Трехфазный силовой трансформатор, назначение трехфазного трансформатора

Трехфазный трансформатор – статический аппарат с тремя парами обмоток, предназначенный для преобразования напряжения при передаче электрического тока на дальние дистанции. Такое преобразование можно осуществить с помощью трех однофазных трансформаторов. Но комплексный аппарат имеет значительные габариты и массу. Трехфазный трансформатор свободен от этих недостатков, благодаря тому, что три обмотки расположены на общем магнитопроводе. Трехфазные аппараты успешно применяют в сетях мощностью до 60 кВА.

Назначение трехфазного трансформатора

Главная задача такого аппарата – преобразовать параметры электрического тока таким образом, чтобы потери при нагреве проводов были минимальными. Для решения этой проблемы необходимо снизить силу тока и увеличить значение напряжения до 6-500 кВ, чтобы значение мощности осталось постоянным. После доставки электрического тока потребителю напряжение необходимо снизить до требуемой величины – 380 В. И эту проблему тоже решают трехфазные аппараты.

Также эти устройства применяют для присоединения измерительных приборов, изменения напряжения при проведении испытаний или подключении силовой нагрузки.

Принцип действия и устройство силового трехфазного трансформатора

В конструкцию этого аппарата входят:

• Магнитопровод. К нему крепятся все части аппарата. Также он служит для создания основного магнитного потока. Магнитопровод может быть стержневым, бронестержневым, броневым.
• Обмотки. В каждой фазе присутствуют две обмотки – понижающая и повышающая. Обмотки могут соединяться «звездой» или «треугольником» В первом случае линейное напряжение (между началами фаз) в 1,73 раза выше фазного (между началом и концом фазы). При соединении «треугольником» линейное и фазное напряжения одинаковы. Соединение «звездой» эффективно при значительных напряжениях, «треугольником» – при высоких токах.
• Вводы и выводы. Необходимы для присоединения концов обмоток к ЛЭП. Ввод соединяется с первичной обмоткой, вывод – со вторичной.

В каталоге силовых трансформаторов представлены «сухие» и «масляные» модели. В маломощных трансформаторах охлаждение осуществляется воздушным способом. Такие аппараты называют «сухими». Высокомощные устройства имеют масляное охлаждение, благодаря чему их называют «масляными». Масло не только охлаждает обмотки, которые нагреваются из-за протекания по ним электрического тока, но и повышает изоляционные характеристики.

Принцип действия:

• При подключении первичной обмотки в сеть в ней начинает протекать переменный .
• В сердечнике магнитопровода появляется магнитный поток, охватывающий обмотки всех фаз. В каждом витке присутствует ЭДС, равная по направлению и величине.
• Если количество витков в первичной обмотке больше, чем число витков во вторичной обмотке, то выходное напряжение больше входного. И наоборот.

Силовые сухие трехфазные трансформаторы — особенности эксплуатации и характеристики

В сухих трансформаторах тепло от нагревающихся токоведущих частей отводится воздушным потоком. Такая охлаждающая система эффективна для аппаратов мощностью не выше 4000 кВА и напряжением обмоток высшего напряжения не более 35 кВ. Эти устройства применяются в местах, в которых предъявляются повышенные требования к безопасности обслуживающего персонала и оборудования. Они востребованы на металлургических предприятиях, в нефтяной индустрии, машиностроении, при организации электроснабжения объектов жилого, административного и производственного назначения.

Преимущества сухих трехфазных трансформаторов с выходным напряжением 380 В:

• Возможность установки в непосредственной близости от людей и оборудования, в любом помещении. Необходимо только предусмотреть защитное ограждение, вентиляционную систему, средства мониторинга.
• Безопасность. Эти аппараты взрывобезопасны, поскольку элегаз и жидкий диэлектрик отсутствуют.
• Экологичность. Масляные испарения отсутствуют. Поэтому такие модели разрешены для установки возле дошкольных, учебных, медицинских учреждений.
• Простота эксплуатации. Необходимо контролировать только основные параметры – температуру обмоток, отсутствие или наличие КЗ.
• Современные комплектующие. Благодаря им удалось уменьшить габариты и массу аппаратов.

Недостатки моделей «сухого» типа:

• Чувствительность к условиям окружающей среды – температуре, влажности, запыленности, сейсмическим воздействиям.
• Отсутствие моделей, рассчитанных на напряжение более 35 кВ и мощность выше 4000 кВА.
• Вероятность появления микротрещин в обмотке, которые развиваются и становятся причиной выхода устройства из строя и даже его возгорания.

Цены на сухие трансформаторы зависят от мощности аппарата и материала (медь, алюминий), из которого изготовлены обмотки. Также на стоимость влияет исполнение: открытое, защищенное, герметичное.

Трехфазные силовые трансформаторы масляного типа – плюсы и минусы конструкции

Эти аппараты более опасны в эксплуатации, по сравнению с «сухими» аналогами. Отказ от софтолового масла сделал устройства более безопасными и экологичными, но полностью предотвратить возгорания и взрывы этого оборудования пока не удалось. При использовании масляных устройств необходимо специальное обслуживание и постоянный контроль комплекса рабочих параметров, что повышает эксплуатационные расходы. Оборудование сложно транспортировать к месту назначения, поскольку для доставки масла необходима специальная станция.

Преимущества масляных силовых трехфазных трансформаторов:

• Неприхотливость к условиям окружающей среды.
• Привычная конструкция для электриков старшего поколения.
• Отсутствие межвитковых и межслойных замыканий, благодаря теплопроводности масла.
• Отсутствие вероятности появления микроскопических трещин в обмотках.
• Наличие моделей, рассчитанных на значительные напряжение (375 кВ и выше) и мощность (40000 кВА и выше).

У обоих видов трансформаторов имеются собственные достоинства и недостатки. Поэтому при выборе конкретного типа оборудования инженеры-электрики учитывают запланированные эксплуатационные условия, требования СНиПов, ГОСТов, ПУЭ, рекомендации изготовителя.

Трехфазный силовой трансформатор

Трансформаторы являются востребованным оборудованием в любой сфере, где требуется преобразование электроэнергии. У нас вы можете купить трансформатор разных категорий. Для уточнения подробностей звоните нам по телефону +7(343)287-46-42.

Силовые трансформаторы представлены многочисленными наименованиями, которые определяют принадлежность устройства к одной из классификаций. Независимо от их категории, главной функцией трансформаторов является передача электроэнергии. Без них невозможна работа любых предприятий или систем, где требуется электроэнергия. Конечно, для каждой сферы деятельности существует своя категория таких устройств. При проектировании силового трехфазного трансформатора учитываются свои особенности. Рассмотрим их.

Трехфазный силовой трансформатор: особенности и преимущества

Данные трансформаторы применяется для осуществления процесса трансформации трехфазного тока. Он имеет стержневую конструкцию. Сердечник представляет собой совокупность трех стержней, которые расположены в одной плоскости. Сверху и снизу они соединены ярмовыми балками. Таким образом, получается, что обмотки трехфазной силовой конструкции связаны между собой посредством общей магнитной цепи. Такое соединение может быть выполнено схемой звезды или треугольника.

Также трансформация трехфазного тока может производиться с помощью использования трехфазной группы, которая состоит из троицы однофазных трансформаторов. Конструкция такой совокупности представляет собой следующее: рядом устанавливаются три однофазных трансформатора вместе с внешними зажимами обмоток высокого напряжения и низкого, что соединяют их в трехфазные схемы. Полученный трехфазный силовой трансформатор будет иметь три разных электромагнитных системы и общую электрическую схему.

Конструкция магнитопровода

Трехфазные силовые трансформаторы подразделятся на категорию стержневых и броневых. Стержневые, в свою очередь, делятся на:

• Трансформаторы с симметричной магнитной цепью;
• Трансформаторы с несимметричной магнитной цепью.

Они состоят из трех металлических стержней, которые сверху и снизу охвачены железными накладками ярмами. Каждый стержень при этом имеет первичную и вторичную катушку одной фазы.

Конструкция с симметричной системой располагает стержнями в одной плоскости. У несимметричной же системы стержни располагаются по углам равносторонней треугольной фигуры. Такое расположение дает равноценные магнитные сопротивления для потоков всех трех фаз. При магнитной системе несимметричного типа неравенство сопротивлений для разных потоков фаз приводит к неравенству токов холостой работы при одном фазовом напряжении в отдельных фазах.

Броневой трансформатор состоит из трех однофазных, которые приставлены друг к другу ярмами. Их преимущество перед стержневыми заключается в том, что они имеют короткие пути замыкания магнитного потока, что означает малые токи холостой работы. Недостаток же состоит в плохой доступности обмоток при необходимости в ремонтных работах и худших условиях охлаждения из-за окружения этих обмоток железом.

Устройство трехфазного силового трансформатора

Основными частями трансформатора являются магнитопровод и обмотка. Магнитопровод собирается из листов электротехнической стали толщиной 0,3-0,5мм. Изоляция листов представляет собой покрытие лаковой пленкой листа стали с обеих сторон. Магнитопровод разделяется на стержни и ярмо. Стержень это вертикальная часть магнитопровода, на которую насаживается обмотка. Ярмо – это горизонтальная часть, которая замыкает магнитный поток.

Трехфазные трансформаторы чаще всего выполняются с тремя стержнями (стержневой тип), на которых располагаются три обмотки. Соединение стержней и ярма бывает двух видов – стыковое и шихтованное. Стыковое соединение – ярмо и стержни крепятся соединительными деталями, при этом удобно снимать обмотки. При шихтованном соединении – ярмо и стержни собираются листами стали внахлест, в этом случае уменьшается магнитное сопротивление магнитопровода за счет уменьшения воздушного зазора. Также механическая прочность шихтованного соединения выше, чем у стыкового соединения.

Обмотки трансформатора выполняют из медного проводника круглого или квадратного сечения. Изоляцией выступает кабельная бумага или хлопчатобумажная пряжа.

Магнитопровод с баком заземляют, для безопасности на случай обрыва обмотки.

В масляных трансформаторах магнитопровод с обмоткой опускают в бак, залитый трансформаторным маслом. Масло отбирает тепло от обмоток. Характеристики масла выше, чем у воздуха, следовательно, габариты масляного трансформатора и сухого трансформатора одной мощности более выигрышны у масляного трансформатора.

При изменении климатических условий уровень масла может меняться. Происходит это не в баке трансформатора, а в специальном расширителе, который представляет собой сосуд на крышке бака, сообщающимся с ним.

При ненормальных режимах, таких как короткие замыкания, может изменяться давление масла, из-за выделения газов в масле. Для сброса этого давления на трансформаторах используют выхлопную трубу. На верхней части трубы находится стеклянная пластина. При повышении давления пластина разлетается, и давление выходит из трансформатора.

На мощных трансформаторах предусмотрено газовое реле. При повышении давления из-за выброса газов (например, при коротких замыканиях внутри трансформатора) происходит срабатывание реле и идет сигнал на отключение выключателя. После чего трансформатор отключается от сети.

Соединение обмоток с сетью происходит через ввода трансформатора. Они бывают различной конструкции: с главной изоляцией фарфоровой покрышки, конденсаторные проходные изоляторы, с бумажно-масляной, полимерной, элегазовой, маслобарьерной изоляцией.

В трансформаторах встречается возможность изменять число витков обмоток (группы соединения обмоток). Для этих целей используются ПБВ (переключатель числа витков без возбуждения) и РПН (регулирование числа витков под нагрузкой).

Сохраните в закладки или поделитесь с друзьями

---

---

Последние статьи

---

Самое популярное

Конструкция и принцип действия трёхфазного силового трансформатора (стр. 1 из 2)

Министерство Образования и Науки Украины

Донецкий Национальный Технический Университет

Каф. Электромеханики и ТОЭ

РЕФЕРАТ

по электрическим машинам на тему:

Конструкция и принцип действия трёхфазного силового трансформатора

Выполнил: ст. гр. АУП-05а

Максимчук Н. И.

Проверил: Солёный С. В.

Донецк 2007

Содержание

ВВЕДЕНИЕ 3

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ТРАНСФОРМАТОРА 4

КОНСТРУКЦИЯ ТРАНСФОРМАТОРА 6

МАРКИРОВКА ТРАНСФОРМАТОРОВ 9

ЗАКЛЮЧЕНИЕ 11

ПРИЛОЖЕНИЕ 12

СПИСОК ССЫЛОК 13

Введение

Трансформатором называют статическое электромагнитное устройство, имеющее две или большее число индуктивно свя­занных обмоток и предназначенное для преобразования по­средством электромагнитной индукции одной или нескольких систем переменного тока в одну или несколько других систем переменного тока.

С помощью трансформаторов повышается или понижается напряжение, изменяется число фаз, а в некоторых случаях преобразуется частота переменного тока. Возможность пере­дачи электрических сигналов от одной обмотки к другой посредством взаимоиндукции была открыта М. Фарадеем в 1831 г.; при изменении тока в одной из обмоток, намотан­ной на стальной магнитопровод, в другой обмотке индуциро­валась ЭДС. Однако первый практически работающий транс­форматор создал известный изобретатель П. Н. Яблочков в содружестве с И. Ф. Усагиным в 1876 г. Это был двухобмо-точный трансформатор с разомкнутым магнитопроводом.

В настоящее время для высоковольтных линий электропередачи применяют силовые трансформаторы с масляным охлаждением напряжением 330, 500 и 750 кВ, мощностью до 1200—1600 МВА

В последнее время для возбуждения мощных турбо-и гидрогенераторов, электропривода и других целей все шире начинают применять трансформаторы с естественным воздушным охлаждением напряжением 3-24 кВ и мощностью 133-6300 кВА. Благодаря использованию в этих трансфор­маторах новой теплостойкой изоляции удается повысить их нагрузочную способность и в 1,3 — 1,5 раза сократить массо-габаритные показатели по сравнению с применявшимися ранее трансформаторами с масляным охлаждением.

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ ТРАНСФОРМАТОРА

Электромагнитная схема однофазного двухобмоточного трансформатора состоит из двух обмоток, разме­щенных на замкнутом магнитопроводе, который выполнен из ферромагнитного материала, применение ферромагнитного магнитопровода позволяет усилить электромагнитную связь между обмотками, т. е. уменьшить магнитное сопротивление контура, по которому проходит магнитный поток машины. Первичную обмотку подключают к источнику переменного тока электрической сети с напряжением U1. Ко вторичной обмотке присоединяют сопротивление нагрузки U_Н.

Обмотку более высокого напряжения называют обмоткой высшего напряжения (ВН), а низкого напряжения — обмоткой низшего напряжения (НН). Начала и концы обмотки ВН обозначают буквами А и X; обмотки НН — буквами а и х.

При подключении к сети в первичной обмотке возникает переменный ток I_икоторый создает переменный магнитный поток Ф, замыкающийся по магнитопроводу. Поток Ф индуцирует в обеих обмотках переменные ЭДС — е_хи е₂, пропорциональные, согласно закону Максвелла, числам витков и соответствующей обмотки и скорости изменения потока.

В системах передачи и распределения энергии в ряде случаев применяют трехобмоточные трансформаторы, а в устрой­ствах радиоэлектроники и автоматики — многообмоточные трансформаторы. В таких трансформаторах на магнитопроводе размещают три или большее число изолированных друг от друга обмоток, что дает возможность при питании одной из обмоток получать два или большее число различных напряжений (u₂, u₃, u₄ и т. д.) для электроснабжения двух или большего числа групп потребителей. в трехобмоточных силовых трансформаторах различают обмотки высшего, низшего и среднего (СН) напряжений.

В трансформаторе преобразуются только напряжения и токи. Мощность же остается приблизительно постоянной (она несколько уменьшается из^—за внутренних потерь энергии в трансформаторе).При увеличении вторичного напряжения трансформатора в к раз по сравнению с первичным, ток г₂ во вторичной обмотке соответственно уменьшается в к раз.

Трансформатор может работать только в цепях перемен­ного тока. Если первичную обмотку трансформатора под­ключить к источнику постоянного тока, то в его магнитопроводе образуется магнитный поток, постоянный во времени по величине и направлению. Поэтому в первичной и вторич­ной обмотках в установившемся режиме не индуцируются ЭДС, а следовательно, не передается электрическая энергия из первичной цепи во вторичную. Такой режим опасен для трансформатора, так как из-за отсутствия ЭДС Е_гв первичной обмотке ток 1₁= U1/R₁— весьма большой.

Важным свойством трансформатора, используемым в устройствах автоматики и радиоэлектроники, является способ­ность его преобразовывать нагрузочное сопротивление.Если к источнику переменного тока подключить сопротивление Rчерез трансформатор с коэффициентом трансформации K, то для цепи источника

R= _K2_R

Таким образом, трансформатор изменяет значение сопротивления R в к² раз. Это свойство широко используют при разработке различных электрических схем для согласования сопротивлений нагрузки с внутренним сопротивлением источ­ников электрической энергии.

КОНСТРУКЦИЯ ТРАНСФОРМАТОРА

Трехфазные трансформаторы обычно выполняют на магнитопроводе стержневого типа с тремя стержнями.

По способу соединения стержней с ярмами различают магнитопроводы стыковые и шихтованные. В стыковых магнитопроводах стержни и ярма собирают раздельно, а затем соединяют посредством крепежных частей. Такая конструкция магнитопровода облегчает посадку обмоток на стержни, так как для этого достаточно снять только верхнее ярмо. Но при шихтовой сборке магнитопровода, когда листы собирают «внахлестку», воздушный зазор в месте стыка стержней и ярем может быть сделан минимальным, что значительно снизит магнитное сопротивление и соответственно уменьшит потери холостого хода. Кроме того, механическая прочность шихтованного магнитопровода намного выше, чем стыкового. Все это привело к тому, что шихтованные магнитопроводы получили в России основное применение. Листы магнитопровода стягивают посредством ярмовых балок, бандажей из стеклоленты и шпилек, изолированных от листов изоляционными шайбами и трубками.

Форма поперечного сечения стержней обычно многоступенчатая, причем число ступеней зависит от мощности трансформатора. Ступенчатое сечение стержней обеспечивает лучшее использование площади внутри обмотки, так как периметр ступенчатого стержня приближается к окружности. В трансформаторах большой мощности для улучшения теплоотдачи между пакетами стали магнитопровода устраивают вентиляционные каналы.

Обмотки трансформаторов выполняют из проводов круглого и прямоугольного сечения, которые, как указывалось выше, изолируются кабельной бумагой.

Наиболее распространены концентрические катушечные (непрерывные, винтовые) обмотки.

При этом обычно ближе к стержню располагают обмотку низкого напряжения (НН), так как она требует меньшей электрической изоляции от заземленного стержня, а затем обмотку высокого напряжения (ВН). Между обмотками делается вертикальный канал, в котором располагается изоляционный цилиндр из электрокартона, а также происходит циркуляция масла.

В комплект обмотки входят также отводы для присоединения к вводам, размещаемым на крышке трансформатора, ответвления для регулирования напряжения, емкостные кольца и электростатические экраны емкостной зашиты от перенапряжений.

Непрерывная обмотка состоит из катушек, соединенных между собой последовательно. Катушки наматываются прямоугольным проводом, располагаемым «плашмя».

Характерной особенностью непрерывной обмотки является выполнение так называемых перекладных катушек.

Между катушками размещаются прокладки из электрокартона, создающие горизонтальные каналы для охлаждения обмотки. Эти прокладки укрепляются на вертикальных рейках посредством специального выреза в виде «ласточкина хвоста».

Трехфазный силовой двухобмоточный трансформатор схематично можно представить следующим образом.

Магнитопровод трехфазного трансформатора образует как бы два «окна», которые так и принято называть. Для упрощения обычно ограничиваются представлением расположения в окне только одной фазы, предполагая, что другая фаза в этом окне располагается симметрично, а в соседнем — аналогично.

Силовой трансформатор может иметь несколько обмоток. Обычно речь идет о трехобмоточных трансформаторах, когда кроме обмоток НН и ВН появляется еще обмотка СН среднего напряжения. Эти обмотки считаются основными, и именно по их количеству определяется вид трансформатора: двухобмоточный или трехобмоточный. Кроме основных в трансформаторе могут быть регулировочные обмотки, с помощью которых обеспечивается регулирование напряжения под нагрузкой (схема РПН). В основных обмотках СН или ВН могут быть участки, посредством которых обеспечивается регулирование напряжения с отключением трансформатора. Это так называемая схема ПБВ — переключение без возбуждения.

Кроме обмоток и магнитопровода, которые в совокупности образуют активную часть трансформатора, в его состав входят другие узлы и блоки: бак, система охлаждения, вводы и др.

Масляные трансформаторы – что это такое, устройство и принцип работы

Масляный трансформатор – электрический агрегат, состоящий из двух или более обмоток. Основная задача этого устройства – преобразование электрического тока. Предельная частота в этом случае не изменяется. Процесс преобразования происходит электромагнитной индукцией.

Трансформаторы – вторичный источник питания. Они обеспечивают подачу энергии от электросети. Масляный тип трансформатора имеет ряд отличий. Их выпускают различных размеров, что делает возможным их размещение в любом помещении и на открытом пространстве. Корпус имеет защиту от негативного влияния внешней среды.

В статье мы рассмотрим, как сделать статичный повышающий трансформатор своими руками для монтажа в бытовую электросеть. В качестве бонуса читатель найдет интересный видеоматериал и обучающее пособие Л.С. Герасимова, А.И. Майорец “Обмотки и изоляция силовых масляных трансформаторов”.

Масляный трансформатор.

Принцип работы

Силовой трансформатор с заливкой масла в своей работе использует маслорасширитель, который компенсирует нагревание масла в процессе эксплуатации. Самой главной частью является воздухоочиститель, который способствует защите от попадания инородных тел в бачок с маслом. Также такой тип трансформатора обязательно должен иметь термометр, определяющий уровень нагрева жидкости. Эти устройства имеют отличные показатели надёжности, что является главным свойством в энергосети.

Принцип работы масляного трансформатора.

Преимуществом масляных трансформаторов перед сухими, является высокая степень защиты внешней обмотки, так же они имеют меньшее реактивное сопротивление.

Эти и многие другие свойства, обеспечивают высокие показатели надёжности, так же они позволяют существенно уменьшить надзор за ними. При хороших условиях трансформаторы такого типа могут прослужить порядка двадцати лет и не разу не требовать технического обслуживания, что безусловно является существенным плюсом в решение о покупке.

По статистике самой часто встречаемой поломкой трансформатора силового масляного типа является перегрев бочка с жидкостью, что вызывает разгерметизацию корпуса трансформатора. Но стоит заметить, что по сравнению с сухими трансформаторами, эту поломку будет не так уж и сложно устранить в сервисном центре.

Силовые трансформаторы масляного типа пользуются огромной популярностью во всём мире. Связано это с их не очень сложным устройством, а чем проще устройство, тем сложнее сломаться. Так же высокая износоустойчивость достигается благодаря погружению обмотки в техническое масло, это обеспечивает высокую степень защиты от внешних факторов.

Критерии выбора оборудования

Существует множество различных аспектов, которые должны быть учтены при использовании силового оборудования. Так на выбор модели трансформатора влияют условия его потенциальной эксплуатации и в частности:

• сфера применения;
• место установки;
• суммарная мощность потребителей.

Рассмотрим специфику выбора с учетом каждого из них. Одним из главных параметров является сфера применения. Ориентируясь на нее нужно определиться с такими характеристиками, как:

• мощность, она должна соответствовать предполагаемым нагрузкам и позволять агрегату справляться с перегрузками;
• возможность эксплуатации прибора при росте нагрузки;
• стоимость и срок службы.

Однако выбирая трансформатор нужно уметь правильно определять его основные параметры:

• первичное и вторичное напряжение;
• частоту тока;
• фазность;
• нагрузку;
• способ расположения;
• особенности размещения.

Промышленный масляный трансформатор.

Но кроме всех, перечисленных характеристик должны учитываться и функционал агрегата, а также его непосредственное назначение. Если предполагается подключение трансформатора к цепи измерительных приборов, то используют соответствующий вид устройства.

Для защиты от скачков в сети выбирают агрегат, не отличающийся высокой точностью, но обладающий необходимыми функциями. Наибольшей популярностью в последнее время пользуются сухие трансформаторы, они часто используются вместо масляных и имеют большое количество плюсов.

Интересно почитать: как собрать катушку тесла самостоятельно.

Конструкция устройства

Силовые трансформаторы предназначены для преобразования (трансформирования) переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения — более низкого или более высокого. Трансформаторы, понижающие напряжение, называют понижающими, а повышающие напряжение — повышающими.

Трансформаторы изготовляют двухобмоточные и трехобмоточные. Последние кроме обмотки НН и ВН имеют обмотку СН (среднего напряжения). Трехобмоточный силовой трансформатор позволяет снабжать потребителей электроэнергией разных напряжений.

Схема устройства масляного трансформатора.

Обмотка, включенная в сеть источника электроэнергии, называется первичной, а обмотка, к которой присоединены электроприемники,— вторичной. В рассматриваемых распределительных устройствах и подстанциях промышленных предприятий применяют трехфазные двухобмоточные понижающие трансформаторы, преобразующие напряжение 6 и 10 кВ в 0,23 и 0,4 кВ.

В зависимости от изолирующей и охлаждающей среды различают трансформаторы масляные ТМ и сухие ТС. В масляных основной изолирующей и охлаждающей средой являются трансформаторные масла, в сухих — воздух или твердый диэлектрик.

В специальных случаях применяют трансформаторы с заполнением баков негорючей жидкостью — совтолом. Основой конструкции трансформатора служит активная часть, состоящая из магнитопровода с расположенными на нем обмотками низшего напряжения 3 и высшего напряжения 2 отводов и переключающего устройства.

Магнитопровод, набранный из отдельных тонких листов специальной трансформаторной стали, изолированных друг от друга покрытием, состоит из стержней, верхнего и нижнего ярма. Такая конструкция способствует уменьшению потерь на нагрев от перемагничивания (гистерезис) и вихревых токов.

Соединительные провода, идущие от концов обмоток и их ответвлений, предназначенные для регулирования напряжения, называют отводами, которые изготовляют из неизолированных медных проводов или проводов, изолированных кабельной бумагой либо гетинаксовой трубкой.

Интересный материал для ознакомления: полезная информация о трансформаторах тока.

Переключающие устройства

Служат для ступенчатого изменения напряжения в определенных пределах, поддерживания номинального напряжения на зажимах вторичной обмотки при изменении напряжения на первичной или вторичной обмотке. С этой целью обмотки ВН трансформаторов снабжают регулировочными ответвлениями, которые подсоединяют к переключателям.

Необходимость регулирования вызвана тем, что в электросистемах возможны различные отклонения от нормального режима электроснабжения, приводящие к неэкономичной работе приемников, преждевременному износу и сокращению сроков их службы.

Особенно чувствительны к повышению напряжения электролампы, радиолампы и лампы телевизоров: срок их службы резко сокращается при систематическом увеличении напряжения. В трансформаторах могут быть два вида переключений ответвлений: под нагрузкой — РПН (регулирование под нагрузкой) и без нагрузки после отключения трансформатора — ПБВ (переключение без возбуждения). С помощью ПБВ и РПН можно поддерживать напряжение, близким к номинальному во вторичных обмотках трансформаторов.

Переключение осуществляют изменением числа витков с помощью регулировочных ответвлений обмоток, т. е. изменением коэффициента трансформации, который показывает, во сколько раз напряжение обмотки ВН больше напряжения обмотки НН или во сколько раз число витков обмотки ВН больше числа витков обмотки НН. Пределы регулирования вторичных напряжений для разных трансформаторов различны: на ±10% 12 ступенями по 1,67% или 16 ступенями по 1,25% с помощью РПН; на ±5% четырьмя ступенями по 2,5% с помощью ПБВ.

Устройство и назначение бака 

В  него  погружена активная часть, представляет собой стальной резервуар овальной формы, заполненный трансформаторным маслом. Масло, являясь охлаждающей средой, отводит теплоту, выделяющуюся в обмотках и магнитопроводе, и отдает ее в окружающую среду через стенки и крышку бака. Кроме охлаждения активной части трансформатора масло повышает степень изоляции между токоведущими частями и заземленным баком.

Для увеличения поверхности охлаждения трансформатора баки изготовляют ребристыми, вваривают в них трубы или снабжают съемными радиаторами (только у трансформаторов мощностью до 25 кВ-А стенки бака гладкие). Радиаторы присоединяют к стенкам бака патрубками со специальными радиаторными кранами. У верхнего торца бака к его стенкам приваривают раму из угловой или полосовой стали, к которой крепят крышку на прокладках из маслоупорной резины.

В нижней части бака всех типов трансформаторов имеется кран для взятия пробы и слива масла, а в его днище (в трансформаторах мощностью выше 100 кВ-А) — пробка для спуска осадков после слива масла через кран. Второй кран устанавливают на крышке бака, через который заливают в него масло. Оба крана служат одновременно для присоединения к ним маслоочистительных аппаратов.

К дну баков трансформаторов массой выше 800 кг приваривают тележку с поворотными катками, конструкция крепления которых позволяет изменять направление передвижения трансформаторов с поперечного на продольное. Для подъема трансформатора на баке имеется четыре кольца-рыма.

Активная часть поднимается за скобы в верхних консолях магнитопровода. На крышке бака размещены вводы, расширитель и защитные устройства (выхлопная предохранительная труба, реле давления, газовое реле, пробивной предохранитель). К стенкам бака приваривают подъемные крюки, прикрепляют манометрический сигнализатор (у трансформаторов мощностью свыше 1000 кВ- А) и устанавливают фильтры.

Схема работы трансформатора.

Расширитель

Расширитель имеет цилиндрическую форму, закрепляется на кронштейне, установленном на крышке 6 трансформатора, и сообщается с баком трансформатора трубопроводом, не выступающим ниже внутренней поверхности крышки трансформатора и заканчивающимся внутри расширителя выше его дна во избежание попадания осадков масла в бак 1. Внутренняя поверхность расширителя имеет защитное покрытие, предохраняющее масло от соприкосновения с металлической поверхностью и расширитель от коррозии. В нижней части расширителя имеется пробка для слива масла из него.

Объем расширителя определяют так, чтобы уровень масла оставался в его пределах как летом при 35 °С и полной нагрузке трансформатора, так и зимой при минимальной температуре масла и отключенном трансформаторе. Обычно объем расширителя составляет 11 —12% объема масла в баке трансформатора.

Для наблюдения за уровнем масла на боковой стенке расширителя устанавливают маслоуказатель, выполненный в виде стеклянной трубки в металлической оправе. Емкость расширителя должна обеспечивать постоянное наличие в нем масла при всех режимах работы трансформатора от отключенного состояния до номинальной нагрузки и при колебаниях температуры окружающего воздуха, причем при допустимых перегрузках масло не должно выливаться.

Масляный трансформатор.

В герметичных масляных трансформаторах и трансформаторах с жидким негорючим диэлектриком поверхность масла защищают сухим азотом, а в заполненных совтолом -10 — сухим воздухом. Негерметичные масляные трансформаторы мощностью 160 кВ- А и более, в которых масло в расширителе соприкасается с окружающим воздухом, имеют термосифонный или адсорбционный фильтр, а трансформаторы мощностью 1 мВ • А и более с естественным масляным охлаждением и азотной подушкой — термосифонный фильтр (кроме трансформаторов с жидким негорючим диэлектриком).

Масляные трансформаторы мощностью 1 мВ * А и более с расширителем снабжают защитным устройством, предупреждающим повреждение бака при внезапном повышении внутреннего давления более 50 к Па. К защитным устройствам относят выхлопную трубу со стеклянной диафрагмой и реле давления. Масляные трансформаторы и трансформаторы с жидким диэлектриком с азотной подушкой без расширителя имеют реле давления, срабатывающее при повышении внутреннего давления более 75 кПа.

Нижний конец выхлопной трубы соединяют с крышкой бака, а на верхний ее конец устанавливают тонкую стеклянную мембрану (от 2,5 до 4 мм) диаметром 150, 200 и 250 мм, которая разрушается при определенном давлении и дает выход газу и маслу наружу раньше, чем произойдет деформация бака.

Реле давления размещают на внутренней стороне крышки трансформатора. Основными его элементами являются ударный механизм и стеклянная диафрагма. При достижении определенного давления в баке механизм срабатывает, разбивает диафрагму и обеспечивает свободный выход газам.

Трансформаторы мощностью 1 мВ * А и более, имеющие расширитель, снабжают газовым реле, которое реагирует на повреждения внутри бака трансформатора (электрический пробой изоляции, витковое замыкание, местный нагрев магнитопровода), сопровождающиеся выделением газа или резким увеличением скорости перетекания масла из бака в расширитель. Основные характеристики силовых масляных трансформаторов представлены в таблице ниже.

Основные характеристики силовых масляных трансформаторов.

Выделение газообразных продуктов происходит в результате разложения масла и других изоляционных материалов под действием высокой температуры, возникающей в месте повреждения. На этом явлении основана работа газовой защиты трансформатора от внутренних повреждений, сопровождающихся выделением газов при их утечке, утечке масла и попадании воздуха в бак.

Основной элемент этой защиты — газовое реле, устанавливаемое обычно на трубопроводе, который соединяет расширитель с баком, имеющим наклон к горизонтали от 2 до 4 В газовом реле имеются две пары контактов для работы на сигнал или отключение.

Здесь можно почитать об устройстве силового трансформатора и сфере его применения.

Защита трансформатора

Пробивные предохранители служат для защиты от пробоя обмоток ВН на обмотки НН. Устанавливают их на крышке бака и подсоединяют к нулевому вводу НН, а при напряжении 690 В — к линейному вводу. При пробое изоляции между обмотками ВН и НН промежуток между контактами, в котором проложены тонкие слюдяные пластины с отверстиями, пробивается и вторичная обмотка оказывается соединенной с землей.

Заземление масляного трансформатора.

Для заземления трансформаторов служит специальный заземляющий контакт с резьбой не менее Ml2, расположенный в доступном месте нижней части бака со стороны НН и обозначенный четкой несмывающейся надписью «Земля» или знаком заземления.

Поверхность заземляющего контакта должна быть гладкой и зачищенной; заземление осуществляют подсоединением стальной шины сечением не менее 40><4 мм.

Для измерения температуры масла на трансформаторах монтируют ртутные термометры со шкалой от 0 до 150° С или термометрические сигнализаторы ТС со шкалой от 0 до 100° С. Последние снабжены двумя передвижными контактами, которые можно установить на любую температуру в пределах шкалы.

Первый контакт, будучи включенным в сигнальную цепь, при определенной температуре масла дает сигнал; в случае дальнейшего повышения температуры масла второй контакт, соединенный с реле, отключает трансформатор. На трансформаторах мощностью 6300 кВ * А и выше установлены термометры сопротивления.

Для сушки и очистки увлажненного и загрязненного воздуха, поступающего в расширитель при температурных колебаниях масла, все трансформаторы снабжены воздухоочистительным фильтром — воздухоосушителем, который представляет собой цилиндр, заполненный силикагелем и размещенный на дыхательной трубке расширителя.

Заключение

В данной статье были рассмотрены основные функции масляных  трансформаторов и их устройство. Больше информации о них можно узнать в учебном пособии Л.С. Герасимова, А.И._Майорец “Обмотки и изоляция силовых масляных трансформаторов”.

Если у вас остались вопросы, можно задать их в комментариях на сайте. Также в нашей группе ВК можно задавать вопросы и получать на них подробные ответы от профессионалов. Чтобы подписаться на группу, вам необходимо будет перейти по следующей ссылке: https://vк.coм/еlеctroinfonеt. В завершение статьи хочу выразить благодарность источникам, откуда мы черпали информацию:

 

Силовой трехфазный масляный трансформатор ГОСТ цены

Город	Регион/Область	Срок доставки
Майкоп	Республика Адыгея	3-4 дней
Уфа	Республика Башкортостан	1-3 дней
Улан-Удэ	Республика Бурятия	5-15 дней
Горно-Алтайск	Республика Алтай	1-2 дней
Минск — Козлова	Минск	1-2 дней
Назрань	Республика Ингушетия	1-2 дней
Нальчик	Кабардино-Балкарская Республика	1-2 дней
Элиста	Республика Калмыкия	1-2 дней
Черкесск	Республика Карачаево-Черкессия	1-2 дней
Петрозаводск	Республика Карелия	1-2 дней
Сыктывкар	Республика Коми	1-2 дней
Йошкар-Ола	Республика Марий Эл	1-2 дней
Саранск	Республика Мордовия	1-2 дней
Якутск	Республика Саха (Якутия)	1-2 дней
Владикавказ	Республика Северная Осетия-Алания	1-2 дней
Казань	Республика Татарстан	5-7 дней
Кызыл	Республика Тыва	5-7 дней
Ижевск	Удмуртская Республика	5-7 дней
Абакан	Республика Хакасия	5-7 дней
Чебоксары	Чувашская Республика	5-7 дней
Барнаул	Алтайский край	5-7 дней
Краснодар	Краснодарский край	5-7 дней
Красноярск	Красноярский край	5-7 дней
Владивосток	Приморский край	5-7 дней
Ставрополь	Ставропольский край	5-7 дней
Хабаровск	Хабаровский край	7-12 дней
Благовещенск	Амурская область	7-12 дней
Архангельск	Архангельская область	7-12 дней
Астрахань	Астраханская область	7-12 дней
Белгород	Белгородская область	7-12 дней
Брянск	Брянская область	7-12 дней
Владимир	Владимирская область	7-12 дней
Волгоград	Волгоградская область	7-12 дней
Вологда	Вологодская область	7-12 дней
Воронеж	Воронежская область	7-12 дней
Иваново	Ивановская область	7-12 дней
Иркутск	Иркутская область	7-12 дней
Калининград	Калиниградская область	7-12 дней
Калуга	Калужская область	4-7 дней
Петропавловск-Камчатский	Камчатская область	4-7 дней
Кемерово	Кемеровская область	4-7 дней
Киров	Кировская область	4-7 дней
Кострома	Костромская область	4-7 дней
Курган	Курганская область	4-7 дней
Курск	Курская область	1-3 дней
Санкт-Петербург	Ленинградская область	1-3 дней
Липецк	Липецкая область	1-3 дней
Магадан	Магаданская область	1-3 дней
Москва	Московская область	1-3 дней
Мурманск	Мурманская область	1-3 дней
Нижний Новгород	Нижегородская область	1-3 дней
Новгород	Новгородская область	1-3 дней
Новосибирск	Новосибирская область	1-3 дней
Омск	Омская область	1-3 дней
Оренбург	Оренбургская область	1-3 дней
Орел	Орловская область	1-3 дней
Пенза	Пензенская область	1-3 дней
Пермь	Пермская область	1-3 дней
Псков	Псковская область	1-3 дней
Ростов-на-Дону	Ростовская область	1-3 дней
Рязань	Рязанская область	1-3 дней
Самара	Самарская область	1-3 дней
Саратов	Саратовская область	1-3 дней
Южно-Сахалинск	Сахалинская область	1-3 дней
Екатеринбург	Свердловская область	1-3 дней
Смоленск	Смоленская область	1-2 дней
Тамбов	Тамбовская область	1-2 дней
Тверь	Тверская область	1-2 дней
Томск	Томская область	1-2 дней
Тула	Тульская область	1-2 дней
Тюмень	Тюменская область	1-2 дней
Ульяновск	Ульяновская область	1-2 дней
Челябинск	Челябинская область	1-2 дней
Чита	Читинская область	1-2 дней
Ярославль	Ярославская область	1-2 дней
Москва	г. Москва	1-2 дней
Санкт-Петербург	г. Санкт-Петербург	1-2 дней
Биробиджан	Еврейская автономная область	1-2 дней
пгт Агинское	Агинский Бурятский авт. округ	1-2 дней
Кудымкар	Коми-Пермяцкий автономный округ	1-2 дней
пгт Палана	Корякский автономный округ	1-2 дней
Нарьян-Мар	Ненецкий автономный округ	1-2 дней
Дудинка	Таймырский (Долгано-Ненецкий) автономный округ	1-2 дней
пгт Усть-Ордынский	Усть-Ордынский Бурятский автономный округ	1-2 дней
Ханты-Мансийск	Ханты-Мансийский автономный округ	1-2 дней
Анадырь	Чукотский автономный округ	1-2 дней
пгт Тура	Эвенкийский автономный округ	1-2 дней
Салехард	Ямало-Ненецкий автономный округ	1-2 дней
Грозный	Чеченская Республика	1-2 дней

8.10. Особенности трехфазных трансформаторов

Все полученное выше для однофазных трансформаторов можно распространить на каждую фазу трехфазного трансформатора в слу­чае симметричной нагрузки. Рассмотрим особенности устройства и работы трехфазных трансформаторов.

Для трансформирования трехфазной системы токов можно вос­пользоваться трансформаторной группой — тремя однофазными транс­форматорами (рис. 8.20, а), работающими как один агрегат. Но можно объединить три однофазных трансформатора в один трехфазный аппа­рат и при этом получить экономию материалов. Покажем наглядно, что обусловливает экономию материала при построении трехфазного трансформатора.

Составим магнитопровод трехфазного трансформатора, оставив без изменения те части магнитопроводов трех однофазных трансфор­маторов, на которых расположены обмотки, и соединив свободные части вместе (рис. 8.20, б). Такое построение магнитной системы можно сопоставить с соединением трех электрических цепей по схеме звезда (см. рис. 3.4). Но для трехфазной системы при симметричной нагрузке нейтральный провод не нужен, так как тока в нейтральном проводе нет; отказавшись от нейтрального провода, получим эконо­мию меди. Нейтральному проводу в магнитной системе трехфазного трансформатора соответствует средний общий стержень (рис. 8.20, б). При симметричной трехфазной системе этот стержень не нужен и может быть удален (рис. 8.20, в), так как сумма мгновенных значе­ний трех магнитных потоков в любой момент времени равна нулю.

Симметричный магнитопровод (рис. 8.20, в) неудобен для изго­товления и обычно заменяется несимметричным магнитопроводом (рис. 8.20, г), который можно считать выпрямленным вариантом сим­метричного магнитопровода. Симметричная трехфазная система пер­вичных токов трансформатора возбуждает и в таком несимметричном

магнитопроводе симметричную систему магнитных потоков (см. § 7.1). Но вследствие неравенства магнитных сопротивлений различных стержней магнитопровода значения намагничивающих токов отдель­ных фаз не одинаковые. Однако эта несимметрия намагничивающих токов существенного значения не имеет.

Трансформаторная группа из трех однофазных трансформаторов дороже, чем трехфазный трансформатор той же мощности; она зани­мает больше места, и ее КПД несколько ниже. Но при такой группе в качестве резерва на случай аварии или при ремонте достаточно иметь один однофазный трансформатор, так как маловероятно одно­временное повреждение всех трех однофазных трансформаторов, а профилактически ремонтировать их можно поочередно. Для трех-

фазного трансформатора в качестве резерва необходим тоже трехфаз­ный трансформатор. Таким образом, трехфазная группа при прочих равных условиях обеспечивает большую надежность во время экс­плуатации. Наконец, перевозка и установка трех однофазных транс­форматоров большой мощности значительно проще перевозки и уста­новки трехфазного трансформатора значительно большей мощности.

Практически большинство трансформаторов малой и средней мощности выполняются трехфазными, а в случае больших мощностей вопрос решается с учетом всех конкретных условий. Согласно ГОСТ трехфазные трансформаторы изготовляются мощностью до 60 000 кВ • А, но, начиная с мощности 1800 кВ-А, допускается применение трех­фазных групп.

Выводы обмоток трехфазного трансформатора размечаются в по­рядке чередования фаз: на стороне высшего напряжения выводы А, В, С — начала обмоток, X, Y, Z — их концы; на стороне низшего на­пряжения — соответственно а, Ь, о и х, у, г (рис. 8.20, г).

Обмотки трехфазного трансформатора соединяются по схеме звезда или треугольник. Эти два соединения условно обозначаются символами Y и А. Соединение обеих обмоток трехфазного трансформа­тора по схеме звезда наиболее простое и дешевое. В этом случае каж­дая из обмоток и ее изоляция при глухом заземлении нейтральной точки должны быть рассчитаны на фазное напряжение и линейный ток. Так как число витков обмотки трансформатора прямо пропор­ционально напряжению (7.26), то при соединении по схеме звезда для каждой из обмоток необходимо меньшее число витков, но боль­шее сечение проводов с изоляцией, рассчитанной лишь на фазное напряжение. Соединение обеих обмоток по схеме звезда широко при­меняется для трансформаторов небольшой и средней мощности (при­мерно до 1800 кВА). Это соединение наиболее желательно при высо­ких напряжениях, так как при такой схеме изоляция обмоток рас­считывается лишь на фазное напряжение. Чем выше напряжение и меньше ток, тем относительно дороже соединение по схеме треуголь­ник.

Соединение обмоток по схеме треугольник конструктивно оправ­дано при больших токах. По этой причине соединение Y/можносчитать наиболее распространенным для трансформаторов большой мощности в тех случаях, когда на стороне низшего напряжения не ну­жен нейтральный провод.

Из соотношений в трехфазной системе (см. § 3.2 и 3.3) следует, что у трехфазных трансформаторов только отношение фазных на­пряжений U_1ф/U_2ф приближенно равно отношению чисел витков первичной и вторичной обмоток (w_l/w₂), а отношение линейных на­пряжений зависит от вида соединения обмоток. При одинаковом соединении (Y/Y или /) отношение линейных напряжений равнофазному коэффициенту трансформации. Но при различных соедине­ниях (Y/и/Y) отношение линейных напряжений меньше или больше этого коэффициента в раз. Поэтому можно изменить вторичноелинейное напряжение трансформатора соответствующим изменением схемы соединения его обмоток.