Что представляют собой обмотки трансформаторов?

Что такое трансформатор

Чтобы правильно выбрать устройство, нужно знать, что это такое и как функционирует. Давайте разберемся в особенностях конструкции трансформатора ЛАТР.

Чтобы плавно отрегулировать напряжение переменного тока, частота которого составляет 50-60 Гц, используют трансформаторы. Эти устройства применяются также для повышения и понижения напряжения при работе строительных электроприборов или бытовых аппаратов.

Особенности конструкции трансформатора

Трансформатор представляет собой устройство, которое имеет две или более обмотки. Они связываются между собой индуктивно и преобразуют электрическую энергию по току или напряжению. Обмотка в аппаратуре может быть и одна, ленточная или проволочная катушка. Если их несколько, то они обхвачены общим магнитным потоком и намотаны на сердечник из мягкого материала.

Сегодня очень популярны однофазные автотрансформаторы или лабораторные автотрансформаторы (ЛАТРы). Это такой тип трансформатора, в котором несколько обмоток не изолируются друг от друга. Они соединены между собой напрямую и создают, таким образом, электрическую и электромагнитную связь. Общая обмотка разделяется на 3 или более выводов, если подключаться к разным выводам, то можно получить разное по показателям напряжение.

Преимущества трансформаторов

Трансформатор имеет более высокий КПД, поскольку не вся мощность преобразуется. Этот нюанс важен в той ситуации, когда напряжение на выходе и на входе несколько отличаются (незначительно).

Если говорить про автотрансформатор, то для его производства требуется меньше меди для обмотки, стали для сердечника, также его вес и параметры уменьшились. Это важно, так как сказывается на стоимости устройств.

Трансформатор имеет контакт-токосъем, подключенный к обмотке. Он подвижен и позволяет изменять число витков плавно. Поэтому напряжение на выходе можно выбрать в параметрах от нуля и до наибольшего показателя для конкретной модели.

Применение трансформаторов

Везде, где необходимо стабилизировать напряжение в электросети, могут применяться ЛАТРы. Особенно они распространены в различных лабораторных установках и оборудовании. Одно из самых важных требований к безопасной работе трансформатора является надежное заземление.

Согласно инструкции и правилам безопасности запрещается использовать ЛАТР, если снята защитная оболочка.

Трансформаторы не выдерживают короткого замыкания, поэтому их нельзя использовать в незащищенных сетях. Для правильной и долговечной эксплуатации следует защитить сеть плавким предохранителем или автоматом, который будет отклычать сеть, если ток будет больше 20 А.

По климатическим характеристикам допускается эксплуатация ЛАТРов при высоте 2000 метров над уровнем моря, но при этом ток нагрузки необходимо уменьшать на 2,5% при подъёме на каждые 500 м высоты.

Сегодня на рынке представлены модели автотрансформаторов со сроком службы 12 лет и более, при наработках на отказ не меньше 6250 часов. Положение автотрансформаторов ЛАТР во время эксплуатации может быть произвольным, режим работы продолжительным.

Купить автотрансформатор в нашем Интернет-магазине можно по выгодной цене. Мы напрямую с заводами-изготовителями, поэтому у нас вы приобретете товар без переплат. Кроме того, в регулярно обновляемом ассортименте – инверторы, электрогенераторы, мотопомпы и мотоблоки. Вся продукция по вашему желанию может быть доставлена в любую точку города или области в кратчайшие сроки.

Здесь мы размещаем полезную информацию товарах, статьи, обзоры, советы по выбору. Чтобы быстрее найти нужную информацию, выбирайте категорию или ищите по тегам. Не забудьте заглянуть в популярные статьи.

Что представляют собой обмотки трансформаторов?

Трансформатор представляет собой статический электромагнит­ный преобразователь с двумя или больше обмотками, предназначен­ный (наиболее часто) для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения. Преобразование энергии в трансформаторе осуществляется переменным маг­нитным полем. Трансформаторы широко применяют при передаче электрической энергии на большие расстояния, при распределении ее между приемниками, а также в различных выпрямительных, уси­лительных, сигнализационных и других устройствах.

Обмотку для трансформаторов в основном изготавливают либо из алюминия, либо из меди.

Обмотки трансформаторов изготавливают из меди или алюми­ния. Для трансформаторов небольшой мощности, т. е. при небольших токах (до 25 А для воздушных и до 45 А для масляных трансформаторов), обмотки выполняют из изолированного провода круглого поперечного сечения. Параллельное соединение витков дает возможность применить провод круглого поперечного сечения при относительно больших токах в обмотках и облегчает процесс изготовления последних. При больших мощностях и токах обмотки изготавливают из проводников прямоугольного поперечного сечения.

Рисунок 1 и 2. Схема обмоток трансформатора.

Для изоляции обмоток и других токоведущих частей трансфор­матора применяют изоляционные материалы, которые должны обеспечивать надежную работу трансформатора в условиях его экс­плуатации при значительных колебаниях температуры нагрева.

Конструкция обмоток должна обеспечивать хорошее их охлаждение, так чтобы температура нагрева обмоток не превышала пределов, установленных для соответствующих классов изоляции. Изоляция обмоток должна выдерживать без повреждений длительное воздействие на нее переменного электрического поля, имеющегося в транс­форматоре при нормальной работе, и кратковременные перенапряжения, возникающие в условиях эксплуатации трансформаторов. Обмотки трансформаторов должны выдерживать механические воз­действия, которым они подвергаются в процессе сборки трансфор­матора и в условиях эксплуатации при КЗ.

По способу размещения на магнитопроводе обмотки трансфор­маторов могут быть концентрическими и дисковыми чередующими­ся. Концентрические обмотки выполняют в виде цилиндров, разме­щаемых на магнитопроводе концентрически. Внутри (ближе к сердечнику) обычно размещают обмотку НН, требующую меньшей изоляции относительно магнитопровода, снаружи – обмотку ВН (рис. 1а).

В некоторых случаях для уменьшения индуктивного сопротивления обмоток, т. е. для уменьшения магнитного рассея­ния, находят применение двойные концентрические обмотки (рис. 1б), в которых обмотку НН делят на две части с одинаковым числом витков. Между половинами обмотки НН помещают обмотку ВН. Подобным образом может быть выполнена тройная концентрическая обмотка, в которой обмотка НН состоит из трех частей, а обмотка ВН – из двух.

В дисковых чередующихся обмотках катушки НН и ВН, изготов­ленные в виде отдельных дисков, размещены на магнитопроводе в чередующемся порядке (рис. 2). Вся обмотка подразделяется нa симметричные группы, состоящие из одной или нескольких катушек ВН и расположенных по обе стороны от них двух или нес­кольких катушек НН. Чередующиеся обмотки на практике приме­няют только для специальных трансформаторов. При высоких на­пряжениях эти обмотки не применяют из-за сложности изоляции и большого количества промежутков между катушками НН и ВН.

Конструктивно концентрические обмотки выполняют цилиндри­ческими, катушечными, непрерывными, винтовыми и др.

Варианты цилиндрической обмотки.

Цилиндрические обмотки – одно- и двухслойные цилиндрические обмотки наматывают из провода прямоугольного поперечного сечения в один или несколько параллельных проводов. В трехслойных (и при большем числе слоев) обмотках между слоями оставляют вертикальный канал. Слой обмотки составляют витки, наматываемые вплотную друг к другу. Начало и конец двухслойной обмотки выводят из верхней ее части и располагают у верх­него ярма. Такие обмотки используются в качестве обмоток НН трансформаторов мощностью до 630 кВА.

Многослойные цилиндрические обмотки наматывают из прово­дов круглого сечения, размещаемых вдоль всего стержня в несколь­ко слоев, между которыми прокладывают изоляцию из кабельной бумаги. Обычно такую обмотку выполняют из двух катушек, между которыми оставляют вертикальный охлаждающий канал. Много­слойные цилиндрические обмотки применяют в качестве обмоток ВН для трансформаторов мощностью до 630 кВА при напряжениях до 35 кВ. Цилиндрические обмотки просты в производстве, но их механическая прочность по отношению к осевым силам неве­лика (при намотке провода плашмя), так как сравнительно малы радиальные размеры обмоток.

Катушечная многослойная обмотка – отличается от многослойной цилиндрической тем, что разделена по высоте на отдельные катушки и поэтому сложнее в производстве.

Кабельная бумага используется для прокладки между слоями катушки.

Между слоями катушки прокладывают кабельную или телефонную бумагу, а между отдельными катушками — шайбы из электрокартона. Меж­ду отдельными катушками (обычно через две) делают охлаждаю­щие каналы. Катушечные многослойные обмотки применяют в качестве обмоток ВН трансформаторов мощностью до 100 кВА и напряжением до 35 кВ.

Непрерывная обмотка – ее наматывают по спирали из провода прямоугольного поперечного сечения. Она состоит из нескольких десятков дисковых катушек, соединенных между собой без пайки. При изготовлении обмотки провод в каждой катушке укладывают плашмя по спирали и наматывают на изоляци­онный цилиндр или стальной шаблон. Между изоляционными ци­линдром и катушками обмотки, а также между отдельными катуш­ками имеются охлаждающие каналы.

Каждая катушка состоит из нескольких витков, а каждый виток — из одного или нескольких параллельных проводов. При нескольких параллельных проводах намотку их производят с перекладкой (транспозицией). Непрерыв­ные обмотки, несмотря на сложность их изготовления, в настоящее время широко используют в трансформаторостроении благодаря их высокой механической прочности. Такие обмотки применяют в качестве обмоток высшего и низшего напряжения трансформато­ров мощностью более 1000 кВА.

Винтовые обмотки – их наматывают из нескольких парал­лельных проводников прямоугольного поперечного сечения. Параллельные провода располагают друг над другом (перпендикулярно оси обмотки), в отличие от цилиндрических обмоток, у которых параллельные провода укладываются рядом по линии, параллель­ной оси обмотки. Витки обмотки укладывают винтовой линией, имеющей один или несколько ходов. В винтовых обмотках необхо­дима перекладка (транспозиция) проводников, образующих один виток, для равномерного распределения тока между параллельны­ми проводами.

Перекладка проводов создает такие условия, при которых каждый провод в пределах одного витка попеременно занимает все возможные положения. Винтовые обмотки могут иметь до 20, а иногда и более параллельных проводов. Они, так же как и непрерывные обмотки, обладают высокой механической прочностью, их применяют в качестве обмоток НН при больших токах.

Трансформаторы, их виды и назначение

Что такое трансформатор

Трансформатор представляет собой устройство, которое преобразовывает напряжение переменного тока (повышает или понижает). Состоит трансформатор из нескольких обмоток (двух или более), которые намотаны на общий ферромагнитный сердечник. Если трансформатор состоит только из одной обмотки, то он называется автотрансформатором. Современные трансформаторы тока бывают: стержневыми, броневыми или тороидальными. Все три типа трансформаторов имеют похожие характеристики, и надежность, но отличаются друг от друга способом изготовления.

В трансформаторах стержневого типа обмотка намотана на сердечник, а в трансформаторах стержневого типа обмотка включается в сердечник. В трансформаторе стержневого типа обмотки хорошо видны, а из сердечника видна только нижняя и верхняя часть. Сердечник броневого трансформатора скрывает в себе практически всю обмотку. Обмотки трансформатора стержневого типа расположены горизонтально, в то время как это расположение в броневом трансформаторе может быть как вертикальным, так и горизонтальным.

Независимо от типа трансформатора, в его состав входят такие три функциональные части: магнитная система трансформатора (магнитопровод), обмотки, а также система охлаждения.

Принцип работы трансформатора

В трансформаторе принято выделять первичную и вторичную обмотку. К первичной обмотке напряжение подводится, а от вторичной отводится. Действие трансформатора основано на законе Фарадея (законе электромагнитной индукции): изменяющийся во времени магнитной поток через площадку, ограниченную контуром, создает электродвижущую силу. Справедливо также обратное утверждение: изменяющийся электрический ток индуцирует изменяющееся магнитное поле.

В трансформаторе есть две обмотки: первичная и вторичная. Первичная обмотка получает запитку от внешнего источника, а с вторичной обмотки напряжение снимается. Переменный ток первичной обмотки создает в магнитопроводе переменное магнитное поле, которое, в свою очередь, создает ток во вторичной обмотке.

Режимы работы трансформатора

Существуют такие три режима работы трансформатора: холостой ход, режим короткого замыкания, рабочий режим. Трансформатор «на холостом ходу», когда выводы от вторичных обмоток никуда не подключены. Если сердечник трансформатора изготовлен из магнитомягкого материала, тогда ток холостого хода показывает, какие в трансформаторе происходят потери на перемагничивание сердечника и вихревые токи.

В режиме короткого замыкания выводы вторичной обмотки соединены между собой накоротко, а на первичную обмотку подают небольшое напряжение, с таким расчетом, чтобы ток короткого замыкания был равен номинальному току трансформатора. Величину потерь (мощность) можно посчитать, если напряжение во вторичной обмотке умножить на ток короткого замыкания. Такой режим трансформатора находит свое техническое применение в измерительных трансформаторах.

Если подключить нагрузку к вторичной обмотке, то в ней возникает ток, индуцирующий магнитный поток, направленный противоположно магнитному потоку в первичной обмотке. Теперь в первичной обмотке ЭДС источника питания и ЭДС индукции питания не равны, поэтому ток в первичной обмотке увеличивается до тех пор, пока магнитный поток не достигнет прежнего значения.

Для трансформатора в режиме активной нагрузки справедливо равенство:
U_2/U_1 =N_2/N_1 , где U2, U1 – мгновенные напряжения на концах вторичной и первичной обмоток, а N1, N2 – количество витков в первичной и вторичной обмотке. Если U2 > U1, трансформатор называется повышающим, в противном случае перед нами понижающий трансформатор. Любой трансформатор принято характеризовать числом k, где k – коэффициент трансформации.

Виды трансформаторов

В зависимости от своего применения и характеристик трансформаторы бывают нескольких видов. К примеру, в электрических сетях населенных пунктов, промышленных предприятий применяют трансформаторы силовые, основной задачей которых является понижение напряжения в сети до общепринятого – 220 В.

Если трансформатор предназначен для регулировки тока, он называется трансформатор тока, а если устройство регулирует напряжение – то это трансформатор напряжения. В обычных сетях применяются однофазные трансформаторы, в сетях на три провода (фаза, ноль, заземление) нужен трехфазный трансформатор.

Бытовой трансформатор, 220В предназначается для защиты бытовой техники от перепадов напряжения.

Сварочный трансформатор предназначен для разделения сварочной и силовой сети, для понижения напряжения в сети до нужной для сварки величины.

Масляный трансформатор предназначается для использования в сетях с напряжением выше 6 000 Вольт. Конструкция трансформатора включает в себя: магнитопровод, обмотки, бак, а также крышки с вводами. Магнитопровод состоит из 2 листов электротехнической стали, которые изолированы друг от друга, обмотки, как правило, делают из алюминиевого или медного провода. Регулировка напряжения производится с помощью ответвления, которое соединяется с переключателем.

Существует два вида переключения ответвлений: переключение под нагрузкой — РПН (регулирование под нагрузкой), а также без нагрузки, после того, как трансформатор отключен от внешней сети (ПБВ, или переключение без возбуждения). Большее распространение получил второй способ регулировки напряжения.

Говоря о видах трансформаторов, нельзя не рассказать об электронном трансформаторе. Электронный трансформатор представляет собой специализированный источник питания, который служит для преобразования напряжения 220В в 12 (24)В, при большой мощности. Электронный трансформатор намного меньше обычного, при тех же самых параметрах нагрузки.

Уравнения идеального трансформатора

Для того чтобы рассчитать основные характеристики трансформаторов, принято пользоваться простыми уравнениями, которые знает каждый современный школьник. Для этого используют понятие идеального трансформатора. Идеальным трансформатором называется такой трансформатор, в котором нет потерь энергии на нагрев обмоток и вихревые токи. В идеальном трансформаторе энергия первичной цепи превращается полностью в энергию магнитного поля, а затем – в энергию вторичной обмотки. Именно поэтому мы можем написать:
P1= I1*U1 = P2 = I2*U2,
где P1, P2 – мощности электрического тока в первичной и вторичной обмотке соответственно.

Магнитопровод трансформатора

Магнитопровод представляет собой пластины из электротехнической стали, которые концентрируют в себе магнитное поле трансформатора. Полностью собранная система с деталями, скрепляющими трансформатор в единое целое – это остов трансформатора. Та часть магнитопровода, на которой крепятся обмотки, называется стержнем трансформатора. Часть магнитопровода, которая не несет на себе обмотку и замыкает магнитную цепь, называется ярмом.

В трансформаторе стержни могут располагаться по-разному, поэтому выделяют такие четыре типа магнитопроводов (магнитных систем): плоская магнитная система, пространственная магнитная система, симметричная магнитная система, несимметричная магнитная система.

Обмотка трансформатора

Теперь поговорим об обмотке трансформатора. Основная часть обмотки – виток, который однократно обхватывает магнитопровод и в котором индуцируется магнитное поле. Под обмоткой понимают сумму витков, ЭДС всей обмотки равна сумме ЭДС в каждом витке.

В силовых трансформаторах обмотка обычно состоит из проводников, имеющих квадратное сечение. Такой проводник по-другому еще называется жилой. Проводник квадратного сечения используется для того, чтобы более эффективно использовать пространство внутри сердечника. В качестве изоляции каждой жилы может использоваться либо бумага, либо эмалевый лак. Две жилы могут быть соединены между собой, и иметь одну изоляцию – такая конструкция называется кабелем.

Обмотки бывают следующих типов: основные, регулирующие и вспомогательные. Основной называется обмотка, к которой подводится или от которой отводится ток (первичная и вторичная обмотка). Обмотка с выводами для регулирования коэффициента трансформации напряжения называется регулирующей.

Применение трансформаторов

Из курса школьной физики известно, что потери мощности в проводах прямо пропорциональны квадрату силы тока. Поэтому для передачи тока на большие расстояния напряжение повышают, а перед подачей потребителю наоборот, понижают. В первом случае нужны повышающие трансформаторы, а во втором – понижающие. Это основное применение трансформаторов.

Трансформаторы применяются также в схемах питания бытовых приборов. Например, в телевизорах применяют трансформаторы, имеющие несколько обмоток (для питания схем, транзисторов, кинескопа, и т.д.).

Схема трансформатора

1. Изоляция трансформатора на основе безматричной вакуумной пропитки и работает в среде с высокой влажностью воздуха и в химически агрессивной атмосфере.
2. Минимальное выделение энергии горения (например, 43 кг для трансформатора 1600 кВА соответствуют 1,1% веса). Другие изоляционные материалы являются практически негорючими, самозатухающими и не содержат каких-либо токсичных добавок.
3. Устойчивость трансформатора к загрязнениям благодаря конвекционным самоочищающимся дискам обмотки.
4. Большая длина утечки по поверхности дисков обмотки, которые создают эффект изоляционных барьеров.
5. Устойчивость трансформатора к температурной ударной нагрузке даже при крайне низких температурах (-50°С).
6. Керамические блоки прокладки (без возможности возгорания) между дисками обмотки.
7. Изоляция проводников стекло-шелк.
8. Безопасность эксплуатации трансформатора благодаря специальной структуре обмотки Воздействие напряжения на изоляцию никогда не превышает напряжение изоляции (не более 10 В). Частичные разряды в изоляции физически невозможны.
9. Охлаждение трансформатора обеспечивается вертикальными и горизонтальным каналам охлаждения, а минимальная толщина изоляции обеспечивают возможность работы трансформатора при больших кратковременных перегрузках в защитном корпусе IP 45 без принудительного охлаждения.
10. Изоляционный цилиндр сделан и практически негорючего и самозатухающего материала, армированного стекловолокном.
11. Обмотка низкого напряжения из стандартного провода или фольги; в качестве материала обмотки используется медь.
12. Динамическая устойчивость трансформатора к коротким замыканиям обеспечивается керамическими изоляторами.

Трехфазные трансформаторы

Трехфазные трансформаторы применяются для питания от 3х-фазной сети. Обмотки трехфазных трансформаторов соединяются звездой или треугольником. Они позволяют обеспечить питание достаточно мощной нагрузки. Обычно мощность превышает несколько киловатт. Трансформаторы позволяют понизить напряжение сети и одновременно увеличить ток нагрузки. Еще одной причиной применения трехфазных трансформаторов является необходимость обеспечить непрерывность протекания тока в нагрузке.

В качестве первичного источника питания широко используется электрическая сеть. Форма напряжения электрической сети представляет собой синусоиду частотой 50 Гц. Однако при достаточно протяженных линиях электропередачи энергия излучается в пространство, вызывая дополнительные потери. В мощных цепях электропитания используется трехфазное напряжение. Впервые это решение было предложено немецкой фирмой Симменс при участии русского инженера М.О. Доливо-Добровольского.

Для уменьшения излучения в любой момент времени сумма напряжений всех трех фаз равна 0 (e_a+e_b+e_c=0). Для этого синусоидальное напряжение в каждом проводе сдвинуто относительно соседнего по фазе на 120° При этом существует два варианта передачи энергии — черырехпроводная и трехпроводная линия передачи. Схемы включения фаз для этих вариантов приведены на рисунке 1,

Рисунок 1 Трехпроводная и четырехпроводная линии передачи трехфазного напряжения

В четырехпроводной линии потребителю может быть выдано либо фазное напряжение 220 В, либо линейное напряжение 380 В. В трехпроводной схеме присутствуют только линейные напряжения. Для понимания формирования линейного напряжения удобно воспользоваться векторной диаграммой напряжений фаз, приведенной на рисунке 2. На этом же рисунке показаны временные диаграммы напряжения всех трех фаз.

Рисунок 2 Временная диаграмма (а) и векторная диаграмма (б) трёхфазного напряжения

На временной диаграмме Т — это период частоты 50 Гц, U — напряжение одной фазы 220 B. Мгновенные значения напряжений фаз A, B, и C можно записать следующим образом:

(1)

За положительное чередование фаз условились считать увеличение фазы по часовой стрелке. Обмотки в трёхфазных трансформаторах можно соединить тремя способами: звездой Y, треугольником Δ и зигзагом Z. Из них наиболее распространенными схемами являются соединение звездой и треугольником. На рисунке 3 приведена схема соединения источника трехфазного напряжения и нагрузки. При этом и источник и нагрузка соединены звездой (схема звезда-звезда).

Рисунок 3 Схема соединения источника трехфазного напряжения и нагрузки звездой

На приведенном рисунке U_A, U_B, U_C, вырабатываемые вторичными обмотками трансформатора — это фазные напряжения. Проводники, идущие от фазных обмоток к нагрузке называют линейными проводами. Однако напряжение существует не только между нулевым проводом и линейным. Оно существует и между двумя линейными проводниками. Это напряжение получило название линейного, например, U_AC или U_CA. Линейное напряжение больше фазного. Конкретное значение линейного напряжения можно определить из рисунка 2б. Оно больше фазного в раз, т.к. является векторной разностью фазных напряжений. Поэтому от трехфазной линии электропередач можно получить как 220В, так и 380В, в зависимости от схемы включения нагрузки.

В приведенной на рисунке 3 схеме линейный ток равен фазному. Обратите внимание, что наличие нулевого провода для нормального функционирования линии передачи необязательно. В случае симметричной нагрузки (токи I_A, I_B, I_C равны) ток по нулевому проводу не протекает.

Теперь рассмотрим схему соединения источника трехфазного напряжения и нагрузки треугольником. Она приведена на рисунке 4.

Рисунок 4 Схема соединения источника и нагрузки треугольником

При таком соединении вторичных обмоток трехфазного трансформатора линейные напряжения будут соответствовать фазным для соединения звездой (220В), а при одинаковой потребляемой мощности линейные токи будут больше в раз, так как для них сложится ситуация, подобная приведенной на рисунке 2.

(2)

Мощность, передаваемая в трёхфазной цепи, не зависит от схемы соединения и складывается из мощностей потребления каждой фазы. При этом разделяют понятиеЖ

Полной мощности: (3)

Теперь рассмотрим линейные токи и напряжения. Так, при соединении звездой получаем:

(4)

При соединении треугольником:

(5)

То есть, действительно не зависит от схемы соединения.

Трансформацию трёхфазного напряжения можно осуществлять двумя способами:

• тремя отдельными однофазными трансформаторами, как показано на рисунке 5а. Подобную схему включения называют групповым трансформатором.
• одним трёхфазным трансформатором с общей магнитной системой. Его условно-графическое обозначение приведено на рисунке 5б

Рисунок 5 Условно-графическое обозначение группового (а) и трёхфазного (б) трансформаторов

На рисунке 5 как для первичной, так и для вторичной цепи использована схема включения звезда (звезда-звезда). Первичные обмотки трансформатора называются обмотками высшего напряжения (ВН) и обозначаются заглавными буквами, а вторичные обмотки называются обмотками низшего напряжения (НН) и обозначаются малыми буквами. Следует отметить, что как первичные, так и вторичные обмотки можно соединять и треугольником и звездой (треугольник-треугольник, звезда-треугольник, треугольник-звезда, звезда-звезда).

Соединение в зигзаг применяют, чтобы неравномерную нагрузку вторичных обмоток распределить между фазами первичной сети и для получения требуемых фазовых сдвигов в многопульсных схемах выпрямления. На рисунке 6 показано соединение обмоток звезда–зигзаг и векторная диаграмма напряжений. Видно, что между напряжениями первичной и вторичной обмоток в одноимённых фазах появился фазовый сдвиг φ, который можно изменять соотношением витков в частях вторичной обмотки. Если вторичная обмотка разделена на две равные части, то угол .

Рисунок 6 Трёхфазный трансформатор при включении звезда-зигзаг

Трёхфазная система напряжений является симметричной, значит и магнитная система трёхфазного трансформатора должна быть симметричной, как показано на рисунке 7а. Изготовить такую магнитную систему очень сложно. Пошли по другому пути. Учитывая, что в трехфазной системе , то и сумма магнитных потоков в центральном стержне . Необходимость в центральном стержне отпадает и, если сократить ярмо фазы В, то получится плоская, широко известная трёхфазная магнитная система:

Рисунок 7 Магнитная система трёхфазного трансформатора: а) симметричная, б) несимметричная

Плоская конструкция магнитной системы высоко технологична и удобна при компоновке (размещению трансформаторов), но она в принципе является несимметричной. Вследствие различия магнитных сопротивлений для разных фаз, намагничивающие токи крайних фаз А и С больше тока средней фазы В. Это приводит к нарушению фазовых углов (они отличаются от 120 градусов). Для уменьшения магнитной асимметрии сечение верхнего и нижнего ярма делают на 10. 15% больше чем стержня. Но асимметрия всё равно остаётся. Внешний вид трехфазного трансформатора подобной конструкции приведен на рисунке 8.

Рисунок 8 Внешний вид трехфазного трансформатора с плоской магнитной системой

В настоящее время [10] трёхфазные трансформаторы на мощности единицы киловатт и более изготавливают с симметричной магнитной системой, но такой, как показано на рисунке 9.

Рисунок 9 Магнитная система трёхфазного трансформатора: а) симметричная, б) несимметричная

Изготовление ярма сложности не представляет – его наматывают из стальной ленты c помощью оправки. Затем стержни с обмотками и оба ярма стягивают крепежом. Конструкция получилась симметричной и весьма технологичной.

Обмотки низшего напряжения часто соединяют треугольником, так как токи в них в раз меньше чем линейные, а поэтому уменьшается влияние асимметрии фазных нагрузок на первичную сеть.

Обмотки трансформаторов

Обмотки трансформаторов отличаются друг от друга типом, количеством витков, поперечным сечением и маркой провода, направлением намотки, изоляционными расстояниями и толщиной витковой изоляции. Чем больше напряжение трансформатора, тем больше количество витков; с увеличением мощности возрастают сечения проводов и размеры обмоток. Плотность тока в обмотках выбирают по условиям нагрева в пределах 2,5—4 А/мм 2 .
Следует строго различать направление намотки обмоток. Обмотки, намотанные в один слой, — однослойные, независимо от того, какой конец считать началом (верхний или нижний), имеют то направление, какое было получено при намотке. В многослойных обмотках, состоящих из нескольких слоев с переходами из слоя в слой (рис. 1, а), направление намотки чередуется. У таких обмоток за направление намотки принимают направление того слоя, у которого входной конец принят за начало.

Рис. 1. Схемы обмоток правого и левого направлений

Дисковые катушки, имеющие форму плоской спирали, считаются левыми или правыми в зависимости от того, какой конец выбран началом — внутренний или наружный. Из рис. 1,6 видно, что если за начало у этих катушек принять наружные концы, то в расположенной справа катушке обмотка будет правой, а слева — левой. Если же за начало принять внутренние концы, то направление намотки обмоток изменится соответственно на левое и правое. Если дисковую катушку повернуть к наблюдателю другой плоскостью, то она будет иметь другое направление: левая станет правой, а правая — левой.
Обычно дисковые катушки делают парными (рис. 1, б). В этом случае наружные концы являются входными, а переход из одной катушки в другую осуществляется соединением внутренних концов. При этом направление намотки остается определенным и обмотка, состоящая из любого числа последовательно соединенных парных катушек одинаковой намотки, будет иметь то же направление намотки, что и отдельные парные катушки. В некоторых случаях для придания обмоткам большей механической прочности и повышения влагостойкости после сушки их пропитывают лаком и запекают в термошкафах при 100—110°С.

Рис. 2. Устройство двухслойной цилиндрической обмотки
Рис. 3. Многослойная цилиндрическая обмотка:
а — общий вид, б — межслоевая и концевая изоляция

В трансформаторах наибольшее применение получили обмотки следующих типов: однослойные и двухслойные цилиндрические, многослойные цилиндрические, многослойные катушечные, непрерывные, винтовые и дисковые.
В двухслойной, цилиндрической обмотке, намотанной двумя параллельными проводами (рис. 2), переход из слоя 4 в слой / сделан в нижней части. Между слоями образован канал 2 изоляционными планками 5, который служит для увеличения охлаждающей поверхности. Для выравнивания торцов обмотки установлены выравнивающие кольца 3.
При маркировке, показанной на рис. 2, обмотка является правой. Двухслойную обмотку, как и однослойную, применяют в основном в качестве обмотки НН трансформаторов мощностью 40—630 кВ-А.

Многослойную цилиндрическую обмотку (рис. 3, а) обычно наматывают проводом круглого сечения марок ПБ или АПБ. Остовом обмотки служит бумажно-бакелитовый цилиндр 1, на него намотан первый слой обмотки, а последующие— на бумажных цилиндрах 2, состоящих из нескольких слоев кабельной бумаги, служащей межслоевой изоляцией. Цилиндры 2 выступают за слои обмотки. В промежутках между выступающими слоями располагают бортики 5 (рис. 30,6), представляющие собой электрокартонные полосы толщиной 1—1,5 и шириной 12 мм, наклеенные на телефонную или кабельную бумагу шириной 60—80 мм. Для увеличения поверхности охлаждения обмотку разделяют на две части вертикальным каналом 3 (рис. 30, а). Его образуют рейки 4У установленные от цилиндра / на расстоянии, приблизительно равном 1/3 толщины обмотки. При напряжении 6—10 кВ часто применяют рейки из бука, при 35 кВ — из склеенного электрокартона.

Рис. 4. Магнитно-симметричная схема многослойной цилиндрической обмотки
Рис. 5. Устройство непрерывной катушечной обмотки

Для придания большей механической стойкости многослойные цилиндрические обмотки часто выполняют по магнитно-симметричным схемам с пятью ответвлениями (рис. 4). По этой схеме регулировочные витки располагаются в двух слоях или одном наружном слое. Каждая ступень регулирования разделена на две симметричные и последовательно соединенные группы витков Р1 и Р2. На первом ответвлении в работе находится весь регулировочный слой обмотки, на втором из работы выключаются две средние группы, на третьем — две следующие, симметричные к краям, на четвертом — две предпоследние, на пятом — весь регулировочный слой.
Многослойные цилиндрические обмотки применяют главным образом в качестве обмоток ВН трансформаторов мощностью до 630 кВ-А, напряжением 3—35 кВ.
Обмотка, состоящая из плоских спиральных катушек, у которой, переход провода из катушки в катушку осуществляется без разрыва с помощью особых технологических приемов, называется непрерывной катушечной обмоткой. У такой обмотки (рис. 5) спиральные катушки 1 имеют одинаковый радиальный размер и расположены друг над другом; для охлаждения между ними образованы дистанционными прокладками 3 горизонтальные каналы 2. Каждый виток может состоять из одного или нескольких прямоугольных параллельных проводов. Обмотка, показанная на рис. 32, намотана одним проводом с шестью регулировочными ответвлениями 8 в середине.
Обмотка намотана на рейки 6, уложенные на бумажно-бакелитовом цилиндре 7, поэтому между цилиндром и обмоткой образован охлаждающий канал 5. Для создания надежной опорной поверхности на торцах обмотки установлены опорные кольца 4 из склеенного электрокартона.
Непрерывные обмотки трансформаторов IV габарита и выше, как правило, не имеют бумажно-бакелитовых цилиндров. Их наматывают на рейки, уложенные на специальной металлической оправке, которую после намотки вынимают. Горизонтальные каналы между катушками образованы дистанционными прокладками 2, нанизанными на рейки 1 (как показано на рис. 6). Для придания обмоткам большей механической прочности их наружную сторону «прошивают» электрокартонными рейками, пропуская их через прокладки 3 с двусторонним замком.
У обмоток напряжением 110 кВ для большей электрической прочности две первые катушки (входные) и две последние наматывают проводом с усиленной витковой изоляцией (1,68— 1,92 мм).
В непрерывных катушечных обмотках, состоящих из нескольких параллельных проводов, более удаленные от оси витки провода имеют большую длину, а менее удаленные — меньшую. Чтобы уравнять длины, а следовательно, сопротивления проводов при переходах из катушки в катушку, их меняют местами — делают транспозицию, как показано на рис. 7; тогда ток поровну распределяется между всеми параллельными проводами. Непрерывные обмотки монолитны и механически устойчивы; их применяют в качестве обмоток НН, СН и ВН.

Рис. 6. Рейки и дистанционные прокладки обмоток

Рис. 7. Транспозиция проводов непрерывной обмотки:
1 и 6 — верхняя и нижняя катушки, 2 и 4 — транспонируемые провода, 3 — рейки, 5 — дистанционные прокладки

В конструкцию обмоток ВН напряжением 110 кВ и выше входят емкостные кольца, которые, увеличивая входную емкость обмоток, выравнивают электрическое поле первых катушек и витков и тем самым уменьшают градиентные перенапряжения в обмотке.
В винтовой обмотке витки следуют друг за другом по винтовой линии и каждый из них составлен из нескольких концентрически расположенных параллельных проводов (такую обмотку часто называют спиральной).
Винтовая обмотка рис. 8; имеет такие же изоляционные детали, как и непрерывная; она намотана многими параллельными проводами 6. Прокладки 7 между витками 1 образуют горизонтальный канал, идущий параллельно виткам, а рейки 4— вертикальные каналы между обмоткой и цилиндром 5.
Для трансформаторов небольшой мощности винтовые обмотки наматывают на рейки, уложенные на бумажно-бакелитовом цилиндре, для мощных — на рейки, уложенные на раздвижной оправке. Торцы обмоток выравнивают сегментами 2 и путем равномерного увеличения высоты прокладок между опорным кольцом 3 и крайним витком.

Так как параллельные провода винтовой обмотки расположены концентрично и находятся на разном расстоянии от ее оси, то для выравнивания активных и индуктивных сопротивлений параллельных проводов и снижения потерь от циркулирующих токов, вызванных потоками рассеяния, в винтовых обмотках выполняют две групповые и одну общую транспозицию проводов (рис. 9, а). Групповая транспозиция (рис. 9,6) заключается в том, что провода витка делят поровну на две группы — верхнюю и нижнюю и при переходе в следующий виток верхнюю группу перемещают на место нижней, а нижнюю — на место верхней. Групповые транспозиции делают на ½ и 3/4 части витков обмотки. Общую транспозицию (рис. 9, в) выполняют в середине обмотки. Для этого при переходе витка из одной половины обмотки в другую верхний провод переставляют на место нижнего, а за ним поочередно перемещают на новое место остальные «параллельные провода. Количество переходов получается равным числу параллельных проводов. Переходы делают в пролетах между прокладками.

Рис. 8. Винтовая обмотка

Рис. 9. Транспозиция проводов непрерывной обмотки:
а — схема, б — групповая транспозиция, в — общая транспозиция

Кроме рассмотренной одноходовой винтовой обмотки применяют двух- и четырехходовые. Их устройство напоминает винт, резьба которого образована двумя или четырьмя нитками. Транспозиция у таких обмоток несколько сложнее, но совершеннее. Винтовые обмотки имеют сравнительно небольшое количество витков, их изготовляют на большие токи и применяют главным образом в трансформаторах III—VIII габаритов.

Классификация силовых трансформаторов

Всем известно, что передача электрической энергии от генераторов электростанций к непосредственным потребителям на очень большие расстояния связана с довольно существенными трудностями.

Если использовать более мощные генераторы, то это приведёт к сильному нагреванию проводов.

В таком случае сила тока, текущего по ним, будет очень высокой. Для её снижения нужно уменьшать сопротивление проводов, которое, в свою очередь, приведёт к существенному увеличению их поперечного сечения. Это будет неэффективно с экономической точки зрения.

Для того чтобы решить эту проблему, необходимо использовать силовые трансформаторы. С его помощью удаётся увеличить величину напряжения и пропорционально уменьшить силу тока. При этом передаваемая мощность не изменится.

Данный агрегат устанавливается возле потребителей. С его помощью осуществляется понижение напряжения до необходимого уровня (значения).

Что такое силовой трансформатор?

Данное устройство представляет собой электромагнитный статистический агрегат, в котором присутствует две либо же более обмоток.

Они предназначаются для преобразования переменного тока одного напряжения в ток другого. Эта операция осуществляется при помощи переменного магнитного провода.

Устройство трансформатора

Самым основным элементом в данном устройстве является магнитопровод, представляющий собой магнитную цепь, по которой замыкается сам магнитный поток.

Также, сюда относятся и обмотки, являющиеся электрической цепью, по которой течёт электрический ток. Эти два элемента представляют собой активную часть силового трансформатора.

Все остальные элементы можно считать дополнительными. Обмотки соединяются между собой при помощи специальных отводов.

Изоляция изготавливается из твёрдых изоляционных материалов, таких как бумага, картон, гетинакс и т.п. Масляные трансформаторы заливаются специальным маслом.

Магнитопровод силового агрегата изготавливают из холоднокатаной электротехнической анизотропной стали. Состоит он из стержня, на котором располагаются сами обмотки.

Регулировка напряжения силового трансформатора

Во время работы данного устройства может возникнуть необходимость в регулировке коэффициента трансформации.

В некоторых силовых трансформаторах это возможно только лишь при отсоединении их от питающей сети, а у других это можно выполнять под нагрузкой (РПН). Для этого применяется специально предназначенное оборудование, которое монтируется с наружной стороны бака либо на активной его части внутри.

Различного вида классификация силовых трансформаторов

Данные устройства в большинстве вариантов изготавливаются на частоту 50 Гц. Но имеются и силовые трансформаторы малой мощности, которые хорошо себя зарекомендовали во многих системах переработки и передачи информации, электротехнических устройствах, навигации и т.д. Частота в таких агрегатах может находиться в пределах от 1 до 105 Гц.

По количеству фаз силовые трансформаторы классифицируются на однофазные, двухфазные, трёхфазные, а также многофазные. Чаще всего они выпускаются в трёхфазном варианте.

Классификация силовых трансформаторов по числу обмоток и схеме их соединения может быть следующей: число обмоток может быть разным. Все они непосредственно взаимосвязаны одна с другой.

Те обмотки, на которые подаётся напряжение электрической сети, называют первичными. А отдающие его потребителю – вторичными.

Обмотки многофазного трансформатора соединяются в «звезду» либо «многоугольник». Трёхфазный силовой агрегат имеет обмотки, соединённые между собой в «треугольник» или «звезду».

Классификация силовых трансформаторов по напряжению разделяет их на понижающие и повышающие. Зависит это от соотношения величины напряжения между первичной и вторичной обмоткой.

В повышающем силовом трансформаторе напряжение первичной обмотки низкое, а в повышающем наоборот – высокое.

Классификация силовых трансформаторов по конструктивному признаку

• Масляные. Магнитопровод и обмотки тут располагаются в специальном баке, который заполнен трансформаторным специальным маслом. Оно является прекрасным изоляционным и охлаждающим материалом.
• Сухие. Охлаждение таких силовых трансформаторов происходит естественным путём при помощи воздуха. Используются они в промышленных и жилых помещениях, в которых масляные трансформаторы использовать запрещено. Обуславливается это тем, что такое масло является горючим материалом и при случайном нарушении герметичности может повредить другое рядом стоящее оборудование.

Примеры силовых трансформаторов на выставке

Сегодня технологии не стоят на одном месте, а постоянно развиваются. В этом вы сами можете лично убедиться, посетив выставку мирового масштаба «Электро».

Проходит данное мероприятие каждый год в самом крупном выставочном комплексе нашей страны ЦВК «Экспоцентр».

На выставке вы можете узнать, как имеется классификация силовых трансформаторов, какие новые виды их существуют, что лучше использовать конкретно для вашего случая и многое другое.

В ЦВК «Экспоцентр» проводятся вместе с выставкой и семинары, конференции и конгрессы, на которых опытные специалисты со всей страны и стран СНГ демонстрируют свои разработки и инновационные технологии.

Статьи

Трансформатор тока, их применение и правильное подключение 18.06.2014 01:56

Назначение и применение

Трансформаторы – электротехнические устройства, широко применяемые как в производственной, так и в бытовой сфере. При этом различают категории трансформаторов напряжения и трансформаторов тока.

Установка трансформатора тока осуществляется с целью преобразования значений переменного тока с высоких на первичной обмотке до малых на вторичной, что обеспечивает удобство и безопасность эксплуатации. Их используют при подключении приборов учета расхода электроэнергии (электросчетчиков) и других электроизмерительных приборов, а также устройств, обеспечивающих релейную защиту различных систем электроэнергетики.

Устройство и правильное подключение

Важнейшими конструкционными элементами трансформатора являются первичная и вторичная обмотки, а также магнитопровод, заключенные в единый корпус. При этом первичная обмотка выполняется обычно в один виток (обмотка более точных устройств имеет два витка), или представляет собой проходящую сквозь специальное окно силовую шину (трансформатор шинного исполнения).

Первичная обмотка подключается к источнику тока, вторичная – непосредственно к измерительным приборам и другим потребителям, характеризуемым малым значениям внутреннего сопротивления.

С целью предотвратить неверное подключение и, как следствие, последующую неисправность трансформатора тока либо подключаемых устройств, выводы трансформаторов маркируются буквенными и цифровыми обозначениями, как это показано на нижеприведенной схеме. Начало и конец первичной обмотки обозначают как Л1 и Л2 (линия), а начало и конец вторичной обмотки — как И1 и И2 (измерение). Обмотку напряжения необходимо подключать к проводам «фаза» и «ноль». С этой целью между выводами Л1 и И1 устанавливают специальную перемычку, а нулевой провод подсоединяют к третьему зажиму.

Трансформатора тока (общая схема)

В высоковольтных трансформаторах тока напряжением 6-10 кВ и более устанавливается несколько групп вторичных обмоток, к одной из которых подключают устройство защиты, а к прочим, более точным, – приборы учета или измерения.

Вторичные обмотки трансформаторов тока при установке в три фазы соединяют по методу «Звезды» (рис.1), при двухфазной установке – по схеме «Неполной звезды» (рис.2).

Чаще всего используются трансформаторы с номинальными значениями первичного тока от 50 до 2000 А. Показатель вторичного тока в большинстве случаев составляет 5А.

Меры профилактики

Правильное подключение трансформатора тока – залог нормальной работы оборудования.

Электромонтаж цепей тока и напряжения должен производиться сообразно Правилам Устройства Электроустановок. Согласно нормативным документам, сечение медного провода в токовых цепях должно быть не менее 2,5 кв. мм, в цепях напряжения — не менее 1,5 кв.мм.

Вторичные цепи трансформаторов тока должны в обязательном порядке быть заземлены. Это обеспечивает как сохранность самих приборов, так и безопасность людей.

Особенности эксплуатации

Каждый из трансформаторов тока должен обязательно подвергаться периодическим поверкам госповерителя и иметь на корпусе пломбу с соответствующим клеймом, а также отметку в техническом паспорте. Необходимо помнить об этом при установке нового трансформатора, следя за тем, чтобы на момент монтажа дата последующей госповерки не была просрочена. Поверка должна производиться регулярно, с интервалом в четыре-пять лет, в зависимости от марки трансформатора и его типа.

Принадлежность трансформатора к определенному классу предопределяет применение методики и установочного инструментария. Вместе с тем первичная установка или замена трансформатора тока регламентированы обязательными условиями работ, которые предусматривают соблюдение той или иной схемы подключения. Такие схемы могут различаться в зависимости от требований организации, на которую производителем и поставщиком возложены вопросы компетенции в сфере генерации и доставки электроэнергии потребителям. В частности, ряд определенных различий имеют схемы подключения от Ленэнерго и Сбытовой компании.

Петербургская сбытовая компания

Самый простой и одновременно наиболее надежный вариант установки трансформатора в бытовых условиях — вызов электрика на дом. Это позволит, не нарушая нормативные требования, квалифицированно и в точном соответствии со всеми предписаниями выполнить весь комплекс монтажных и электротехнических работ.

Компания ЭлектроТехников предлагает Вам любые электромонтажные работы начиная с установки осветительных систем и заканчивая работами по автоматизации технических процессов:

Замена эл. счетчика

Ремонт проводки ( замена проводки )

Установка эл. щита ( установка распределительного щита )

Установка розеток ( перенос розеток )

Проводка в квартирах ( проводка в коттеджах )

Большая Энциклопедия Нефти и Газа

Выводы — обмотка — трансформатор

Выводы обмоток трансформаторов обозначают так, как это показано в табл. 6.1. Обмотки трехфазных трансформаторов могут быть соединены звездой или треугольником. [1]

Выводы обмоток трахфазных трансформаторов маркируются так же, как и концы обмоток однофазных трансформаторов. [2]

На выводы обмоток трансформаторов тока нанесена маркировка: Л1 и Л2 — начало и конец первичной обмотки; И1 и И2 — начало и конец вторичной обмотки. [3]

Как практически промаркировать выводы обмоток трансформатора . [4]

При сборке подстанций соединяют выводы обмоток НН трансформатора с распределительным устройством, устанавливают автоматы, монтируют заземление. Шины обычно соединяют с помощью сжимных плит. [5]

Вводы представляют собой фарфоровые проходные изоляторы, через которые выводы обмоток трансформатора присоединяются к электрическим сетям. [6]

Они представляют собой фарфоровые проходные изоляторы, через которые выводы обмоток трансформатора присоединяются к электрическим сетям. [7]

После установки вводов необходимо проверить, закорочены ли все выводы обмоток трансформаторов тока . При отсутствии таких закороток во время испытания силового трансформатора на разомкнутой обмотке трансформатора тока возникает высокое напряжение, опасное для обслуживающего персонала и изоляции трансформатора тока возникает высокое напряжение, ное намагничивание, и такой трансформатор тока при последующей эксплуатации обычно дает резко искаженные величины вторичного тока. [8]

Вводы 14 и 15 представляют собой фарфоровые проходные изоляторы, через которые выводы обмоток трансформатора присоединяются к электрическим сетям. [10]

Питание схемы осуществляется напряжением 127 — 220 в, которое через реостаты подводится на выводы обмотки ВН трансформатора . Сигнальные лампы желательно иметь минимального напряжения ( Г2 — 24 в) е целью более четкой работы схемы. [11]

Зная, что положительному направлению тока в первичной цепи ( от зажима Л1 к зажиму Л2) соответствует направление тока во вторичной обмотке от конца ( зажим ы2) к началу ( зажим MI), можно по направлению отклонения стрелки прибора определить однопо-лярные выводы обмоток трансформатора . [12]

Омметром можно пользоваться как универсальным пробником, например, проверить, нет ли обрывов в контурных катушках, обмотках трансформатора, выяснить, не замыкаются ли катушки или обмотки трансформатора между собой. При помощи омметра легко найти выводы обмоток трансформатора и по сопротивлению судить об их назначении. Омметром можно проверить, не оборвана ли нить накала лампы, не соединяются ли между собой электроды лампы, оценивать качество диодов. С помощью омметра можно также определять замыкания в монтаже или между обкладками конденсатора, надежность контактных соединений и многое другое. [14]

При монтаже ошиновки необходимо следить за соблюдением установленного чередования фазовых шин и правильного соединения одноименных фаз ошиновки с соответствующими зажимами оборудования РУ. Например, на рис. 161 чередование фазовых шин на каждом фидере принято С — В — А; выводы обмоток трансформаторов , обозначенные GI и С2, додсоединены к сборной шине С. [15]

Что такое группы соединения у трансформатора?

Мы уже рассмотрели соединение трансформаторов в треугольник, звезду и зигзаг. Теперь остановимся более подробно на группах соединения трансформаторов. Обмотки низкого, среднего и высокого напряжения трансформаторов могут соединяться по-разному – в треугольник, звезду, реже зигзаг, образуя схему соединения обмоток трансформатора.

Схема соединения – это сочетание схем соединения обмоток высшего и низшего напряжения для двухобмоточного трансформатора или обмоток высшего, среднего и низшего для трехобмоточного трансформатора. Однако, несмотря на различное соединение обмоток, схемы могут давать одинаковый сдвиг между одноименными векторами напряжения. Несколько схем, дающих одинаковый по величине угол сдвига фаз, образуют группу соединения.

Основных групп может быть 12. Для удобства представляют циферблат стрелочных часов. Каждой группе соответствует угол кратный 30 градусам от 0 до 360 градусов. Они отмечаются на циферблате часов, через один час, каждому часу соответствует сдвиг в 30 градусов. 360 градусов – 12 часов.

Групп 12 и имеется следующая закономерность – четные группы (2,4,6,8,10,12) образуются, если с высокой и низкой стороны одинаковое соединение (треугольник-треугольник, звезда-звезда). Нечетные группы (1,3,5,7,9,11) образуются, если с высокой и низкой сторон различное соединение (треугольник-звезда).

В ГОСТ 30830-2002 пишется, что вектор фазы А ВН откладывается параллельно и сонаправленно стрелке на 12 часов. Порядок фаз идет А-В-С, движение векторов на циферблате осуществляется против часовой стрелки.

Чтобы построить треугольник, сначала надо построить звезду, а потом вписать ее в треугольник.

Вот, например, двухобмоточный трехфазный трансформатор со схемой Y/Д-11, для примера. Где Y-значит звезда с высокой стороны, Д-треугольник с низкой стороны, между ними угол 360 градусов.

Если трансформатор трехобмоточный, то может быть (возьмем ради примера) Y0/Y/Д-12-5. Все как и в прошлом примере, только добавилась обмотка среднего напряжения. В этом примере обмотка ВН – звезда с нулем, СН – звезда, НН – треугольник. Сдвиг между обмотками ВН и СН – 12 часов, между ВН и НН – 11 часов (или 0 часов). Между СН и НН – 11 часов, про это писалось выше.

Существуют определенные действия с выводами обмоток, выполнив которые, можно добиться определенного результата группами трансформаторов.

• если по-порядку циклически перемаркировать фазы А-В-С(а-b-c) на В-С-А(b-c-a), то группа изменится на 4 (как в большую, так и в меньшую сторону)
• двойная перемаркировка двух фаз, на стороне ВН и НН, изменяют нечетную группу на плюс минус 2
• если поменять местами две фазы на одной из сторон (ВН или НН), то трансформатор потеряет группу и его запрещено будет включать на параллельную работу с другим трансформатором

Схемы групп соединения обмоток 3ф. 2обм. трансформаторов

Существует огромное множество схем соединения обмоток, некоторые из них образуют группы соединения трансформаторов. Рассмотрим некоторые из них, а именно схемы со звездой и треугольником с группами от 1 до 12.

Также схематично представим обозначения вводов на крышке трансформатора и векторные диаграммы.

12 группа (Y/Y-12, Д/Д-12)

Рисунок 1 – схема соединения обмоток, векторная диаграмма и расположение выводов на крышке трансформатора для схем группы 12

11 группа (Y/Д-11, Д/Y-11)

Рисунок 2 – схема соединения обмоток, векторная диаграмма и расположение выводов на крышке трансформатора для схем группы 11

10 группа (Д/Д-10, Y/Y-10)

Рисунок 3 – схема соединения обмоток, векторная диаграмма и расположение выводов на крышке трансформатора для схем группы 10

9 группа (Y/Д-9, Д/Y-9)

Рисунок 4 – схема соединения обмоток, векторная диаграмма и расположение выводов на крышке трансформатора для схем группы 9

8 группа (Y/Y-8, Д/Д-8)

Рисунок 5 – схема соединения обмоток, векторная диаграмма и расположение выводов на крышке трансформатора для схем группы 8

7 группа (Y/Д-7, Д/Y-7)

Рисунок 6 – схема соединения обмоток, векторная диаграмма и расположение выводов на крышке трансформатора для схем группы 7

6 группа (Y/Y-6, Д/Д-6)

Рисунок 7 – схема соединения обмоток, векторная диаграмма и расположение выводов на крышке трансформатора для схем группы 6

5 группа (Y/Д-5, Д/Y-5)

Рисунок 8 – схема соединения обмоток, векторная диаграмма и расположение выводов на крышке трансформатора для схем группы 5

4 группа (Y/Y-4, Д/Д-4)

Рисунок 9 – схема соединения обмоток, векторная диаграмма и расположение выводов на крышке трансформатора для схем группы 4

3 группа (Y/Д-3, Д/Y-3)

Рисунок 10 – схема соединения обмоток, векторная диаграмма и расположение выводов на крышке трансформатора для схем группы 3

2 группа (Y/Y-2, Д/Д-2)

Рисунок 11 – схема соединения обмоток, векторная диаграмма и расположение выводов на крышке трансформатора для схем группы 2

1 группа (Y/Д-1, Д/Y-1)

Рисунок 12 – схема соединения обмоток, векторная диаграмма и расположение выводов на крышке трансформатора для схем группы 1

Укажем некоторые особенности отдельных схем:

Схема Y0/Y-12 получается из схемы Y/Y-12 соединением нулевого ввода трансформатора с нейтралью звезды;

Схема Д/Д-12 – обе обмотки выполнены левыми, если же одну из обмоток выполнить правой, то выйдет схема Д/Д-6.

Схема Д/Д-10 – обе обмотки левые, если одну из обмоток выполнить правой, то получится схема Д/Д-4;

Схему Д/Д-8 можно получить, если в схеме Д/Д-2 одну из обмоток выполнить правой.

Схему Y/Д-5 можно получить, если в схеме Y/Д-11 одну из обмоток выполнить правой, а вторую левой.

Далеко не все из представленных схем широко распространены, однако, их знание не будет лишним.

Сохраните в закладки или поделитесь с друзьями

Однофазный и трехфазный трансформаторы

Однофазный трансформатор. Он представляет собой электромагнитный аппарат, предназначенный для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения той же частоты. Трансформатор может быть однофазным или трехфазным.

Простейший однофазный трансформатор состоит из замкнутого стального сердечника 1 (рис. 162) и двух магнитосвязанных обмоток 2 и 3.

Обмотку 2, соединенную с источником электроэнергии, называют первичной. Все величины, относящиеся к этой обмотке, называют первичными и обозначают соответствующими буквами с индексом 1. Обмотка 3, соединенная с потребителем энергии Z, является вторичной. Все величины, относящиеся к этой обмотке, обозначают с индексом 2. Под действием переменного напряжения И_х в первичной обмотке с числом витков возникает ток /[. Намагничивающая сила первичного тока возбуждает в сердечнике трансформатора переменный магнитный поток Ф = Ф_т sin со/. Этим потоком в первичной обмотке наводится э. д. с. самоиндукции Е₁ = 4,44/ау,Ф_т, а во вторичной обмотке — э. д. с. взаимоиндукции /:₂ = 4,44 /ш₂Ф_т. Поэтому на зажимах вторичной обмотки возникает переменное напряжение U₂, а приемник энергии получает ток /₂ = t/₂/Z₂. Таким образом, со стороны вторичной обмотки трансформатор является источником электрической энергии, а со стороны первичной обмотки- потребителем этой энергии. Отношение действующих значений э. д. с., равное отношению чисел витков обмоток, называют коэффициентом трансформации: К = Н_г/:₂ — 4,44(4,44/ш₂Ф_т) =- w₁/w₂‘

В трансформаторах, понижающих напряжение, w₂ 1.

Обмотку трансформатора, рассчитанную на большее напряжение, называют обмоткой высшего напряжения (ВН). Обмотку, на зажимах которой действует меньшее напряжение, называют обмоткой низшего напряжения (НН).

Электрическая энергия в трансформаторе преобразуется с незначительными потерями, и подводимая к трансформатору полная мощ- е . Если минутную стрелку часов совместить с вектором напряжения (У_АВ и установить на число 12, то часовая стрелка, совмещенная с вектором напряжения ?/_ав, установится на числе 11. Следовательно, трансформатор с таким соединением обмоток относится к 11-й группе.

Из изложенного следует, что группа трансформатора выражает угловое смещение между линейными высшим и низшим напряжениями в условных единицах, равных 30 е . В нулевой группе это смещение равно 0 , в 11-й — 330 е . Отношение линейных напряжений и,_а е . При параллельном включении между такими трансформаторами возникнут уравнительные токи, которые разрушат их обмотки.

Трехфазные трансформаторы применяют на трансформаторных подстанциях, в мощных выпрямительных устройствах, питающих различную аппаратуру автоматики и телемеханики.

Потери в трансформаторе. Мощность Р₂, отдаваемая трансформатором, меньше подводимой Р_х, так как часть ее теряется в трансформаторе при его работе. Потери в трансформаторе складываются из потерь в стали Р_ст и потерь в меди Р_м. Коэффициент полезного действия (рис. 170) трансформатора

Ч г К2і (РУ РСтфЕ_м)] 100 %.

Для уменьшения потерь в стали на вихревые токи и гистерезис сердечники трансформаторов изготавливают из листовой трансформаторной стали, содержащей до 5% кремния.

Мощность потерь в меди обмоток зависит от нагрузки трансформатора: Р_м = /|Гд -г 1г₂. Для снижения этих потерь уменьшают активное сопротивление обмоток т ₁ и г₂ до определенного значения, увеличивая площадь поперечного сечения медного обмоточного провода.

Потери в стали можно определить из опыта холостого хода трансформатора при номинальном первичном напряжении 11 _х (рис. 171, а). При этом полезная мощность Р_г— 0, а потери в меди первичной обмотки из-за малого тока можно не учитывать. Следовательно, мощность Р_х ж Р_ст.

Потери в меди определяют из опыта короткого замыкания (рис. 171, б), когда зажимы вторичной обмотки замкнуты нако

Рис. 170. Зависимость к. п. д. трансформатора от нагрузки

Рис. 171. Схемы для определения потерь в стали (а) и меди (б)

ротко, а к первичной обмотке подводится такое пониженное напряжение (5-8% номинального значения), при котором в обмотках устанавливаются номинальные токи. Из-за малого напряжения магнитная индукция и потери в стали будут незначительны и мощность

Коэффициент полезного действия трансформатора зависит от его нагрузки и достигает 98-99%.

Электропитающие устройства и линейные сооружения автоматики, телемеханики и связи железнодорожного транспорта

• Введение
• Классификация воздушных линий
• Типовые профили опор ВЛ, ВСЯ СЦБ и воздушных линий связи
• Материалы и арматура воздушных линий
• Деревянные опоры, железобетонные приставки и железобетонные опоры
• Основные типы опор воздушных линий СЦБ и связи
• Оборудование высоковольтных линий автоматики и телемеханики
• Оборудование воздушных линий связи
• Устройство удлиненных пролетов, пересечений и переходов
• Заземления в устройствах автоматики, телемеханики и связи
• Типы и конструкции заземляющих устройств
• Строительство воздушных линий
• Техническое обслуживание и ремонт воздушных линий
• Механизация работ при строительстве и ремонте воздушных линий
• Техника безопасности при работах на воздушных линиях
• Назначение и классификация кабельных линий
• Конструкция кабелей
• Кабели для устройств автоматики и телемеханики
• Железнодорожные кабели связи
• Оборудование, арматура и материалы кабельных линий
• Строительство кабельных линий
• Монтаж силовых электрических кабелей
• Монтаж силовых и контрольных кабелей. Паспортизация кабельных линий
• Механизация кабельных работ
• Техническое обслуживание и ремонт кабельных линий
• Техника безопасности при работах на кабельных линиях
• Влияние электрических железных дорог и линий электропередачи на воздушные и кабельные линии
• Средства защиты устройств автоматики, телемеханики и связи от опасных и мешающих влияний железных дорог и линий электропередачи
• Защита полупроводниковых приборов от перенапряжений
• Воздействие молнии на устройства автоматики, телемеханики и связи. Приборы защиты
• Защита устройств автоматики, телемеханики и связи от атмосферных перенапряжений
• Защита кабелей от коррозии
• Генераторы постоянного тока
• Реакция якоря и коммутация тока
• Типы генераторов и их характеристики
• Общие сведения о двигателях постоянного тока
• Электродвигатели постоянного тока и их характеристики
• Однофазный и трехфазный трансформаторы
• Автотрансформаторы и дроссели насыщения
• Трансформаторы железнодорожной автоматики и телемеханики
• Путевые дроссель-трансформаторы
• Асинхронные электродвигатели
• Синхронные генераторы
• Первичные химические источники тока
• Свинцовые аккумуляторы
• Электролит и химические процессы в свинцовых аккумуляторах
• Электрические характеристики свинцовых аккумуляторов
• Аккумуляторные батареи
• Правила эксплуатации и способы устранения неисправностей свинцовых аккумуляторов
• Щелочные никепь-железные и никель-кадмиевые аккумуляторы. Аккумуляторные помещения
• Электрические вентили и выпрямительные устройства
• Классификация схем выпрямления переменного тока и их параметры
• Влияние характера нагрузки на работу выпрямительных схем
• Выпрямители, применяемые в устройствах автоматики и телемеханики
• Электромагнитные и полупроводниковые преобразователи
• Особенности электроснабжения устройств
• Энергоснабжение устройств автоблокировки
• Системы питания
• Электропитание устройств переездной сигнализации и полуавтоматической блокировки
• Техническое обслуживание устройств электропитания на перегонах и станциях
• Питающие пункты устройств автоматики и телемеханики
• Расчеты питающих устройств сигнальной точки автоблокировки
• Электропитание устройств автоматики и телемеханики крупных станций
• Унифицированная щитовая установка электропитания устройств централизации на крупных станциях при безбатарейной системе питания
• Электропитание устройств электрической централизации малых станций
• Устройства электропитания электрической централизации промежуточных станций
• Электропитающие установки безбатарейной и батарейной систем питания ЭЦ промежуточных станций
• Расчеты электропитающих устройств электрической централизации
• Автоматизированные дизель-генераторные установки и резервные электростанции

Электродинамический тормоз электровозов ЧС2 Т и ЧС200

Рассмотрены устройство и работа основного электронного оборудования, применяемого в электродинамическом (реостатном) тормозе системы «Шкода». Применительно к электродинамическому тормозу электровозов ЧС2 Т и его модификации на скоростном электровозе ЧС200