Електротехнічний агрегат, що має дві, три або більше обмоток, статично встановлюється в мережу. Силовий трансформатор змінює змінну напругу та струм без відхилення частоти. Перетворювач, застосовуваний у вторинних джерелах живлення, називають пристроєм, що знижує. Підвищують конструкції збільшують напругу, використовуються у високовольтних ЛЕП з великими потужністю, пропускною здатністю та ємністю.

Галузь застосування

До комплекту установок, призначених для генерування електрики, входять силові трансформатори. Електростанції використовують енергію атома, органічного, твердого або рідкого палива, працюють на газі або застосовують силу водяного потоку, але перетворювачі вихідних показників підстанцій необхідні нормально функціонувати споживчих і виробничих ліній.

Агрегати встановлюють у мережах промислових потужностей, сільських підприємств, на оборонних комплексах, розробках нафти та газу. Пряме призначення силового трансформатора – знижувати та підвищувати напругу та силу струму – використовується для роботи транспортної, житлової, торгової інфраструктури, мережевих розподільчих об'єктів.

Основні деталі та системи

Напруга живлення і навантаження подаються на вводи, які розташовуються на внутрішній або зовнішній колодці для клем. Контакт закріплюється болтами чи спеціальними з'єднувачами. У масляних агрегатах вводи влаштовуються зовні на баках бака або на кришці знімного корпусу.

Передача від внутрішніх обмоток йде на гнучкі демпфери чи різьбові шпильки з кольорових металів. Силові трансформатори та їх корпуси ізолюються від шпильок фарфоровим чи пластиковим шаром. Зазори усуваються прокладками з матеріалу, стійкого до дії олій та синтетичних рідин.

Охолоджувачі знижують температуру олії з верхньої області бака і передають його в нижній бічний шар. Охолоджуючий пристрій силового масляного трансформатора представлено:

• зовнішнім контуром, що знімає тепло з носія;
• внутрішнім ланцюгом, що нагріває масло.

Охолоджувачі бувають різних видів:

• радіатори - сукупність плоских каналів зі зварюванням на торці, розташованих у пластинах для сполучення між нижніми та верхніми колекторами;
• гофровані резервуари - ставляться в мало- та середньопотужних агрегатах, є одночасно ємністю для зниження температури та робочим баком зі складчастою поверхнею стінок та нижньою коробкою;
• вентилятори - вони обладнують великі трансформаторні модулі для примусового охолодження потоку;
• теплообмінники застосовують у великих вузлах для переміщення синтетичних рідин за допомогою насоса, тому що організація природної циркуляції вимагає багато місця;
• водно-олійні установки - трубчасті теплообмінники за класичною технологією;
• циркуляційні насоси - герметичні конструкції з повним зануренням двигуна за відсутності сальникових прокладок.

Устаткування трансформації напруги забезпечується регулюючими пристроями зміни кількості робочих витків. Вольтаж на вторинній обмотці модифікується за допомогою перемикача кількості спіралей або встановлюється з'єднанням болтовим при виборі розташування перемичок. Так приєднуються висновки заземленого чи знеструмленого трансформатора. Регулюючі модулі перетворюють напругу у невеликих діапазонах.

Залежно від умов, перемикачі кількості спіралей ділять на види:

• пристрої, що працюють при вимкненому навантаженні;
• елементи, що функціонують під час замикання вторинної обмотки на опір.

Навісне обладнання

Газове реле розташовується в сполучній трубці між розширювальним та робочим баками. Прилад попереджає розкладання ізолюючої органіки, олії при перегріві та невеликі пошкодження системи. Пристрій реагує на газоутворення при неполадках, подає тривожний сигнал або повністю відключає систему у разі короткого замикання чи небезпечного зниження рівня рідини.

Вгорі бака в кишенях ставлять термопари вимірювання температури. Вони працюють за принципом математичного розрахунку виявлення найбільш розігрітої частини агрегату. Сучасні датчики створюються з урахуванням технології оптоволокна.

Вузол безперервної регенерації використовується для відновлення та очищення олії. В результаті роботи в масі утворюється шлак, до неї потрапляє повітря. Пристрої регенерації бувають двох типів:

• термосифонні модулі, що використовують природне переміщення нагрітих шарів вгору та проходження через фільтр, подальше опускання охолоджених потоків на дно бака;
• адсорбційні установки якості примусово перекачують масу через фільтри насосом, розташовуються окремо на фундаменті, використовують у схемах перетворювачів великих габаритів.

Модулі для захисту олії є розширювальним баком відкритого типу. Повітря над поверхнею маси пропускається через поглиначі вологи із силікагелем. Адсорбуюча речовина при максимальній вологості стає рожевою, що служить сигналом для його заміни.

Угорі розширювача встановлюють масляний затвор. Це прилад для зниження вологості повітря, що працює на трансформаторній сухій олії. Модуль за допомогою патрубка з'єднується із розширювальним баком. Вгорі приварюється ємність із внутрішнім поділом у вигляді декількох стінок за формою лабіринту. Повітря пропускається через олію, віддає вологу, потім очищається силікагелем і надходить у розширювач.

Контролюючі пристрої

Прилад для скидання тиску попереджає аварійний стрибок напору через коротке замикання або сильне розкладання масла і передбачений у конструкції потужних агрегатів відповідно до ГОСТ 11677-1975. Пристрій виконується у вигляді труби, що скидає, що знаходиться під нахилом до трансформаторної кришки. На кінці знаходиться герметична мембрана, здатна моментально розкладатися та пропускати вихлоп.

Крім цього, у трансформаторі встановлюються й інші модулі:

• Датчики рівня масла в баку, забезпечені циферблатом або виконані у вигляді скляної трубки сполучних ємностей, ставлять на торці розширювача.
• Вбудовані трансформатори влаштовують усередині агрегату або неподалік заземлюючого рукава на стороні ізоляторів прохідного типу або на шинах з низьким вольтажем. У цьому випадку не потрібна велика кількість окремих перетворювачів на підстанції з внутрішньою та зовнішньою ізоляцією.
• Детектор горючих домішок та газів виявляє водень у масляній масі та видавлює його крізь мембрану. Прилад показує початковий ступінь газоутворення до того, як концентрована суміш змусить діяти реле, що контролює.
• Витратомір контролює втрати олії у підстанціях, які працюють за принципом примусового зниження температури. Прилад вимірює різницю напору і визначає тиск з двох сторін від перешкоди, що виникла в потоці. В агрегатах, що працюють на водяному охолодженні, витратоміри зчитують споживання вологи. Елементи забезпечуються сигналізацією у разі аварії і циферблатом визначення показників.

Принцип дії та режими роботи

 

Простий трансформатор забезпечений сердечником з пермалою, фериту та двома обмотками. Магнітопровід включає комплект стрічкових, пластинчастих чи формованих елементів. Він пересуває магнітний потік, що виникає під впливом електрики. Принцип роботи силового трансформатора полягає у перетворенні показників сили струму та напруги за допомогою індукції, при цьому постійною залишається частота та форма графіка руху заряджених частинок.

У трансформаторах типу, що підвищує, передбачає підвищену напругу на вторинній обмотці в порівнянні з первинною котушкою. У понижувальних агрегатах вхідний вольтаж вищий за вихідний показник. Серце зі спіральними витками розташовується в ємності з олією.

При включенні змінного струму первинної спіралі утворюється змінне магнітне поле. Воно замикається на сердечнику і зачіпає вторинний ланцюг. Виникає електрорушійна сила, яка передається підключеним навантаженням на виході трансформатора. Функціонування станції відбувається у трьох режимах:

• Холостий хід характеризується розімкненим станом вторинної котушки та відсутністю струму всередині обмоток. У первинній спіралі тече електрика холостого ходу, що становить 2-5% від номінального показника.
• Робота під навантаженням проходить із підключенням живлення та споживачів. Силові трансформатори показують енергію у двох обмотках, робота в такому регламенті є поширеною для агрегату.
• Коротке замикання, при якому опір на вторинній котушці залишається єдиним навантаженням. Режим дозволяє виявити втрати для розігріву обмоток осердя.

Режим холостого ходу

Електрика в первинній спіралі дорівнює значенню змінного струму, що намагнічує, вторинний струм показує нульові показники. Електрорушійна сила початкової котушки у разі феромагнітного наконечника повністю замінює напругу джерела, відсутні навантажувальні струми. Робота на холостому ходу виявляє втрати на миттєве включення та вихрові струми, визначає компенсацію реактивної потужності підтримки необхідного вольтажу на виході.

У агрегаті без феромагнітного провідника втрат зміну магнітного поля немає. Сила струму холостого режиму пропорційна опору первинної обмотки. Здатність протистояти проходженню заряджених електронів трансформується при зміні частоти струму та розміру індукції.

Робота при короткому замиканні

На первинну котушку надходить невелика змінна напруга, виходи вторинної спіралі коротко з'єднані. Показники вольтажу на вході підбирають так, щоб струм короткого замикання відповідав розрахунковому чи номінальному значенню агрегату. Розмір напруги при короткому замиканні визначає втрати в котушках трансформатора та витрата на протидію матеріалу провідника. Частина постійного струму долає опір і перетворюється на теплову енергію, сердечник гріється.

Напруга при короткому замиканні розраховується у відсотковому відношенні номінального показника. Параметр, отриманий під час роботи у цьому режимі, є важливою характеристикою агрегату. Помноживши його струм короткого замикання, отримують потужність втрат.

Робочий режим

При приєднанні навантаження у вторинному ланцюзі з'являється рух частинок, що викликає магнітний потік у провіднику. Воно направлено в інший бік від потоку, що продукується первинною котушкою. У первинній обмотці відбувається суперечність між електрорушійною силою індукції та джерела живлення. Струм у початковій спіралі підвищується до того часу, коли магнітне поле не набуде початкового значення.

Магнітний потік вектора індукції характеризує проходження поля через вибрану поверхню і визначається тимчасовим інтегралом миттєвого показника сили первинної котушки. Показник зсувається по фазі під 90˚ по відношенню до рушійної сили. Наведена ЕРС у вторинному ланцюзі збігається за формою та фазою з аналогічним показником у первинній спіралі.

Типи та види трансформаторів

Силові агрегати використовують у разі перетворення високовольтного струму та великих потужностей, їх не застосовують для вимірювання показників мережі. Установка виправдана у разі різниці між напругою в мережі виробника енергії та ланцюга, що йде до споживача. Залежно від кількості фаз станції можна класифікувати як вузли з однією котушкою або багатообмотувальні пристрої.

Однофазний силовий перетворювач встановлюється статично, для нього характерні пов'язані взаємною індукцією обмотки, що розташовуються нерухомо. Сердечник виконується як замкнутої рами, розрізняють нижнє, верхнє ярмо і бічні стрижні, де розташовуються спіралі. Активними елементами виступають котушки та магнітопровід.

Обвивки на стрижнях знаходяться у встановлених поєднаннях за кількістю та формою витків або влаштовуються в концентричному порядку. Найбільш поширена і часто застосовується циліндрична обвивка. Конструктивні елементи агрегату фіксують частини станції, ізолюють проходи між витками, охолоджують частини та попереджають поломки. Поздовжня ізоляція охоплює окремі витки або їх поєднання на осерді. Головні діелектрики використовують для попередження переходу між заземленням та обмотками.

У схемах трифазних мереж електрики ставлять двообмотувальні та триобмотувальні установки для рівномірного розподілу навантаження між входами та виходами або пристрої заміщення для однієї фази. Трансформатори з масляним охолодженням містять магнітопровід з обмотками, які розташовані у баку з речовиною.

Обвивки влаштовуються на загальному провіднику, при цьому передбачені первинні та вторинні контури, що взаємодіють завдяки виникненню загального поля, струму або поляризації при переміщенні заряджених електронів у магнітному середовищі. Така загальна індукція ускладнює визначення робочих показників установки, високої та низької напруги. Використовується план заміщення трансформатора, коли обмотки взаємодіють над магнітної, а електричному середовищі.

Застосовується принцип еквівалентності дії розсіювальних потоків роботі опорів індуктивних котушок, що пропускають струм. Розрізняють спіралі з активним опором індукції. Другий вид являє собою магнітозв'язані обвивки, що передають частинки без потоків розсіювання з мінімальними властивостями, що перешкоджають.

СХОЖІ СТАТТІ:

• Що таке дільник напруги та як його розрахувати?
• Пристрій, види та принцип дії асинхронних електродвигунів
• Для чого потрібний магнітний пускач і як його підключити

Ви не маєте права надсилати коментарі