Классификация трансформатор – Трансформаторы. Описание, типы, классификация трансформаторов. Измерительные, силовые, импульсные трансформаторы.

Содержание

Трансформаторы. Описание, типы, классификация трансформаторов. Измерительные, силовые, импульсные трансформаторы.

Электрический трансформатор — это устройство, предназначенное для изменения величины напряжения в сети переменного тока. Принцип действия трансформаторов основан на явлении электромагнитной индукции. При подключении первичной обмотки к источнику переменного тока, в обмотках генерируется магнитное поле, которые взывает ЭДМ во вторичных обмотках. Данная ЭДС пропорциональна числу витков в первичных и вторичных обмотках. Отношение электродвижующей силы в первичной обомотке/вторичной называется коэффициентом трансформации.

Основными элементами конструкции трансформатора являются первичные и вторичные обмотки и ферромагнитный магнитопровод (обычно замкнутого типа). Обмотки расположены на магнитопроводе и индуктивно связаны друг с другом. Использование магнитопровода позволяет саккумулировать большую часть магнитного поля внутри трансформатора, что повышает КПД устройства. Магнитопровод обычно состоит из набора металлических пластин, покрытых изоляцией, для предотвращения возникновения «паразитных» токов внутри магнитопровода.

Зачастую часть вторичной обмотки служит часть первичной и наоборот. Данный тип трансформаторов называют автотрансформаторами. В этом случае концы первичных обмоток подключаются к сети переменного напряжения, а концы вторичной присоединяются к потребителям электроэнергии.

Основная классификация трансформаторов.

По назначению: измерительные трансформаторы тока, напряжения, защитные, лабораторные, промежуточные.
По способу установки: наружные, внутренние, шинные, опорные, стационарные, переносные.
По числу ступеней: одноступенчатные, многоступенчатые (каскадные).
По номинальному напряжения: низковольтные, высоковольтные.
По типу изоляции обмоток: c сухой изоляцией, компаундной, бумажно-маслянной.

Основные типы трансформаторов

Классифицируются по количеству фаз и номинальному напряжения.
Наиболее известные низковольтные однофазные и трехфазные трансформаторы серии ТП и ОСМ.
Среди высоковольтных трансформаторов, наиболее используемые в данной момент в энергетике, трансформаторы ТМГ-с масляным охлаждением в герметичном баке.. Преимуществами данной серии вляется высокий КПД (до 99%), высокие показатели защиты от перегрева, высокие эксплуатационные характеристики, и минимальное обслуживание во время использования.
Помимо силовых, существуют трансформаторы различных типов и назначения: для измерения больших напряжений и токов (измерительные трансформаторы), для преобразования напряжения синусоидальной формы в импульсное (пик-трансформаторы), для преобразования импульсов тока и напряжения (импульсные трансформаторы), для выделения переменной составляющей тока, для разделения электрических цепей на гальванически не связанные между собой части, для их согласования и т.д.

Измерительные трансформаторы— электротехнические устройства, предназначенные для изменения уровня напряжения с высокой точностью трансформации.
Классифицируются по назначению, изменению уровня напряжения или тока.
Также делятся на низковольтные трансформаторы тока типа Т, 066 ТШ-0,66, ТТИ-066 и Высоковольтные трансформаторы напряжения, такие как НАМИТ и ЗНОЛ.
Вторичные обмотки данных устройств соединены с измерительными устройствами (амперметрами, счетчиками электроэнергии, вольтметрами, фазометрами, реле тока и т.д.) Применение данного оборудования позволяет изолировать измеряющее оборудование от больших токов и напряжений измеряемой цепи, и создает возможность стандартизации измеряющего оборудования.

Основные сферы использования автотрансформаторов – изменение напряжения в пусковых устройствах крупных электрических машин переменного тока, в системах релейной защиты при плавном регулировании напряжения. В случае реализации в конструкции автотрансформатора изменения количества рабочих витков вторичной обмотки, появляется возможность сохранять уровень вторичного напряжения при изменении первичного напряжения. Наибольшее распространение данный данный механизм используется в стабилизаторах напряжения.

Основное требование импульсным трансформаторам, — при изменении импульса форма импульса должна сохраняться. Это достигается максимальным уменьшением межвитковой емкости, индуктивности рассеивания за счет использования применением сердечников малой величины, взаимным расположение и уменьшением числа обмоток.

Пик-трансформатор — устройство, изменяющее напряжение синусоидальной формы в импульсное напряжение с изменяющейся через каждые полпериода полярностью. Пик-трансформаторы применяются в качестве генераторов импульсов главным, высоковольтных исследовательских установках и системах автоматики..

www.elektro-portal.com

Типы и классификация трансформаторов

Трансформаторы – особый вид оборудования, применяемый для изменения показателей напряжения в электросетях с переменным током. В основе его работы лежит такое явление как электромагнитная индукция – первичная обмотка присоединяется к источнику тока, после чего в ней начинает генерироваться магнитное поле, и во вторичных обмотках возникает электродвижущая сила.

Конструктивные особенности трансформаторов

В основе конструкции прибора находятся вторичные и первичные обмотки, сердечник из ферромагнитного сплава (обычно замкнутого типа). Обмотки располагают на магнитном проводе, они связаны между собой индуктивным способом. Благодаря наличию магнитопривода аккумулируется значительная часть магнитного поля, и КПД устройства возрастает. Сам магнитопровод представляет собой комплекс металлических пластин, покрытых изоляцией. Изоляция нужна для предотвращения появления паразитных токов в сердечнике.

Принципы классификации трансформаторов

Трансформаторы классифицируются по следующим принципам:

Назначение (лабораторные, защитные, промежуточные, измерительные).
Напряжение (низко- и высоковольтные).
Способ установки (переносные, стационарные, наружные и внутренние, опорные, шинные).
Количество ступеней (одно- и многоступенчатые).
Характер изоляции обмотки (сухая, компаундная, бумажно-масляная).

Каждый тип прибора имеет свои особенности и преимущества, о которых мы поговорим далее. Ремонт трансформаторов всех видов должен производиться профессиональными мастерами с применением соответствующего оборудования.

Типы трансформаторов

Самой распространенной категорией электрических трансформаторов являются

силовые трансформаторы – они различаются между собой по количеству фаз, показателям номинального напряжения. Назначение – изменение напряжения тока в сетях освещения, питания оборудования, энергосистем.

Второй по популярности тип оборудования – измерительный. Он используется для контроля рабочих показателей напряжения, фазы или тока в первичной цепи. На измеряемую сеть работа прибора влияния практически не оказывает.

Третий тип – автотрансформаторы, обмотки в которых соединяются между собой гальваническим способом. Коэффициент трансформации невысокий, поэтому установка имеет сравнительно небольшие размеры и недорого стоит. Устанавливаются в стабилизаторах напряжения, системах релейной защиты, запуска крупных электроустановок, работающих от сети с переменным током.

Импульсные трансформаторы

оборудуются феррогмагнитным сердечником, который изменяет напряжения и импульсы тока. Данный тип оборудования применяется в вычислительных устройства электронного типа, системах радиолокации, импульсной связи, в качестве главного измерителя в электросчетчиках.

Пик-трансформаторы преобразуют напряжение синусоидального типа в импульсное. Разделительные устройства отличаются от остальных тем, что в них первичная обмотка со вторичными не связана. Назначение прибора – гальваническая развязка электроцепей.

Согласующий трансформатор согласует показатели сопротивления каскадов схем таким образом, что сигнал практически не искажается. Согласующий трансформатор между рабочими участками создает схемы гальванической развязки.

Сдвоенный дроссель оснащается двумя идентичными обмотками. За счет взаимной индукции катушек дроссель имеет отличную эффективность, хотя имеет стандартные размеры. Используется в звуковой технике, в качестве фильтров блока питания. Для хранения информации обычно используется трансфлюксор – трансформатор с большой остаточной намагниченностью магнитопровода.

agregat-impuls.ru

Классификация трансформаторов

По назначению – силовые общего и специального назначения, импульсные, для преобразования частоты;

По виду охлаждения – с воздушным (сухие) и масляным (масляные) охлаждением;

По числу трансформированных фаз – однофазные и трехфазные;

По форме магнитопровода – стержневые, броневые, бронестержневые, тороидальные;

По числу обмоток на фазу – двухобмоточные, многообмоточные.

Основные элементы устройства

Трансформатор состоит из различных конструктивных элементов: магнитопровода, обмоток, вводов и выводов, бака и др.

Магнитопровод с насаженными на его стержни обмотками составляет активную часть трансформатора. Остальные части – вспомогательные.

Магнитопровод: выполняет две функции: первая – образует магнитную цепь, по которой замыкается магнитный поток трансформатора, вторая – для установки и крепления обмоток, отводов, переключателей.

Для того чтобы не возникла разность потенциалов между мателлическими частями во время работы трансформатора, что может вызвать пробой изоляции между металлическими частями, магнитопровод и детали его крепления обязательно заземляют (** сварочный трансформатор).

Обмотки: трансформаторов средней и большой мощности выполняют из обмоточных проводов круглого или прямоугольного сечения. Основа – бумажно-бекелитовый цилиндр, на котором крепятся все элементы.

По взаимному расположению на стержне обмотки делятся на концентрические и чередующиеся.

Концентрические выпускают в виде цилиндров, размещаемых на стержне: ближе к центру – НН, снаружи ВН.

1 – крепеж

2 – обмотка ВН

3 – обмотка НН

Чередующиеся (дисковые) обмотки выполняют в виде отдельных секций, НН и ВН располагают на стержне в чередующие порядке.

1 – Обмотка НН, 2 – Обмотка ВН

Их применение ограничено, только в некоторых трансформаторах специального назначения (для броневых трансформаторов).

Трансформаторы выпускаются с воздушным и масляным охлаждением. Первые называются сухими, вторые — масляными. В масляных трансформаторах сердечник вместе с обмотками помещается в баке с маслом. Масляные трансформаторы более надежны в работе Масло предохраняет изоляцию обмоток от вредного воздействия воздуха улучшает условия охлаждения обмоток и сердечника, т.к. имеет высокую теплопроводность чем воздух. Т.к. у масла более высокая диэлектрическая прочность, то появляется возможность сократить изоляционное расстояние, т.е. расстояние от меди обмоток до стали сердечника.

Идеализированный трансформатор

Для того, чтобы понять сущность физических процессов, происходит в трансформаторе рассмотрим идеализированный трансформатор, у которого магнитный поток Ф полностью замыкается по стальному магнитопроводу и сцеплен с обеими обмотками, а потери в стали отсутствуют.

Режим холостого хода. Пусть к первичной обмотке, при разомкнутой вторичной, подведено напряжение U₁. По первичной обмотке будет протекать ток i₁. В трансформаторе будет возникать магнитное поле, создающееся намагничивающей силой i₁w₁ первичной обмотки. Магнитным полем вне сердечника можем пренебречь, т.к. магнитная проницаемость стали намного выше магнитной проницаемости воздуха (или масла).

Полю в сердечнике соответствует магнитный поток Ф, сцепленный со всеми витками обмоток. Он будет наводить ЭДС в первичной и вторичной обмотке.

, (1)

(2)

В режиме х.х. цепь вторичной обмотки разомкнута и ток i₂ =0. При этом для контура первичной обмотки трансформатора мгновенное значение приложенного к ней напряжения U₁=i₁r₁+ . Вводя в формулу значение e₁(1) и пренебрегая падением напряжения в активном сопротивлении первичной обмотки i₁r₁, получаем U₁=i₁r₁-e₁

Но т.к. падение напряжения в активном сопротивлении i₁r₁ практически мало, то считаем что напряжение U₁ уравновешивается в любой момент времени только e₁, индуцированной в этой области.

U₁+e₁=0 (3)

Если напряжение U₁ изменяется по sin закону, то следовательно ЭДС e₁ и наводящий ее поток Ф – тоже sin функции времени. Подставив в (1) и (2)

где Ф_m – максимальное значение амплитуды потока ω =2πf – угловая частота

t – время, сек

Полученные значения показывают, что е₁ и е₂ отстают по фазе от потока Ф на угол .

Действующие значения ЭДС соответственно равны:

(4)

где Ф_М – в вольт-секундах

Из этих формул следует, что

Т.к. при холостом ходе U₂₀=E₂, то

(4)

Отношение напряжений при x.х. трансформатора называется коэффициентом трансформации. Обычно для трансформаторов указывают.

При синусоидальном характере изменения u₁и е₁ уравнение 3 можно представить в комплексной форме

(5)

Это уравнение справедливо для идеализированного трансформатора. Но оно правильно определяет сущность качественных процессов происходящих в трансформаторе и является одним из фундаментальных в теории электрических машин.

Предположив, что насыщение в стали трансформатора отсутствует и весь магнитный поток замыкается по стальному магнитопроводу, ток первичной обмотки можно считать прямо пропорциональным Ф. Поэтому на векторной диаграмме идеализированного трансформатора в режиме х.х. ток х.х. I_о изображен вектором, совпадающим по направлению с вектором магнитного потока Ф_m. На этой же диаграмме векторы ЭДС Е₁ и напряжений U₁ показаны в противофазе в соответствии с уравнением (5), а вектор магнитного потока Ф_m опережает вектор ЭДС на 90⁰.

Вектор ЭДС Е₂ совпадает по фазе с Е₁, т.к. Е₂ индуцируется тем же самым магнитным потоком что и Е₁.

Режим нагрузки. При работе под нагрузкой для первичной обмотки идеализированного трансформатора мгновенное значение приложенного к ней напряжения:

где Ф₁ и Ф₂ – мгновенное значение потоков, создаваемых токами первичной и вторичной обмоток.

Обозначая (6)

Получим , т.е такое же соотношение как и при х.х. . Таким образом если первичное напряжение при нагрузке идеализированного трансформатора остается неизменным, то величина ЭДС е₁ такая же как при х.х. следовательно результирующий поток при нагрузке равен потоку при х.х.

Ф₁ + Ф₂ = Ф₀ или в комплексной форме

(7)

Неизменность магнитного потока при переходе от режима х.х. к режиму нагрузки является важнейшим свойством трансформатора. Отсюда следует закон равновесия магнитодвижущих сил (МДС) в трансформаторе: магнитодвижущая сила (МДС) – намагничивающая сила – характеристика способности источников магнитного поля (эл. токов) создавать магнитные потоки.

где и — МДС, создаваемые первичной и вторичной обмотками трансформатора при нагрузке

— МДС, создаваемая первичной обмоткой при х.х.

При ~ I работают с амплитудами МДС, при этом из (8)

(9)

Для того, чтобы лучше увидеть это соотношение представляют — нагрузочная составляющая тока первичной обмотки (компенсационный ток)

(10)

Таким образом, МДС, создаваемая током , равна по значению и противоположна по фазе МДС вторичной обмотки, т.е. компенсирует МДС вторичной обмотки.

Это обуславливает неизменность магнитного потока трансформатора.

Мощность нагрузочной составляющей первичного тока равна мощности, отдаваемой трансформатором нагрузке, т.к.

Ток нагрузки отстает по фазе от ЭДС Е₂ на угол, МДС оказывает на магнитопровод трансформатора размагничивающее действие.

Нагрузочная составляющая тока I₁ не только уравновешивает МДС вторичной обмотки, но и обеспечивает поступление в трансформатор из сети мощности, отдаваемой приемнику электроэнергии, подключенному ко вторичной обмотке.

Эти закономерности справедливы и для реальных трансформаторов.

Итак, магнитный поток изменяется во времени синусоидально , а его амплитуда определяется ЭДС

(11)

Т.к. при ХХ ЭДС практически равна напряжению, то значение магнитного потока определяется напряжением первичной обмотки, ее числом витков и частотой.

studfile.net

Трансформатор напряжения. Основы и классификация.

Что такое трансформатор? Классификация и устройство.

Трансформатором называется статический электромагнитный аппарат, предназначенный для преобразования электрической энергии переменного тока одного напряжения в электрическую энергию другого напряжения при неизменной частоте.

Во второй части статьи читайте про рабочие характеристики, потери и другую детальную информацию.

Трансформатор, как правило, состоит из стального замкнутого магнитопровода (сердечника) и двух или нескольких изолированных друг от друга обмоток, размещенных на сердечнике и электрически между собой не связанных (исключение составляют автотрансформаторы), клеммного щитка и корпуса (бака). Силовые трансформаторы мощностью свыше 20 кВ·А могут иметь масляное охлаждение, при котором сердечник с обмотками располагается в масляном баке.

Рис. 1 — Устройство трансформатора

По типу магнитопровода различают стержневые (рис. 1, а) и броневые (рис. 1, б) трансформаторы. Часть сердечника, которая соединяет между собой стержни и служит для замыкания магнитной цепи, называют ярмом. Пространство, ограниченное замкнутым сердечником и служащее для размещения обмотки, называют окном. Сердечник набирается (шихтуется) из изолированных листов специальной трансформаторной (электротехнической) стали толщиной 0,35 или 0,5 мм с малыми удельными потерями на гистерезис. Шихтовка сердечника позволяет в значительной степени уменьшить потери от вихревых токов.

По числу фаз трансформаторы делятся на однофазные, трехфазные и многофазные. В свою очередь однофазные трансформаторы могут быть двух- или многообмоточными.

Обмотки судового трансформатора изготовляются из медного провода круглого или прямоугольного поперечного сечения. По способу расположения на стержнях различают концентрические (рис. 1, а) и чередующиеся обмотки (рис. 1, б).

Обмотки, к которым энергия подводится от сети, называются первичными, другие, к которым подключаются потребители, называются вторичными. Аналогично все величины (число витков, напряжение, ток, мощность и др.), относящиеся к соответствующим обмоткам, называют первичными или вторичными и обозначают символами с цифрами (соответственно W₁, U₁, I₁, P₁ или W₂, U₂, I₂, P₂ и др.)

Если вторичное напряжение меньше первичного, то трансформатор называется понижающим, если больше — повышающим. При концентрической форме обмоток ближе к стержню располагают обмотки низкого напряжения (НН), затем — обмотки высокого напряжения (ВН) (рис. 1, а). По назначению трансформаторы разделяют на силовые и на специальные — сварочные, измерительные и т.п.

Все судовые трансформаторы имеют воздушное охлаждение и по исполнению делятся на водозащищенные (мощностью от 0,25 до 4,0 кВ·А при частоте 50 Гц и мощностью от 0,25 до 10 кВ·А при частоте 400 Гц), брызгозащищенные (от 6,3 до 100 кВ·А при 50 Гц и от 16 до 100 кВ·А при 400 Гц) и открытые (без защитного бака). К последним относятся однофазные трансформаторы мощностью 0,26, 0,63 и 1,0 кВ·А.

Защитный бак выполняют сварным из листовой стали. У трансформаторов водозащищенного исполнения он имеет цилиндрическую форму, у брызгозащищенного — прямоугольную. В баке предусмотрены сальники ввода кабелей и лапы для крепления трансформатора. На корпусе бака прикреплен заводской щиток, на котором приведены следующие данные:

— завод-изготовитель, год выпуска и заводской номер трансформатора;
— тип трансформатора;
— номинальная мощность, в киловольт-амперах, число фаз, номинальное напряжение обмоток при холостом ходе, частота тока;
— схема и группа соединения обмоток трансформатора, которые необходимы для правильного включения трансформаторов на параллельную работу;
— напряжение короткого замыкания U_к% (в процентах от номинального напряжения), КПД при номинальной нагрузке, полная масса, исполнение корпуса, номинальные токи обмоток;
— расположение контактных зажимов, их обозначение и принципиальная схема соединения обмоток.

Про принцип действия генератора постоянного тока читайте в нашей статье.

Принцип действия трансформатора

В основу работы трансформатора положен принцип электромагнитного взаимодействия двух или, в общем случае, любого числа контуров (обмоток), неподвижных друг относительно друга. Количественно это взаимодействие определяется уравнением

где e — мгновенное значение индуктируемой в контуре ЭДС; ?- потокосцепление; w — число витков контура; ? — магнитный поток взаимной индукции.

Рис. 2 — Принципиальная схема простейшего трансформатора

Принципиальная схема простейшего однофазного двухобмоточного трансформатора приведена на рис.2. Работает он следующим образом. При подключении первичной обмотки с числом витков w₁к сети переменного тока с синусоидальным напряжением u₁ в обмотке возникает ток i₀, называемый током холостого хода и создающий магнитодвижущую силу (МДС) F₀ = i₀w₁, под действием которой по сердечнику замыкается синусоидально изменяющийся во времени магнитный поток ?₀. Этот поток называют основным магнитным потоком, или магнитным потоком взаимоиндукции.

Поток ?₀ пронизывает обе обмотки и индуктирует в них ЭДC e₁₀ и e₂₀ соответственно. Этот процесс может быть представлен логической цепочкой взаимодействий. Применение сердечника из электротехнической стали уменьшает магнитное сопротивление R_? магнитному потоку ?₀ и служит для усиления электромагнитной связи между обмотками. В соответствии с законом Ома для магнитной цепи:

где ?₀ и ?_r — магнитная постоянная и относительная магнитная проницаемость стали; ? и s — длина и поперечное сечение магнитопровода.

Таким образом, для создания определенного магнитного потока ?₀ требуется тем меньшая МДС и тем меньший ток i₀, чем меньше сопротивление R_?, т.е. чем больше магнитная проницаемость сердечника ?_r. Величина тока холостого хода в трансформаторе обычно составляет 3…5% от номинального тока нагрузки.

Понятие о трехфазных и специальных трансформаторах

Трехфазные трансформаторы

Для преобразования переменного тока в трехфазных цепях применяются трехфазные трансформаторы, имеющие, как правило, трехстержневой магнитопровод (рис. 3, б).

Рис. 3 — Групповой (а) и стержневой (б) трехфазные трансформаторы

Обмотки фаз трансформатора соединяются звездой (?) или треугольником (?). Первичные и вторичные обмотки каждой фазы размещаются на одном и том же сердечнике и сцеплены с одним магнитным потоком.

Присущая таким трансформаторам небольшая магнитная несимметрия из-за того, что фаза, расположенная на среднем стержне, находится в несколько иных условиях, чем фазы на крайних стержнях, при эксплуатации не имеет большого значения. Намагничивающие токи обмоток фаз, размещенных на крайних сердечниках, больше, чем в средней, на 10…15%.

Трехфазный трансформатор был получен путем объединения трех однофазных (рис. 3, а), поэтому рабочие процессы в нем протекают также, как в трех однофазных, и для каждой фазы трехфазного трансформатора справедливы уравнения электрического равновесия, векторная диаграмма и схема замещения однофазного трансформатора.

При использовании трансформаторов предельной мощности используется трехфазная группа однофазных трансформаторов (рис. 3 ,а), т.к. на большую мощность изготовление однофазных трансформаторов технологически проще, хотя при этом расход активных материалов (меди, стали) увеличивается.

Автотрансформатор

У автотрансформатора (рис. 4) обмотка низкого напряжения является частью обмотки высокого напряжения, т.е. обмотки имеют не только магнитную, но и электрическую связь.

Рис. 4 — Схема понижающего автотрансформатора

Так же как и обычные трансформаторы, автотрансформаторы могут быть повышающие и понижающие, однофазные и трехфазные.

Применяются автотрансформаторы чаще всего при необходимости изменить напряжение в небольших пределах при коэффициенте трансформации К = 1,0…1,5 — при пуске синхронных и асинхронных двигателей, для регулирования напряжения нагревательных печей, в электротермии и в лабораторных установках. Мощные автотрансформаторы изготовляются для подстанций, связывающих электроэнергетические системы с различным номинальным напряжением. Практически везде, где необходимо преобразовывать близкие напряжения (110 и 220, 220 и 330, 330 и 500, 500 и 750 кВ) используются только автотрансформаторы. Их применение взамен обычных трансформаторов да ет выигрыш в КПД, массе и габаритах, снижении расхода активных материалов.

Автотрансформаторы применяются также в низковольтных сетях в качестве лабораторных регуляторов напряжения (ЛАТР). В таких автотрансформаторах регулирование напряжения осуществляется при перемещении скользящего контакта по виткам обмотки. При замыкании соседних витков в ЛАТР не происходит витковых замыканий, так как токи сети и нагрузки в совмещенной обмотке автотрансформатора близки друг другу и направлены встречно.

В конструктивном отношении автотрансформаторы не отличаются от обычных трансформаторов. На стержнях магнитопровода располагаются две обмотки, а выводы берутся от двух обмоток и общей точки.

Различают проходную мощность автотрансформатора :

(мощность, которую он может передать) и расчетную мощность :

(передаваемую магнитным путем).

Расчетная мощность определяет габариты автотрансформатора и зависит от коэффициента трансформации:

где – k = w₁/w₂ отношение числа витков.

Из последней формулы следует, что автотрансформатор при небольших коэффициентах трансформации требует меньше активных материалов, поэтому имеет меньшую стоимость и несколько лучшие энергетические показатели.

Сварочные трансформаторы

Сварочные трансформаторы (рис. 5,а) предназначены для обеспечения сварочных работ. Поскольку сопротивление сварочной дуги весьма мало, то при работе трансформатор находится в режиме, близком к короткому замыканию и поэтому должен иметь мягкую внешнюю характеристику с ограниченным током короткого замыкания (рис. 5 ,б). Получение такой внешней характеристики достигается за счет больших индуктивных сопротивлений или в самом трансформаторе, или во внешних устройствах. Для этого последовательно со вторичной обмоткой включают дроссель с регулируемым воздушным зазором.

Рис.5 — Сварочный трансформатор (а) и его внешние характеристики (б)

Регулирование величины сварочного тока достигается изменением индуктивного сопротивления дросселя за счет изменения воздушного зазора. Чем меньше воздушный зазор ? (рис. 5 а и б) в сердечнике дросселя, тем больше его индуктивное сопротивление и тем меньше сварочный ток – ток нагрузки трансформатора.

Измерительные трансформаторы

Измерительные трансформаторы применяются для расширения пределов измерения токов и напряжений в схемах переменного тока. Кроме того, они позволяют изолировать измерительные приборы от сети, в которой производится измерение. Различают измерительные трансформаторы тока (ТТ) и напряжения (ТН).

Трансформатор тока понижает величину измеряемого тока. Его первичная обмотка состоит из одного или нескольких витков провода большого сечения и включается последовательно в цепь, ток который необходимо измерить. Вторичная обмотка наматывается из большого числа витков сравнительно малого сечения и замыкается на приборы с малым сопротивлением — амперметры, последовательные обмотки ваттметров, фазометров и т.п.

Таким образом, рабочий режим трансформатора тока – это режим короткого замыкания. При отключенном измерительном приборе трансформатор тока переходит в режим холостого хода и во вторичной обмотке возникают высокие напряжения, представляющие опасность и для самой обмотки и для обслуживающего персонала. Поэтому трансформатор тока запрещается включать в цепь при разомкнутой вторичной обмотке.

Трансформаторы напряжения используются для включения вольтметров, частотомеров и параллельных цепей ваттметров, счетчиков и других приборов, имеющих большое сопротивление. Рабочий режим трансформатора напряжения — режим холостого хода, поэтому его обмотки имеют значительно меньшее сечение по сравнению с силовыми трансформаторами и малую номинальную мощность.

Схемы включения в однофазную сеть переменного тока амперметра, ваттметра и вольтметра при помощи измерительных трансформаторов показаны на рис. 6.

Рис. 6 — Схема измерений с использованием измерительных трансформаторов

Показания обычных измерительных приборов, включенных в сеть через внешние измерительные трансформаторы тока и напряжения, следует определять с учетом коэффициентов трансформации. В некоторых случаях на шкале прибора указывается, что он должен включаться в цепь только при помощи трансформаторов тока или напряжения, имеющих определенный коэффициент трансформации.

Номинальное значение тока (или напряжения) первичной обмотки указывают на щитке трансформатора.

Обозначения выводов и группы соединения трансформаторов

Согласно ГОСТ 11677-85 начала обмоток двухобмоточного однофазного трансформатора обозначают буквами А и а, концы – Х и х. В трехфазных двухобмоточных трансформаторах начала и концы обмоток обозначают соответственно буквами А, В, С; а, в, с; X, Y, Z; x, y, z. Прописные буквы относятся к обмоткам высшего напряжения, а строчные – к обмоткам низшего напряжения. Понятия начала и конца обмоток условны. В трехфазных трансформаторах возможны следующие схемы соединений: Y/Y, ?/?, ?/Z, Y/?, ?/Y, Y/Z (Y-соединение звездой, ? – треугольник, Z – зигзаг, (в числителе указаны соединения обмотки высшего напряжения, в знаменателе – низшего). Эти схемы образуют 12 различных групп соединений.

Говоря о работе трансформатора, следует иметь в виду возможность их параллельной работы. Поэтому одного указания на схему соединения трансформаторов недостаточно. Необходимо еще знать угол сдвига фаз между первичными и вторичными векторами линейных напряжений трансформаторов. Величина этого угла определяет группу соединения трансформатора и зависит от направления, в котором намотана обмотка, от способа соединения обмоток трехфазного трансформатора. Для наглядности и лучшего понимания принятого обозначения пользуются циферблатом часов. Вектор напряжения обмотки высшего напряжения совмещают с минутной стрелкой и всегда устанавливают на цифре 12.

Рис. 7 — Группы соединения трансформаторов

Информацию про режимы работы трансформаторов их рабочие рабочие характеристики, про приведенный трансформатор и параллельную работу читайте в статье

www.radioingener.ru

Типы и классификация трансформаторов Основная классификация трансформаторов.

По назначению: измерительные трансформаторы тока, напряжения, защитные, лабораторные, промежуточные.
По способу установки: наружные, внутренние, шинные, опорные, стационарные, переносные.
По числу ступеней: одноступенчатные, многоступенчатые (каскадные).
По номинальному напряжения: низковольтные, высоковольтные.
По типу изоляции обмоток: c сухой изоляцией, компаундной, бумажно-маслянной.

Основные типы трансформаторов

Силовые трансформаторы — наиболее распространенный тип электро. трансформаторов. Они предназначены для изменения энергии переменного тока в электросетях энергосистем, в сетях освещения или питания электрооборудования. Классифицируются по количеству фаз и номинальному напряжения. Наиболее известные низковольтные однофазные и трехфазные трансформаторы серии ТП и ОСМ. Среди высоковольтных трансформаторов, наиболее используемые в данной момент в энергетике, трансформаторы ТМГ-с масляным охлаждением в герметичном баке.. Преимуществами данной серии вляется высокий КПД (до 99%), высокие показатели защиты от перегрева, высокие эксплуатационные характеристики, и минимальное обслуживание во время использования. Помимо силовых, существуют трансформаторы различных типов и назначения: для измерения больших напряжений и токов (измерительные трансформаторы), для преобразования напряжения синусоидальной формы в импульсное (пик-трансформаторы), для преобразования импульсов тока и напряжения (импульсные трансформаторы), для выделения переменной составляющей тока, для разделения электрических цепей на гальванически не связанные между собой части, для их согласования и т.д.

Измерительные трансформаторы— электротехнические устройства, предназначенные для изменения уровня напряжения с высокой точностью трансформации. Классифицируются по назначению, изменению уровня напряжения или тока. Также делятся на низковольтные трансформаторы тока типа Т, 066 ТШ-0,66, ТТИ-066 и Высоковольтные трансформаторы напряжения, такие как НАМИТ и ЗНОЛ. Вторичные обмотки данных устройств соединены с измерительными устройствами (амперметрами, счетчиками электроэнергии, вольтметрами, фазометрами, реле тока и т.д.) Применение данного оборудования позволяет изолировать измеряющее оборудование от больших токов и напряжений измеряемой цепи, и создает возможность стандартизации измеряющего оборудования.

Автотрансформаторы – устройства, обмотки которого соеденены гальванически между собой. Благодыря малым коэффициентам трансформации, автотрансформаторы имеют меньшие габариты и стоимость оп сравнению с многообмоточными. Из недостатков необходимо отметить невозможность гальванической изоляции цепей. Основные сферы использования автотрансформаторов – изменение напряжения в пусковых устройствах крупных электрических машин переменного тока, в системах релейной защиты при плавном регулировании напряжения. В случае реализации в конструкции автотрансформатора изменения количества рабочих витков вторичной обмотки, появляется возможность сохранять уровень вторичного напряжения при изменении первичного напряжения. Наибольшее распространение данный данный механизм используется в стабилизаторах напряжения.

Импульсный трансформатор — это устройство с ферромагнитным сердечником, используемый для изменения импульсов тока или напряжения. Импульсные трансформаторы наиболее часто используются в электронновычислительных устройствах, системах радиолокации, импульсной радиосвязи и т.д. в качестве измерительного устройства в счетчиках электроэнергии. Основное требование импульсным трансформаторам, — при изменении импульса форма импульса должна сохраняться. Это достигается максимальным уменьшением межвитковой емкости, индуктивности рассеивания за счет использования применением сердечников малой величины, взаимным расположение и уменьшением числа обмоток.

studfile.net

Виды трансформаторов. Где и для чего применяются?

Здравствуйте, дорогие друзья! Сегодня поговорим про виды трансформаторов, рассмотрим их общее устройство и принцип работы, узнаем где применяются. И так…

В энергетике и электротехнике постоянно требуется преобразование тока из одного состояния в другое. В этих процессах активно участвуют различные виды трансформаторов, представляющие собой электромагнитные статические устройства, без каких-либо подвижных частей. В основе их действия лежит электромагнитная индукция, посредством которой переменный ток одного напряжения преобразуется в переменный ток другого напряжения. При этом частота остается неизменной, а потери мощности совсем незначительные.

Общее устройство и принцип работы

Каждый трансформатор оборудуется двумя или более обмотками, индуктивно связанными между собой. Они могут быть проволочными или ленточными, покрытыми изоляционным слоем. Обмотки наматываются на сердечник, он же магнитопровод, выполненный из мягких ферромагнитных материалов. При наличии одной обмотки, такое устройство называется автотрансформатором.

Принцип действия трансформатора довольно простой и понятный. На первичную обмотку устройства подается переменное напряжение, что приводит к течению в ней переменного тока. Этот переменный ток, в свою очередь, вызывает создание в магнитопроводе переменного магнитного потока. Под его воздействием в первичной и вторичной обмотках происходит наведение переменной электродвижущей силы (ЭДС). Когда вторичная обмотка замыкается на нагрузку, по ней также начинает течь переменный ток. Этот ток во вторичной системе отличается собственными параметрами. У него индивидуальные показатели тока и напряжения, количество фаз, частота и форма кривой напряжения.

В конструкцию простейшего силового трансформатора входит магнитопровод, изготавливаемый из ферромагнитных материалов, преимущественно из листовой электротехнической стали. На стержнях магнитопровода – сердечника располагаются первичная и вторичная обмотки. Первичная обмотка соединяется с источником переменного тока, а вторичная подключается к потребителю.