Ce este un transformator?
Transformator (de la latină transformată - convertire) -
statice (fără piese în mișcare) dispozitiv electromagnetic,
Acesta este destinat pentru conversia prin inducție electromagnetică a unui sistem de curent alternativ de o tensiune într-un sistem de curent alternativ, de obicei de o tensiune diferită la o frecvență constantă și fără pierderi semnificative de putere.
Transformatorul poate fi alcătuit dintr-unul (autotransformator) sau mai multe înfășurări izolate de sârmă sau bandă,
acoperite de un flux magnetic comun, ranit, de regulă, pe un miez magnetic (miez) al unui material feromagnetic magnetic-moale.
Un transformator este numit un dispozitiv electromagnetic static,
având două sau mai multe înfășurări cuplate inductiv și destinate conversiei prin inducție electromagnetică a unuia
(primar) de curent alternativ la un alt sistem (secundar) de curent alternativ.
Atunci când o tensiune alternativă este aplicată la înfășurarea primară a transformatorului, curentul alternativ începe să curgă prin el, ceea ce creează un flux magnetic alternativ în circuitul magnetic. Acest flux induce un emf variabil în înfășurările primare și secundare. Când înfășurarea secundară este scurtcircuitată la sarcină (motorul din figură), curentul alternativ începe să curgă prin el.
În general, sistemul secundar de CA poate fi diferit de toți parametrii: mărimea tensiunii și a curentului, numărul de faze,
forma curbei de tensiune (curent), frecvență.
Cea mai mare aplicație în instalațiile electrice, precum și în sistemele de transmisie și distribuție a energiei electrice este
Transformatoare de putere, prin care se modifică magnitudinea tensiunii și curentului alternativ. În acest caz, numărul de faze, forma curbei de tensiune (curent) și frecvența rămân neschimbate.
Cel mai simplu transformator de putere constă dintr-un miez magnetic - miez realizat din material feromagnetic (de obicei tablă de oțel electric) și două înfășurări (bobine) dispuse pe tijele circuitului magnetic. Una dintre înfășurărilor este conectat la o sursă de tensiune de curent alternativ U 1. Aceasta se numește înfășurarea primară. K
cealaltă înfășurare este conectată la consumator Z n - se numește secundar.
Efectul transformatorului se bazează pe fenomenul de inducție electromagnetică. La conectarea înfășurarea primară la o sursă de curent alternativ în bobinele acestei înfășurării un curent alternativ i 1. care creează în magnetic alternativ magnetic F. flux pentru închiderea circuitului magnetic, acest fir se cuplează cu cele două înfășurări (primare și secundare) și le induce e. zi:
e 1 = - w1 (dF / dt); (1) e 2 = - w2 (d Φ / dt); (2)
unde w 1 și w 2 reprezintă numărul de rotații în înfășurările primare și secundare ale transformatorului.
La conectarea sarcinii Zn la bornele bobinei secundare a transformatorului sub influența EDS e 2 în circuitul acestei înfășurări creează un curent i 2. iar bornele bobinei secundare reglează tensiunea U 2. In
step-up transformatoare U 2> U 1 și în transformatoarele step-down U 1
Rezultă din (1) și (2) că EDS e 1 și e 2 diferă unele de altele de numărul de rotații de înfășurare în care sunt induse. Prin urmare, aplicarea de înfășurări cu raportul necesar de rotații, este posibil să se facă un transformator pentru orice raport de tensiune.
Bobina transformatorului conectat la rețeaua cu o tensiune mai mare se numește bobina de înaltă tensiune (VN); lichidare,
conectat la o rețea de joasă tensiune, printr-o înfășurare de joasă tensiune (HH).
Transformatoarele sunt clasificate în funcție de următorii parametri:
1) în faze - monofazate și trifazate;
2) de numărul de înfășurări:
c) două înfășurări cu o înfășurare divizată;
d) triple-wound cu bobinare împărțită;
3) după tipul de izolație:
c) Н - cu umplutură incombustibilă (совтолом); 4) prin tipul de răcire:
a) M - răcirea cu ulei natural;
b) D - răcirea uleiului cu aer suflare;
c) D - răcirea uleiului cu circulație forțată;
d) transformatoare C cu răcire cu aer (uscat);
e) transformator 3 fără expander, care este protejat de un tampon de azot.
Schema bloc a simbolului pentru transformator:
Partea alfabetică a simbolului trebuie să conțină următoarea notație:
Scopul transformatorului (poate fi absent)
E - electric Numărul de faze
O - transformator monofazat
T - transformator trifazat Splitting of windings (poate fi absent)
P - înfășurare HH divizat; Sistemul de răcire
C - aer natural cu design deschis
NW - aer natural cu design protejat
SG - aer natural atunci când este sigilat
LED - aer cu suflare Transformatoare de ulei
M - ulei natural
MZ - cu răcire cu ulei natural, cu protecție cu dop de azot fără expandor
D - ulei cu suflare și circulație naturală a uleiului
DC - ulei cu suflare și circulația forțată a uleiului
C - ulei-apă cu circulație forțată de ulei Cu un dielectric lichid necombustibil
H - răcire naturală printr-un dielectric lichid necombustibil
ND - răcire cu un dielectric lichid necombustibil cu suflare Caracteristică a transformatorului (poate fi absent)
L - executarea unui transformator cu izolație fontă;
T - transformator cu trei înfășurări (pentru transformatoarele cu două înfășurări nu se indică);
H - transformator cu RPN;
Numirea (poate fi absent)
C - transformator pentru nevoile centralelor electrice
P - pentru linii de transmisie de curent continuu Pentru autotransformatoare cu clase de tensiune laterală VM sau
NN 110 kV și mai mare după clasa de tensiune laterală VN printr-o fracțiune a unei fracții indică clasa tensiunii laterale HH sau LV.
Transformatoare de ulei (TM, TMZ, TMN)
Aceste transformatoare sunt cele mai economice și mai fiabile pentru instalarea în exterior, precum și pentru instalarea în interior atunci când sunt plasate la nivelul primului etaj în celule cu două uși la exterior.
Caracteristicile transformatoarelor de ulei:
1) trebuie să aibă receptoare de ulei (groapă sau groapă)
care poate absorbi până la 20-30% din volumul total de ulei,
conținută în transformator;
2) nivelul gropii nu trebuie să fie mai mic de 1 m;
3) instalarea lor în subsol și la cel de-al doilea etaj al clădirilor este interzisă;
4) necesită o cameră separată pentru instalare.
Transformatoare cu dielectric necombustibil
Sunt produse până la 2500 kVA. Acestea ar trebui să fie utilizate numai în acele cazuri în care condițiile de mediu nu poate fi mai aproape de transformatoare de ulei ceng și nepermisă lor expuse în clădire sau în jurul ei, și în același timp, nu monta transformatoare de tip uscat.
Utilizarea transformatoarelor este limitată datorită toxicității puternice a sovtolului, deoarece vaporii ei pot provoca iritarea membranelor mucoase ale nasului și ochilor.
Principalul avantaj al acestor transformatoare este acela că ele pot fi puse în funcțiune fără revizie preliminară, nu sunt întreținute și nu sunt reparate.
Sunt produse până la 2500 kVA. Utilizarea lor este recomandabilă numai în cazul în care este imposibilă instalarea transformatoarelor de ulei din cauza condițiilor de mediu datorate pericolului de incendiu și
transformatoare cu umplutură incombustibilă - din cauza toxicității lor.
Înființată în clădiri publice, administrative, adică
unde există o mulțime de oameni.
Transformatoarele uscate de joasă putere sunt ușor de instalat în încăperi, pe coloane, mezanine etc., deoarece nu conțin lichid de răcire și, prin urmare, nu necesită instalarea unei butelii de ulei. Utilizarea lor este recomandată, de exemplu, pentru alimentarea cu iluminat a unui sistem de alimentare separată a sarcinilor electrice și de iluminat. Transformatoarele uscate au un zgomot enervant crescut, care trebuie luat în considerare la instalarea transformatoarelor în locuri cu posibila prezență a oamenilor.
Grupul de lichidare
Un parametru important pentru conectarea unui transformator la o rețea electrică este grupul și circuitul pentru conectarea bobinelor sale.
Există trei moduri principale de conectare a fazelor de fază ale fiecărei laturi a unui transformator trifazat:
Conexiunea Y, așa-numita conexiune stea, în care toate cele trei înfășurări sunt conectate împreună printr-un capăt al fiecărei înfășurări dintr-un punct,
numit un punct neutru sau o stea
Conexiunea Δ, așa-numita conexiune delta sau conexiunea într-un triunghi, unde înfășurările cu trei faze sunt conectate în serie și formează un inel (sau un triunghi)
Conexiunea Z, așa-numita conexiune zig-zag.
Partea primară, secundară și terțiară a transformatorului poate fi conectată în oricare dintre cele trei moduri prezentate mai sus. Aceste metode oferă mai multe combinații diferite de conexiuni în transformatoare cu caracteristici diferite, ale căror alegere se poate datora și tipului de miez.
Conexiunea Y este de obicei o alegere naturală pentru tensiunile cele mai ridicate când punctul neutru este destinat încărcării. În
În orice caz, este prevăzută o bucșă neutră pentru protecție la supratensiune sau pentru împământare directă. În
În acest din urmă caz, pentru a economisi, nivelul de izolație al neutrului poate fi mai mic decât nivelul de izolație al capătului de fază a înfășurării. Înfășurarea conectată la stea are de asemenea avantajul că comutarea reglajului raportului poate fi asigurată la capătul neutru, unde poate fi și un întrerupător de oprire.
Prin urmare, comutarea numărului de ture poate funcționa la o tensiune la nivel logic scăzut, iar diferența de tensiune dintre faze va fi, de asemenea, neglijabilă. În comparație cu cheltuielile,
petrecut la stabilirea numărului de comutatoare a comutatorului, la un nivel de tensiune mai mare, costurile economice vor fi mai mici.
Conexiunea stea este folosită pe o parte a transformatorului,
Cealaltă parte trebuie să fie conectată printr-un triunghi,
dacă este planificată conexiunea pentru unitatea neutră pentru încărcare. Conexiunea de înfășurare printr-un triunghi oferă un echilibru ampere-echilibru pentru curentul de secvență zero urmând neutru și fiecare fază a conexiunii stea, care oferă un nivel acceptabil de impedanță secvență zero. Fără conexiunea triunghială a înfășurării, curentul secvenței zero ar conduce la formarea unui câmp de curenți de secvență zero în miez. Dacă miezul are trei tije, acest câmp de la jug la jug va pătrunde prin pereții rezervorului și va conduce la eliberarea căldurii. În cazul unui miez armat sau în prezența a cinci miezuri de bază, acest câmp va pătrunde între tijele laterale nesupravegheate, iar rezistența totală a secvenței zero va crește semnificativ. Din acest motiv, curentul, în cazul unei defecțiuni la sol, poate deveni atât de slab încât releul de protecție nu funcționează.
În triunghiul conectat la înfășurare, curentul curge prin fiecare
înfășurarea în fază este egală cu curentul de fază împărțit la 3. în timp ce în conexiunea stea, curentul de linie al fiecărei înfășurări de fază este identic cu curentul de linie al rețelei. Pe de altă parte, pentru aceeași tensiune, o conexiune triunghiară necesită un număr triplu de ture în comparație cu o conexiune stea. Conectarea unei înfășurări cu un triunghi este avantajoasă pentru utilizarea în transformatoare de înaltă tensiune, atunci când curentul este ridicat și tensiunea este relativ scăzută, cum ar fi o înfășurare de joasă tensiune în transformatoare de treaptă.
Conexiunea de înfășurare printr-un triunghi permite circularea curenților sinusoidali ternari în interiorul triunghiului format din trei înfășurări de fază conectate în serie. Sunt necesare curenți sinusoidali ternari pentru a evita distorsionarea fluxului
inducții magnetice în miez, precum și distorsiuni în forma sinusoidală a tensiunii induse. Curenții sinusoidali ternari în toate cele trei faze au aceeași durată, acești curenți nu pot fi circulați în bobina conectată de către stea până când neutrul bobinei este închis.
Schimbarea de fază dintre EMF a înfășurărilor primare și secundare este exprimată, de obicei, printr-un grup de compuși. Pentru a descrie tensiunea de polarizare între înfășurările primare și secundare, sau înfășurările primare și terțiare,
În mod tradițional, un exemplu este folosit cu o față de ceas. Deoarece această deplasare de fază poate varia de la 0 ° la 360 ° și multitudinea de schimbare este de 30 °, o serie de numere de la 1 la 12 sunt alese pentru a desemna grupul de compuși, în care fiecare unitate corespunde unui unghi de schimbare de 30 °. O fază a primarului indică 12, iar faza corespunzătoare a celeilalte părți indică o altă cifră a cadranului.
Combinația cea mai frecvent utilizată de YΔ-11 înseamnă, de exemplu,
disponibilitate 30? deplasarea neutrului între tensiunile celor două laturi.