Силовой трансформатор необходим для преобразования напряжения со стороны нагрузки. Такую электромеханическую конструкцию применяют, чтобы транспортировать электрическую энергию на большое расстояние. Такой аппарат предназначен для того, чтобы произошло преобразование переменного тока с одним напряжением в другое, сохраняя аналогичную чистоту. Такие аппараты применяют в быту, электроэнергетике, радиотехнике, радиоэлектронике.
Что такое силовой трансформатор
Электромагнитная индукция заставляет аппарат работать. Подача тока на первичную обмотку провоцирует соединение между остальными обмотками. При этом происходит образование электродвижущей силы (ЭДС). В магнитопроводе за счет этого появляется магнитный поток. От того, какое между обмотками соотношение витков, зависит полученное напряжение на вторичной обмотке. Повышение или понижение напряжения трансформатором напрямую зависит от этого параметра.
В зависимости от вида силового трансформатора внутри может находиться минимум 2 катушки с обмоткой из лент или проволоки. В качестве сердечника, на который накручены катушки, используют ферромагнитный сплав. Внутри прибора существует единый магнитный поток, где находятся все катушки.
Конструктивные особенности
Прибор состоит из следующих частей:
- каркас;
- обмотка;
- магнитопровод;
- клеммы и выводы;
- изоляционный контур;
- устройство регулировки напряжения;
- охлаждающая система;
- дополнительное навесное оборудование.
В любом силовом агрегате главная составная часть – это магнитопровод. Для его изготовления используется быстро намагничивающаяся сталь. Для элемента характерно быстрое намагничивание независимо от силы магнитного поля. Если поле отсутствует, то сердечнику присуще быстрое размагничивание. Для изготовления магнитопровода применяют тонкие металлические листы, причем в диаметре обязательно должны присутствовать стержни.
Сопротивление, оказываемое сердечником магнитному потоку, понижено. С помощью этого элемента обеспечен обратный контакт на обмотках, которые производят из двух видов алюминиевого сплава. Если со стороннего источника на первичную обмотку поступает ток, то напряжение со второй обмотки снимается. На каждой обмотке есть 3 фазы, соединяющиеся в виде треугольника, букв «Y», «Z» или зигзагообразно.
Обмотки силового трансформатора могут быть не только алюминиевыми, но и медными. Между всеми витками есть изоляция. Сердечник также изолирован от обмотки. Все основные элементы обязательно должны находиться на расстоянии друг от друга. Это необходимо для отведения тепла и охлаждения за счет циркуляции охлаждающей жидкости (масла).
Когда электроток поступает на первичную обмотку, то преобразуется. Со вторичной обмотки одновременно происходит снятие вторичного тока. Первичный от вторичного отличается на коэффициент трансформации. Эта величина зависит от соотношения числа витков первичной обмотки к вторичной.
Питание к оборудованию подводят при помощи выводов. От того, какой тип установки используется, изоляция может быть маслобарьерной, бумажно-масляной, полимерной, элегазовой.
Напряжение нужно регулировать, чтобы коэффициент трансформации изменился до номинального. При помощи регулировки можно увеличить или уменьшить количество витков. Дополнительные элементы, которые могут присутствовать – это газовые реле, температурные индикаторы, влагопоглотители, системы регенерации масла и индикаторы уровня.
Дополнительное навесное оборудование
Чтобы усовершенствовать установки, на трансформаторах дополнительно используют навесное оборудование:
- Трансформатор защищают при помощи газового реле, отключающего его или подающего сигналы оповещения. Оно работает по принципу контроля газового давления и устанавливается в маслопроводе. Когда в баке трансформатора происходит электрический разряд, резко увеличивается температура. За счет этого масло разлагается, и образуется газ, проходящий через реле при движении в расширитель.
- Автоматизированная защита от увеличения давления охладителя.
- В оборудовании устанавливают индикаторы температуры охладителя.
- Измеритель уровня охлаждающей жидкости.
- Система, фильтрующая и сушащая масло.
- Под крышкой конденсируется вода, которую поглощают специальные приборы, не допускающие влагу в охлаждающую жидкость.
Типы и виды силовых трансформаторов
Оборудование подразделяют по разным основаниям:
- По количеству фаз – 1 или 3. Наиболее распространены трехфазные, устанавливаемые на подстанциях. В быту используются однофазные установки.
- По числу обмоток – 2 или 3.
- Для повышения или понижения напряжения.
- Монтаж в помещении или снаружи.
- Силовой трансформатор тока или трансформатор напряжения.
- По диэлектрику – сухие или масляные наполненные.
У моделей сухого типа с литой изоляцией есть определенные достоинства:
- отличаются небольшими габаритами;
- могут работать на морозе до -60 градусов;
- не подвержены возгоранию и безопасны для окружающей среды;
- производят очень мало шума;
- легко устанавливаются;
- катушки устойчивы к грязи и влаге.
Если в оборудовании преобразуется сила тока, но при этом значение мощности не меняется, то оно называется силовым трансформатором тока. Устройство носит название силовой трансформатор напряжения, если с его помощью возможно получение необходимого напряжения от промышленной электросети с переменным током.
По какому принципу работают силовые трансформаторы
В основе работы этих устройств лежит электромагнитная индукция:
- Поступление электротока на первичную обмотку.
- Генерирование переменного магнитного поля обмоткой, когда через нее проходит ток.
- При прохождении по вторичной обмотке магнитного поля происходит вызов электрического тока.
Количество витков напрямую влияет на процесс. Соотношение между количеством витков первичной и вторичной обмоток точно совпадает с отношением между поступившим и отданным напряжением. Оно носит название «коэффициент трансформации» и показывает уменьшение или возрастание напряжения на выходе подстанции.
Предназначение силовых трансформаторов
Оборудование необходимо, чтобы преобразовывать электроэнергию разных сетей для обеспечения объектов электричеством:
- Повышающее оборудование увеличивает напряжение до максимума.
- По кабелям идет поступление тока в города, поселки или на крупные объекты промышленности.
- Для снижения напряжения до общегородского или квартального применяют понижающие установки.
На генераторах вырабатывается электроэнергия, поступающая на подстанцию, где трансформаторами увеличивают напряжение. При помощи высоковольтных линий электричество передается на другую подстанцию. На силовых установках происходит снижение напряжения до необходимого уровня и распределение электроэнергии по объектам.
Основные характеристики силовых трансформаторов
Назначение установок может быть для понижения или повышения параметров. Силовые трансформаторы могут иметь мощность в зависимости от необходимого выбора – 0,4…500 кВ. На эту величину влияет размер сердечника, количество витков, обмоток, частоты, сечение кабеля. От того, какие параметры работы и расчетная мощность необходимы, зависят значения деталей.
В зависимости от типа магнитопровода трансформаторы могут быть:
- Броневыми. Конструкция представляет собой Е-пластины с изоляцией лаком. Катушки расположены в магнитопроводе. Основное отличие – неравномерный магнитный поток и легкая сборка сердечника. Устанавливают в негабаритную бытовую технику.
- Стержневые. Основное отличие – это место, куда устанавливают катушки и конструкция сердечника. Для производства используют узкую ленту, выполненную из электротехнической стали. Катушки в схеме расположены снаружи магнитопровода.
- Тороидальные. Эти модели трудно изготавливать, но они наиболее эффективны. Сердечник выполняется в форме замкнутого тора. Обмотка производится на сердечник. Работа по производству таких трансформаторов трудоемкая, поэтому их стоимость выше.
Вывод
При работе установок необходим контроль всех параметров, в том числе показателей по маслу и изоляции. Обязательно проверяется функционирование всех систем и узлов. Только при нормальных допустимых параметрах силовой трансформатор получает допуск к эксплуатации. При работе установки как основной подстанции понижения осмотр проводят ежедневно. Остальное оборудование осматривают ежемесячно. При выходе из строя или воздействии атмосферного явления проводят внеочередную проверку.
