Робота трансформатора, що підвищує або знижує напругу
Трансформатор перетворює потужність в мережах і установках, призначених для прийому електрики і роботи з ним. Підвищуючий трансформатор – це статичний агрегат, який отримує живлення від джерела напруги для трансформування високої потужності в низькі показники. Його застосовують для відокремлення логічних захисних контурів і вимірювальних ліній від високої напруги.
поняття трансформатора
Електромагнітне пристрій з двома або більше обмотками, пов'язаними індукцією на муздрамтеатрі, називається трансформатором. Воно розроблено для зміни напруги змінного струму зі збереженням частоти і використовується при виробництві, трансляції на відстань і приймання електроенергії.
Агрегат, що підвищує напругу, містить дротяну котушку, охоплену магнітними лініями, що розташовується на осерді для проведення потоку. Матеріалом стрижня служать феромагнітні сплави. Агрегат працює з великими потужностями, його застосування обумовлене різними показниками напруг міських ліній (близько 6,2 кВ), споживчого контуру (0,4 кВ) і потужності, необхідної для функціонування електроприладів і машин (від одиничних показань до декількох сотень кіловольт).
Застосування в мережах
Прилади встановлюються в електричних лініях і джерелах живлення споживчих точок. Відповідно до закону Джоуля – Ленца при збільшенні сили струму виділяється тепло, яке нагріває дріт. Для транслювання енергії на великі лінійні відстані збільшують напругу, а струми зменшують. При надходженні до споживача потужність знижують, оскільки в цілях безпеки довелося б використовувати масивну ізоляцію.
На початку ланцюжка встановлюють підвищувальний трансформатор, а в точці прийому знижують показники. Такі комбінації протягом ЛЕП використовують багаторазово, домагаючись вигідних умов транспортування електрики і створюючи прийнятні значення для споживача.
Через присутність в мережі трьох фаз для трансформації енергії використовують трифазні агрегати. Іноді застосовують групу, в якій пристрої об'єднані в модель зірки, при цьому них загальний проводить стрижень.
Хоч коефіцієнт корисної дії у агрегатів великої потужності досягає майже стовідсоткового значення, все одно виділяється багато тепла. Типовий трансформатор електричної станції 1 гВт видає кілька мегават. Щоб знизити це явище, розроблена охолоджувальна система у вигляді бака з негорючою рідиною або трансформаторним маслом і сильним пристроєм для повітряної роздачі тепла. Охолодження частіше водяне, сухий принцип використовують при невеликій потужності.
магнітна система
Магнитопровод є комплексом пластин або інших елементів з електротехнічної сталі, складених в обраній геометричної конфігурації. У конструкції зосереджені поля агрегату. Магнитопровод в зборі разом з вузлами і сполучними елементами утворює остов трансформатора. Деталь, на яку намотано обмотки, є стрижнем. Область системи, призначена для замикання ланцюга і не несе витків контуру, називається ярмом. Розташування в просторі стрижнів служить для поділу системи на наступні види:
плоска конструкція, в якій всі сердечники розташовуються на єдиній поверхні;- просторовий спосіб – поздовжні стрижні або сердечники і ярма знаходяться в різних площинах;
- симетричний порядок – стрижні однієї довжини і форми розташовуються так, що їх просторова установка однаково ставиться до всіх елементів і сердечникам;
- несиметричний лад передбачає різні за виглядом і розмірами стержні, розміщені відмінно від аналогічних деталей.
обмотки агрегату
Обмотка складається з окремих витків, які є провідниками, або комплексу таких передавачів (жили з декількох проводів). Оборот одноразово обходить стрижень, ток якого спільно з струмами інших сердечників і систем відтворює магнітне поле. В результаті виникає електрорушійна сила (ЕРС).
Обмотка являє собою упорядкований комплекс витків. Вона утворює ланцюг, в якій складаються сили, наведені в оборотах. Обмотка трифазного агрегату складається з декількох об'єднаних обвівок трьох фаз з однаковою напругою.
Стрижні обмоток понижувального і підвищувального трансформатора роблять квадратної конфігурації для найкращого використання простору (підвищення коефіцієнта наповнення в вікні стрижня). Якщо потрібно збільшити поперечний переріз сердечника, то його ділять на кілька провідників. Це застосовується для зменшення вихрових струмів в обвивка. Провідник квадратного поперечного перерізу називається жилою. Щодо функціонування обмотки ділять на кілька типів:
основні – обвивання, призначені для прийому або відведення перетворюється або трансформованому енергії змінного струму;- регулюють – ті, що передбачають висновки для зміни коефіцієнта перетворення напруги при невеликому струмі обмотки і маленькому діапазоні нормалізації;
- допоміжні витки забезпечують харчування власних потреб, при цьому використовується мала потужність, набагато менша, ніж аналогічний номінальний показник підвищувального трансформатора.
Ізоляцією жили служить шар паперу або емалевий лак. Два паралельно проходять захищених дроти, розташовані поруч, відгороджуються загальної паперової обгорткою і називаються транспоновану кабелем. Його окремий вид становить безперервне продовження, що складається при переміщенні жили одного шару до наступного пласту з однаковим кроком в єдиній ізоляції. Паперовий захист робиться з тонких смуг шириною 2-4 см, нанесених навколо кабелю. Для отримання необхідного пласта заданої товщини папір накладається в кілька шарів. Залежно від конструкції обмотка буває:
Рядова. Обороти на осерді кладуть в напрямку осі по всій протяжності обвивання. Наступні витки розташовують щільно один до іншого, не допускаючи проміжку між ними.- Гвинтові. Є одним з варіантів багатошарового нанесення. Між кожним заходом обороту залишається відстань.
- Дискова. Послідовно об'єднується ряд накопичувачів. У них обороти кладуть в радіальному напрямку по спіральній формі. На первинній прошарку обвивка ведеться всередину, а на сусідніх колах робиться назовні.
- Фольгова. Замість прямокутного кабелю ставлять мідні або алюмінієві пластини. Вони широкі, їх товщина становить від 0,1 до 2,5 мм.
охолоджувальний резервуар
Є ємністю для масла і одночасно захищає активні компоненти агрегату від перегріву. У конструкції виконує роль опори для додаткових і керуючих пристроїв. Перед наповненням з бака видаляють повітря, піддає руйнуванню ізоляцію і зменшує її захисні властивості. Через це резервуар працює в умовах низького атмосферного тиску.
Для зменшення шуму від функціонування трансформатора повинні збігатися звукові частоти, що відтворюються стрижнем агрегату, і аналогічні показники резонансу конструктивних елементів. Для скидання при збільшенні об'єму рідини в баку від нагрівання встановлюється окремо розташована расширительная ємність.
Підвищення номінальних значень потужності збільшує швидкість руху електронів зовні і всередині трансформатора, що руйнує конструкцію. Аналогічно діє рассеивающее магнітне протягом в баку. Застосовують вкладиші з матеріалу, який не піддається намагничиванию. Їх розташовують навколо ізоляторів сильного потоку, що зменшує ризик нагрівання.Внутрішнє оздоблення бака виконують так, щоб вона не пропускала магнітний потік через огорожі ємності. Матеріал з малим опором магнетизму поглинає протягом перед його проникненням через зовнішні стінки.
Кількість півколо майже відповідає числу оборотів обвивання. Зі збільшенням витоків робиться більше дуг, але сувора пропорційність відсутня. Біля виходу жирною крапкою вказують початок обмоток (на двох котушках і більше). Ставлять позначення миттєво виникає ЕРС, вони на виходах зазвичай однакові.
Такий підхід використовується при показі проміжний агрегатів в перетворювальних ланцюжках для намітки синхронності або протифазні. Позначення актуально і при декількох котушках, якщо для їх ефективного функціонування потрібно дотримуватись полярності. Відсутність явного позначення обвівок говорить про те, що вони йдуть в одному напрямку, тобто кінець попередньої відповідає початку наступної.
особливості експлуатації
Для визначення часу служби використовують поняття економічного і технічного терміну роботи. Економічний відрізок закінчується, коли ціна трансформації потужності за допомогою шуканого трансформатора перевищує питому вартість таких послуг у відповідній ринковій ніші. Технічний термін служби припиняється з виходом з ладу великої кількості елементів, які потребують капітального ремонту агрегату.
Використання в паралельному режимі
Такий регламент застосовується через те, що при невеликому навантаженні силовий понижуючий агрегат допускає значні втрати на холостому ходу. Для виправлення ситуації він замінюється групою пристроїв невеликої потужності, які при необхідності відключають поодинці. Вимоги до такого приєднанню:
до паралельного використання допускаються агрегати з однаковою кутовий похибкою між вторинним і первинним показником напруги;- паралельно зв'язуються однаково полярні полюси з областей низькою і високої потужності;
- об'єднуються пристрої повинні показувати аналогічний коефіцієнт передачі по напрузі;
- опір при короткому замиканні повинно відрізнятися в бік зменшення або збільшення не більше 10%;
- співвідношення потужності задіяних трансформаторів не повинно перевищувати 1: 3.
Агрегати, що входять до групи, використовують з однаковими технічними параметрами.
Частота і регулювання потужності
У випадках рівного напруги на первинних обмотках агрегати з певною частотою можуть експлуатуватися при збільшених показниках мережі з рекомендованою заміною навісного обладнання. При частоті менше номінальної індукція підвищує значення в магнітному приводі, що веде до стрибка струму при холостий роботі і зміни його виду.
Регулювання напруги трансформатора застосовується в мережі через те, що нормальна робота споживачів можлива тільки при потужності певних параметрів і мінімальних від них відхиленнях.
Ізоляція та перенапруження
Фахівці проводять регулярні випробування і ремонти захисного шару трансформатора, так як він втрачає свої властивості від високих температур. Це стосується агрегатного масла в охолоджувальному баку та ізоляції активних елементів. Після перевірки відомості про стан захисних матеріалів вписуються в паспорт агрегату.
Іноді пристрої працюють в умовах підвищеної потужності. Перенапруження підрозділяється на два види:
- короткочасна дія сильного чинника триває від однієї секунди до 2-4 годин;
- перехідний перенапруження триває від 2-5 наносекунд до 3-5 мілісекунд, воно буває коливальним або неколебательним, але завжди має однаковий напрямок.
Іноді при перевантаженні комбінуються обидва види перенапруги. Причинами їх виникнення можуть бути грозові розряди, при цьому струмовий показник імпульсу залежить від відстані між трансформатором і місцем удару.Другою причиною є зміни умов роботи, сформовані всередині системи. Вони полягають в поломки, порушеннях провідності, коротких замикань, спалахи, частих підключених і відключеннях.
При контролі якості в заводських умовах агрегати перевіряють і видають відомості про можливості безперебійної роботи відповідно до стандартів.