Transformátor je zariadenie, ktoré premieňa napätie striedavý prúd(zvýšenie alebo zníženie). Transformátor pozostáva z niekoľkých vinutí (dvoch alebo viacerých), ktoré sú navinuté na spoločnom feromagnetickom jadre. Ak sa transformátor skladá iba z jedného vinutia, potom sa nazýva autotransformátor. Moderné prúdové transformátory sú: tyčové, pancierové alebo toroidné. Všetky tri typy transformátorov majú podobné vlastnosti a spoľahlivosť, ale líšia sa od seba spôsobom výroby.

V tyčových transformátoroch je vinutie navinuté na jadre a v tyčových transformátoroch je vinutie zahrnuté v jadre. V tyčovom transformátore sú vinutia jasne viditeľné a z jadra sú viditeľné iba spodné a horné časti. Jadro pancierového transformátora ukrýva takmer celé vinutie. Vinutia tyčového transformátora sú usporiadané horizontálne, zatiaľ čo toto usporiadanie v pancierovom transformátore môže byť vertikálne alebo horizontálne.

Bez ohľadu na typ transformátora obsahuje tieto tri funkčné časti: magnetický systém transformátora (magnetické jadro), vinutia a chladiaci systém.

Princíp činnosti transformátora

V transformátore je obvyklé rozlišovať medzi primárnym a sekundárnym vinutím. Napätie je privádzané do primárneho vinutia a napätie je odstránené zo sekundárneho. Činnosť transformátora je založená na Faradayovom zákone (zákon elektromagnetickej indukcie): časovo premenný magnetický tok cez oblasť ohraničenú obvodom vytvára elektromotorickú silu. Platí to aj naopak: meniaci sa elektrický prúd vyvoláva meniace sa magnetické pole.

V transformátore sú dve vinutia: primárne a sekundárne. Primárne vinutie prijíma energiu z externého zdroja a napätie je odstránené zo sekundárneho vinutia. Striedavý prúd v primárnom vinutí vytvára v magnetickom obvode striedavé magnetické pole, ktoré zase vytvára prúd v sekundárnom vinutí.

Prevádzkové režimy transformátora

Existujú tri režimy prevádzky transformátora: voľnobeh, režim skratu, pracovný režim. Transformátor je "naprázdno", keď výstupy zo sekundárnych vinutí nie sú nikde pripojené. Ak je jadro transformátora vyrobené z mäkkého magnetického materiálu, potom prúd naprázdno ukazuje, aké straty vznikajú v transformátore v dôsledku remagnetizácie jadra a vírivých prúdov.

V režime skratu sú výstupy sekundárneho vinutia skratované a na primárne vinutie je privedené malé napätie, takže skratový prúd sa rovná menovitému prúdu transformátora. Hodnotu strát (výkonu) je možné vypočítať, ak sa napätie v sekundárnom vinutí vynásobí skratovým prúdom. Takýto transformátorový režim nachádza svoje technické uplatnenie v prístrojových transformátoroch.

Ak je záťaž pripojená k sekundárnemu vinutiu, potom v ňom vzniká prúd, ktorý indukuje magnetický tok nasmerovaný proti magnetickému toku v primárnom vinutí. Teraz v primárnom vinutí nie sú EMF napájacieho zdroja a EMF napájacej indukcie rovnaké, takže prúd v primárnom vinutí sa zvyšuje, kým magnetický tok nedosiahne svoju predchádzajúcu hodnotu.

Pre transformátor v režime aktívneho zaťaženia platí rovnosť:
U_2/U_1=N_2/N_1, kde U2, U1 sú okamžité napätia na koncoch sekundárneho a primárneho vinutia a N1, N2 sú počet závitov v primárnom a sekundárnom vinutí. Ak U2 > U1, transformátor sa nazýva zostupný, inak máme zostupný transformátor. Akýkoľvek transformátor je zvyčajne charakterizovaný číslom k, kde k je transformačný pomer.

Typy transformátorov

Existuje niekoľko typov transformátorov v závislosti od ich použitia a vlastností. Napríklad v elektrických sieťach sídiel, priemyselných podnikov sa používajú výkonové transformátory, ktorých hlavnou úlohou je znížiť napätie v sieti na všeobecne akceptované - 220 V.

Ak je transformátor určený na reguláciu prúdu, nazýva sa prúdový transformátor a ak zariadenie reguluje napätie, potom je to napäťový transformátor. V konvenčných sieťach sa používajú jednofázové transformátory, v sieťach s tromi vodičmi (fáza, nula, zem) je potrebný trojfázový transformátor.

Na ochranu je určený domáci transformátor, 220V domáce prístroje od kolísania napätia.

Zvárací transformátor je určený na oddelenie zváracej a napájacej siete, na zníženie napätia v sieti na hodnotu potrebnú pre zváranie.

Olejový transformátor je určený na použitie v sieťach s napätím nad 6 000 voltov. Konštrukcia transformátora zahŕňa: magnetický obvod, vinutia, nádrž, ako aj kryty so vstupmi. Magnetický obvod pozostáva z 2 plechov z elektroocele, ktoré sú od seba izolované, vinutia sú zvyčajne vyrobené z hliníkového alebo medeného drôtu. Regulácia napätia sa vykonáva pomocou vetvy, ktorá je pripojená k spínaču.

Existujú dva typy spínania vetiev: spínanie pod záťažou - OLTC (regulácia pod záťažou), ako aj bez záťaže, po odpojení transformátora od vonkajšej siete (PBV, alebo spínanie bez budenia). Druhý spôsob regulácie napätia sa stal rozšírenejším.

Keď už hovoríme o typoch transformátorov, je nemožné nehovoriť o elektronickom transformátore. Elektronický transformátor je špecializovaný zdroj energie, ktorý sa používa na konverziu napätia 220V na 12 (24)V, pri vysokom výkone. Elektronický transformátor je oveľa menší ako konvenčný, s rovnakými parametrami zaťaženia.

Ideálne rovnice transformátora

Na výpočet hlavných charakteristík transformátorov je obvyklé používať jednoduché rovnice, ktoré pozná každý moderný študent. Na tento účel použite koncept ideálneho transformátora. Ideálny transformátor je taký transformátor, v ktorom nedochádza k strate energie na ohrev vinutia a vírivé prúdy. V ideálnom transformátore sa energia primárneho okruhu úplne premení na energiu magnetického poľa a potom na energiu sekundárneho vinutia. Preto môžeme napísať:
P1=I1*U1=P2=I2*U2,
kde P1, P2 sú výkony elektrického prúdu v primárnom a sekundárnom vinutí.

Transformátorové jadro

Magnetický obvod je doska z elektroocele, ktorá sústreďuje magnetické pole transformátora. Jadrom transformátora je plne zostavený systém s časťami, ktoré držia transformátor pohromade. Časť magnetického obvodu, na ktorej sú pripevnené vinutia, sa nazýva jadro transformátora. Časť magnetického obvodu, ktorá nenesie vinutie a uzatvára magnetický obvod, sa nazýva jarmo.

V transformátore môžu byť tyče usporiadané rôznymi spôsobmi, preto existujú štyri typy magnetických obvodov (magnetické systémy): plochý magnetický systém, priestorový magnetický systém, symetrický magnetický systém a asymetrický magnetický systém.

Vinutie transformátora

Teraz hovorme o vinutí transformátora. Hlavnou časťou vinutia je cievka, ktorá sa raz otočí okolo magnetického obvodu a v ktorej sa indukuje magnetické pole. Pod vinutím rozumieme súčtu závitov, EMF celého vinutia sa rovná súčtu EMF v každom závite.

V silových transformátoroch sa vinutie zvyčajne skladá z vodičov so štvorcovým prierezom. Takýto vodič sa nazýva aj obytný iným spôsobom. Štvorcový vodič slúži na efektívnejšie využitie priestoru vo vnútri jadra. Ako izoláciu pre každé jadro možno použiť buď papier alebo smaltovaný lak. Dve jadrá môžu byť vzájomne prepojené a majú jednu izoláciu - tento dizajn sa nazýva kábel.

Vinutia sú nasledujúcich typov: hlavné, regulačné a pomocné. Hlavné vinutie sa nazýva, do ktorého je privádzaný prúd alebo z ktorého je prúd odvádzaný (primárne a sekundárne vinutie). Vinutie s vodičmi na reguláciu pomeru transformácie napätia sa nazýva regulačné vinutie.

Aplikácia transformátorov

Zo školského kurzu fyziky je známe, že straty energie v drôtoch sú priamo úmerné druhej mocnine sily prúdu. Preto na prenos prúdu na veľké vzdialenosti sa napätie zvyšuje a pred dodaním spotrebiteľovi sa naopak znižuje. V prvom prípade sú potrebné stupňovité transformátory av druhom prípade stupňovité transformátory. Toto je hlavná aplikácia transformátorov.

Transformátory sa používajú aj v silových obvodoch pre domáce spotrebiče. Napríklad televízory používajú transformátory s niekoľkými vinutiami (na napájanie obvodov, tranzistorov, kineskopu atď.).

  1. Izolácia transformátora je založená na bezmatricovej vákuovej impregnácii a pracuje v prostredí s vysokou vlhkosťou vzduchu a v chemicky agresívnej atmosfére.
  2. Minimálne uvoľňovanie energie spaľovania (napr. 43 kg pre transformátor 1600 kVA zodpovedá 1,1 % hmotnosti). Ostatné izolačné materiály sú prakticky nehorľavé, samozhášavé a neobsahujú žiadne toxické prísady.
  3. Odolnosť transformátora voči znečisteniu vďaka samočistiacim kotúčom konvekčného vinutia.
  4. Dlhé plazenie na povrchu kotúčov vinutia, ktoré vytvárajú efekt izolačných bariér.
  5. Odolnosť transformátora voči teplotným šokom aj pri extrémne nízkych teplotách (-50°C).
  6. Keramické rozperné bloky (nehorľavé) medzi navíjacími kotúčmi.
  7. Izolácia vodičov sklo-hodváb.
  8. Bezpečná prevádzka transformátora vďaka špeciálnej konštrukcii vinutia Vplyv napätia na izoláciu nikdy neprekročí izolačné napätie (max. 10 V). Čiastočné výboje v izolácii sú fyzicky nemožné.
  9. Chladenie transformátora zabezpečujú vertikálne a horizontálne chladiace kanály a minimálna hrúbka izolácie umožňuje prevádzkovať transformátor pri veľkých krátkodobých preťaženiach v kryte IP 45 bez núteného chladenia.
  10. Izolačný valec je vyrobený z prakticky nehorľavého a samozhášavého materiálu, vystužený sklolaminátom.
  11. Nízkonapäťové vinutie zo štandardného drôtu alebo fólie; ako materiál vinutia sa používa meď.
  12. Dynamickú odolnosť transformátora proti skratu zabezpečujú keramické izolátory.


transformátory- elektromagnetické statické meniče elektrickej energie.Transformátory sa nazývajú elektromagnetické zariadenia, ktoré slúžia na premenu striedavého prúdu jedného napätia na striedavý prúd iného napätia s rovnakou frekvenciou a na prenos elektrickej energie elektromagnetickými prostriedkami z jedného obvodu do druhého.

Hlavný účel transformátorov- zmeniť striedavé napätie. Transformátory sa tiež používajú na prevod počtu fáz a frekvencie.

Prúdové transformátory sa nazývajú zariadenia určené na premenu prúdu akejkoľvek hodnoty na prúd, ktorý je možné merať bežnými zariadeniami, ako aj na napájanie rôznych relé a vinutí elektromagnetov. Počet závitov sekundárneho vinutia prúdového transformátora je w2 > w1.

Charakteristickým znakom prúdových transformátorov je ich prevádzka v režime blízkom skratu, pretože ich sekundárne vinutie je vždy uzavreté na malý odpor.

Napäťové transformátory nazývané zariadenia určené na premenu vysokonapäťového striedavého prúdu na nízkonapäťový striedavý prúd a napájanie paralelných cievok meracie prístroje a relé. Princíp činnosti a zariadenia napäťových transformátorov je podobný princípu činnosti výkonových transformátorov. Počet závitov sekundárneho vinutia w2< w1, так как все измерительные трансформаторы напряжения – понижающего типа.

Charakteristickým znakom činnosti transformátora na meranie napätia je, že jeho sekundárne vinutie je vždy uzavreté na vysoký odpor a transformátor pracuje v režime blízkom režimu nečinnosti, pretože pripojené zariadenia spotrebúvajú malý prúd.

Najrozšírenejšie sú transformátory silového napätia, ktoré sú vyrábané elektrotechnickým priemyslom pri výkone nad milión kilovoltampérov a pre napätia do 1150 - 1500 kV.

Pre prenos a rozvod elektrickej energie je potrebné zvýšiť napätie turbogenerátorov a hydrogenerátorov inštalovaných v elektrárňach z 16 - 24 kV na napätia 110, 150, 220, 330, 500, 750 a 1150 kV používaných v prenosových vedeniach. a potom ho znova znížte na 35 ; desať; 6; 3; 0,66; 0,38 a 0,22 kV na využitie energie v priemysle, poľnohospodárstve a každodennom živote.

Keďže v energetických systémoch dochádza k viacerým transformáciám, výkon transformátorov je 7-10 krát vyšší ako inštalovaný výkon generátorov v elektrárňach.

Výkonové transformátory sa vyrábajú hlavne pri frekvencii 50 Hz.

Transformátory s nízkym výkonom sú široko používané v rôznych elektrických inštaláciách, systémoch prenosu a spracovania informácií, navigácii a iných zariadeniach. Frekvenčný rozsah, v ktorom môžu transformátory pracovať, je od niekoľkých hertzov do 105 Hz.

Podľa počtu fáz sa transformátory delia na jednofázové, dvojfázové, trojfázové a viacfázové. Výkonové transformátory sa vyrábajú prevažne v trojfázovom prevedení. Pre použitie v jednofázových sieťach sú k dispozícii.

Klasifikácia transformátorov podľa počtu a schém zapojenia vinutí

Transformátory majú dve alebo viac vinutí navzájom indukčne spojených. Vinutia, ktoré spotrebúvajú energiu zo siete, sa nazývajú primárne. Vinutia, ktoré dodávajú spotrebiteľovi elektrickú energiu, sa nazývajú sekundárne.

Polyfázové transformátory majú vinutia spojené do viaclúčovej hviezdy alebo mnohouholníka. Trojfázové transformátory majú zapojenie v trojlúčovej hviezde a trojuholníku.

Zvyšovacie a znižovacie transformátory

V závislosti od pomeru napätí na primárnom a sekundárnom vinutí sa transformátory delia na zostupné a zostupné. AT stupňový transformátor primárne vinutie má nízke napätie a sekundárny má vysoké napätie. AT zostupný transformátor Naopak, sekundárne vinutie má nízke napätie a primárne vysoké napätie.

Transformátory s jedným primárnym a jedným sekundárnym vinutím sa nazývajú dvojvinutie. Pomerne rozšírené tri transformátory vinutia majúce tri vinutia pre každú fázu, napríklad dve na strane nízkeho napätia, jedno na strane vysokého napätia alebo naopak. Polyfázové transformátory môže mať viacero vysokonapäťových a nízkonapäťových vinutí.

Klasifikácia transformátorov podľa konštrukcie

Podľa návrhu sú výkonové transformátory rozdelené do dvoch hlavných typov - olejové a suché.

AT olejové transformátory Magnetický obvod s vinutiami je umiestnený v nádrži naplnenej transformátorovým olejom, ktorý je dobrým izolantom a chladivom.

V súlade s regulačnými dokumentmi sa konštrukčné vlastnosti transformátora odrážajú v označení jeho typu a chladiacich systémov.

Typ transformátora:

  • Autotransformátor (pre jednofázový O, pre trojfázový T) - A
  • Delené nízkonapäťové vinutie - P
  • Ochrana kvapalného dielektrika pomocou dusíkovej pokrývky bez expandéra - Z
  • Verzia z liatej živice - L
  • Trojvinutý transformátor - T
  • Transformátor s prepínačom - N
  • Suchý transformátor s prirodzeným chladením vzduchom (zvyčajne druhé písmeno v typovom označení), alebo vyhotovenie pre vlastnú potrebu elektrární (zvyčajne posledné písmeno v typovom označení) - C
  • Káblový vstup - K
  • Prírubový vstup (pre kompletný TS) - F

Chladiace systémy pre suché transformátory:

  • Prírodný vzduch s otvoreným dizajnom - C
  • Prírodný vzduch s chráneným dizajnom - SZ
  • Prírodný vzduch s hermetickým dizajnom - SG
  • Vzduch s núteným obehom vzduchu - SD

Chladiace systémy pre olejové transformátory:

  • Prirodzená cirkulácia vzduchu a oleja - M
  • Nútená cirkulácia vzduchu a prirodzená cirkulácia oleja - D
  • Prirodzená cirkulácia vzduchu a nútená cirkulácia oleja s nesmerovým prietokom oleja - MC
  • Prirodzená cirkulácia vzduchu a nútená cirkulácia oleja so smerovým prietokom oleja - NMC
  • Nútená cirkulácia vzduchu a oleja s nesmerovým prietokom oleja - DC
  • Nútená cirkulácia vzduchu a oleja so smerovým prietokom oleja - NDC
  • Nútený obeh vody a oleja s nesmerovým tokom oleja - C
  • Nútený obeh vody a oleja so smerovým prietokom oleja - NC

Chladiace systémy pre transformátory s nehorľavým kvapalným dielektrikom:

  • Kvapalné dielektrické chladenie s núteným obehom vzduchu - ND
  • Chladenie nehorľavým kvapalným dielektrikom s nútenou cirkuláciou vzduchu a usmerneným tokom kvapalného dielektrika - NND

Pre človeka, ktorý nie je oboznámený s elektrikou, je ťažké predstaviť si, čo je transformátor, kde je zapojený, účel jeho konštrukčných prvkov.

Všeobecné informácie o zariadení

Transformátor je statické elektromagnetické zariadenie určené na premenu prúdu s premenlivou frekvenciou s jedným napätím na striedavý prúd s iným napätím, ale s rovnakou frekvenciou, na základe javu elektromagnetickej indukcie.

Zariadenia sa používajú vo všetkých sférach ľudskej činnosti: elektroenergetika, rádiotechnika, rádioelektronický priemysel, domácnosť.

Dizajn

Zariadenie transformátora predpokladá prítomnosť jednej alebo viacerých jednotlivých cievok (páska alebo drôt) pod jedným magnetickým tokom, navinutým na jadre vyrobenom z feromagnetu.

Najdôležitejšie konštrukčné časti sú nasledovné:

  • navíjanie;
  • rám;
  • magnetický obvod (jadro);
  • chladiaci systém;
  • izolačný systém;
  • dodatočné časti potrebné na ochranné účely, na inštaláciu, poskytujúce prístup k výstupným častiam.

V zariadeniach môžete najčastejšie vidieť dva typy vinutia: primárne, ktoré prijíma elektrický prúd z externého zdroja napájania, a sekundárne, z ktorého je odstránené napätie.

Jadro poskytuje vylepšený spätný kontakt vinutia, má zníženú odolnosť voči magnetickému toku.

Niektoré typy zariadení pracujúcich na ultra vysokej a vysokej frekvencii sa vyrábajú bez jadra.

Výroba zariadení je založená na troch základných koncepciách vinutia:

  • obrnený;
  • toroidný;
  • tyč.

Zariadenie tyčových transformátorov znamená, že vinutie vinutia na jadre je prísne horizontálne. V pancierových zariadeniach je uzavretý v magnetickom obvode, umiestnený horizontálne alebo vertikálne.

Spoľahlivosť, výkon, konštrukcia a princíp činnosti transformátora sú akceptované bez akéhokoľvek vplyvu na princíp jeho výroby.

Princíp činnosti

Princíp činnosti transformátora je založený na účinku vzájomnej indukcie. Tok prúdu s premenlivou frekvenciou od externého dodávateľa energie na vstupy primárneho vinutia vytvára v jadre magnetické pole s premenlivým tokom prechádzajúcim sekundárnym vinutím a vyvolávajúcim v ňom vznik elektromotorickej sily. Skrat na sekundárnom vinutí na výkonovom prijímači spôsobí vplyvom elektromotorickej sily prechod elektrického prúdu cez prijímač, zároveň sa v primárnom vinutí vytvorí záťažový prúd.

Účelom transformátora je presunúť premenenú elektrickú energiu (bez zmeny jej frekvencie) do sekundárneho vinutia z primárneho s napätím vhodným na prevádzku spotrebičov.

Klasifikácia podľa typu

Moc

Transformátor striedavého prúdu je zariadenie používané na transformáciu elektriny v napájacích sieťach a elektrických inštaláciách významného výkonu.

Potreba elektrární sa vysvetľuje vážnym rozdielom v prevádzkovom napätí hlavných elektrických vedení a mestských sietí, ktoré prichádzajú ku koncovým spotrebiteľom, ktoré sú potrebné na prevádzku strojov a mechanizmov poháňaných elektrickou energiou.

Autotransformátory

Zariadenie a princíp činnosti transformátora v tomto prevedení predpokladá priame spojenie primárneho a sekundárneho vinutia, vďaka čomu sú ich elektromagnetické a elektrický kontakt. Vinutia zariadení majú najmenej tri vodiče, ktoré sa líšia svojim napätím.

Hlavná výhoda týchto zariadení by sa mala nazývať dobrá účinnosť, pretože nie všetok výkon sa premieňa - to je významné pre malé rozdiely vo vstupnom a výstupnom napätí. Mínus - neizolácia obvodov transformátora (nedostatok oddelenia) medzi sebou.

Prúdové transformátory

Tento výraz sa používa na označenie zariadenia napájaného priamo od dodávateľa elektriny, slúžiaceho na zníženie primárneho elektrického prúdu na hodnoty vhodné pre tie, ktoré sa používajú v meracích a ochranných obvodoch, signalizácii, komunikáciách.

Primárne vinutie prúdových transformátorov, ktorých zariadenie zabezpečuje absenciu galvanických spojení, je pripojené k obvodu so striedavým elektrickým prúdom, ktorý sa má určiť, a k sekundárnemu vinutiu sú pripojené elektrické meracie prístroje. Elektrický prúd, ktorý ním preteká, približne zodpovedá prúdu primárneho vinutia, vydelenému transformačným pomerom.

Napäťové transformátory

Účelom týchto zariadení je zníženie napätia v meracích obvodoch, automatizácia a reléová ochrana. Takéto ochranné a elektrické meracie obvody v zariadeniach na rôzne účely izolované od vysokonapäťových obvodov.

Pulz

Tieto typy transformátorov sú potrebné na zmenu krátkodobých obrazových impulzov, ktoré sa spravidla opakujú v určité obdobie s výrazným pracovným cyklom, so zmenou ich tvaru zníženou na minimum. Účelom použitia je prenos ortogonálneho elektrického impulzu s najstrmším odrezaním a predkom, indikátorom konštantnej amplitúdy.

Hlavná požiadavka na zariadenia tohto typu, je absencia skreslenia pri prenose tvaru konvertovaných napäťových impulzov. Pôsobenie napätia určitej formy na vstup spôsobí, že na výstupe sa získa napäťový impulz rovnakého tvaru, ale pravdepodobne s iným rozsahom alebo obrátenou polaritou.

Delenie

Čo je to izolačný transformátor, je zrejmé zo samotnej definície - ide o zariadenie s primárnym vinutím, ktoré nie je elektricky spojené (t. j. oddelené) od sekundárneho.

Existujú dva typy takýchto zariadení:

  • moc;
  • signál.

Silové sa používajú na zlepšenie spoľahlivosti energetických sietí v prípade neočakávaného synchrónneho spojenia so zemou a prúdovými časťami alebo bezprúdovými prvkami, ktoré sa dostali pod napätie v dôsledku zlyhania izolácie.

Na zabezpečenie sa používa signalizácia galvanická izolácia elektrické obvody.

Zhoda

Ako funguje transformátor tohto typu je jasné aj z jeho názvu. Prispôsobovacie zariadenia sa nazývajú zariadenia, ktoré sa používajú na prispôsobenie odporu jednotlivých prvkov elektrických obvodov s minimalizovanou zmenou tvaru vlny. Zariadenia tohto typu sa tiež používajú na vylúčenie galvanických interakcií medzi jednotlivými časťami obvodov.

špičkové transformátory

Princíp činnosti špičkových transformátorov je založený na transformácii charakteru napätia, zo vstupného sínusového na impulzné. Polarita po prechode sa po pol perióde zmení.

dvojitá tlmivka

Jeho účel, zariadenie a princíp činnosti, ako transformátor, sú úplne identické so zariadeniami s párom podobných vinutí, ktoré sú v tomto prípade úplne rovnaké, navinuté opačne alebo v zhode.

Je tiež bežné vidieť tento názov toto zariadenie ako protiindukčný filter. To naznačuje rozsah zariadenia - filtrovanie vstupného napätia v zdrojoch, audio zariadeniach, digitálnych zariadeniach.

Prevádzkové režimy

Voľnobeh (XX)

Toto poradie prevádzky sa realizuje od otvorenia sekundárnej siete, po ktorej sa tok elektrického prúdu v nej zastaví. V primárnom vinutí preteká jalový prúd, ktorého základným prvkom je magnetizačný prúd.

Keď je sekundárny prúd nulový, elektromotorická sila indukcie v primárnom vinutí úplne kompenzuje napätie napájacieho zdroja, a preto, ak dôjde k strate záťažových prúdov, prúd pretekajúci primárnym vinutím zodpovedá hodnote magnetizačného prúdu. .

Funkčným účelom nečinnej prevádzky transformátorov je určiť ich najdôležitejšie parametre:

  • ukazovateľ transformácie;
  • straty v magnetickom obvode.

Režim načítania

Režim je charakterizovaný fungovaním zariadenia, keď je na vstupy primárneho okruhu privedené napätie a v sekundárnom je pripojená záťaž. Zaťažovací prúd prechádza "sekundárnym" av primárnom - celkovým zaťažovacím prúdom a nečinným prúdom. Tento režim prevádzky sa považuje za prevládajúci pre zariadenie.

Základný zákon indukčného emf odpovedá na otázku, ako funguje transformátor v hlavnom režime. Princíp je nasledovný: privedením záťaže na sekundárne vinutie sa v sekundárnom obvode vytvorí magnetický tok, ktorý v jadre vytvorí zaťažujúci elektrický prúd. Je nasmerovaný v smere opačnom k ​​jeho toku, vytvorenému primárnym vinutím. V primárnom okruhu nie je dodržaná parita elektromotorických síl dodávateľa elektriny a indukcie, v primárnom vinutí sa elektrický prúd zvyšuje, kým sa magnetický tok nevráti na pôvodnú hodnotu.

Skrat (skrat)

Prechod zariadenia do tohto režimu sa vykonáva skratom sekundárneho okruhu. Skrat - špeciálny typ zaťaženia, aplikované zaťaženie - odpor sekundárneho vinutia - je jediný.

Princíp činnosti transformátora v skratovom režime je nasledujúci: nevýznamný striedavé napätie, sú závery sekundáru skratované. Vstupné napätie je nastavené tak, aby hodnota záverného prúdu zodpovedala hodnote menovitého elektrického prúdu zariadenia. Hodnota napätia určuje straty energie, ktoré možno pripísať ohrevu vinutia, ako aj aktívnemu odporu.

Tento režim je typický pre meracie prístroje.

Na základe rozmanitosti zariadení a typov účelu transformátorov možno s istotou povedať, že dnes sú to nenahraditeľné zariadenia používané takmer všade, ktoré zabezpečujú stabilitu a dosahujú požadované hodnoty napätia pre spotrebiteľa, a to ako občianske siete, tak aj priemyselné siete.

Možno si niekto myslí, že transformátor je niečo medzi transformátorom a terminátorom. Tento článok je určený na zničenie takýchto myšlienok.

Transformátor je statické elektromagnetické zariadenie určené na premenu striedavého elektrického prúdu jedného napätia a určitej frekvencie na elektrický prúd iného napätia a rovnakej frekvencie.

Fungovanie akéhokoľvek transformátora je založené na fenoméne objavenom Faradayom.

Účel transformátorov

Rôzne typy transformátorov sa používajú takmer vo všetkých napájacích obvodoch elektrických spotrebičov a pri prenose elektriny na veľké vzdialenosti.

Elektrárne generujú prúd relatívne nízkeho napätia - 220 , 380 , 660 B. Transformátory, zvyšujúce napätie na hodnoty objednávky tisíc kilovoltov, môže výrazne znížiť straty pri prenose elektrickej energie na veľké vzdialenosti a zároveň znížiť plochu prierezu elektrických prenosových vedení.

Tesne predtým, ako sa dostane k spotrebiteľovi (napríklad do bežnej domácej zásuvky), prúd prechádza cez znižovací transformátor. Takto získame naše obvyklé 220 Volt.

Najbežnejším typom transformátora je výkonové transformátory . Sú určené na premenu napätia v elektrických obvodoch. Okrem výkonových transformátorov používajú rôzne elektronické zariadenia:

  • impulzné transformátory;
  • výkonové transformátory;
  • prúdové transformátory.

Princíp činnosti transformátora

Transformátory sú jednofázové a viacfázové, s jedným, dvoma alebo viacerými vinutiami. Zvážte schému a princíp činnosti transformátora pomocou príkladu najjednoduchšieho jednofázového transformátora.

Z čoho je vyrobený transformátor? V najjednoduchšom prípade z jedného kovu jadro a dve vinutia . Vinutia nie sú navzájom elektricky spojené a sú to izolované vodiče.

Jedno vinutie (tzv primárny ) je pripojený k zdroju striedavého prúdu. Druhé vinutie sa nazýva sekundárne , je pripojený ku konečnému spotrebiteľovi prúdu.


Keď je transformátor pripojený k zdroju striedavého prúdu, v závitoch jeho primárneho vinutia prúdi striedavý prúd. I1 . To vytvára magnetický tok F , ktorý prestupuje oboma vinutiami a vyvoláva v nich emf.

Stáva sa, že sekundárne vinutie nie je zaťažené. Tento režim prevádzky transformátora sa nazýva režim nečinnosti. Ak je teda sekundárne vinutie pripojené k akémukoľvek spotrebiteľovi, preteká ním prúd I2 , vznikajúce pod vplyvom EMP.

Veľkosť EMF, ktorá sa vyskytuje vo vinutiach, priamo závisí od počtu závitov každého vinutia. Pomer EMF indukovaného v primárnom a sekundárnom vinutí sa nazýva transformačný pomer a rovná sa pomeru počtu závitov príslušných vinutí.

Výberom počtu závitov na vinutí je možné zvýšiť alebo znížiť napätie na prúdovom spotrebiči zo sekundárneho vinutia.

Ideálny transformátor

Ideálny transformátor je transformátor, v ktorom nedochádza k strate energie. V takomto transformátore sa prúdová energia v primárnom vinutí úplne premení najprv na energiu magnetického poľa a potom na energiu sekundárneho vinutia.

Samozrejme, že takýto transformátor v prírode neexistuje. V prípade, že sa dajú zanedbať tepelné straty, je vhodné pri výpočtoch použiť vzorec pre ideálny transformátor, podľa ktorého sú prúdové výkony v primárnom a sekundárnom vinutí rovnaké.

Mimochodom! Pre našich čitateľov je teraz zľava 10 %.

Energetické straty v transformátore

Účinnosť transformátorov je pomerne vysoká. Vo vinutí a jadre však dochádza k stratám energie, čo spôsobuje zvýšenie teploty počas prevádzky transformátora. Pre malé výkonové transformátory to nie je problém a všetko teplo ide do životné prostredie- využíva sa prirodzené chladenie vzduchom. Takéto transformátory sa nazývajú suché.

Vo výkonnejších transformátoroch chladenie vzduchom je nedostatočné a používa sa chladenie oleja. V tomto prípade je transformátor umiestnený v nádrži na minerálny olej, cez ktorú sa teplo prenáša na steny nádrže a odvádza do okolia. Vo vysokovýkonných transformátoroch sa dodatočne používajú výfukové potrubia - ak olej vrie, výsledné plyny potrebujú výstup.


Samozrejme, transformátory nie sú také jednoduché, ako by sa to mohlo zdať na prvý pohľad - napokon sme stručne preskúmali princíp transformátora. Elektrotechnický test s úlohami výpočtu transformátora sa zrazu môže stať skutočným problémom. vždy pripravený pomôcť pri riešení akýchkoľvek problémov s vaším štúdiom! Kontaktujte Zaochnika a učte sa jednoducho!

S vynálezom transformátora vznikol technický záujem o striedavý prúd. Ruský elektrotechnik Michail Osipovič Dolivo-Dobrovolskij v roku 1889 navrhol trojfázový systém striedavého prúdu s tromi vodičmi (trojfázový systém striedavého prúdu so šiestimi vodičmi vynašiel Nikola Tesla, americký patent č. , zostrojil prvý trojfázový asynchrónny motor s vinutím vo veveričke a trojfázovým vinutím na rotore (trojfázový asynchrónny motor vynašiel Nikola Tesla, patent USA č. s tromi tyčami magnetického obvodu umiestnenými v rovnakej rovine. Na elektrotechnickej výstave vo Frankfurte nad Mohanom v roku 1891 predviedol Dolivo-Dobrovolsky experimentálny trojfázový prenos vysokého napätia s dĺžkou 175 km. Trojfázový generátor mal pri napätí 95 V výkon 230 kW.

Začiatkom 20. storočia uskutočnil anglický metalurgický výskumník Robert Hadfield sériu experimentov na určenie vplyvu prísad na vlastnosti železa. Len o niekoľko rokov neskôr sa mu podarilo dodať zákazníkom prvú tonu transformátorovej ocele s prísadami kremíka.

Ďalší veľký skok v technológii jadra bol urobený na začiatku 30. rokov 20. storočia, keď americký metalurg Norman P. Gross zistil, že v dôsledku kombinovaného účinku valcovania a zahrievania vyvinula kremíková oceľ mimoriadne magnetické vlastnosti v smere valcovania: magnetická saturácia sa zvýšila o 50 %, hysterézne straty sa znížili 4-krát a magnetická permeabilita sa zvýšila 5-krát.

Základné princípy transformátora

Prevádzka transformátora je založená na dvoch základných princípoch:

  1. Časovo premenný elektrický prúd vytvára časovo premenné magnetické pole (elektromagnetizmus)
  2. Zmena magnetického toku prechádzajúceho vinutím vytvára EMF v tomto vinutí (elektromagnetická indukcia)

Na jednom z vinutí, tzv primárne vinutie napätie sa privádza z externého zdroja. Striedavý prúd pretekajúci primárnym vinutím vytvára v magnetickom obvode striedavý magnetický tok. V dôsledku elektromagnetickej indukcie vytvára striedavý magnetický tok v magnetickom obvode vo všetkých vinutiach, vrátane primárneho, indukčné EMF úmerné prvej derivácii magnetického toku so sínusovým prúdom posunutým o 90° v opačnom smere. vzhľadom na magnetický tok.

V niektorých transformátoroch pracujúcich pri vysokých alebo ultravysokých frekvenciách môže magnetický obvod chýbať.

Faradayov zákon

EMF generované v sekundárnom vinutí možno vypočítať z Faradayovho zákona, ktorý hovorí, že:

U 2- napätie na sekundárnom vinutí, N 2 - počet závitov sekundárneho vinutia, Φ - celkový magnetický tok cez jednu otáčku vinutia. Ak sú závity vinutia kolmé na čiary magnetického poľa, potom bude tok úmerný magnetickému poľu B a štvorec S cez ktorý prechádza.

EMF generované v primárnom vinutí, resp.

U 1- okamžitá hodnota napätia na koncoch primárneho vinutia, N 1 je počet závitov v primárnom vinutí.

Delenie rovnice U 2 na U 1, dostaneme pomer:

Ideálne rovnice transformátora

Ideálny transformátor je transformátor, ktorý nemá žiadne energetické straty na ohrev vinutia a únikové toky vinutia. V ideálnom transformátore všetky siločiary prechádzajú cez všetky závity oboch vinutí a keďže meniace sa magnetické pole generuje rovnaké EMF v každom závite, celkové EMF indukované vo vinutí je úmerné jeho celkovému počtu závitov. Takýto transformátor transformuje všetku energiu prichádzajúcu z primárneho okruhu na magnetické pole a potom na energiu sekundárneho okruhu. V tomto prípade sa prichádzajúca energia rovná premenenej energii:

P1- okamžitá hodnota výkonu dodávaného do transformátora z primárneho okruhu, P2- okamžitá hodnota výkonu premeneného transformátorom vstupujúcim do sekundárneho okruhu.

Kombináciou tejto rovnice s pomerom napätí na koncoch vinutia dostaneme rovnicu pre ideálny transformátor:

Získame to teda so zvyšujúcim sa napätím na koncoch sekundárneho vinutia U 2, prúd sekundárneho okruhu klesá ja 2.

Ak chcete previesť odpor jedného obvodu na odpor druhého, musíte vynásobiť hodnotu druhou mocninou pomeru. Napríklad odpor Z2 pripojený na konce sekundárneho vinutia, jeho znížená hodnota k primárnemu okruhu bude . Toto pravidlo platí aj pre sekundárny okruh: .

Prevádzkové režimy transformátora

Režim skratu

V režime skratu sa na primárne vinutie transformátora privádza malé striedavé napätie, vodiče sekundárneho vinutia sú skratované. Vstupné napätie je nastavené tak, aby sa skratový prúd rovnal menovitému (vypočítanému) prúdu transformátora. Za takýchto podmienok hodnota skratového napätia charakterizuje straty vo vinutí transformátora, straty v ohmickom odpore. Stratu výkonu možno vypočítať vynásobením skratového napätia skratovým prúdom.

Tento režim je široko používaný pri meraní prúdových transformátorov.

Načítaný režim

Po pripojení záťaže k sekundárnemu vinutiu vzniká v sekundárnom obvode prúd, ktorý vytvára magnetický tok v magnetickom obvode, nasmerovaný opačne k magnetickému toku vytváranému primárnym vinutím. V dôsledku toho je v primárnom okruhu narušená rovnosť indukčného EMF a EMF zdroja energie, čo vedie k zvýšeniu prúdu v primárnom vinutí, kým magnetický tok nedosiahne takmer rovnakú hodnotu.

Schematicky možno transformačný proces znázorniť takto:

Za týmto účelom zvážte odozvu systému na sínusový signál ty 1=U 1 e-jω t(ω=2π f, kde f je frekvencia signálu, j je imaginárna jednotka). Potom ja 1=ja 1 e-jω t atď., znížením exponenciálnych faktorov, dostaneme

U 1=-jω L1 ja 1-jω L 12 ja 2+ja 1 R1

Jω L2 ja 2-jω L 12 ja 1+ja 2 R2 =-ja 2 Z n

Metóda komplexných amplitúd nám umožňuje skúmať nielen čisto aktívnu, ale aj ľubovoľnú záťaž, pričom stačí nahradiť záťažový odpor R n jeho impedancia Z n. Z výsledných lineárnych rovníc môžete jednoducho vyjadriť prúd cez záťaž pomocou Ohmovho zákona - napätie na záťaži atď.

Ekvivalentný obvod transformátora v tvare T.

Časť magnetického systému transformátora, ktorá nenesie hlavné vinutia a slúži na uzavretie magnetického obvodu, sa nazýva - jarmo

V závislosti od priestorového usporiadania tyčí existujú:

  1. Systém plochých magnetov- magnetický systém, v ktorom sú pozdĺžne osi všetkých tyčí a strmeňov umiestnené v rovnakej rovine
  2. Priestorový magnetický systém- magnetický systém, v ktorom sú pozdĺžne osi tyčí alebo strmeňov, alebo tyče a strmene umiestnené v rôznych rovinách
  3. Symetrický magnetický systém- magnetický systém, v ktorom majú všetky tyče rovnaký tvar, dizajn a rozmery a relatívna poloha akejkoľvek tyče vzhľadom na všetky strmene je pre všetky tyče rovnaká
  4. Nesymetrický magnetický systém- magnetický systém, v ktorom sa jednotlivé prúty môžu líšiť od ostatných prútov tvarom, dizajnom alebo rozmermi, alebo relatívna poloha ktorejkoľvek tyče vo vzťahu k iným tyčiam alebo strmeňom sa môže líšiť od umiestnenia akejkoľvek inej tyče

vinutia

Hlavným prvkom vinutia je cievka- elektrický vodič alebo séria takýchto vodičov zapojených paralelne (lankové jadro), ktoré sa raz ovinú okolo časti magnetického systému transformátora, ktorého elektrický prúd spolu s prúdmi iných takýchto vodičov a iných častí transformátora , vytvára magnetické pole transformátora av ktorom sa pôsobením tohto magnetického poľa indukuje elektromotorická sila .

Navíjanie- tvoriaci sa súbor závitov elektrický obvod, ktorý sumarizuje EMF indukované v zákrutách. V trojfázovom transformátore vinutie zvyčajne znamená súbor vinutí rovnakého napätia troch fáz spojených navzájom.

Prierez vodiča vinutia v silových transformátoroch má väčšinou štvorcový tvar efektívne využitie dostupný priestor (na zvýšenie faktora vyplnenia v okne jadra). So zväčšením prierezu vodiča je možné ho rozdeliť na dva alebo viac paralelných vodivých prvkov, aby sa znížili straty vírivým prúdom vo vinutí a uľahčila sa prevádzka vinutia. Vodivý prvok štvorcového tvaru sa nazýva obytný.

Každé jadro je izolované buď papierovým vinutím alebo smaltovaným lakom. Dve samostatne izolované a paralelne zapojené jadrá môžu mať niekedy spoločnú papierovú izoláciu. Dve takéto izolované jadrá v spoločnej papierovej izolácii sa nazývajú kábel.

Špeciálnym druhom vodiča vinutia je súvislý transponovaný kábel. Tento kábel pozostáva z prameňov izolovaných dvoma vrstvami smaltovaného laku, ktoré sú umiestnené axiálne k sebe, ako je znázornené na obrázku. Kontinuálne transponovaný kábel sa získa posunutím vonkajšieho vlákna jednej vrstvy do ďalšej vrstvy s konštantným stúpaním a aplikáciou spoločnej vonkajšej izolácie.

Papierové vinutie kábla tvoria tenké (niekoľko desiatok mikrometrov) papierové pásiky široké niekoľko centimetrov, navinuté okolo jadra. Papier je zabalený do niekoľkých vrstiev, aby sa získala požadovaná celková hrúbka.

Navíjanie disku

Vinutia sú rozdelené podľa:

  1. Vymenovanie
    • Hlavné- vinutia transformátora, do ktorých sa privádza energia premeneného striedavého prúdu alebo z ktorých sa energia premeneného striedavého prúdu odoberá.
    • Regulačné- s nízkym prúdom vinutia a nie príliš širokým regulačným rozsahom môžu byť vo vinutí umiestnené odbočky na reguláciu pomeru transformácie napätia.
    • Pomocný- vinutia určené napríklad na napájanie pomocnej siete výkonom výrazne menším, ako je menovitý výkon transformátora, na kompenzáciu tretieho harmonického magnetického poľa, na predpätie magnetického systému jednosmerným prúdom atď.
  2. Poprava
    • Obyčajné vinutie- závity vinutia sú umiestnené v axiálnom smere po celej dĺžke vinutia. Nasledujúce otáčky sú navinuté tesne k sebe, pričom nezostáva žiadny medzipriestor.
    • vinutie skrutky- špirálové vinutie môže byť variantom viacvrstvového vinutia so vzdialenosťami medzi každým závitom alebo vývodom vinutia.
    • Navíjanie disku- kotúčové vinutie pozostáva z množstva kotúčov zapojených do série. V každom kotúči sú cievky navinuté radiálne v špirálovom vzore dovnútra a von na susedné kotúče.
    • navíjanie fólie- fóliové vinutia sú vyrobené zo širokého medeného alebo hliníkového plechu s hrúbkou od desatín milimetra do niekoľkých milimetrov.

Schémy a skupiny na pripojenie vinutí trojfázových transformátorov

Existujú tri hlavné spôsoby pripojenia fázových vinutí na každej strane trojfázového transformátora:

  • Y-zapojenie ("hviezda"), kde je každé vinutie pripojené na jednom konci k spoločnému bodu, ktorý sa nazýva neutrálny. Existuje „hviezda“ so záverom zo spoločného bodu (označenie Y 0 alebo Y n) a bez nej (Y)
  • Δ-zapojenie ("trojuholník"), kde sú tri fázové vinutia zapojené do série
  • Z-spojenie ("cik-cak"). O túto metódu zapojenie, každé fázové vinutie pozostáva z dvoch rovnakých častí umiestnených na rôznych tyčiach magnetického obvodu a zapojených do série, oproti. Výsledné tri fázové vinutia sú spojené v spoločnom bode, podobne ako "hviezda". Zvyčajne sa používa "cikcak" s odbočkou zo spoločného bodu (Z 0)

Primárne aj sekundárne vinutie transformátora je možné pripojiť ktorýmkoľvek z nich tri spôsoby zobrazené vyššie v akejkoľvek kombinácii. Konkrétna metóda a kombinácia je určená účelom transformátora.

Y-spojenie sa zvyčajne používa pre vinutia pracujúce pod vysoké napätie. Je to spôsobené mnohými dôvodmi:

Vinutia trojfázového autotransformátora je možné pripojiť iba do "hviezdy";

Keď sa namiesto jedného vysokovýkonného trojfázového transformátora použijú tri jednofázové autotransformátory, nie je možné ich pripojiť iným spôsobom;

Keď sekundárne vinutie transformátora napája vysokonapäťové vedenie, prítomnosť uzemneného neutrálu znižuje prepätia pri úderoch blesku. Bez neutrálneho uzemnenia nie je možné prevádzkovať diferenciálnu ochranu vedenia z hľadiska úniku do zeme. V tomto prípade by primárne vinutia všetkých prijímacích transformátorov na tejto linke nemali mať uzemnený neutrál;

Konštrukcia regulátorov napätia (kohútikových spínačov) je značne zjednodušená. Umiestnenie kohútikov vinutia z "neutrálneho" konca zabezpečuje minimálny počet kontaktných skupín. Znižujú sa požiadavky na izoláciu spínačov, as pracuje pri minimálnom napätí voči zemi;

Táto zlúčenina je technologicky najpokročilejšia a najmenej kovovo náročná.

Zapojenie do trojuholníka sa používa v transformátoroch, kde je jedno vinutie už zapojené do hviezdy, najmä s neutrálnou svorkou.

Prevádzka stále rozšírených transformátorov so schémou Y / Y 0 je opodstatnená, ak je zaťaženie ich fáz rovnaké (trojfázový motor, trojfázová elektrická pec, prísne vypočítané pouličné osvetlenie atď.) Ak je zaťaženie nevyvážený (domáci a iný jednofázový), potom je magnetický tok v jadre nevyvážený a nekompenzovaný magnetický tok (takzvaný "tok s nulovou sekvenciou") sa uzatvára cez kryt a nádrž, čo spôsobuje ich zahrievanie a vibrovať. Primárne vinutie nemôže kompenzovať tento tok, pretože jeho koniec je pripojený k virtuálnemu neutrálu, ktorý nie je pripojený ku generátoru. Výstupné napätia budú skreslené (vznikne „fázová nerovnováha“). Pre jednofázovú záťaž je takýto transformátor v podstate tlmivka s otvoreným jadrom a jeho impedancia je vysoká. Prúd jednofázového skratu bude značne podhodnotený v porovnaní s vypočítaným (pre trojfázový skrat), čo spôsobuje, že činnosť ochranných zariadení je nespoľahlivá.

Ak je primárne vinutie zapojené do trojuholníka (transformátor s obvodom Δ/Y 0), potom vinutia každej tyče majú dva vodiče k záťaži aj ku generátoru a primárne vinutie môže magnetizovať každú tyč samostatne bez ovplyvnenia ďalšie dve a bez narušenia magnetickej rovnováhy. Jednofázový odpor takéhoto transformátora bude blízky vypočítanému, napäťová nerovnováha je prakticky eliminovaná.

Na druhej strane, pri trojuholníkovom vinutí sa konštrukcia kohútika (vysokonapäťové kontakty) skomplikuje.

Spojenie vinutia s trojuholníkom umožňuje cirkuláciu tretej a viacerých harmonických prúdu vo vnútri prstenca tvoreného tromi sériovo zapojenými vinutiami. Uzavretie prúdov tretej harmonickej je potrebné na zníženie odporu transformátora voči nesínusovým zaťažovacím prúdom (nelineárne zaťaženie) a udržanie jeho napätia sínusového. Tretia prúdová harmonická vo všetkých troch fázach má rovnaký smer, tieto prúdy nemôžu cirkulovať vo vinutí spojenom hviezdou s izolovaným neutrálom.

Nedostatok ternárnych sínusových prúdov v magnetizačnom prúde môže viesť k výraznému skresleniu indukovaného napätia v prípadoch, keď jadro má 5 tyčí, alebo je vyrobené v pancierovom prevedení. Vinutie transformátora zapojené do trojuholníka odstráni toto rušenie, pretože vinutie zapojené do trojuholníka tlmí harmonické prúdy. Transformátory niekedy zabezpečujú prítomnosť terciárneho vinutia pripojeného k Δ, ktoré nie je určené na nabíjanie, ale aby sa zabránilo skresleniu napätia a zníženiu impedancie nulovej sekvencie. Takéto vinutia sa nazývajú kompenzácia. Distribučné transformátory určené na nabíjanie, medzi fázou a neutrálom na primárnej strane, sú zvyčajne vybavené trojuholníkovým vinutím. Prúd v trojuholníkovom vinutí však môže byť veľmi nízky na dosiahnutie minimálneho menovitého výkonu a požadovaná veľkosť vodiča vinutia je extrémne nepohodlná pre továrenskú výrobu. V takýchto prípadoch môže byť vysokonapäťové vinutie zapojené do hviezdy a sekundárne vinutie do cikcaku. Prúdy nulovej sekvencie cirkulujúce v dvoch odbočkách cikcakového vinutia sa budú navzájom vyrovnávať, impedancia nulovej sekvencie sekundárnej strany je určená hlavne rozptylovým magnetickým poľom medzi dvoma vetvami vinutia a je vyjadrená ako veľmi malý počet.

Použitím spojenia dvojice vinutí rôznymi spôsobmi je možné dosiahnuť rôzne stupne predpätia medzi stranami transformátora.

  1. Paralelne môžu pracovať iba transformátory s rovnakou uhlovou chybou medzi primárnym a sekundárnym napätím.
  2. Póly s rovnakou polaritou na strane vysokého a nízkeho napätia musia byť zapojené paralelne.
  3. Transformátory by mali mať približne rovnaký pomer napätia.
  4. Napätie impedancie skratu musí byť rovnaké, v rozmedzí ±10 %.
  5. Výkonový pomer transformátorov by sa nemal líšiť viac ako 1:3.
  6. Prepínače počtu závitov by mali byť v polohách, ktoré dávajú zosilnenie napätia čo najbližšie.

Inými slovami to znamená, že by sa mali použiť čo najpodobnejšie transformátory. Najlepšou možnosťou sú identické modely transformátorov. Odchýlky od vyššie uvedených požiadaviek sú možné s využitím príslušných znalostí.

Frekvencia

Regulácia napätia transformátora

V závislosti od zaťaženia elektrickej siete sa mení jej napätie. Pre normálnu prevádzku spotrebiteľských elektrických spotrebičov je potrebné, aby sa napätie neodchyľovalo od stanovenej úrovne o viac ako prípustné limity, a preto platí rôznymi spôsobmi regulácia napätia v sieti.

Riešenie problémov

Typ poruchy Príčina
Prehriatie Preťaženie
Prehriatie Nízka hladina oleja
Prehriatie Uzávery
Prehriatie Nedostatočné chladenie
Zlomiť Preťaženie
Zlomiť Kontaminácia olejom
Zlomiť Nízka hladina oleja
Zlomiť Otočte starnutie izolácie
útes Zlá kvalita spájky
útes Silné elektromechanické deformácie pri skrate
Zvýšené bzučanie Oslabenie lisovania vrstveného magnetického obvodu
Zvýšené bzučanie Preťaženie
Zvýšené bzučanie
Zvýšené bzučanie skrat vo vinutí
Vzhľad vzduchu v plynovom relé (s termosifónovým filtrom) Termosifónový filter je upchatý, vzduch vstupuje do plynového relé cez zástrčku

Prepäťový transformátor

Typy prepätia

Počas používania môžu byť transformátory vystavené napätiu, ktoré prekračuje ich prevádzkové parametre. Tieto prepätia sú rozdelené podľa dĺžky trvania do dvoch skupín:

  • Okamžité prepätie- frekvenčné napätie s relatívnou dobou trvania v rozsahu od menej ako 1 sekundy do niekoľkých hodín.
  • Prechodné prepätie- krátkodobé prepätie v rozsahu od nanosekúnd do niekoľkých milisekúnd. Čas nábehu sa môže pohybovať od niekoľkých nanosekúnd až po niekoľko milisekúnd. Prechodné prepätie môže byť oscilačné a neoscilačné. Zvyčajne majú jednosmerný účinok.

Transformátor môže byť tiež vystavený kombinácii prechodných a prechodných prepätí. Prechodné prepätia môžu bezprostredne nasledovať po prechodných prepätiach.

Prepätia sú rozdelené do dvoch hlavných skupín, ktoré charakterizujú ich pôvod:

  • Prepätia spôsobené atmosférickými vplyvmi. Najčastejšie sa prechodné prepätia vyskytujú v dôsledku blesku v blízkosti vysokonapäťových prenosových vedení pripojených k transformátoru, ale niekedy môže impulz blesku zasiahnuť transformátor alebo samotné prenosové vedenie. Špičková hodnota napätia závisí od bleskového impulzného prúdu a je štatistickou premennou. Boli zaznamenané bleskové impulzné prúdy nad 100 kA. Podľa meraní na vysokonapäťových vedeniach je v 50% prípadov špičková hodnota bleskových impulzných prúdov v rozsahu od 10 do 20 kA. Vzdialenosť medzi transformátorom a miestom dopadu bleskového impulzu ovplyvňuje čas nábehu impulzu, ktorý zasiahne transformátor, čím je vzdialenosť od transformátora kratšia, tým je čas kratší.
  • Prepätia generované vo vnútri energetického systému. Táto skupina zahŕňa krátkodobé aj prechodné prepätia vyplývajúce zo zmien prevádzkových a údržbových podmienok elektrizačnej sústavy. Tieto zmeny môžu byť spôsobené porušením spínacieho procesu alebo poruchou. Dočasné prepätia sú spôsobené zemnými poruchami, prerušením záťaže alebo javmi nízkofrekvenčnej rezonancie. Prechodné prepätia sa vyskytujú, keď je systém často odpájaný alebo pripájaný. Môžu sa vyskytnúť aj pri vznietení vonkajšej izolácie. Pri spínaní reaktívnej záťaže môže prechodné napätie vzrásť až na 6-7 p.u. v dôsledku početných prerušení prechodového prúdu v ističi s dobou nábehu impulzu až niekoľko zlomkov mikrosekúnd.

Schopnosť transformátora odolávať prepätiu

Transformátory musia pred opustením továrne prejsť určitými skúškami dielektrickej pevnosti. Absolvovanie týchto testov naznačuje pravdepodobnosť neprerušovaná prevádzka transformátor.

Testy sú opísané v medzinárodných a národných normách. Testované transformátory potvrdzujú vysokú prevádzkovú spoľahlivosť.

Dodatočná podmienka vysoký stupeň spoľahlivosť je zabezpečiť prijateľné limity prepätia, pretože transformátor počas prevádzky môže byť vystavený vážnejším prepätiam v porovnaní s testovacími podmienkami.

Je potrebné zdôrazniť mimoriadnu dôležitosť plánovania a účtovania všetkých typov prepätí, ktoré sa môžu v elektrizačnej sústave vyskytnúť. Na normálne prevedenie daný stav treba pochopiť pôvod rôzne druhy prepätia. Veľkosť rôznych typov prepätí je štatistickou premennou. Štatistickou premennou je aj schopnosť izolácie odolávať prepätiu.

pozri tiež

Transformátor vo Wikislovníku
Transformátor na Wikimedia Commons
  • Integrovaná skúšobná stolica transformátora

Poznámky

  1. Kharlamova T. E. História vedy a techniky. Energetický priemysel. Učebnica.Petrohrad: SZTU, 2006. 126 s.
  2. Kislitsyn A. L. Transformers: Učebnica pre kurz "Elektromechanika" .- Uljanovsk: UlGTU, 2001. - 76 s ISBN 5-89146-202-8
  3. Výkonové transformátory: hlavné míľniky vo vývoji c.t. n. Savintsev Yu.M. K dispozícii 25.01.2010
  4. Výkonový transformátor: etapy vývoja. D.t. n., prof. Popov G. V. na transform.ru. K dispozícii dňa 02.08.2008
  5. História transformátora na energoportal.ru. K dispozícii dňa 02.08.2008
  6. navíjačky Princípy a aplikácie výkonových transformátorov. - S. 20–21.