Виды преобразователей электрической энергии

Преобразователем электрической энергии именуется статическое электромагнитное устройство, содержащее от 2-ух до нескольких обмоток, размещенных на общем магнитопроводе, и индуктивно связанных, подобным образом, между собой. Служит преобразователь электрической энергии для изменения электроэнергии электрического тока при помощи электромагнитной индукции без изменения частоты тока.
Применяют преобразователи электрической энергии как для изменения переменного напряжения, так же и для гальванической развязки в разных областях электробытовой техники и электроники.
Ради справедливости напомним, что в большинстве случаев преобразователь электрической энергии может содержать и всего одну обмотку (автотрансформатор), а сердечник может и совсем отсутствовать (ВЧ — преобразователь электрической энергии), однако в большинстве своем преобразователи электрической энергии имеют сердечник (магнитопровод) из магнитомягкого ферромагнитного материала, и две или более изолированные ленточные или проволочные обмотки, охватываемые общим магнитным потоком, но про все по-очереди. Рассмотрим, какие же бывают виды преобразователей электрической энергии, как они устроены и для чего используются.

Виды силовых трансформаторов

Этот вид низкочастотных (50-60 Гц) преобразователей электрической энергии служит в электросетях, а еще в установках приема и изменения электроэнергии. Почему именуется силовой?
Потому что конкретно данный тип преобразователей электрической энергии используется для подачи и приема электрической энергии на ЛЭП и с ЛЭП, где напряжение достигает 1150 кВ.
В городских электрических сетях напряжение может достигать 10 кВ. При помощи собственно силовых низкочастотных преобразователей электрической энергии напряжение также и понижается до 0,4 кВ, 380/220 вольт, важных потребителям.

Конструктивно стереотипный понижающий трансформатор может содержать две, три или более обмоток, размещенных на броневом сердечнике из электротехнической стали, причем некоторые из обмоток низшего напряжения могут питаться параллельно (преобразователь электрической энергии с расщепленными обмотками).
Это комфортно для увеличения напряжения, получаемого совместно с нескольких генераторов.
В основном, понижающий трансформатор помещен в бак с трансформаторным маслом, а в случае особо мощных экземпляров добавляется система активного охлаждения.
Преобразователи электрической энергии силовые трехфазные мощностью до 4000 кВА монтируются на подстанциях и электрических станциях. Очень популярны трехфазные, потому как потери получаются до 15% меньше, чем с тремя однофазными.

Виды силовых трансформаторов

Сетевые преобразователи электрической энергии еще в 80-е и 90-е годы можно было встретить буквально в каждом электроприборе. При помощи собственно сетевого преобразователя электрической энергии (в большинстве случаев однофазного) напряжение бытовой сети 220 вольт с частотой 50 Гц понижается до отметки, необходимого электрическому прибору, к примеру 5, 12, 24 или 48 вольт.

Часто сетевые преобразователи электрической энергии делаются с несколькими вторичными обмотками, чтобы несколько источников напряжения можно было бы использовать для питания разных частей схемы. В особенности, преобразователи электрической энергии ТН (преобразователь электрической энергии накальный) всегда можно было (да и сегодня можно) встретить в схемах, где присутствовали радиолампы.
Современные сетевые преобразователи электрической энергии конструктивно делаются на Ш-образных, стержневых или тороидальных сердечниках из набора пластин электротехнической стали, на которые и навиваются обмотки.
Тороидальная форма магнитопровода дает возможность получить намного компактный преобразователь электрической энергии.
Если сопоставить преобразователи электрической энергии равной габаритной мощности на тороидальном и на Ш-образном сердечниках, то тороидальный будет занимать мало места, к тому же поверхностная площадь тороидального магнитопровода полностью охватывается обмотками, нет пустого ярма, как в случае с броневым Ш-образным или стержневым сердечниками.
К сетевым можно отнести в особенности и сварочные преобразователи электрической энергии мощностью до 6 кВт. Сетевые преобразователи электрической энергии, разумеется, относятся к низкочастотным преобразователям электрической энергии.

Виды силовых трансформаторов

Одним из вариантов низкочастотного преобразователя электрической энергии считается автотрансформатор, у которого вторичная обмотка считается частью первой или первичная считается частью вторичной. Другими словами в автотрансформаторе обмотки связаны не только магнитно, но и электрически.
Несколько выводов выполняются от единственной обмотки, и дают возможность всего с одной обмотки получить различное напряжение.

Виды силовых трансформаторов

Важное преимущество автотрансформатора — меньшая цена, потому как расходуется меньше провода для обмоток, меньше стали для сердечника, в конце концов и вес выходит меньше, чем у привычного преобразователя электрической энергии.
Минус — отсутствие гальванической развязки обмоток.
Автотрансформаторы находят использование в устройствах автоматизированного управления, и также активно применяются в высоковольтных электрических сетях.
Трехфазные автотрансформаторы с соединением обмоток в треугольник либо в звезду в электросетях очень популярны на данный момент.
Силовые автотрансформаторы выпускаются на мощности аж до сотен милионов ватт.
Используют автотрансформаторы и для пуска мощных двигателей электрического тока. Автотрансформаторы особенно целесообразны при низких коэффициентах трансформации.

Виды силовых трансформаторов

Приватным случаем автотрансформатора считается лабораторный автотрансформатор (ЛАТР). Он дает возможность медленно настраивать напряжение, подаваемое к потребителю. Конструкция ЛАТРа собой представляет тороидальный преобразователь электрической энергии с единственной обмоткой, имеющую неизолированную «дорожку» от витка к витку, другими словами есть возможность подсоединения к любому из витков обмотки.
Контакт с дорожкой обеспечивается скользящей угольной щеточкой, которая управляется поворотной ручкой.
Так можно получить на нагрузке действующее напряжение разной величины.
Обычные однофазные ЛАТРы дают возможность получать напряжение от 0 до 250 вольт, а трехфазные — от 0 до 450 вольт. ЛАТРы мощностью от 0,5 до 10 кВт наиболее популярны в лабораториях для целей наладки электрического оборудования.

Виды силовых трансформаторов

Преобразователем электрической энергии тока именуется преобразователь электрической энергии, первичная обмотка которого подсоединяется к источнику тока, а вторичная — к защитным или приборам для измерений, имеющим малые внутренние сопротивления. Очень популярным типом преобразователя электрической энергии тока считается измерительный преобразователь электрической энергии тока.
Первичная обмотка преобразователя электрической энергии тока (в большинстве случаев — только один виток, один кабель) включается постепенно в цепь, в которой требуется померять электрический ток.
Выходит в результате, что ток вторичной обмотки пропорционален току первой, при этом вторичная обмотка должна обязательно быть нагружена, в противном случае напряжение вторичной обмотки выйдет очень большим, чтобы пробить изоляцию. Также, если вторичную обмотку ТТ разомкнуть, то магнитопровод просто выгорит от наведенных некомпенсированных токов.

Конструкция преобразователя электрической энергии тока собой представляет сердечник из шихтованной кремнистой холоднокатаной электротехнической стали, на который намотана одна или несколько изолированных обмоток, являющихся вторичными. Первичная обмотка очень часто — просто шина, либо пропущенный через окно магнитопровода кабель с измеряемым током (на этом принципе, кстати, работают токоизмерительные клещи). Основная характеристика преобразователя электрической энергии тока — показатель трансформации, к примеру 100/5 А.

Чтобы провести измерения тока и в схемах релейной защиты преобразователи электрической энергии тока используются очень широко. Они не опасны, потому как измеряемая и вторичная цепи гальванически изолированные один от одного. В большинстве случаев промышленные преобразователи электрической энергии тока выпускаются с 2-мя или более группами вторичных обмоток, одна из которых подсоединяется к защитным устройствам, иная — к устройству измерения, к примеру к счетчикам.

Виды силовых трансформаторов

Практически во всех современных сетевых блоках питания, в очень разных инверторах, в в инверторных аппаратах, и в прочих силовых и маломощных электрических преобразователях используются импульсные преобразователи электрической энергии.
Сегодня импульсные схемы практически полностью вытеснили тяжёлые низкочастотные преобразователи электрической энергии с сердечниками из шихтованной стали.
Стереотипный импульсный преобразователь электрической энергии собой представляет преобразователь электрической энергии выполненный на ферритовом сердечнике. Форма сердечника (магнитопровода) может быть абсолютно разной: кольцо, стержень, чашка, Ш-образный, П-образный.
Превосходство ферритов перед трансформаторной сталью понятно — преобразователи электрической энергии на феррите как правило будут работать на частотах до 500 и более кГц.
Потому как импульсный преобразователь электрической энергии считается высокочастотным преобразователем электрической энергии, то и размеры его с ростом частоты существенно уменьшаются. На обмотки требуется меньше провода, а для получения высокочастотного тока в первой цепи достаточно полевого, IGBT или биполярного транзистора, иногда — нескольких, в зависимости от топологии импульсной схемы питания (прямоходовая — 1, двухтактная — 2, полумостовая — 2, мостовая — 4).

Ради справедливости напомним, что если применяется обратноходовая схема питания, то преобразователь электрической энергии по существу считается сдвоенным дросселем, потому как процессы накопления и отдачи электрической энергии во вторичную цепь разделены во времени, другими словами они протекают не одновременно, благодаря этому при обратноходовой схеме управления это все же дроссель, а не преобразователь электрической энергии.
Импульсные схемы с преобразователями электрической энергии и дросселями на феррите встречаются сегодня повсюду, начиная от балластов комплексных люминесцентных ламп и зарядных устройств разных гаджетов, завершая инверторными аппаратами и сильными преобразователями напряжения.

Виды силовых трансформаторов

Импульсный преобразователь электрической энергии тока
Чтобы провести измерения величины и (или) направления тока в импульсных схемах активно используют импульсные преобразователи электрической энергии тока, собой представляет ферритовый сердечник, очень часто — кольцевой (тороидальный), с единственной обмоткой.
Через кольцо сердечника продевают кабель, ток в котором необходимо изучать, а саму обмотку нагружают на резистор.

Виды силовых трансформаторов

К примеру, кольцо содержит 1000 витков провода, тогда соотношение токов первой (продетый кабель) и вторичной обмотки будет 1000 к 1. Если обмотка кольца нагружена на резистор известного номинала, то измеренное напряжение на нем будет пропорционально току обмотки, а это означает измеряемый ток в 1000 раза больше тока через этот резистор.

Промышленностью выпускаются импульсные преобразователи электрической энергии тока с самыми разными коэффициентами трансформации. Разработчику остается лишь подключить к такому преобразователю электрической энергии резистор и схему измерения.
Если требуется выяснить направление тока, а не его величину, то обмотка преобразователя электрической энергии тока нагружается просто 2-мя встречными стабилитронами.
Связь между работающими от электричества машинами и преобразователями электрической энергии
В курсы электрических машин, изучаемые на всех электротехнических специальностях образовательных учреждений, включают всегда и работающие от электричества преобразователи электрической энергии. По сути, электрический преобразователь электрической энергии — не электрическая машина, а электрический аппарат, так как у него нет двигающихся частей, наличие которых считается отличительным признаком всякой машины как типы механизма.
Благодаря этому упомянутые курсы следовало бы, чтобы не было недоразумений, именовать «курсами электрических машин и электрических преобразователей электрической энергии».
Включение преобразователей электрической энергии во все курсы электрических машин поясняется 2-мя причинами.
Одна из них — историчного происхождения: те же заводы, которые строили электрические машины электрического тока, строили и преобразователи электрической энергии, так как лишь наличие преобразователей электрической энергии давало то превосходство машинам электрического тока над машинами постоянного тока, которое в конечном итоге стало причиной их преобладанию в промышленности. И в настоящий момент невозможно себе представить крупной установки переменного электротока без преобразователей электрической энергии.

Впрочем, по мере развития производства машин электрического тока и преобразователей электрической энергии, сделалось важным концентрация производства преобразователей электрической энергии на специализированных трансформаторостроительных заводах. А дело все в том, что, в связи с возможностью передачи электрической энергии электрического тока с помощью преобразователей электрической энергии на длинные расстояния, рост высшего напряжения преобразователей электрической энергии шел намного быстрее, чем рост напряжения электрических машин электрического тока.

Виды силовых трансформаторов

На теперешней стадии развития электрических машин электрического тока самым высоким здравым напряжением для них считается 36 кВ.
В то же время высшее напряжение в по настоящему осуществленных электрических трансформаторах достигло 1150 кВ. Такие высокие напряжения преобразователей электрической энергии и работа их на воздушные электролинии, подверженные действию грозовых разрядов, породили много нестандартных трансформаторных проблем, инородных электрическим машинам.

Это привело во время изготовления к технологическим проблемам, столь отличающимся от технологических проблем электромашиностроения, что выделение преобразователей электрической энергии в самостоятельное производство стало неизбежным. Подобным образом, первая причина — производственная связь, роднившая преобразователи электрической энергии с работающими от электричества машинами, исчезла.
Вторая причина — принципиального характера, состоящая в том, что в основе используемых в действительности электрических преобразователей электрической энергии, также как и электрических машин, лежит принцип электромагнитной индукции (закон Фарадея), — остается незыблемой связью между ними.
При этом, для понимания многих явлений в машинах электрического тока, знание физических процессов, которые протекают в преобразователях электрической энергии, абсолютно нужно и, более того, доктрина большого класса машин электрического тока может быть сведена к теории преобразователей электрической энергии, за счёт чего становится легче их теоретическое рассмотрение.

Разбор ОГРОМНОГО трансформатора

В силу этого, в теории машин электрического тока доктрина преобразователей электрической энергии занимает крепкое место, из чего, впрочем, не следует, что преобразователи электрической энергии можно именовать работающими от электричества машинами. Более того, нужно в виду иметь, что у преобразователей электрической энергии целевая установка и процесс изменения энергии иные, чем у электрических машин.

Цель электрической машины заключается в том, чтобы изменить энергию механического типа в электроэнергию (генератор) или, обратно, электроэнергию в энергию механического типа (мотор), между тем, в преобразователе электрической энергии мы дело имеем с преобразованием электроэнергии электрического тока одного вида в электроэнергию электрического тока иного вида.

Главные типы понижающих трансформаторов

Виды силовых трансформаторов

Преобразователи электрической энергии применяются в электротехнике для изменения электрического тока из одного напряжения в иное при помощи электромагнитной индукции, со сбережением неизменной частоты при самых небольших мощностных потерях.
Есть самые разные типы преобразователей электрической энергии по количеству фаз, числу обмоток, типу изоляции и виду охлаждения.
Известная классификация устройств основывается на том, куда погружается магнитная система (сердечник), другими словами, по типу охлаждения. В данном варианте выделяют преобразователи электрической энергии:

  • Масляные – погружение сердечника происходит в трансформаторное масло с диэлектрическими характеристиками (оно находится в корпусе прибора)
  • Сухие – в обмотку заливается эпоксидка
  • Жидкостные – в качестве охлаждающей среды применяются разные органические жидкости, другими словами негорючие диэлектрики

Охлаждение для абсолютно всех 3-х видов преобразователей электрической энергии имеет собственные маленькие детали. Для вашего удобства мы свели их в таблицу:

Вид преобразователя электрической энергии Вид охлаждения Обозначение
Сухие Натуральное воздушное – для открытого выполнения С
Подобно – для защищенного выполнения СЗ
Подобно – для герметичного выполнения СГ
Воздушное с дутьем СД
Масляные Гравитационная циркуляция воздуха и масла М
2 вида циркуляции – понудительная для воздуха и натуральная для масла Д
2 вида циркуляции – натуральная для воздуха и понудительная для масла МЦ
В принудительном порядке циркуляция воздуха и масла ДЦ
2 вида циркуляции – понудительная для воды и натуральная для масла МВ
В принудительном порядке циркуляция воды и масла Ц
Жидкостные Натуральное охлаждение – негорючий жидкий диэлектрик Н
Охлаждение неподдающимся горению жидким диэлектриком при помощи дутья НД

Виды силовых трансформаторов

Среди таких трех типов очень распространены последние. Почему – про это вы можете прочитать тут, в одном из наших материалов.
Мы же расскажем о главных критериях спецификации преобразователей электрической энергии по типам и чуть детальнее остановимся на сухих разновидностях.

Важные параметры спецификации преобразователей электрической энергии

О нем мы частично выше сказали. Видов охлаждения несколько:

  • М – масляное
  • Д – охлаждение в масляной обстановке + воздушное дутье
  • Ц – масляное охлаждение с циркуляцией принудительного типа
  • С – охлаждение воздуха (другими словами, «сухие» преобразователи электрической энергии)

Маркировка типов преобразователей электрической энергии расшифровывается так:

  • Буквенное обозначение – кол-во фаз, вид охлаждения, число обмоток и вид переключения отводов. Тоже могут быть дополнительные буквенные маркировки, говорящие о специализированных характерностях определенного преобразователя электрической энергии
  • Номинальная мощность + класс напряжения
  • Последние 2 цифры года выпуска рабочих чертежей определенного преобразователя электрической энергии
  • Климатическое исполнение и категория расположения по ГОСТ 15150-69

Дальше мы укажем иные важные параметры спецификации:
Прибор бывает внешний или внутренний

  • Конструктивное исполнение и характер работы

На этом параметре необходимо остановиться более детально:

Самый сложный вопрос в защитах трансформатора 10/0,4 кВ

  1. Автотрансформаторы – одна обмотка с несколькими отводами, переключение между которыми дает возможность получить различные критерии напряжения.
  2. Импульсные – изменяют импульсный сигнал несущественной длительности (около десятка микросекунд) с очень маленьким искажением.
  3. Разделительные – между вторичной и первичной обмоткой электрической связи нет, есть гальваническая развязка между входными и выходными цепями.
  4. Пик—преобразователь электрической энергии – используется для управления полупроводниковыми работающими от электричества устройствами типа тиристоров
  • Кол-во фаз

Трехфазные (самые популярные) и однофазные.
2-х и 3-х обмоточные с расщепленной обмоткой либо же без неё

По типу изоляции – сухие (С) и масляные (М) или с неподдающимся горению заполнением (Н).
Уменьшающие (для невысокого напряжения из высоковольтных линий) и повышающие (конечно, наоборот)

Высоковольтный, низковольтный, высокопотенциальный
Стержневой, тороидальный, броневой

Всего выделяют 6 групп преобразователей электрической энергии:

  • 1-я группа (изделия с мощностью до 100 кВА)
  • 2-я группа (диапазон мощности от 160 до 630 кВА)
  • 3-я группа (от 1000 до 6300 кВА)
  • 4-я группа (параметр мощности выше 10000 кВА)
  • 5-я группа (все преобразователи электрической энергии с мощностью выше 40000 кВА)
  • 6-я группа (мощность от 100000 кВА)

Среди дополнительных показателей спецификации нужно отметить наличие/отсутствие:

  • Наличие/отсутствие регулятора анодного напряжения.
  • Без расширителей, с азотной подушкой для защиты

Сухие преобразователи электрической энергии

Не обращая внимания на то, что масляные преобразователи электрической энергии пользуются высокой популярностью, очень распространенны понижающие трансформаторы и сухого типа, в особенности:

  • Силовые трехфазные с литой изоляцией ТСЛ (ТСГЛ) и ТСЗЛ (ТСЗГЛ)
  • Силовые трехфазный ТС и ТСЗ
  • Сухие ТС и ТСЗ
  • Преобразователи электрической энергии своих нужд (сухого типа) ТСКС

Назначение трехфазных сухих преобразователей электрической энергии с охлаждением воздуха – переустройство электрической энергии в электрических сетях трехфазного электрического тока частотой 50 Гц. Максимальная мощность сухих преобразователей электрической энергии – 2500 кВА.

Такие преобразователи электрической энергии устанавливаются на производстве и в зданиях общественного значения – на любых объектах, где работают высокие требования в области пожарной безопасности, взрывозащищенности и экологичности, другими словами, где применение масляного преобразователя электрической энергии считается потенциальным риском. Единственное замешательство от сухих приборов – очень высокий шум во время работы.

Понижающие трансформаторы

Чтобы уменьшить потери при перевозке электрической энергии на некоторые расстояния, используется метод трансформации, который состоит в преобразовании индивидуальных параметров электрического тока и амплитуды напряжения.
Практически это выглядит так: генератор формирует электрическую энергию, которая по проводам попадает на подстанцию, где амплитуда напряжения увеличивается, и ток подается дальше на еще один пункт назначения.
Иная подстанция считается конечным пунктом и распределяет получившуюся энергию между потребителями, заранее понизив ее амплитуду до первичного значения.
В зависимости от расстояний от ключевого генератора до конечного потребителя, мощности и разветвленности силовых линий, промежуточных подстанций может быть любое кол-во.
На любой подстанции имеются особые электротехнические устройства – понижающие трансформаторы, по которой и подается ток.

Назначение понижающих трансформаторов состоит в преобразовании электрической энергии и сокращении потерь при перевозке от источника к потребителю.

Конструкция силового трансформатора (The design of the power transformer)

Главная классификация понижающих трансформаторов

Есть несколько показателей, по которой проходит классификация понижающих трансформаторов. Самый популярный вариант – разграничение на условные категории в зависимости от мощности и напряжения.

Отличают следующие типы понижающих трансформаторов:

  • 1-я группа (изделия с мощностью до 100 кВА);
  • 2-я группа (диапазон мощности от 160 до 630 кВА);
  • 3-я группа (от 1000 до 6300 кВА);
  • 4-я группа (параметр мощности выше 10000 кВА);
  • 5-я группа (все преобразователи электрической энергии с мощностью выше 40000 кВА);
  • 6-я группа (мощность от 100000 кВА).

Если брать в качестве определяющих показателей иные критерии и характеристики, то можно отметить такие варианты понижающих трансформаторов:

  • кол-во фаз – одна или три. Трехфазный понижающий трансформатор считается самым востребованным электротехническим устройством, которое применяется на подстанциях;
  • число обмоток – трех- или двухобмоточные;
  • по собственному назначению преобразователи электрической энергии могут быть повышающими или понижающими;
  • если брать за признак установочное место, то отличают внутренние и внешние устройства;
  • по типу охлаждения устройства разделяют на две категории – силовые сухие преобразователи электрической энергии (с охлаждением воздуха) и силовые масляные преобразователи электрической энергии.

Не зависимо от типа, характеристик мощностей или больших размеров рабочий принцип понижающего трансформатора основывается на основе явления электромагнитной индукции.
При подаче на устройство тока с конкретными свойствами он идет через закрытый магнитопровод и попадает на первичную и вторичную обмотку.
В зависимости от числа витков в обмотках определяется показатель стрессов.
Если в первой обмотке число витков меньше – то это повышающий преобразователь электрической энергии, если наоборот, то речь идет о силовом трансформаторе.

Из каких конструктивных элементов состоит понижающий трансформатор?

Конструкция понижающего трансформатора состоит из таких элементов:

  • силовые вводы;
  • охладители;
  • устройства, разрешающие настраивать напряжение эксплуатации;
  • навесное оборудование.

Чтобы разобраться в устройстве прибора, необходимо рассмотреть некоторые элементы детальнее.

Вводы понижающих трансформаторов

Питающее напряжение и нагрузка на преобразователь электрической энергии выполняются через специализированные устройства – силовые вводы.
В зависимости от типа изделия они как правило находиться с наружной стороны изделия или в середине в виде клеммных колодок (для сухих преобразователей электрической энергии).
У преобразователей электрической энергии масляного типа вводы размещаются исключительно с наружной стороны (на крышке корпуса или с боковой стороны). Необходимым требованием считается изоляция вводов из особенных материалов.

По конструкции выполнения есть несколько вариантов вводов с разным типом изоляции:

  • фарфоровая;
  • маслобарьерная;
  • полимерная;
  • элегазовая;
  • бумажно-масляная;
  • конденсаторная проходная.

Охладители

Необходимый элемент конструкции любого понижающего трансформатора. Огромное количество электроэнергии, проходя через преобразователь электрической энергии, превращается в тепло. Специализированная двухконтурная система, заполненная маслом, нуждается в постоянном охлаждении.

Под эти цели применяются разные устройства:

  • отопительные приборы. Конструктивно охладитель состоит из пластин из металла разной комбинации, которые обладают хорошей теплопроводимостью, через которые и выводится тепловая энергия в атмосферу или вторичную охлаждающую среду;
  • волнистый бак. Универсальное устройство для установок ограниченной мощности. Конструктивно он соединяет в себе отопительный прибор и емкость для масла. Тепло выводится благодаря внутренним и внешним волнистым поверхностям;
  • механическая вентиляция. Подвесные вентиляторы используют для преобразователей электрической энергии высокой мощности. Благодаря постоянному принудительному охлаждению получается увеличить продуктивность системы до 20-25%;
  • охладители масляно-водяные. В наше время такие комбинированные конструкции применяются очень часто благодаря их простоте и большой эффективности;
  • циркулярные насосы. Устройство обеспечивает частое перемещение горячего масла в нижний контур, заменяя его холодным.

Регулировка напряжения понижающих трансформаторов

Чтобы скорректировать показатель трансформации понижающего трансформатора, в конструкции учтены приспособления для регулировки напряжения. Практически они делают меньше или повышаюту кол-во витков в обмотке.

В зависимости от типа устройства оно будет работать без нагрузки или под воздействием напряжения.

Оборудование дополнительного характера

Устройство понижающего трансформатора в себя включает разные варианты дополнительного навесного оборудования:

  • газовое реле. Данное устройство делает функции защиты. При неустойчивой работе преобразователя электрической энергии (нарушена система охлаждения, повреждения разного типа), масло начинает понемногу разлагаться на обычные составляющие. В процессе выделяется некоторое количество газов. Если реакция течет плавно, то устройство подает предупреждающий сигнал, а если газ образуется очень быстро, то реле просто выключает преобразователь электрической энергии;
  • индикаторы температуры. Специализированные датчики на основе термопар систематически проводят обмеры температуры масла в самых горячих точках;
  • поглотители влаги. Так как конструкция маслонаполненной емкости не считается полностью герметичной, то под крышкой может появиться водяной конденсат. Специализированные устройства впитывают влагу и препятствуют попаданию ее в масло;
  • система постоянной регенерации масла;
  • защита от увеличения давления в середине емкости. Система сочетается с устройствами сброса избыточного давления и работает автоматически;
  • указатель уровня масла. Во многих случаях он сделан в виде прибора с циферблатом и стрелкой либо в виде трубки, которая заполнена маслом и соединена с емкостью по принципу сообщающихся сосудов.

Больше информации о современных силовых трансформаторах, их главных разновидностях, типах конструкции и новых разработках в данной сфере можно выяснить на мировой выставке «Электро». Мероприятие состоится на территории ЦВК «Экспоцентр».

Понижающие трансформаторы. Виды и устройство. Работа и использование

Преобразователем электрической энергии именуется электрическое устройство, которое передает электрическую энергию от одного контура на другой при помощи магнитной индукции. Преобразователи электрической энергии стали наиболее используемыми работающими от электричества устройствами, применяющимися в промышленности и быту.
Эти устройства применяются для увеличения или уменьшения напряжения, а еще в схемах трансформаторов для изменения входящего электрического тока в постоянный ток на выходе.
Способность преобразователей электрической энергии передавать электрическую энергию используется для передачи мощности между различными схемами несогласованных электро цепей.
Рассмотрим разные варианты и типы понижающих трансформаторов, их установку и технические характеристики.

Устройство преобразователя электрической энергии

Конструкции преобразователей электрической энергии имеют различное строение. Исходя от этого проводится расчет номинального напряжения, либо между фазой и землёй, либо между 2-мя фазами.

Виды силовых трансформаторов

1 — Первичная обмотка 2 — Вторичная обмотка 3 — Сердечник магнитопровода 4 — Ярмо магнитопровода
Конструкция привычного обычного преобразователя электрической энергии состоит из 2-ух обмоток с общим ярмом, для создания электромагнитной связи между обмотками.
Сердечник делают из электротехнической стали. Катушка, на которую входит переменный ток, считается первой обмоткой. Катушка на выходе именуется вторичной.

Есть подобный вариант преобразователей электрической энергии, как тороидальный. У подобного преобразователя электрической энергии катушки индуктивности являются пассивными элементами, состоящими из магнитного сердечника в виде кольца. Сердечник имеет очень высокую магнитную проницаемость, сделан из феррита.
Вокруг кольца намотана катушка. Тороидальные фильтры и катушки используются для преобразователей электрической энергии высокой частоты.
Они применяются для испытаний мощности.
Электрический ток поступает на первичную обмотку преобразователя электрической энергии, образуется электромагнитное поле, какое развивается в магнитном потоке сердечника.
По принципу электромагнитной индукции во вторичной обмотке образуется переменная ЭДС, которая образовывает напряжение на клеммах выхода преобразователя электрической энергии.
Понижающие трансформаторы, имеющие две обмотки, не рассчитаны на постоянный ток. Но, в момент подсоединения их к постоянному току, они создают короткий импульс напряжения на выходе.

Виды силовых трансформаторов

Конструкция понижающего трансформатора подобна обыкновенному бытовому преобразователю электрической энергии.

Виды
Виды силовых трансформаторов

Существует десяток факторов, по которой можно обозначать понижающие трансформаторы.
При общем рассмотрении данных устройств, можно сказать, что они преобразуют электроэнергию одного размера напряжения в электрическую энергию с большим или небольшим размером напряжения.

В зависимости от различных факторов понижающие трансформаторы разделяют на виды:
  • По осуществляемой задаче . Силовые трансформаторы. Используются для получения невысокого напряжения из высоковольтных линий питания. Повышающие, применяются для увеличения значения напряжения.
  • По числу фаз . Преобразователи электрической энергии 3-фазные, 1-фазные. Активно используются в трёхфазной системе электроснабжения питания. Подходящим вариантом будет в трёхфазной системе электроснабжения установить три однофазных преобразователя электрической энергии на каждую отдельную фазу.
  • По количеству обмоток . Двухобмоточные и трехобмоточные.
  • По объекту монтажа . Внешние и внутренние.

Есть множество других различных факторов, по которой можно разграничивать понижающие трансформаторы. К примеру, по способу охлаждения или соединения обмоток, и т.д. Во время установки оборудования первоочередную роль играют климатические условия, что тоже делит преобразователи электрической энергии на классы.

Трансформаторное оборудование бывает многофункциональным, и специализированного назначения мощностью до 4000 кВт напряжением 35000 вольт. Определенную модель подбирают по возлагаемой на преобразователь электрической энергии задаче.

Рабочий принцип

Преобразователем электрической энергии именуется электромагнитное статическое устройство, у которых есть 2 или больше обмоток, связанных индуктивно. Они предназначаются для изменения одного электрического тока в другой. Вторичный ток может отличаться любыми характеристиками: значением напряжения, количеством фаз, формой графика тока, частотой.
Большое применение в электрических установках, а еще в сортировочных системах получили понижающие трансформаторы.
При помощи данных устройств преобразуют размер напряжения и тока. При этом кол-во фаз, форма графика тока, частота не изменяются.
Простой понижающий трансформатор имеет магнитопровод из ферромагнитного материала, две обмотки на стержнях. Первая обмотка подсоединена к линии питания электрического тока.
Ее именуют первой. Ко второй обмотке подсоединена нагрузка потребителя. Ее назвали вторичной.
Магнитопровод наряду с катушками обмоток размещается в баке, наполненном трансформаторным маслом.
Рабочий принцип состоит в электромагнитной индукции.
При включении питания на первичную обмотку в виде электрического тока в магнитопроводе образуется переменный магнитный поток. Он замыкается на магнитопроводе и образовывает сцепление с 2-мя обмотками, из-за чего в обмотках индуцируется ЭДС. Если к вторичной обмотке подключить какую-либо нагрузку, то под действием ЭДС в цепи этой обмотки образуется ток и напряжение.

В повышающих силовых трансформаторах напряжение на вторичной обмотке всегда больше, чем напряжение в первой обмотке. В силовых трансформаторах напряжения вторичной и первичной обмоток делятся в обратном порядке, другими словами, на первой напряжение выше, а на вторичной ниже. ЭДС двух обмоток выделяются по количеству обмоток.

Благодаря этому, применяя обмотки с важным соотношением количества витков, можно получить конструкцию преобразователя электрической энергии для получения любого напряжения. Понижающие трансформаторы обладают свойством обратимости. Это означает, что преобразователь электрической энергии можно задействовать как повышающий прибор, или понижающий.
Но, очень часто, преобразователь электрической энергии предназначается для конкретной задачи, другими словами, либо он должен увеличивать напряжение, либо уменьшать.

Сфера применения

Энергетика сейчас не может обойтись без устройств, преобразующих электрическую энергию в сетях и магистралях, и также принимающих и распределяющих ее. Когда возникли понижающие трансформаторы, то случилось снижение расхода применения цветных металлов, и также уменьшились потери энергии.

Для результативной работы оборудования следует рассчитать потери в понижающем трансформаторе. Чтобы это сделать нужно обратиться к профессионалам.
Мощные преобразователи электрической энергии нашли использование на линиях большого напряжения и станциях энергораспределения. Без них не может обойтись ни одна промышленная отрасль, где нужно переустройство энергии.

Вот некоторые области использования понижающих трансформаторов:
  • В сварочном оборудовании.
  • Для электротермических устройств.
  • В схемах электроизмерительных приборов и устройств.
Свойства и расчет преобразователя электрической энергии
Очень часто важные характеристики устройства указаны в инструкции в его комплекте. Для понижающих трансформаторов такими ключевыми характеристиками считаются:
  • Номинальное значение напряжения и мощности.
  • Самый большой ток обмоток.
  • Размеры габаритов.
  • Вес устройства.

Мощность преобразователя электрической энергии по номиналу определяется производителем, и выражается в кВА (киловольт-амперы). Номинальное значение напряжения указывается первичное, для подобающей обмотки, и вторичное, на клеммах выхода. Размеры таких значений могут не совпадать на 5% в какую-то определенную сторону.
Чтобы ее определить, необходимо сделать несложный расчет.
Минимальный ток и мощность прибора должны удовлетворять нормам.
В наше время производятся модели сухих преобразователей электрической энергии, которые имеют подобные данные мощности от 160 до 630 кВА. В большинстве случаев мощность преобразователя электрической энергии отмечена в его паспорте. По ее значению формируют номинальный размер тока.
Для расчета используют формулу:
I = S х v3U, где S и U – это мощность по номиналу, и напряжение.
Для каждой обмотки в формулу входят собственные значения величин.
Чтобы проссчитать мощность понижающего трансформатора во время работы с потребляющей энергию нагрузкой, придется проводить очень непростые расчеты, которые способны сделать профессионалы. Такие расчеты нужны чтобы не было отрицательных факторов, которые могут появиться при функционировании преобразователя электрической энергии.

Фактическое напряжение – это линейная величина напряжения хода в холостую на обмотках. Они вычисляются, исходя из мощности преобразователя электрической энергии.

Установка и работа

Многие варианты выполнения понижающих трансформаторов имеют большую массу. Благодаря этому на место монтажа их доставляют на специализированных транспортных платформах. Их везут в собранном готовом к подключению виде.

Понижающие трансформаторы монтируются на специальном фундаменте, либо в установленном для этого помещении. При массе преобразователя электрической энергии до 2 тонн установка производится на сам фундамент. Корпус преобразователя электрической энергии обязательно заземляют.

Перед монтажными работами преобразователь электрической энергии подвергают лабораторным испытаниям, в ходе которых измеряется показатель трансформации, исследуется качество всех соединений, исследуется изоляция очень высоким напряжением, выполняется качественный контроль масла.
Перед монтажем преобразователь электрической энергии необходимо внимательно просмотреть.
Необходимо внимательно посмотреть на наличие утечек масла, проверить состояние изоляторов, соединений контактов.
После эксплуатационного ввода необходимо иногда делать измерение температуры нагрева специализированными стеклянными термометрами. Температура должна быть не больше 95 градусов.

Чтобы не было аварий при эксплуатировании понижающего трансформатора необходимо иногда делать обмеры нагрузки. Это даёт информацию о перекосах фаз, искажающих напряжение питания. Осмотр понижающего трансформатора выполняется 2 раза в течении года.
Периоды осмотра могут изменяться в зависимости от состояния устройства.

Устройство и виды понижающих трансформаторов

Понижающие трансформаторы собой представляют устройства, работа которых основывается на принципе электромагнитной индукции. Аппарат способен изменить напряжение электрического тока, сохранив при этом значение его частоты.
Характерности прибора дают возможность сберечь мощность, и также заменить систему сети (однофазная, трехфазная). Чтобы понимать, Что такое понижающие трансформаторы, следует рассмотреть их устройство и рабочий принцип.

Силовые трансформаторы

Виды силовых трансформаторов

Область использования

Устройство преобразователя электрической энергии силового позволяет перевозить электричество на длинные расстояния. От объекта, который его формирует, до конечного потребителя расстояние может содержать тысячи километров. Рассказать коротко о понижающих трансформаторах позволяет схема перемещения электричества.
Во избежание его искажений и потерь применяется принцип трансформации. Резервные электростанции вырабатывают электричество и передают его на подстанцию.
Тут увеличивается напряжение, и ток с требуемыми свойствами подается в линии электропередач.
На обратной стороне ЛЭП подводится к удалённой подстанции.
Через данный объект выполняется распределение тока между всеми потребителями. Для этого напряжение понижается.
Чтобы преобразовывать электричество высокой мощности на двух подстанциях функционируют представленные устройства. Это преобразователи электрической энергии и автотрансформаторы.
Технические свойства данных устройств фактически похожи. Отличается их принцип функционирования.

Первый повышающий понижающий трансформатор находится конкретно возле ЛЭП электростанции. Дальнейшие первичные агрегаты в сети также работают для увеличения напряжения.
Это дает возможность избежать потери в линии. На пути к потребителю ставится некоторое количество понижающей аппаратуры.
В обеспечении настоящего функционирования всей системы заключается назначение всех понижающих трансформаторов.

Функционирование системы

Рабочий принцип понижающего трансформатора построен на электродвижущей силе, которая двигается по обмоткам. Такие устройства функционируют только на переменном токе.
Если его подключить к обмотке, будет создаваться магнитный поток. Он замыкается в магнитоприводе.
В данный момент появляется электродвижущая сила во второй обмотке. Все катушки связаны в системе магнитной связью. Критерий ЭДС будет пропорционален количеству витков в обмотке.

Рабочий принцип понижающего или повышающего понижающего трансформатора в себя включает несколько режимов. Для любого из них учтены собственные характерности.

В рабочем режиме к первой обмотке подводится напряжение, а к вторичной – нагрузка. В этом положении установка может очень долго обеспечивать подключенные к нему потребители электротоком.
Режим функционирования может выполняться при холостом ходе и опыте короткого замыкания.
Неженатый ход приходит при размыкании вторичной обмотки. В это время исключается протекание по ней тока.
Данный режим дает возможность определить КПД прибора, потери при намагничивании сердечника и показатель трансформации.
Навык короткого замыкания происходит при коротком шунтировании выводов вторичной катушки.
При этом сила тока при входе должна быть занижена при входе. На этом уровне создается вторичный ток без увеличения.
Представленную методику применяют для определения уровня потерь в меди.
Аварийный режим определяется при нарушениях в работе системы.
Параметры работы отклоняются от допустимых значений. Самым опасным состоянием считается короткое замыкание в середине обмоток.
При этом возможно появление пожара, причинение большого ущерба системе энергоснабжения. Чтобы предупредить появление аварии, используются разные системы автоматического управления защиты, сигнализации и выключения оборудования.

Разновидности

Производство конструкций понижающих трансформаторов подразумевает использование разных технологий. В процессе создания представленной аппаратуры используются различные диэлектрические элементы. Конкретные части оборудования помогают охлаждению и предоставляют электрическую защиту.

Для маломощных разновидностей применяется диэлектрический компаунд или специализированная бумага, электротехническое глянцевое покрытие. Средние и мощные агрегаты имеют в собственном составе такие главные части, как масло, элегаз. Производство аналогичного оборудования подразумевает исполнять особенную изоляцию обмоток.

Кроме приведенной выше спецификации выделяют еще несколько главных категорий объектов:

  • Кол-во фаз. Бывает трёхфазный и однофазный вид приборов.
  • Вид выполнения. Используются масляные, сухие и приборы с жидким диэлектрическим веществом.
  • Климатическое исполнение. Внешние и внутренние установки.
  • Число обмоток. Встречаются конструкции с 2-мя и более катушками.
  • Назначение. Для понижения или увеличения напряжения.
  • Возможность регулировки напряжения. Используются аппараты с регулировкой и без нее.

Производство аналогичной аппаратуры дает прекрасную возможность создавать установки мощностью от 4 кВА до 200 тыс. кВА (и выше). Достигается при этом уровень напряжения на обмотках более 330 кВ.
Есть всего девять групп оборудования.
В первые из них входят приборы с напряжением не выше 35 кВ и мощностью 4-100 кВА. К восьмой отнесены аппараты с мощностью выше 200 тыс. кВА и напряжением 35-330 кВ.
Есть и более мощное оборудование. Оно относится к девятой категории.

Характерности и важные параметры

Устройство и монтаж понижающих трансформаторов подразумевает расположение станции на стационарной, специально подготовленной площадке. Фундамент строения должен быть прочным. На грунте при этом устанавливаются катки и рельсы.

В середине металлического корпуса размещаются электроустановки. Он сделан в виде герметичного бака.
Внутренние системы закрывает крышка. Очень часто используются масляные разновидности.
Они имеют особенные технические свойства. В коробе такого агрегата находится масло специализированного типа.
Оно обладает особенными диэлектрическими качествами. Масло отводит лишнее тепло от деталей системы в процессе очень высокой токовой нагрузки.
Но существует и альтернативные варианты охладительных систем.
Ключевыми свойствами, которые влияют на функционирование установки, считаются:

  • Кол-во катушек и вид их соединения.
  • Мощность.
  • Значение напряжения обмоток.

Сейчас в системах обеспечения электротоком разных объектов чаще встречаются агрегаты с 2-мя трехфазными обмотки. Исключительно для бытовой сети используются однофазные установки. Трехфазный понижающий трансформатор более популярен в сетях электрокоммуникаций.

Система регулировки бывает 2-ух типов. В первом варианте нужно выключать питание перед проведением настройки, а в другом – нет. Регулировка делается со стороны обмотки высоковольтного типа.
По ней двигается меньший ток. Подобный тип регулировки дает возможность исполнять точную настройку.

Конструкция, предполагающая выключение нагрузки, легче. Впрочем ее предел изменения маленькой.
Регулировка требует полного выключения прибора от сети.

Схема

Схема понижающего трансформатора в себя включает несколько важных элементов. Сюда можно отнести:

  • Сердечник (магнитопривод).
  • Остов с балками (верхняя и нижняя).
  • Низковольтная и высоковольтная обмотки.
  • Расширения.
  • Регулировочные ответвления.
  • Часть снизу вводов.

На основе с балками фиксируются все составные детали. Магнитопривод нужен для уменьшения потерь при прохождении магнитного потока через контуры.
Он делается из электротехнической стали.
В сердечнике магнитопривода металлические листы собирают по конкретной схеме. Стержни с обмотками должны приближаться по форме к кругу.
Аналогичная конфигурация позволяет сделать легче намотку проводников. Стыки между отдельными пластинами сердечника перекрываются цельными листами.
Обмотка делается из проводов круглой или квадратной формы сечения.
Между слоями и самими обмотками оставляются зазоры для циркуляции охладительного компонента.

Важные факторы подбора

Понижающие трансформаторы просят во время выбора предусматривать требования потребителей электрической энергии. При установке оборудования энергоснабжения, следует вычислить правильно мощность оборудования. Если применяется несколько агрегатов, при непредвиденном отключении один из них должен полностью возместить работу иного прибора.

Тоже очень важно уделять внимание качеству системы защиты. Она должна включаться при перегрузках, внутренних повреждений элементов конструкции.
К их числу относятся приборы по контролю уровня давления масла, температуры сердечника, обмотки, образование газов.

Обслуживание и ремонт

Работа аппаратов связана с высокими значениями мощностей. Благодаря этому их обслуживанию уделяют большое внимание.
Каждый день коллектив совершает осмотры, контролирует показания приборов для измерений.
В процессе научно-технического обслуживания оцениваются следующие критерии:

  1. Степень истощения прибора, поглощающего влагу.
  2. Кол-во масла.
  3. Износ механизмов регенерации масла.
  4. Наличие подтекания, повреждений от механических факторов трубо-проводов отопительных приборов, корпуса.

Если на объекте не рассчитано круглосуточное дежурство персонала, периодическая проверка выполняется раз на протяжении месяца. На трансформаторных пунктах осмотр выполняют раз в 6 месяцев.

Если необходимо меняют или доливают масло. Его цвет находится под контролем при зрительном осмотре. Если оно стало темным, его меняют.
Раз в году и при проведении капремонта выполняют лабораторное обследование состава масла.
Для разрушения пленки окислов на медных и латунных элементах раз в 6 месяцев отключают установку от питания.
Переключатель переводят через все положения пару раз. Эту процедуру проводят перед сезонными колебаниями нагрузки.
Силовая аппаратура считается значительным элементом сети энергоснабжения.
Они функционируют круглые сутки, благодаря этому важно уделять внимание свойствам их выбора и обслуживанию. Это одно из сложных, но очень важных устройств.