Sadržaj:

U elektrotehnici se vrlo često javlja potreba za mjerenjem veličina velikih vrijednosti. Da bi se riješio ovaj problem, koriste se strujni transformatori, čija namjena i princip rada omogućavaju izvođenje bilo kakvih mjerenja. U tu svrhu, primarni namot uređaja spojen je serijski na strujni krug s izmjeničnom strujom, čija se vrijednost mora izmjeriti. Sekundarni namot je spojen na mjerne instrumente. Između struja u primarnom i sekundarnom namotu postoji određeni omjer. Svi transformatori ove vrste su vrlo precizni. Njihov dizajn uključuje dva ili više sekundarnih namota, na koje su povezani zaštitni uređaji, mjerni instrumenti i mjerni uređaji.

Što je strujni transformator?

Strujni transformatori su uređaji kod kojih je sekundarna struja koja se koristi za mjerenje razmjerna primarnoj struji koja dolazi iz električne mreže.

Primarni namot spojen je na krug u seriju sa strujnim vodičem. Sekundarni namot je povezan s bilo kojim opterećenjem u obliku mjernih instrumenata i. Proporcionalni odnos nastaje između struja oba namota, što odgovara broju zavoja. U visokonaponskim transformatorskim uređajima, izolacija između namota provodi se na temelju punog radnog napona. U pravilu je jedan kraj sekundarnog namota uzemljen, pa će potencijali namota i mase biti približno isti.

Svi strujni transformatori su dizajnirani da obavljaju dvije glavne funkcije: mjerenje i zaštitu. Neki uređaji mogu kombinirati obje funkcije.

• Mjerni transformatori prenose primljene informacije do priključenih mjernih instrumenata. Ugrađuju se u strujne krugove visokog napona u koje je nemoguće izravno priključiti mjerne instrumente. Stoga je samo sekundarni namot transformatora spojen na brojače, strujne namote vatmetara i druge mjerne uređaje. Kao rezultat toga, transformator pretvara izmjeničnu struju, čak i vrlo visoke vrijednosti, u izmjeničnu struju s pokazateljima koji su najprihvatljiviji za korištenje konvencionalnih mjernih instrumenata. Istodobno je osigurana izolacija mjernih instrumenata od visokonaponskih krugova i povećana električna sigurnost operativnog osoblja.
• Zaštitni transformatorski uređaji prvenstveno prenose primljene mjerne informacije upravljačkim i zaštitnim uređajima. Uz pomoć zaštitnih transformatora, izmjenična struja bilo koje vrijednosti pretvara se u izmjeničnu struju najprikladnije vrijednosti, čime se napajaju uređaji relejne zaštite. U isto vrijeme, releji koji su dostupni osoblju izolirani su od visokonaponskih krugova.

Namjena transformatora

Strujni transformatori spadaju u kategoriju specijalnih pomoćnih uređaja koji se koriste zajedno s raznim mjernim uređajima i relejima u krugovima izmjenične struje. Glavna funkcija takvih transformatora je pretvoriti bilo koju trenutnu vrijednost u vrijednosti koje su najprikladnije za mjerenja, dajući snagu za odspajanje uređaja i namota releja. Zbog izolacije uređaja servisno osoblje je pouzdano zaštićeno od strujnog udara visokog napona.

Mjerni strujni transformatori namijenjeni su za strujne krugove visokog napona, kada ne postoji mogućnost izravnog spajanja mjernih instrumenata. Njihova glavna namjena je prijenos primljenih podataka o električnoj struji do mjernih uređaja spojenih na sekundarni namot.

Važna funkcija transformatora je kontrola stanja električne struje u krugu na koji su spojeni. Tijekom spajanja na energetski relej provode se stalne provjere mreža, prisutnosti i stanja uzemljenja. Kada struja dosegne vrijednost za hitne slučajeve, aktivira se zaštita, isključujući svu opremu koja se koristi.

Princip rada

Princip rada strujnih transformatora temelji se na. Napon iz vanjske mreže dovodi se u primarni namot snage s određenim brojem zavoja i svladava njegov ukupni otpor. To dovodi do pojave magnetskog toka oko zavojnice, uhvaćenog magnetskim krugom. Taj magnetski tok nalazi se okomito na smjer struje. Zbog toga će gubici električne struje tijekom procesa pretvorbe biti minimalni.

Kada se zavoji sekundarnog namota, smješteni okomito, sijeku, elektromotorna sila se aktivira magnetskim tokom. Pod utjecajem EMF-a pojavljuje se struja koja je prisiljena prevladati ukupni otpor zavojnice i izlazno opterećenje. Istodobno se opaža pad napona na izlazu sekundarnog namota.

Podjela strujnih transformatora

Svi strujni transformatori mogu se klasificirati ovisno o njihovim značajkama i tehničkim karakteristikama:

1. Po dogovoru. Uređaji mogu biti mjerni, zaštitni i srednji. Potonja se opcija koristi pri spajanju mjernih instrumenata na strujne krugove relejne zaštite i druge slične krugove. Osim toga, postoje laboratorijski strujni transformatori koji se odlikuju visokom preciznošću i raznolikošću .
2. Prema vrsti instalacije. Postoje transformatorski uređaji za vanjsku i unutarnju ugradnju, nadzemni i prijenosni. Neke vrste uređaja mogu se ugraditi u automobile, električne uređaje i drugu opremu.
3. Prema izvedbi primarnog namota. Uređaji su podijeljeni na jednostruke ili šipke, višestruke ili zavojnice, a također i autobus, na primjer, TSh-0,66.
4. Unutarnja i vanjska ugradnja transformatora uključuje prolazne i potporne metode za ugradnju ovih uređaja.
5. Izolacija transformatora može biti suha, pomoću bakelita, porculana i drugih materijala. Osim toga, koristi se konvencionalna i kondenzatorska papirno-uljna izolacija. Neki dizajni koriste složeno punjenje.
6. Ovisno o broju stupnjeva transformacije uređaji mogu biti jednostupanjski ili dvostupanjski, odnosno kaskadni.
7. Nazivni radni napon transformatora može biti do 1000 V ili više od 1000 V.

Sve karakteristične klasifikacijske značajke prisutne su u struji i sastoje se od određenih.

Parametri i karakteristike

Svaki strujni transformator ima individualne parametre i tehničke karakteristike koje određuju opseg primjene ovih uređaja.

Nazivna struja. Omogućuje rad uređaja dugo vremena bez pregrijavanja. Takvi transformatori imaju značajnu rezervu grijanja, a normalan rad moguć je s preopterećenjima do 20%.

Nazivni napon. Njegova vrijednost trebala bi osigurati normalan rad transformatora. Upravo ovaj pokazatelj utječe na kvalitetu izolacije između namota, od kojih je jedan pod visokim naponom, a drugi je uzemljen.

Omjer transformacije. To je omjer između struja u primarnom i sekundarnom namotu i određuje se posebnom formulom. Njegova će se stvarna vrijednost razlikovati od nominalne zbog određenih gubitaka tijekom procesa transformacije.

Trenutna pogreška. Nastaje u transformatoru pod utjecajem struje magnetiziranja. Apsolutna vrijednost primarne i sekundarne struje razlikuje se upravo za toliko. Struja magnetiziranja dovodi do stvaranja magnetskog toka u jezgri. Povećanjem se povećava i strujna pogreška transformatora.

. Određuje normalan rad uređaja u svojoj klasi točnosti. Mjeri se u Ohmima iu nekim slučajevima može se zamijeniti konceptom nazivne snage. Vrijednost struje je strogo standardizirana, tako da vrijednost snage transformatora u potpunosti ovisi samo o opterećenju.

Nazivni granični faktor. Predstavlja umnožak primarne struje i njezine nazivne vrijednosti. Pogreška ove množine može doseći i do 10%. Tijekom proračuna mora se ocijeniti samo opterećenje i njegovi faktori snage.

Maksimalni omjer sekundarne struje. Predstavlja se kao omjer maksimalne sekundarne struje i njezine nazivne vrijednosti kada je nazivno efektivno sekundarno opterećenje. Maksimalni multiplicitet povezan je sa stupnjem zasićenosti magnetskog kruga, pri čemu primarna struja nastavlja rasti, ali se vrijednost sekundarne struje ne mijenja.

Mogući kvarovi strujnih transformatora

Strujni transformator spojen na opterećenje ponekad doživljava kvarove, pa čak i hitne situacije. U pravilu, to je zbog kršenja električnog otpora izolacije namota, smanjenja njihove vodljivosti pod utjecajem povišenih temperatura. Slučajni mehanički udari ili nekvalitetna instalacija imaju negativan učinak.

Tijekom rada opreme najčešće dolazi do oštećenja izolacije, što uzrokuje međuzavojne kratke spojeve namota, što značajno smanjuje prenesenu snagu. Struje curenja mogu se pojaviti kao rezultat nasumično stvorenih krugova, sve do pojave kratkog spoja.

Kako bi spriječili izvanredne situacije, stručnjaci povremeno provjeravaju cijeli radni krug pomoću termalnih kamera. To omogućuje brzo uklanjanje nedostataka kontakta i smanjenje pregrijavanja opreme. Najsloženija ispitivanja i kontrole provode se u posebnim laboratorijima.

Princip rada transformatora povezan je s principom elektromagnetske indukcije. Struja koja ulazi u primarni namot stvara magnetski tok u magnetskom krugu.

Rad transformatora temelji se na pojavi elektromagnetske indukcije. Jedan od namota, koji se naziva primarni namot, napaja se naponom iz vanjskog izvora. Izmjenična struja koja teče kroz primarni namot stvara izmjenični magnetski tok u magnetskoj jezgri, fazno pomaknut, sa sinusoidnom strujom, za 90° u odnosu na struju u primarnom namotu. Kao rezultat elektromagnetske indukcije, izmjenični magnetski tok u magnetskom krugu stvara u svim namotima, uključujući i primarni, indukcijsku emf proporcionalnu prvoj derivaciji magnetskog toka, sa sinusoidnom strujom pomaknutom za 90° u odnosu na magnetski tok. . Kada sekundarni namoti nisu spojeni ni na što (način praznog hoda), inducirana emf u primarnom namotu gotovo u potpunosti kompenzira napon izvora energije, pa je struja kroz primarni namot mala i određena je uglavnom njegovom induktivnom reaktancija. Indukcijski napon na sekundarnim namotima u stanju praznog hoda određen je omjerom broja zavoja pripadajućeg namota w2 prema broju zavoja primarnog namota w1: U2=U1w2/w1.

Kada je sekundarni namot spojen na opterećenje, kroz njega počinje teći struja. Ta struja također stvara magnetski tok u magnetskom krugu, a usmjeren je suprotno od magnetskog toka koji stvara primarni namot. Zbog toga je u primarnom namotu poremećena kompenzacija inducirane emf i emf izvora struje, što dovodi do povećanja struje u primarnom namotu sve dok magnetski tok ne dosegne gotovo istu vrijednost. U ovom načinu rada omjer struja primarnog i sekundarnog namota jednak je obrnutom omjeru broja zavoja namota (I1=I2w2/w1), omjer napona, u prvoj aproksimaciji, također ostaje isti. .

Shematski se gore navedeno može prikazati na sljedeći način:

U1 > I1 > I1w1 > F > ε2 > I2.

Magnetski tok u magnetskoj jezgri transformatora fazno je pomaknut u odnosu na struju u primarnom namotu za 90°. EMF u sekundarnom namotu proporcionalna je prvoj derivaciji magnetskog toka. Za sinusne signale, prva derivacija sinusa je kosinus, a fazni pomak između sinusa i kosinusa je 90°. Kao rezultat toga, kada su namoti usklađeni, transformator pomiče fazu za približno 180 °. Kada su namoti spojeni u suprotnim smjerovima, dodaje se dodatni fazni pomak od 180° i ukupni fazni pomak transformatora je približno 360°.

Prazno iskustvo

Za ispitivanje transformatora upotrijebite ispitivanje otvorenog kruga i ispitivanje kratkog spoja.

Tijekom ispitivanja transformatora u praznom hodu, njegov sekundarni namot je otvoren iu tom namotu nema struje (/2-0).

Ako je primarni namot transformatora spojen na mrežu izmjeničnog izvora električne energije, tada će u tom namotu teći struja praznog hoda I0, što je mala vrijednost u odnosu na nazivnu struju transformatora. U transformatorima velike snage, struja praznog hoda može doseći vrijednosti reda veličine 5-10% nazivne struje. U transformatorima male snage ta struja doseže 25-30% nazivne struje. Struja praznog hoda I0 stvara magnetski tok u magnetskoj jezgri transformatora. Za pobudu magnetskog toka transformator troši jalovu snagu iz mreže. Što se tiče aktivne snage koju transformator troši u praznom hodu, ona se troši za pokrivanje gubitaka snage u magnetskom krugu uzrokovanih histerezom i vrtložnim strujama.

Budući da je jalova snaga transformatora u praznom hodu mnogo veća od djelatne snage, njegov faktor snage cos φ je vrlo mali i obično je jednak 0,2-0,3.

Princip rada:

1. Uređaj ima 2 namota, nazivaju se primarni i sekundarni. Samo je primarni namot spojen na vanjski izvor, dok je sekundarni namot dizajniran za rasterećenje napona.
2. Uključujući primarnu zavojnicu u električnu mrežu, u magnetskom krugu iz primarnog namota stvara se magnetsko polje (izmjenično), uslijed čega se stvara struja sekundarnog namota ako se zatvori kroz prijemnik.
3. Sinkrono u primarnom omotaču stvara se struja opterećenja.
4. Odatle dolazi transformacija. električne energije kada je primarna mreža predaje sekundarnoj. Kao rezultat toga, prijemnik će dobiti vrijednost za koju je uređaj dizajniran.

shema rada

Pojava međusobne indukcije je osnova za rad transformatora:

1. Poboljšati magnetski spoj 2 namota, postavljaju se na magnetsku jezgru čelične konstrukcije.
2. Sa svoje strane, izolacija je napravljena ne samo između njih, već i s magnetskim krugom.
3. Svaki namot ima svoju oznaku. Ako je namot s visokim naponom, označen je (VN), niskim - (LV).
4. Primarni namot je spojen na napajanje, sekundarni je spojen na prijemnik.

Napon na zavojnicama ima različite vrijednosti, a vrijednost na zavojnicama ovisi o namjeni za koju će se uređaj koristiti:

1. Step-up transformator imat će manju napetost na primarnom omotu nego na drugom.
2. Step-down uređaj, točno je suprotno.

Njihova upotreba je različita:

1. Na velikim udaljenostima koriste se uređaji za pojačavanje.
2. Ako trebate distribuirati električne energije do potrošača – reduciranje.

Postoje uređaji s 3 namota, kada je potrebno dobiti ne samo visoki i niski napon, već i prosječnu vrijednost (MV).

Zavojnice takvog uređaja također su izolirane jedna od druge i spojene su na električnu energiju jednom zavojnicom, dok su druge 2 spojene na različite prijemnike:

1. Oblozi su cilindričnog oblika a izvode se namotavanjem bakrene žice okruglog presjeka za male struje.
2. Za jaku struju Koriste se gume s pravokutnim poprečnim presjekom.
3. Na magnetskoj jezgri Omotač je napravljen za niski napon, jer se lako izolira u odnosu na omotače visoke klase.
4. Sama jezgra izvedena u okruglom obliku, ako je omot u obliku cilindra. To se radi kako bi se smanjili nemagnetski razmaci i smanjila duljina zavojnica. Stoga će se masa bakra po određenoj površini poprečnog presjeka okruglog magnetskog kruga također smanjiti.
5. Okrugla šipka prolazi složeni proces montaže od čeličnih limova. A kako bi se pojednostavio zadatak, visokonaponski uređaji koriste šipke sa stepenastim presjekom, kada njihov broj doseže samo 17 komada.
6. U moćnim jedinicama Za hlađenje magnetske jezgre ugrađeni su dodatni ventilacijski kanali. To se postiže njihovim postavljanjem okomito i paralelno s površinom čeličnih limova.
7. U manje snažnim uređajima jezgra je izrađena pravokutnog presjeka.

Namjena i vrste

trofazni transformator

Transformator se može nazvati pretvaračem jedne vrijednosti napona ili struje u drugu.

Oni mogu biti:

• tri faze;
• jednofazni;
• prema dolje;
• povećanje;
• mjerenje itd.;

Namjena uređaja: prenosi i distribuira električnu energiju kupcu.

Uređaj sadrži aktivne komponente: zavojnica i magnetska jezgra. Zauzvrat, jezgra može biti šipka ili oklop. Koriste hladno valjani toplo valjani električni čelik.

Omot koji se koristi je kontinuirani, vijčani, cilindrični ili disk.

Među modernim proizvodima može se primijetiti sljedeće:

• toroidalni;
• blindiran;
• štap;

Imaju slične karakteristike, uz visoku pouzdanost. Jedina stvar koja ih razlikuje je način proizvodnje.

Kod štapne izvedbe zavojnica je namotana oko jezgre, dok je kod oklopne izvedbe umetnuta u jezgru. Stoga se u tipu šipke presvlake mogu vidjeti i nalaze se samo vodoravno, ali u tipu oklopa skrivene su, ali se mogu postaviti i vodoravno i okomito.

Koju god vrstu da razmotrimo, ona ima 3 komponente:

• sustav hlađenja;
• omatanje;
• magnetski krug;

Zahvaljujući uređajima, moguće je značajno povećati napon koji dolazi iz elektrana na velike udaljenosti, dok će gubici energije duž žica biti minimalni. Na temelju navedenog moguće je koristiti žice na dalekovodima manjeg presjeka.

Potrošač također može smanjiti potrošnju energije iz visokonaponskih vodova na nazivne vrijednosti (380, 220, 127 V).

Opseg i vrste

transformator u tv

Transformatori za kućanstvo štite opremu tijekom prenapona.

Stoga se koriste u sljedećim uređajima:

• u rasvjeti;
• osciloskopi;
• televizori;
• radio aparati;
• mjerni uređaji i dr.;

Jedinice za zavarivanje koje odvajaju strujnu i zavarivačku mrežu aktivno se koriste u zavarivačkim i elektrotermalnim konstrukcijama, gdje uspješno smanjuju napon na potrebne vrijednosti.

Električna mreža koristi jedinice na lož ulje napona 6 i 10 kV.

Mnogi automatski dizajni koriste transformatore, gdje napon na zavojnicama nije usisan.

Vrste:

1. Rotacioni. Signal se prenosi na objekte koji se okreću. Na primjer, videorekorder, gdje se signal prenosi na bubanj sklopa magnetske glave. Ovdje postoje 2 polovice magnetskog kruga i njihova se rotacija odvija s minimalnim razmakom jedna u odnosu na drugu. Na temelju toga ostvaruje se velika brzina okretaja; u metodi kontaktnog signala ne smatra se da je moguće postići takav učinak.
2. Vršni transformator. U ovoj se opciji sinusoidni napon pretvara u šiljke koji imaju vršni oblik. Aktivno se koriste u kontroli tiristora, kao i elektroničkih i poluvodičkih uređaja.
3. Koordinator. Sudjeluje u usklađivanju otpora u različitim intervalima elektroničkog sklopa, dok je oblik signala minimalno izobličen. Galvanska izolacija između zona kruga je sinkrono osigurana.
4. Dijeljenje. Ovdje 2 namota nisu međusobno električno povezana. Ova shema omogućuje povećanje sigurnosti električnih mreža. Kada dođe do slučajnog istovremenog dodira dijela pod naponom i uzemljenja, stvara se galvanska izolacija električnog kruga.
5. Puls. U ovoj se opciji pulsni signali pretvaraju u vrlo kratkom vremenskom razdoblju (desetke mikrosekundi), dok je zakrivljenost konfiguracije impulsa minimalna.
6. Po naponu. Ovdje dolazi do pretvorbe visokog napona u niski napon. Ova vam opcija omogućuje izolaciju mjernih i logičkih krugova od visokog napona.
7. Po struji. Ovaj tip mjeri krugove velike struje. Na primjer, u dizajnu relejnih ploča elektroenergetskih sustava. Stoga se primjenjuju prilično strogi zahtjevi za točnost.
8. Autotransformator. U ovoj vrsti, dva su namota povezana izravno. Kao rezultat toga, stvara se električna i elektromagnetska veza, što objašnjava visoku učinkovitost ove vrste. Nedostatak ovakvog uređaja je nedostatak izolacije, odnosno nema galvanske izolacije.
9. Vlast. Ova se opcija koristi s promjenjivom strujom i pretvara električnu energiju u instalacijama i energetskim mrežama. Ovaj tip se široko koristi na dalekovodima visokog napona (35-750 kV), gradskim električnim mrežama (10 i 6 kV).
10. Dvostruki gas. Prisutnost 2 jednaka svitka omogućuje postizanje učinkovitijeg gasa od konvencionalnog. Koriste se na ulazu filtera u napajanju, kao iu audio opremi.
11. Transfluxor. Preostala magnetizacija magnetske žice je velika, što omogućuje njezino korištenje za pohranjivanje informacija.

Malo povijesti

Izum transformatora započeo je davne 1876. godine, od strane velikog ruskog znanstvenika P.N. Jablokov. Tada njegov proizvod nije imao zatvorenu jezgru, koja se pojavila mnogo kasnije - 1884. A s pojavom uređaja, znanstvenici su se aktivno zainteresirali za izmjeničnu struju.

Primjerice, već 1889. godine M.O. Dolivo-Dobrovolsky (ruski inženjer elektrotehnike) predložio je trofazni sustav izmjenične struje. Izgradio je prvu 3-faz

Nekoliko godina kasnije, elektromehaničar je prezentirao svoj rad na izložbi na kojoj je bila prezentacija trofaznog visokonaponskog voda dužine 175 km, gdje je uspješno povećana i smanjena električna energija.

Nešto kasnije na red su došli i uljni agregati, budući da se pokazalo da je ulje ne samo dobar izolator, već i odličan rashladni medij.

U 20. stoljeću pojavili su se kompaktniji i ekonomičniji proizvodi. Proizvođači proizvoda bile su strane tvrtke. Proizvodnjom se trenutno bave i domaće tvrtke.

Transformator je statički elektromagnetski uređaj koji ima dva ili više induktivno povezanih namota i dizajniran za pretvaranje, elektromagnetskom indukcijom, jednog ili više sustava izmjenične struje u jedan ili više drugih sustava izmjenične struje.

Transformatori se široko koriste u sljedeće svrhe.

Za prijenos i distribuciju električne energije. Tipično, u elektranama, generatori izmjenične struje proizvode električnu energiju na naponu od 6-24 kV.

Za napajanje raznih krugova radijske i televizijske opreme; komunikacijski uređaji, automatika u telemehanici, električni kućanski uređaji; odvojiti električne krugove različitih elemenata ovih uređaja; za usklađivanje napona

Uključiti električne mjerne instrumente i neke uređaje, poput releja, u strujne krugove visokog napona ili u krugove kroz koje prolaze velike struje, kako bi se proširile granice mjerenja i osigurala električna sigurnost. Transformatori koji se koriste u tu svrhu nazivaju se mjerenje. Imaju relativno malu snagu, određenu snagom koju troše električni mjerni instrumenti, releji itd.

Princip rada transformatora

Elektromagnetski krug jednofaznog dvonamotnog transformatora sastoji se od dva namota (slika 2.1) postavljenih na zatvoreni magnetski krug, koji je izrađen od feromagnetskog materijala. Korištenje feromagnetske magnetske jezgre omogućuje jačanje elektromagnetske sprege između namota, odnosno smanjenje magnetskog otpora kruga kroz koji prolazi magnetski tok stroja. Primarni namot 1 spojen je na izvor izmjenične struje - električnu mrežu napona u 1 . Otpor opterećenja Z H spojen je na sekundarni namot 2.

Namot višeg napona naziva se visokonaponski namot (HV), i niskog napona - niskonaponski namot (NN). Počeci i krajevi VN namota označeni su slovima A I X; NN namoti – slova A I X.

Kada je spojen na mrežu, izmjenična struja se pojavljuje u primarnom namotu ja 1 , koji stvara izmjenični magnetski tok F, zatvarajući se duž magnetskog kruga. Protok F izaziva izmjenične emfs u oba namota - e 1 I e 2 , proporcionalno, prema Maxwellovom zakonu, broju zavoja w 1 i w 2 Odgovarajući namot i brzina promjene toka d F/ dt.

Dakle, trenutne vrijednosti emf inducirane u svakom namotu su

e 1 = - w 1 d F/dt; e2= -w 2 dF/dt.

Posljedično, omjer trenutnog i efektivnog EMF-a u namotima određen je izrazom

Posljedično, odgovarajući broj zavoja namotaja, pri danom naponu U 1 možete dobiti željeni napon U 2 . Ako je potrebno povećati sekundarni napon, tada se broj zavoja w 2 uzima veći od broja w 1; takav se transformator naziva povećavajući se Ako trebate smanjiti napon U 2 , tada se broj zavoja w 2 uzima manji od w 1; takav se transformator naziva prema dolje,

EMF omjer E HV namoti višeg napona na EMF E Pozivaju se niskonaponski NN namoti (ili omjer njihovog broja zavoja). omjer transformacije

k= E VN / E NN = w VN / w NN

Koeficijent k uvijek veći od jedan.

U sustavima prijenosa i distribucije energije u nekim se slučajevima koriste tronamotni transformatori, au radioelektronici i uređajima za automatizaciju višenamotni transformatori. U takvim transformatorima, tri ili više namota izoliranih jedan od drugog postavljeno je na magnetsku jezgru, što omogućuje primanje dva ili više različitih napona pri napajanju jednog od namota (U 2 , U 3 , U 4 itd.) za napajanje dvije ili više skupina potrošača. Kod tronamotnih energetskih transformatora razlikuju se namoti visokog, niskog i srednjeg (SN) napona.

U transformatoru se pretvaraju samo naponi i struje. Snaga ostaje približno konstantna (nešto se smanjuje zbog unutarnjih gubitaka energije u transformatoru). Stoga,

ja 1 /I 2 ≈ U 2 /U 1 ≈ w 2 /w 1 .

Kada sekundarni napon transformatora poraste u k puta u odnosu na primarni, trenutni ja 2 u sekundarnom namotu smanjuje se prema tome za k jednom.

Transformator može raditi samo u krugovima izmjenične struje. Ako je primarni namot transformatora spojen na izvor istosmjerne struje, tada se u njegovoj magnetskoj žici stvara magnetski tok, konstantan po veličini i smjeru tijekom vremena. Stoga se u primarnom i sekundarnom namotu u stacionarnom stanju ne inducira EMF, pa se stoga električna energija ne prenosi iz primarnog kruga u sekundarni. Ovaj način je opasan za transformator, jer zbog nedostatka EMF-a E 1 struja primarnog namota ja 1 =U 1 R 1 je prilično velik.

Važno svojstvo transformatora koji se koristi u uređajima automatizacije i radioelektronike je njegova sposobnost pretvaranja otpora opterećenja. Ako spojite otpor na izvor izmjenične struje R kroz transformator s omjerom transformacije Do, zatim za strujni krug izvora

R" = P 1 /I 1 2 ≈ P 2 /I 1 2 ≈ ja 2 2 R/I 1 2 ≈ k 2 R

Gdje R 1 - snaga koju transformator troši iz izvora izmjenične struje, W; R 2 = I 2 2 R≈ P 1 - snaga koju troši otpor R od transformatora.

Tako, transformator mijenja vrijednost otpora R na k 2 jednom. Ovo se svojstvo naširoko koristi u razvoju raznih električnih krugova za usklađivanje otpora opterećenja s unutarnjim otporom izvora električne energije.

Energetski transformatori služe za pretvaranje električne energije jednog napona u energiju drugog napona. Oni su glavna oprema električnih podstanica. Električna energija proizvedena u elektranama, kada se prenosi do potrošača, prolazi višestruke transformacije u transformatorima za povećanje i smanjenje. Prijenos električne energije na velike udaljenosti je ekonomičniji s visokim naponom. Snaga transformatora ugrađenih u elektroenergetske sustave premašuje instaliranu snagu generatora za 4-5 puta. Unatoč relativno visokoj učinkovitosti transformatora, trošak godišnje izgubljene energije u njima je značajan iznos. Potrebno je težiti smanjenju broja stupnjeva transformacije i smanjenju instalirane snage transformatora.

Transformatori se proizvode jednofazni i trofazni, dvonamotni i tronamotni. U sustavima i mrežama pretežno se koriste trofazni transformatori čiji su ekonomski pokazatelji viši od skupina monofaznih transformatora. Grupe jednofaznih transformatora koriste se samo pri najvećim snagama i naponima od 500 kV i više kako bi se smanjila težina transporta od mjesta proizvodnje do mjesta ugradnje. Jednofazni transformatori također se koriste na trafostanicama tijekom elektrifikacije željeznica izmjeničnom strujom.

Transformatori i autotransformatori imaju nazivnu snagu koja je decimalni višekratnik sljedećih vrijednosti: 1; 1,6; 2,5; 4; 6,3 kV*A.

Radi praktičnosti planiranja radova vezanih uz transport i popravak transformatora, oni su konvencionalno podijeljeni po veličini ovisno o snazi ​​i naponu VN namota.

Na sl. prikazuje dizajn i raspored glavnih dijelova energetskog uljnog transformatora treće veličine.

Osnova dizajna transformatora je aktivni dio, koji se sastoji od magnetske jezgre 17 s visokonaponskim (VN) i niskonaponskim (NN) namotima 21 koji se nalaze na njemu, koji se nalazi ispod VN na šipkama magnetske jezgre, NN zavojima 16 i BH18. i preklopni uređaj 6. Magnetska jezgra, sastavljena od zasebnih tankih listova transformatorskog čelika s izolacijskim premazom otpornim na toplinu, spojenih gredama jarma 19 i klinovima koji su prošli kroz rupe šipki magnetske jezgre i greda jarma.

Odvojci 16 i 18 su spojne žice koje idu od krajeva LV i HV namota do LV ulaza 14 i HV 12.

Preklopni uređaj 6 namota transformatora služi za postupnu promjenu napona unutar određenih granica, održavajući nazivni napon na stezaljkama NN namota kada se mijenja.

U tu svrhu, VN namoti transformatora opremljeni su upravljačkim granama 20, koje su spojene na sklopke 6.

Potreba za regulacijom uzrokovana je činjenicom da su u električnim sustavima moguća različita odstupanja od normalnog načina napajanja, što dovodi do neekonomičnog rada prijamnika električne energije.

Sl. 1

1 - spremnik; 2 - ventil; 3 - vijak za uzemljenje; 4 - termosifonski filtar; 5 - radijator; 6 - prekidač; 7 - ekspander; 8 - indikator ulja; 9 - sušilica zraka; 10 - ispušna cijev; 11 - plinski relej; 12 - HV ulaz; 13 - pogon rasklopnog uređaja; 14 - LV ulaz; 15 - oko za podizanje; 16 - NN izlaz; 17 - kostur; 18 - izlaz VN; 19 - greda jarma okvira (gornja i donja); 20-- regulacijske grane VN namota; 21 - HV namot (unutar LV); 22 - valjak kolica.

Transformatori mogu imati dvije vrste odvodnih sklopki: regulaciju pod opterećenjem (OLTC) i regulaciju bez opterećenja nakon što je transformator isključen, tj. preklapanje bez pobude (SWB). Preklopni uređaj pokreće pogon 13 koji se nalazi na poklopcu spremnika transformatora 1.

Spremnik transformatora je čelični spremnik ovalnog oblika napunjen transformatorskim uljem u koji je uronjen aktivni dio transformatora. Ulje, kao rashladni medij, uklanja toplinu koja se stvara u namotima i magnetskom krugu i ispušta je u okolinu kroz stijenke i poklopac spremnika. Osim za hlađenje, ulje služi za povećanje razine izolacije između dijelova pod naponom i uzemljenog spremnika. Da bi se povećala površina hlađenja, spremnici su izrađeni rebrasti, cijevi su zavarene u njih ili opremljene uklonjivim radijatorima 5. Na dnu spremnika nalazi se slavina za ispuštanje ulja 2, a na dnu je čep za ispuštanje taloga. nakon ispuštanja ulja kroz slavinu. Kolica s rotirajućim valjcima 22 zavarena su na dno spremnika transformatora težine više od 800 kg, što vam omogućuje promjenu smjera kretanja transformatora s poprečnog na uzdužni. Za podizanje transformatora, klinovi za podizanje s očnim prstenovima 15 pričvršćeni su na gornje grede jarma.

Termosifonski filtar 4 je pričvršćen na spremnik transformatora pomoću dvije cijevi s prirubnicama i srednjim ravnim slavinama. Filtar je dizajniran da održi izolacijska svojstva ulja, a samim time i produži njegov vijek trajanja. To je cilindrični uređaj ispunjen aktivnim materijalom - sorbentom, koji apsorbira produkte starenja transformatorskog ulja. Rad filtra temelji se na principu termosifona: toplije ulje iz gornjih slojeva ulazi u filtar, hladi se i pada dolje te se neprestano čisti.

Na poklopcu spremnika nalaze se ulazi 12 i 14, ekspander 7, ispušna cijev 10, plinski relej 11.

Čahure su porculanske čahure na koje se u spremniku pričvršćuju stezaljke namota transformatora, a izvana strujnovodni dijelovi sklopnog uređaja. Čahure unutar spremnika imaju glatku površinu, za vanjsku montažu, rad u teškim uvjetima (po kiši, snijegu, zagađenom zraku), imaju razvijeniju površinu (imaju rebra u obliku kišobrana) kako bi se povećao put površinske električne struje. pražnjenje preko porculana i električna čvrstoća čahure.

Ekspander 7 služi za kompenzaciju fluktuacija razine ulja u transformatoru kada se temperatura promijeni i smanjuje područje kontakta sa zrakom otvorene površine ulja, štiteći ga od prerane oksidacije atmosferskim kisikom i ovlaživanjem. Ekspander je cilindrični spremnik montiran s nosačem na poklopcu transformatora. Konzervator je spojen sa spremnikom transformatora pomoću cijevi koja ne strši ispod unutarnje površine poklopca transformatora i završava unutar konzervatora iznad njegovog dna kako bi se spriječio ulazak taloga ulja u spremnik. Volumen konzervatora mora osigurati stalnu prisutnost ulja u njemu u svim režimima rada transformatora, kako u ljetnim tako i u zimskim uvjetima.

Za praćenje ulja, indikator ulja 8, izrađen u obliku staklene cijevi u metalnom okviru, ugrađen je na bočnu stijenku ekspandera. Sušilo zraka 9 je dizajnirano da apsorbira vlagu iz zraka koji ulazi u ekspander.

Sušač zraka instaliran na konzervatoru transformatora ima metalno tijelo ispunjeno silika gelom, koji uklanja vlagu iz zraka koji ulazi u konzervator kada razina ulja padne.

Plinski relej 11 ugrađen je u rez cijevi koja povezuje spremnik transformatora s ekspanderom. Štiti transformator u slučaju unutarnjeg oštećenja uslijed ispuštanja plina ili istjecanja iz spremnika.

Oštećenje unutar transformatora, popraćeno električnim lukom, dovodi do intenzivnog raspadanja ulja uz stvaranje velike količine plina i, kao rezultat, naglog povećanja tlaka unutar spremnika, što može puknuti spremnik i uzrokovati vatra. Ispušna cijev 10, postavljena na poklopac spremnika transformatora, prekrivena je staklenom pločom. Kada se tlak unutar spremnika poveća, staklo se lomi i plinovi zajedno s uljem izbacuju se van prije nego što se spremnik deformira.

Pri sastavljanju krugova namota transformatora velika se važnost pridaje ne samo dobivanju rezultirajućeg napona na njegovim stezaljkama, već i smjeru vektora napona primarnog i sekundarnog namota, koji određuju spojnu skupinu transformatora. Norma predviđa spojne skupine namota transformatora: nula (0) i jedanaesti (11). Kut pomaka linearnog vektora napona NN namota u odnosu na odgovarajući linearni vektor napona VN namota, jednak 30, uzima se kao grupna jedinica. Pomak se računa u smjeru kazaljke na satu od linearnog vektora napona VN namota .

Počeci namota VN faze trofaznih transformatora označeni su velikim latiničnim slovima A, B, C, krajevi slovima X, Y, Z. Počeci namota NN označeni su malim latiničnim slovima a, b , c, krajevi slovima x, y, z. Za transformatore s tri namota, počeci namota srednjeg napona (SN) označeni su slovima A i Ba Ca, a krajevi slovima X Y ZM

Fazni namoti trofaznih transformatora mogu se spojiti u zvijezdu CD, trokut (A) ili cik-cak (U). Ovi dijagrami su u tekstu označeni slovima U, D i Z.

U dijagramu spajanja namota transformatora neutralna grana izvedena na vanjsku stezaljku označena je slovom N.

Riža. 2.

Radi razlikovanja prema dizajnu, namjeni, snazi, naponu i drugim karakteristikama, transformatori se dijele na vrste. Svakoj vrsti dodijeljene su oznake koje se sastoje od slova i brojeva.

Slovne oznake za dizajn:

A - autotransformator (step-down - A na početku oznake, step-up - A na kraju); T - trofazni; 0 --jednofazni; P - s podijeljenim NN namotom;

T - tri namota (drugo slovo T u oznaci trofaznog transformatora).

Oznaka slova prema vrsti hlađenja:

C - suho (prirodni zrak);

M - ulje (prirodno ulje);

D - puhanje (prisilna cirkulacija zraka pri hlađenju radijatora s ventilatorima);

DC - puhanje, s prisilnom cirkulacijom ulja kroz hladnjak pomoću pumpe;

MC - ulje, s prisilnom cirkulacijom ulja i prirodnom cirkulacijom zraka.

Oznaka slova ako postoje regulatori napona:

N - s regulacijom napona pod opterećenjem (prisutnost izmjenjivača slavine).

Broj u brojniku nakon oznake slova označava snagu transformatora u kilovolt-amperima, u nazivniku - klasu napona VN namota u kilovoltima.

Simbol također označava godinu razvoja dizajna, klimatske izmjene i kategoriju postavljanja transformatora (1 - na otvorenom, 3 - u zatvorenom prostoru)

Riža. 3. Primjer oznake tipa transformatora i njegovo objašnjenje: