаторов показаны на Рис. 1 . Метод, показанный на Рис. 1 (a) , известен как соединение треугольником, потому что диаграмма очень похожа на греческую букву ∆, называемую дельта. Другой метод, Рисунок 1 (b) , известен как соединение звездой или звездой.Соединение «звезда» отличается от соединения треугольником тем, что в нем последовательно соединены две фазы. Общая точка «O» трех обмоток называется нейтралью, потому что между этой точкой и любой из трех фаз существует равное напряжение. Когда обмотки соединены звездой, напряжение между любыми двумя линиями будет в 1,732 раза больше фазного напряжения, а линейный ток будет таким же, как фазный ток. Когда трансформаторы соединены треугольником, линейный ток будет в 1,732 раза больше фазного тока, а напряжение между любыми двумя будет таким же, как и фазное напряжение.
Изображение 1: Трехфазные соединения: (a) треугольник; (b) Звезда

Трехфазные соединения с использованием однофазных трансформаторов

Как упоминалось выше, однофазные трансформаторы могут быть подключены для получения трехфазного питания. Их можно найти на многих объектах, в магазинах, офисах и на складах. Необходимо соблюдать те же требования, что и в разделе 2.18 «Параллельная работа однофазных трансформаторов для увеличения мощности», с одним дополнительным требованием — в том, как выполняются соединения между отдельными однофазными блоками.Стандартные соединения ANSI показаны ниже на следующих рисунках. Есть и другие угловые смещения, которые работают, но используются редко. Не пытайтесь соединить однофазные блоки вместе в любой комбинации, которая сохраняет точное угловое смещение как первичной, так и вторичной обмотки; в результате может возникнуть опасное короткое замыкание. Можно смешивать аддитивную и вычитающую полярности (см. Следующие рисунки). Эти банки также могут быть подключены параллельно для дополнительной емкости, если соблюдаются правила трехфазного параллельного подключения, описанные ниже.При параллельном подключении отдельных трехфазных блоков или однофазных батарей для работы трех фаз угловые смещения должны быть одинаковыми.
Изображение 2: Соединения треугольником, однофазные трансформаторы для трехфазного режима
Изображение 3: Соединения звезда-звезда с использованием однофазных трансформаторов для трехфазного режима

Примечание: Эти соединения используются редко из-за проблем с 3-ей гармоникой.

На рисунке 2 показаны соединения треугольником. На рисунке 3 показаны соединения звезда-звезда, которые редко используются на объектах рекультивации из-за присущих им проблем с третьей гармоникой. Ниже перечислены методы решения проблемы третьей гармоники путем заземления. Однако проще использовать другую схему подключения (например, дельтадельта, звезда-треугольник или дельта-звезда), чтобы полностью избежать этой проблемы.

Электромагнитный мир: Подключение однофазного трансформатора

Подключение однофазного трансформатора для типичного обслуживания зданий

На рисунке 1 показана типичная схема вывода выводов однофазного распределительного трансформатора.Для обеспечения гибкости подключения вторичная обмотка разделена на две части. Каждая секция имеет одинаковое количество витков и, следовательно, одинаковое напряжение. Два первичных вывода (h2, h3) выведены сверху через фарфоровые втулки. Три вторичных провода (X1, X2, X3) выведены через изолирующие втулки на стороне резервуара, один вывод от центрального отвода (нейтраль) (X2) и по одному с каждого конца вторичной обмотки (X1 и X3). Соединения, как показано, типичны для обслуживания домов и малого бизнеса.Это соединение обеспечивает трехпроводное соединение, обеспечивающее адекватную пропускную способность при минимальных затратах. Нейтральный провод (X2) (центральный отвод) заземлен. Цепь на 120 В находится между нейтралью и каждым из других выводов, а цепь на 240 В — между двумя незаземленными выводами.

Рисунок 1: Однофазный трансформатор

Параллельная работа однофазных трансформаторов для увеличения мощности

При идеальной параллельной работе двух или более трансформаторов ток в каждом трансформаторе будет прямо пропорционален мощности трансформатора, а арифметическая сумма будет равна половине общего тока.На практике это редко достигается из-за небольших изменений трансформаторов. Однако есть условия для параллельной работы трансформаторов. Это:

1. Можно использовать любую комбинацию трансформаторов положительной и отрицательной полярности. Однако во всех случаях необходимо соблюдать числовые обозначения как на первичных, так и на вторичных соединениях. То есть h2 подключен к h2, h3 подключен к h3, а X1 подключен к X1, X2 подключен к X2, X3 подключен к X3. Обратите внимание, что каждый нижний индекс на трансформаторе должен быть соединен с тем же нижним индексом на другом трансформаторе, как показано на Рисунок 2 .
2. Настройки кранов должны быть идентичными.
3. Номинальное напряжение должно быть одинаковым; это, конечно же, делает и передаточные числа поворотов одинаковыми.
4. Импеданс одного трансформатора в процентах должен составлять от 92½% до 107½% другого. В противном случае циркулирующие токи между двумя трансформаторами будут чрезмерными.
5. Частоты должны быть идентичными. Стандартная частота в США составляет 60 Гц и обычно не представляет проблемы.

Изображение 2: Однофазное параллельное соединение

ВНИМАНИЕ: При использовании трансформаторов положительной и отрицательной полярности, расположение соединений X1 и X2 на резервуарах будет обратным.Необходимо следить за тем, чтобы клеммы были подключены, как указано выше. См. Рисунок 2 .

Из приведенных выше требований можно заметить, что параллельно подключенные трансформаторы не обязательно должны быть одинакового размера. Однако, чтобы соответствовать требованиям к процентному сопротивлению, они должны быть примерно одинакового размера. Большинство коммунальных предприятий не будут подключать трансформаторы, если их номинальная мощность превышает одну стандартную кВА, отличающуюся друг от друга, в противном случае циркулирующие токи будут чрезмерными.

Учебный курс по подключению трансформаторов

ОПИСАНИЕ КУРСА

Цель этого устройства — научить распространенным типам трансформаторов и тому, как ссылаться на информацию, указанную на паспортной табличке.Рассмотрены основные концепции трансформаторов и первичных систем, а также однофазные соединения. Однофазные распределительные трансформаторы могут быть соединены между собой для обеспечения трехфазного питания множеством различных способов, предоставляя коммунальному предприятию гибкость для удовлетворения различных потребностей клиентов. Эта программа демонстрирует и объясняет, как выполняются трехфазные соединения треугольником и трехфазные соединения звездой.

ЦЕЛИ КУРСА

• Определите характеристики, которые являются общими для большинства однофазных воздушных трансформаторов.
• Объясните разницу между первичной системой с треугольником и звездой.
• Продемонстрируйте, как выполнять подключения однофазного трансформатора.
• Продемонстрируйте, как три однофазных трансформатора могут быть соединены по схеме треугольник-треугольник как на первичной, так и на вторичной стороне, используя однолинейные схемы.
• Продемонстрируйте, как три однофазных трансформатора могут быть соединены по схеме звезда-звезда как на первичной, так и на вторичной стороне, используя однолинейные схемы.

ПРЕДМЕТЫ И ЗАДАЧИ

Основы трансформатора

• Дайте определение термину «трансформатор» и укажите некоторые распространенные типы воздушных распределительных трансформаторов.
• Опишите обозначения, которые обычно используются для обозначения первичных и вторичных втулок.
• Перечислите и объясните основную информацию, содержащуюся на паспортной табличке трансформатора.

Первичные системы

• Различия между системами первичной обмотки по схеме «треугольник» и «звезда».
• Распознайте и объясните однолинейные схемы, используемые для иллюстрации треугольных и звездообразных систем.
• Перечислите и объясните основные требования для подключения трансформаторов к системам треугольника и звезды.

Подключение однофазного трансформатора

• Продемонстрируйте и объясните, как можно подключить однофазные трансформаторы для обеспечения однофазной сети.

Трехфазные первичные соединения

• Продемонстрируйте и объясните трехфазное соединение первичной обмотки треугольником с использованием трех однофазных трансформаторов.
• Продемонстрируйте и объясните трехфазное соединение первичной обмотки звездой с использованием трех однофазных трансформаторов.
• Перечислите и объясните ожидаемые вторичные напряжения при соединении треугольником.

Трехфазные соединения звездой

• Продемонстрируйте и объясните трехфазное соединение первичной обмотки звездой с использованием трех однофазных трансформаторов.
• Объясните, как соединяются обмотки, составляющие вторичные обмотки, для соединения звездой.
• Распознать и идентифицировать однолинейные схемы, используемые для иллюстрации соединения звезда-звезда.
• Продемонстрируйте и объясните, как выполняется соединение звезда-звезда с нулевым угловым смещением.
• Перечислите и объясните вторичные напряжения, которые могут подаваться от трехфазной батареи, соединенной звездой-звездой.

Руководство по выбору однофазных трансформаторов

: типы, характеристики, применение

Однофазные трансформаторы принимают однофазное питание переменного тока и выводят однофазное питание переменного тока, как правило, с более высоким или более низким уровнем напряжения. Энергия передается от одной цепи к одной или нескольким цепям посредством электромагнитной индукции.

Эксплуатация

Однофазный трансформатор — это тип силового трансформатора, в котором используется однофазный переменный ток, что означает, что трансформатор полагается на цикл напряжения, который работает в единой временной фазе.Они часто используются для понижения токов передачи на большие расстояния и локализованной передачи до уровней мощности, более подходящих для жилых и коммерческих помещений. Отношение первичных (входных) обмоток к вторичным (выходным) обмоткам определяет изменение тока. Однофазные трансформаторы с соотношением 1: 1 могут использоваться для изоляции цепей. Однофазные трансформаторы подчиняются закону Ома и, за исключением незначительных собственных потерь из-за тепла, не создают и не снимают мощность.

Однофазные трансформаторы более популярны, чем трехфазные трансформаторы в пригородах, поскольку стоимость трехфазной распределительной сети намного выше, а общий спрос на электроэнергию ниже.Максимальное напряжение, доступное в однофазной сети, регулируется коммунальной инфраструктурой и промышленными нормативами. Однофазный трансформатор часто используется для распределения электроэнергии и понижения напряжения в жилых и коммерческих помещениях. При использовании с бытовой техникой низкое выходное напряжение часто преобразуется в постоянный ток перед питанием таких устройств, как компьютер.

В высоковольтных системах обычно используются трехфазные трансформаторы для питания многоквартирных домов, торговых центров, заводов, офисов и других крупных сооружений, а также электродвигатели — однофазные источники питания не создают вращающееся магнитное поле, необходимое для вызвать вращение.Трехфазные системы электроснабжения более распространены в городах, где для плотного электроснабжения требуются трансформаторы мощностью в сотни или тысячи кВА.

Типы

Следующие типы трансформаторов обычно производятся для приема и вывода однофазного переменного тока.

Аудиопреобразователь : удаляет шум земли из аудиосигналов, заключая трансформатор в магнитные экраны.

Автотрансформатор : обычно используется в приложениях с низким энергопотреблением для соединения цепей с различными классами напряжения.Он содержит только одну обмотку, не может изолировать цепи и обычно меньше, легче и дешевле, чем другие трансформаторы. Источник напряжения и электрическая нагрузка подключаются к двум отводам, а напряжения определяются путем отвода обмотки в разных точках. Автотрансформатор с регулируемым отводом известен как переменный трансформатор, и пример показан справа.

Понижающий-повышающий трансформатор : этот тип трансформатора регулирует уровень напряжения в соответствии со спецификациями устройства.Обычно они используются в качестве изоляторов цепей.

Трансформатор постоянного напряжения (CVT) : они вырабатывают относительно постоянное выходное напряжение, несмотря на потенциально большие отклонения входного напряжения.

Трансформатор постоянного тока : также называемый регулятором, он имеет саморегулирующуюся вторичную обмотку, которая обеспечивает постоянный выходной ток для любой нагрузки в пределах своего динамического диапазона. Это обычное дело для уличного освещения.

Распределительный трансформатор : это часто встречающийся полюсный трансформатор, понижающий ток для легких электрических систем.

Обратный трансформатор : для получения высокого напряжения на выходе трансформатор накапливает энергию в своих магнитных обмотках в течение короткого периода времени.

Повышающий трансформатор генератора : повышающие уровни напряжения до подходящего уровня напряжения передачи на большие расстояния.

Трансформатор подавления гармоник : использует фазовый сдвиг, подавление электромагнитного потока и сопротивление источника для уменьшения гармонических токов в распределительных системах, что в конечном итоге снижает рабочую температуру трансформатора.

Трансформатор согласования импеданса : используются для минимизации отражения сигнала от электрической нагрузки и часто имеют передаточное число 1: 1. Типичным примером трансформатора согласования импеданса может быть симметричный трансформатор , который используется для соединения двух цепей с несогласованным импедансом, таких как симметричная линия из двух проводников, несущих равные токи в противоположных направлениях, которая подключена к несимметричной линии из одного. проводник с током и заземление.

Промышленный трансформатор управления : подает питание на устройства постоянного тока или постоянного напряжения, которые могут быть чувствительны к изменениям в электроснабжении, такие как соленоиды, реле или другие электромеханические устройства.

Интерфейсный трансформатор : изолирует коммуникационные сигналы.

Изолирующий трансформатор : используется не для повышения или понижения напряжения, а для буферизации цепей друг от друга.

Leakage Трансформатор (трансформатор паразитного поля) : поддерживает высокую индуктивность рассеяния за счет слабого связывания магнитных потоков первичной и вторичной обмоток. Это делает трансформатор устойчивым к коротким замыканиям, что является важной характеристикой трансформаторов для сварочных работ.

Трансформатор освещения : подает низкое напряжение для освещения и других легких приложений.

Медицинский трансформатор : ток утечки, требования к высокому потенциалу, температурный класс, а также ток и термические предохранители являются основными проблемами медицинских трансформаторов из-за чувствительной среды, в которой они используются. Они тщательно регулируются законодательством и отраслевыми стандартами.

Трансформатор с несколькими коэффициентами передачи : трансформатор с несколькими выходами, каждое из которых соответствует разному коэффициенту передачи трансформатора.

Трансформатор заземления нейтрали : защищает силовые трансформаторы и генераторы от вредных токов короткого замыкания. При возникновении неисправности возникает напряжение в разомкнутом треугольнике, и в подключенном резисторе возникает падение напряжения.

Силовой трансформатор : преобразование напряжения с одного уровня или фазы на другой для широкого распределения электроэнергии.

Выпрямленный трансформатор : преобразует переменный ток в постоянный.

Резонансный трансформатор : конденсатор помещается поперек одной или обеих обмоток для работы, чтобы можно было настроить схему.

Трансформатор солнечной энергии : трансформатор может быть включен как часть однофазного инвертора или как повышающий трансформатор для подключения фотоэлектрических установок к сети.

Трансформатор подстанции : понижающий трансформатор, который преобразует напряжения уровня передачи в напряжения уровня распределения.

Конфигурации

Различия в конструкции трансформатора позволяют использовать его для конкретных приложений.

Обмотки

Отношение первичных (входных) катушек к вторичным (выходным) катушкам определяет, увеличивается или уменьшается напряжение после прохождения через трансформатор.Некоторые трансформаторы имеют регулируемый коэффициент трансформации, в то время как другие поддерживают соотношение 1: 1 (или около 1: 1), чтобы просто изолировать цепи. В других трансформаторах используется одна катушка, и напряжение передается путем отвода катушки в промежуточной точке.

Конфигурация обмотки

• Одиночная : одна первичная обмотка, допускающая одно номинальное напряжение
• Двойная : двойная первичная обмотка, допускающая два номинальных напряжения
• Quad (2 + 2) : двойная первичная обмотка, каждая обмотка принимает два номинальных напряжения
• 5-проводной : первичная обмотка может принимать пять номинальных напряжений
• Лестница : состоит из каскадных обмоток, которые создают серию индуктивностей между соседними обмотками

Охлаждение

• Масляные трансформаторы используют прочное диэлектрическое масло для изоляции компонентов и отвода тепла.ПХД пришли на смену минеральным маслам, синтетическим эфирам и жидкостям на основе силикона. В некоторых трансформаторах могут использоваться радиаторы, фильтры, вентиляторы, насосы или теплообменники для управления трансформаторным маслом, в зависимости от области применения.
• Наполненные ПХБ трансформаторы заменяются другими методами охлаждения, когда жидкость истекает, поскольку ПХБ уже более 50 лет считается канцерогеном. Тем не менее, многие трансформаторы для печатных плат остаются в эксплуатации и по-прежнему могут быть востребованы на менее регулируемых рынках.
• Трансформаторы, использующие воду для охлаждения компонентов, погружены в масло, но холодная вода подается по медным трубам ниже поверхности масла для улучшения циркуляции и теплообмена. Другой метод — откачивать нагретое масло из трансформатора через трубки, погруженные в воду.
• Трансформаторы с сухим / воздушным охлаждением содержат две обмотки, обращенные друг к другу, но не содержащие сердечника. Обмотки охлаждаются конвекцией, которую можно дополнить вентилируемым кожухом и воздуходувками или вентиляторами.
• В инкапсулированных трансформаторах используется диэлектрическая терморегулирующая смола для изоляции компонентов трансформатора от загрязнений.

Ядро

Ламинированный	Сплит	Тороидальный
Изображение предоставлено: wikimedia	Изображение предоставлено: EE Times	Изображение предоставлено: wikimedia
Сердечник, состоящий из чередующихся слоев стальных пластин и изоляции, который минимизирует ток намагничивания и ограничивает вихревые токи эллиптическими путями с небольшим магнитным потоком.Более тонкие пластинки дают более эффективное, но более дорогое устройство. Пластины иногда имеют E-образную форму с I-образным колпачком, что и привело к названию трансформатора E-I. С-образные многослойные сердечники также распространены.	Сердечник имеет шарнир и фиксатор, поэтому трансформатор можно установить на проводе на месте. Это эффективный способ контроля и измерения токов.	Эта конструкция сводит к минимуму величину потока утечки от трансформатора, тем самым уменьшая вероятность электромагнитных помех.

Крепление

Габаритные размеры и вес трансформатора в конечном итоге определяют способ его установки.

Шасси : интегральные конструкции позволяют устанавливать трансформатор с помощью креплений.

Микросхема : обычно изготавливаемые по тонкопленочной технологии, эти трансформаторы встраиваются в интегральные схемы и часто используются в качестве изоляторов.

Тарелка / диск : трансформаторы с тороидальным сердечником могут быть установлены с помощью оборудования, которое включает болт, проходящий через середину тора.

H-образная рама : способ монтажа, снижающий воздействие вибрации и ударов.

Модульный разъем : обычно модульный разъем со встроенным трансформатором.

Площадка : трансформатор устанавливается на структурный фундамент, такой как трансформаторы подстанции, прикрепленные к бетонной площадке.

PC / PCB : также известные как трансформаторы для монтажа на плате, эти трансформаторы передают напряжение между двумя цепями на печатных платах.Они состоят из обмоток, сердечника, корпуса, способа монтажа (сквозной или поверхностный) и соединительных клемм. Некоторые трансформаторы для печатных плат представляют собой ИС, изготовленные с помощью обработки полупроводников.

Pole : эти широко распространенные трансформаторы, прикрепленные к опорам придорожных коммуникаций, понижают напряжение с локализованных уровней передачи до напряжений, подходящих для жилых и коммерческих помещений.

Платформа / прицеп : большие трансформаторы можно легко переместить в соответствии с меняющимися потребностями в электрооборудовании.Они учитывают временное увеличение местных потребностей в электроэнергии.

Технические характеристики

Сопутствующие параметры важны при рассмотрении однофазных трансформаторов.

Диапазон рабочих частот : трансформаторы с высокими рабочими частотами имеют тенденцию быть меньше, поскольку требуется меньше обмоток для согласования полного сопротивления.

Номинальное первичное напряжение : диапазон входного напряжения; несколько номинальных напряжений соответствуют более чем одной первичной обмотке.

Номинальное вторичное напряжение : диапазон выходного напряжения

Номинальный вторичный ток : номинальный выходной ток

Номинальная мощность (ВА) : максимальное напряжение трансформатора, выраженное в вольтах.

Рабочая температура : безопасный диапазон температур трансформатора в эксплуатации; температура трансформатора повышается во время использования.

Характеристики

Токоограничивающая защита : механизм максимальной токовой защиты.

Огнестойкость : трансформатор имеет повышенную огнестойкость, что полезно в потенциально реактивных средах, таких как шахты.

Корпус NEMA : корпус или контейнер трансформатора соответствует рейтингу NEMA, стандарту защиты от проникновения различных промышленных и экологических загрязняющих веществ.

Номинальное значение для установки внутри / снаружи помещений: трансформатор предназначен для определенных условий эксплуатации. Масляные трансформаторы почти всегда устанавливают снаружи.

Водонепроницаемый : трансформатор имеет герметичный корпус для предотвращения проникновения воды.

Погружной : трансформатор можно погружать в воду.

Защита от взлома : в шкафу трансформатора есть замок или другой антивандальный механизм.

Стандарты

Конструкция и применение трансформатора тщательно стандартизированы. Существует множество руководящих принципов, касающихся применения и производства однофазных трансформаторов.