Силовые трансформаторы — устройство и принцип действия

Дополнительное оборудование

Устройство силового трансформатора включает в себя различные типы дополнительных аксессуаров:

• газовое реле. Это устройство выполняет защитные функции. При нестабильной работе трансформатора (поломка системы охлаждения, разного рода поломки) масло начинает постепенно разлагаться на простые составляющие. При этом выделяется определенное количество газа. Если реакция идет медленно, устройство выдает предупреждающий сигнал, а если газ образуется слишком быстро, реле просто отключает трансформатор;
• индикаторы температуры. Специальные датчики на основе термопар регулярно измеряют температуру масла в самых горячих точках;
• поглотители влаги. Поскольку конструкция емкости, заполненной маслом, не полностью герметична, под крышкой может образовываться конденсат. Специальные приспособления впитывают влагу и не дают ей попадать в масло;
• система непрерывной регенерации масла;
• защита от повышения давления внутри емкости. Система совмещена с устройствами избыточного давления и работает в автоматическом режиме;
• индикатор уровня масла. В большинстве случаев он выполнен в виде устройства с циферблатом и стрелкой или в виде трубки, наполненной маслом и соединенной с емкостью по принципу сообщающихся сосудов.

Подробнее о современных силовых трансформаторах, их основных разновидностях, типах конструкции и последних разработках в этой области можно узнать на международной выставке «Электро». Мероприятие пройдет в ВЦ «Экспоцентр».

Производство, эксплуатация, установка, ремонт, техническое обслуживание силовых трансформаторов Измерение трансформаторов тока и напряжения Назначение, принцип работы измерительных трансформаторов, а также их установка и ремонт.

Виды конструкций однофазных трансформаторов

Конструкция однофазного трансформатора может быть стержневого, бронированного или тороидального типа.

проект стержневого трансформатора

Двухобмоточный однофазный трансформатор стержневого типа состоит из двух стержней, на которых расположены обе обмотки. Эти стержни соединены стальным ярмом, на котором связаны магнитные потоки двух обмоток.

Однофазный бронированный тип трансформатора представляет собой стержень (сердечник), который как бы бронированный, защищенный с двух сторон ярмом от внешних механических воздействий. Магнитный поток, проходящий через армированное ярмо, вдвое меньше, чем у стержня, поэтому ярма сделаны вдвое меньше, что снижает габариты и вес.

Сборка трансформатора

Собрать магнитопроводы сквозных или перекрывающихся трансформаторов.

1 — пластины W-образного профиля, 2 — пластины прямоугольного профиля, 3 — стержневые штифты

Наложенная сборка центральных пластин выполняется одна за другой, плотно укладывая их в разные места разреза полосы. Монтаж и демонтаж такого трансформатора более трудоемок, но он позволяет значительно снизить магнитное сопротивление, снизить реактивные потери из-за вихревых токов и нагрева стали.

цепь на магнитной ленте

Также существуют магнитопроводы из холоднокатаной стали стержневого или армированного типа. Магнитная проницаемость холоднокатаной трансформаторной стали больше, чем у горячекатаной стали, но только в направлении, совпадающем с направлением прокатной стали. В связи с этим такие трансформаторы собирают внахлест, уже из лент разной длины (пакетов), а затем соединяют между собой, предварительно пропитывая их термостойкой краской для изоляции. Особенность таких трансформаторов в том, что они обязательно требуют установки изоляционной прокладки на стыке двух магнитопроводов или изоляции краской. Это предотвращает замыкание пластин, так что не происходит чрезмерного нагрева сердечника трансформатора вихревыми токами. Этот нагрев может расплавить сталь в твердую массу.

Мощные силовые трансформаторы часто делают только с основными, поэтому им проще изолировать обмотки более высокого напряжения от более низких.
Трансформаторы малой мощности, сетевые трансформаторы изготавливаются из армированного магнитопровода. Обмотки бронированных трансформаторов расположены на стержне, а не отдельно друг от друга. Как правило, первичная обмотка располагается ближе к сердечнику, а вторичная обмотка наматывается на первую. Первичный и вторичный токи маломощного трансформатора невелики, поэтому усиленной изоляцией можно пренебречь.

Функционирование системы

Принцип работы силового трансформатора основан на электродвижущей силе, движущейся по обмоткам. Эти устройства работают только на переменном токе. Если подключить его к обмотке, будет создан магнитный поток. Он замыкается на магнитном приводе. В это время во второй обмотке возникает электродвижущая сила. Все катушки в системе магнитно связаны. Показатель ЭДС будет пропорционален количеству витков в обмотке.

Принцип работы понижающего или повышающего силового трансформатора включает несколько режимов. У каждого из них есть свои особенности.

В рабочем режиме напряжение подается на первичную обмотку, а нагрузка — на вторичную. В этом положении система способна обеспечивать электричеством подключенных к ней пользователей в течение длительного времени. Режим работы может быть выполнен с испытанием холостого хода и короткого замыкания.

Холостой ход возникает при разомкнутой вторичной обмотке. В этот период исключается протекание через нее тока. Этот режим позволяет определить КПД устройства, потери при намагничивании сердечника и коэффициент трансформации.

Короткое замыкание возникает при замыкании клемм вторичной обмотки. В этом случае следует занижать силу тока на входе на входе. На этом уровне вторичный ток генерируется без превышения. Представленная методика используется для определения уровня потерь в меди.

Аварийный режим определяется в случае неисправности системы. Рабочие параметры отклоняются от допустимых значений. Наиболее опасное состояние — короткое замыкание внутри обмоток. В этом случае может возникнуть пожар, что приведет к серьезному повреждению топливной системы. Для предотвращения возникновения аварии используются различные системы автоматической защиты, сигнализации и отключения оборудования.

Основные детали и системы

Напряжение питания и нагрузка подаются на входы, которые расположены на внутренней или внешней клеммной колодке. Контакт фиксируется специальными болтами или соединителями. В маслонаполненных агрегатах вентиляционные отверстия расположены снаружи по бокам бака или на крышке съемного корпуса.

Передача от внутренних обмоток идет на гибкие амортизаторы или стержни с резьбой из цветных металлов. Силовые трансформаторы и их корпуса изолированы от шпилек слоем фарфора или пластика. Зазоры заполнены прокладками, стойкими к воздействию масел и синтетических жидкостей.

Охладители снижают температуру масла в верхней части бака и передают ее в нижний боковой слой. Охладитель силового масляного трансформатора представлен:

• внешний контур, отводящий тепло от вектора;
• внутренний контур, который нагревает масло.

Холодильники бывают нескольких типов:

• радиаторы — серия плоских сварных каналов на конце, расположенных в пластинах для сообщения между нижним и верхним коллекторами;
• гофрированные баки — устанавливаются в агрегатах малой и средней мощности, одновременно являются емкостью для понижения температуры и рабочим баком с гнутой поверхностью стенки и нижним ящиком;
• вентиляторы — оснащены крупными трансформаторными модулями для принудительного охлаждения;
• теплообменники — используются в крупных агрегатах для перемещения синтетических жидкостей с помощью насоса, так как организация естественной циркуляции занимает много места;
• водомасляные системы — трубчатые теплообменники по классической технологии;
• циркуляционные насосы представляют собой герметичные исполнения с полным погружением двигателя при отсутствии сальников.

Аппаратура преобразования напряжения оснащена регулировочными устройствами для изменения количества рабочих оборотов. Вторичное напряжение изменяется с помощью переключателя счетчика катушек или закрепляется болтами при выборе положений перемычек. Так подключаются клеммы заземленного или обесточенного трансформатора. Модули регулирования преобразуют напряжение с небольшими интервалами.

В зависимости от условий переключатели по количеству спиралей делятся на типы:

• устройства, работающие с отключенной нагрузкой;
• элементы, работающие, когда вторичная обмотка замкнута на сопротивление.

Навесное оборудование

Газовое реле находится в соединительном патрубке между расширительным баком и рабочим баком. Устройство предотвращает разложение органических изоляционных веществ, масла при перегреве и незначительные повреждения системы. Устройство реагирует на образование газа в случае неисправности, издает сигнал тревоги или полностью останавливает систему в случае короткого замыкания или опасного падения уровня жидкости.

Термопары помещаются в карманы в верхней части резервуара для измерения температуры. Они работают по принципу математического расчета для выявления наиболее нагретой части агрегата. Современные датчики основаны на оптоволоконной технологии.

Установка непрерывной регенерации используется для сбора и очистки масла. В результате работы в массе образуются шлаки, в нее попадает воздух. Устройства регенерации бывают двух типов:

• модули термосифона, использующие естественное движение нагретых слоев вверх и проходящие через фильтр с последующим опусканием охлажденных потоков на дно емкости;
• качественные адсорбционные агрегаты с принудительной перекачкой массы через фильтры с помпой, расположены отдельно на фундаменте, используются в больших конверсионных схемах.

Модули маслозащиты представляют собой расширительный бак открытого типа. Воздух над поверхностью массы пропускается через поглотители влаги с силикагелем. Адсорбент становится розовым при максимальной влажности, что является сигналом к ​​его замене.

Вверху расширителя установлен сальник. Это устройство для снижения влажности воздуха, работающее на сухом трансформаторном масле. Модуль подключается к расширительному баку через патрубок. В верхней части приварен контейнер с внутренним разделением в виде нескольких стенок в виде лабиринта. Воздух проходит через масло, выделяет влагу, затем очищается силикагелем и попадает в расширитель.

Контролирующие устройства

Устройство ограничения давления предотвращает аварийное повышение давления из-за короткого замыкания или сильного разложения масла и предусмотрено в конструкции мощных агрегатов по ГОСТ 11677-1975. Устройство выполнено в виде сливной трубы, расположенной под углом к ​​крышке трансформатора. В конце есть герметичная мембрана, которая может мгновенно развернуться и пропустить сток.

Кроме того, в трансформатор устанавливаются другие модули:

1. В конце расширителя расположены датчики уровня масла в баке, снабженные циферблатом или выполненные в виде стеклянной трубки сообщающихся емкостей.
2. Встроенные трансформаторы располагаются внутри блока или рядом с заземляющей втулкой на стороне ввода или на шинах низкого напряжения. В этом случае отпадает необходимость в большом количестве отдельных преобразователей на подстанции с внутренней и внешней изоляцией.
3. Детектор примесей и горючих газов обнаруживает водород в массе нефти и выдавливает его через мембрану. Прибор отображает начальную скорость газообразования до того, как концентрированная смесь заставит сработать реле управления.
4. Расходомер отслеживает утечки масла на подстанциях, работающих по принципу принудительного понижения температуры. Устройство измеряет разницу напора и определяет давление по обе стороны от препятствия в потоке. В установках с водяным охлаждением расходомеры считывают потребление влаги. Элементы оснащены аварийной сигнализацией и циферблатом определения показателей.

Охладители

Обязательный элемент конструкции любого силового трансформатора. Большое количество электроэнергии, проходящей через трансформатор, преобразуется в тепло. Специальная двухконтурная масляная система требует регулярного охлаждения.

Для этих целей используются различные приспособления:

• радиаторы. Конструктивно охладитель состоит из металлических пластин различной конфигурации, обладающих хорошей теплопроводностью, благодаря которым тепловая энергия отводится в атмосферу или вторичную охлаждающую среду;
• гофрированный резервуар. Универсальный прибор для установок малой мощности. Конструктивно он объединяет радиатор и масляную емкость. Отвод тепла осуществляется благодаря внешней и внутренней гофрированной поверхности;
• принудительная вентиляция. Навесные вентиляторы используются для трансформаторов большой мощности. Благодаря постоянному принудительному охлаждению можно увеличить производительность системы до 20-25%;
• водомасляные чиллеры. Сегодня такие комбинированные конструкции используются чаще всего благодаря простоте и высокой эффективности;
• циркуляционные насосы. Устройство обеспечивает регулярное движение горячего масла в нижнем контуре, заменяя его холодным.

Определение и назначение

Для питания устройств требуются напряжения различных характеристик. Трансформатор — это конструкция, использующая индуктивную работу магнитного поля. Катушки из ленты или проволоки, объединенные общим током, увеличивают или уменьшают напряжение. В телевизоре для работы транзисторов и микросхем используется 5В, для питания кинескопа требуется несколько киловольт при использовании каскадного генератора.

Изолированные обмотки расположены на сердечнике из самопроизвольно намагниченного материала с определенным значением напряжения. В более старых установках использовалась существующая частота сети, около 60 Гц. В современных схемах питания электроприборов используются высокочастотные импульсные трансформаторы. Переменное напряжение выпрямляется и преобразуется генератором в значение с заданными параметрами.

Напряжение стабилизируется блоком управления ШИМ. На трансформатор передаются высокочастотные импульсы, и получаются стабильные выходные значения. На смену массе и тяжести устройств прошлых лет пришла легкость и небольшие размеры. Линейные показатели агрегата пропорциональны мощности в соотношении 1: 4; для уменьшения габаритов устройства частота тока увеличивается.

Массивные устройства используются в цепях питания, когда необходимо создать минимальный уровень рассеивания высокочастотных шумов, например, при обеспечении качественного звука.

Особенности выбора

Силовые трансформаторы требуют при выборе учитывать требования потребителей электроэнергии. При установке оборудования для электроснабжения необходимо правильно рассчитать мощность оборудования. Если используется несколько агрегатов, в случае аварийной остановки один из них должен полностью компенсировать работу другого устройства.

также важно обратить внимание на качество системы защиты. Его следует активировать при перегрузках, внутренних повреждениях элементов конструкции. К ним относятся средства контроля уровня давления масла, внутренней температуры, обмотки, газообразования.

Составляющие конструкции

Высоковольтные линии электропередачи напряжением более 6 тысяч вольт защищены специальными устройствами, преобразующими переменный электрический ток и защищающими сети от сильных перенапряжений. Есть два типа таких устройств:

• обычные трансформаторы;
• автотрансформаторы.

Обе разновидности имеют схожий дизайн и функциональность. Стандартная конструкция трансформатора включает следующие компоненты:

• Ферромагнитный сердечник. Он заключен в специальный прочный корпус, не позволяющий агрессивной среде повредить его.
• Обмотка. Выпускается из меди и алюминия, имеет круглое или прямоугольное сечение. Концентрическая обмотка выполнена в виде цилиндров, расположенных один в другом. Рядом с сердечником расположено несколько слоев обмотки низкого напряжения. Винтовая обмотка высокого напряжения установлена ​​на специальном цилиндре, который выполняет роль изолятора. Стропила, на которых располагается обмотка, имеют особую защиту.
• Газовое реле. Находясь в трубопроводе между магистралью и расширительным баком, он пропускает весь газ, образующийся при нагревании масла. Реле срабатывает даже при минимальном выбросе газа. Если объем газа увеличивается, об этом предупреждают световые и звуковые датчики. В случае образования большого количества газа, чтобы избежать разложения маслянистых веществ, переключатели всего трансформатора автоматически активируются.
• Хороший градусник. Термометр необходим для постоянного контроля температуры поверхностных слоев масла.
• Фен. Он предотвращает попадание влаги из воздуха в масло и ухудшение его диэлектрических параметров.
• Водосточная труба. Чтобы масло текло в нужном количестве, один конец трубки подсоединяют к основному баку трансформатора, второй находится на уровне чуть выше расширителя.
• Защитная мембрана. Крепится к краю выхлопной трубы и выполняет защитную функцию в случае аварийного перенапряжения. Некоторые устройства могут использовать сильфон или клапанные элементы вместо диафрагмы.
• Втулки. С их помощью обеспечивается безопасная работа устройства. Для удобства использования устройство оснащено ручкой на крышке бачка.

Откуда он появился

В начале 19 века ученые изучали свойства магнитного поля. И экспериментально было показано, что переменное магнитное поле способно создать ток: он фиксировался приборами на проводе. При этом его стоимость давно никто не измерял.

К середине того же века были изучены свойства ферромагнетиков и параметры магнитного поля, и даже появился прототип трансформатора — катушка Румкорфа. Наконец, в 1876 году русский ученый П. Н. Яблочков запатентовал первый в мире стержневой трансформатор.

Чуть позже в Англии начали производить первые трансформаторы с замкнутым сердечником, которые стали прототипом практически всех современных устройств этого типа. Все дальнейшие работы велись в сторону усовершенствования и основывались на изучении эксплуатационных свойств этого устройства. Следовательно, были введены сердечники из слоистого материала, масляное охлаждение. В СССР распространение трансформаторов шло рука об руку с электрификацией всей страны с конца 1920-х годов.

Магнитопровод

В трехфазных трансформаторах I-II типоразмера чаще всего используются асимметричные магнитопроводы трехстержневого типа. Магнитопровод собран из отдельных тонких пластин электротехнической стали, изолированных друг от друга пленкой специального термостойкого покрытия или краски КФ-965. Обвязка — сборка пластин в обвязке (рис. 4), полученная чередованием слоев: пластины стержней входят в ярма, а пластины ярм — в стержни. Сечение стержней многоступенчатое, приближается по форме круга для лучшего использования пространства внутри обмоток (рис. 5). Сечение ярма может быть использовано по-разному: многоступенчатое (повторяющее форму стержней), прямоугольное (рисунок 6, а), Т-образное (рисунок 6, б) и крестообразное (рисунок 6, в).

Рис. 4 — Сборка пластин магнитопровода в обвязке и Рис. 5 — Форма поперечного сечения стержней магнитопровода, где D0 — диаметр описанной окружности стержня

Рис. 6 — Поперечные сечения ярм магнитопровода

И верхняя, и нижняя пластины ярма скреплены балками ярма, стянутыми вместе тремя горизонтальными нажимными штифтами. Шпильки изолированы из стали ярма бумажно-бакелитовыми трубками и изоляционными шайбами. Активная сталь магнитопровода заземлена полоской луженой меди 2 (рисунок 7), вставленной одним концом между пластинами первой пачки, а другим концом между прокладкой картона и ярмом нижнего блока сторона напряжения (НН).

Рис. 7 — Установка заземления магнитопровода

Как выбрать силовой трансформатор

Трансформатор является сердцем понижающих и распределительных подстанций. Выбор силового трансформатора связан с рядом нюансов и характеристик, рассмотренных в этой статье. Основные принимаемые во внимание параметры:

1. Первичное напряжение (ВН) — высокий уровень напряжения электросети. Например, 6, 10 или 20 кВ.
2. Вторичное напряжение (LV) — низкий уровень напряжения, необходимый для питания потребителей электроэнергии. Например, 0,38 кВ или 0,23 кВ.
3. Количество фаз и частота (Гц).
4. Нагрузка в кВА с учетом потенциального роста мощности в будущем.
5. Место установки силового трансформатора: внешнее / внутреннее.
6. Диаграмма нагрузки.
7. Категория надежности электроснабжения потребителей.
8. Перегрузочная способность трансформатора.

При выборе номинальной мощности руководствуйтесь графиком суточной нагрузки, который отображает среднесуточную и максимальную активную нагрузку (кВт), а также расчетную активную нагрузку (при отсутствии суточных графиков), скорость увеличения нагрузки и стоит электричество. Выделяют следующие типы силовых трансформаторов, представленные в таблице:

Основные показатели мощности силовых трансформаторов.

Если взять за критерии определения другие показатели и характеристики, то можно выделить следующие типы силовых трансформаторов:

• количество фаз — одна или три. Трехфазный силовой трансформатор — это наиболее часто используемое электрическое устройство на подстанциях;
• количество обмоток: три или две обмотки;
• в зависимости от назначения трансформаторы могут быть повышающими или понижающими;
• если взять за критерий место установки, то различаем внешние и внутренние устройства;
• по типу охлаждения устройства делятся на две категории: силовые трансформаторы сухие (с воздушным охлаждением) и маслонаполненные силовые трансформаторы.

Независимо от типа, характеристик мощности или размеров, принцип действия силового трансформатора основан на явлении электромагнитной индукции. Когда в устройство подается ток с определенными характеристиками, он проходит через замкнутую магнитную цепь и попадает в первичную и вторичную обмотки.

В зависимости от количества витков в обмотках определяется коэффициент напряжения. Если количество витков в первичной обмотке меньше, то это повышающий трансформатор, если наоборот, речь идет о понижающем трансформаторе.

На практике номинальное значение мощности выбирается на основе кривой нагрузки и начального коэффициента нагрузки. Номинальная полная мощность трансформатора должна быть больше номинальной полной мощности. Также необходимо учитывать температуру, при которой эксплуатируется трансформатор.

Трансформаторы специального назначения

Преобразователи напряжения, не предназначенные для освещения и силовых нагрузок, представляют собой специальные трансформаторы. Они бывают разных типов: измерительные, сварочные, автотрансформаторы.

Измерительные преобразователи напряжения

Измерительные трансформаторы используются для включения приборов учета в цепях высокого напряжения. Их использование позволяет:

• расширение границ измерения систем переменного тока;
• повысить защищенность людей, обслуживающих устройства;
• для измерения используйте приборы небольшого размера и веса.

Первичная обмотка измерительных трансформаторов подключена к сети, а измерительные приборы — ко вторичной.

Сварочное оборудование

Сварочные трансформаторы снижают сетевое напряжение (220 В или 380 В) до требуемых 60-70 В. Низкое напряжение во время сварки обеспечивает безопасность людей, выполняющих сварку. Понижение значения напряжения ниже 60В недопустимо из-за того, что дуга может просто не загореться.

Автотрансформатор с плавным регулированием напряжения

В машинных отделениях автотрансформаторы используются для пуска двигателей большой мощности, а также в лабораториях при проведении различного рода испытаний.

Основная отличительная черта автотрансформаторов — наличие электрического соединения между первичной и вторичной обмотками. У понижающих автотрансформаторов этот факт является недостатком, так как при недостаточном соблюдении техники безопасности, в аварийном режиме выход из строя устройства может поставить под угрозу жизнь и здоровье обслуживающего персонала.

Назначение и принцип действия трансформатора

Назначение и принцип работы трансформатора — передача электрической энергии на значительные расстояния от электростанций к различным потребителям: промышленным предприятиям, населению и т.д. С использованием электродвижущей силы и магнитной индукции.

Трансформаторы позволяют значительно сэкономить на стоимости кабелей и снизить потери мощности в линиях электропередач. Поскольку поперечное сечение проводов зависит от силы тока, увеличивая напряжение и уменьшая силу тока (без уменьшения передаваемой мощности), можно эффективно передавать напряжение на значительные расстояния.

передача электроэнергии через трансформаторы

Это позволяет сэкономить на линиях электропередач:

1. Использование проводов с уменьшенным сечением снижает расход цветных металлов;
2. Снижаются потери мощности при передаче электроэнергии на большие расстояния.

На электростанциях электрическая энергия вырабатывается с помощью синхронных генераторов и варьируется от 11 кВ до 20 кВ, в некоторых случаях может использоваться напряжение 30-35 кВ. Эти значения не подходят как в быту, так и в промышленном производстве из-за слишком высокого напряжения. Но этих напряжений также недостаточно для экономичной передачи электроэнергии на расстояние. Поэтому на выходе электростанций устанавливаются повышающие трансформаторы, повышающие напряжение до 750 кВ, напряжение U = 750 кВ, которое передается напрямую по линиям электропередачи.

Приемники электроэнергии: даже различные бытовые приборы, электродвигатели, станки в производстве по соображениям безопасности и трудностям производственного проектирования (требования к усиленной изоляции) не могут работать с такими высокими напряжениями. Они рассчитаны на меньшее напряжение, как правило, дома оно составляет 220 В, а на работе — 380 В.

Повышающие трансформаторы используются для передачи электроэнергии на большие расстояния, а понижающие трансформаторы используются для распределения электроэнергии в точках ответвления потребителей.

Электроэнергия на пути от электростанции до потребителя может быть преобразована в 3 или 4 раза. Электричество преобразуется с помощью магнитной цепи трансформатора и переменного магнитного поля.

Принцип действия и режимы работы

Простой трансформатор имеет пермаллой, ферритовый сердечник и две обмотки. Магнитная цепь состоит из ряда лент, пластин или печатных элементов. Он вытесняет магнитный поток, генерируемый электричеством. Принцип работы силового трансформатора заключается в преобразовании индикаторов тока и напряжения с помощью индукции, при этом частота и форма графика движения заряженных частиц остаются неизменными.

В повышающих трансформаторах предполагается более высокое напряжение на вторичной обмотке, чем на первичной обмотке. В понижающих устройствах входное напряжение выше, чем выходное напряжение. Спиральный сердечник помещается в емкость с маслом.

При включении переменного тока на первичной катушке образуется переменное магнитное поле. Он замыкается на сердечнике и влияет на вторичный контур. Электродвижущая сила создается и передается нагрузкам, подключенным к выходу трансформатора. Станция работает в трех режимах:

1. Минимум характеризуется разомкнутым состоянием вторичной катушки и отсутствием тока внутри обмоток. В разряженной первичной батарее течет электрическая энергия, равная 2-5% от номинала.
2. Работа под нагрузкой происходит при подключении источника питания и потребителей. Силовые трансформаторы показывают энергию в двух обмотках, работа в таком регулировании обычна для агрегата.
3. Короткое замыкание, при котором сопротивление вторичной обмотки остается единственной нагрузкой. Режим позволяет определять тепловые потери обмоток сердечника.

Режим холостого хода

Электричество в первичной катушке равно величине намагничивающего переменного тока, вторичный ток показывает нулевые значения. Электродвижущая сила исходной катушки в случае ферромагнитного наконечника полностью заменяет напряжение источника, токи нагрузки отсутствуют. В режиме холостого хода обнаруживаются мгновенные потери зажигания и вихревые токи, а также определяется компенсация реактивной мощности для поддержания необходимого выходного напряжения.

В установке без ферромагнитного проводника отсутствуют потери из-за изменений магнитного поля. Ток холостого хода пропорционален сопротивлению первичной обмотки. Способность сопротивляться прохождению заряженных электронов трансформируется путем изменения частоты тока и величины индукции.

Работа при коротком замыкании

На первичную обмотку подается небольшое переменное напряжение, выводы вторичной обмотки закорочены. Индикаторы входного напряжения подбираются таким образом, чтобы ток короткого замыкания соответствовал номинальному или номинальному значению агрегата. Величина напряжения короткого замыкания определяет потери в катушках трансформатора и скорость потока относительно материала проводника. Часть постоянного тока превышает сопротивление и преобразуется в тепловую энергию, сердечник нагревается.

Напряжение короткого замыкания рассчитывается в процентах от номинального значения

Параметр, получаемый при работе в этом режиме, является важной особенностью агрегата. Умножение его на ток короткого замыкания дает потери мощности

Рабочий режим

При подключении нагрузки во вторичной цепи возникает движение частиц, вызывающее магнитный поток в проводнике. Он направлен от потока, создаваемого первичной обмоткой. В первичной обмотке возникает несоответствие между электродвижущей силой индукции и источником питания. Ток в исходной спирали нарастает до того момента, пока магнитное поле не приобретет свое первоначальное значение.

Магнитный поток вектора индукции характеризует прохождение поля через выбранную поверхность и определяется интегралом по времени индикатора мгновенной силы в первичной катушке. Показатель экспоненты сдвинут по фазе на 90 ° по отношению к движущей силе. ЭДС, наведенная во вторичной цепи, по форме и фазе совпадает с ЭДС в первичной обмотке.

Сравнение TM и TMG

Ниже приводится сравнение двух типов трансформаторов и основные различия между конструкциями TM и TMG. Для наглядности и удобства различия сведены в единую таблицу.

Таблица 1 — Конструктивные и качественные различия масляных трансформаторов ТМГ и ТМ.

Трансформатор TMG	Трансформатор ТМ
Толщина стенки стального резервуара толщиной 1 — 1,5 мм — гофрированный резервуар.	Толщина стальных стенок резервуара составляет 2,5 — 4 мм.
Колебания температуры (нагрев) компенсируются упругой деформацией волнистости резервуара.	Масло охлаждается в пластинчатых или коробчатых радиаторах.
Масло не контактирует с воздухом благодаря герметичному корпусу. Благодаря этому масло не окисляется, не смачивается и не образуется осадка.	необходимо следить за уровнем масла, периодически доливать его, при заливке внутренний объем трансформатора контактирует с воздухом, масло меняет свое качество.
Нет необходимости брать регулярные пробы масла для ежегодных испытаний и проверок	Ежегодное испытание масла на электрическую прочность.
Диэлектрические свойства масла сохраняются в первозданном виде	Диэлектрические свойства масла постоянно меняются.
Расширительный бачок отсутствует	Масляный расширитель расположен на крышке бака трансформатора
Плавающий масляный манометр, установленный на крышке бака	Указатель уровня масла расположен в конце расширительного бачка
Трансформатор не требует капитального ремонта в течение всего срока службы. Не требует дополнительных эксплуатационных испытаний.	Обязательное обслуживание, периодические высоковольтные испытания, проверка сорбента на степень влажности
Избыточное давление в гофробаке ТМГ при эксплуатации не превышает 0,23 кгс / см3. Предохранительный клапан ограничения давления гарантирует безотказную работу.	Проблема избыточного давления решается с помощью расширительного бака и предохранительного мембранного клапана.
Низкая устойчивость к случайным механическим воздействиям при транспортировке или установке на месте. Не превышайте угол наклона во время транспортировки.	Очень высокая прочность и устойчивость к случайным механическим воздействиям, например, при транспортировке
Срок действия не менее 25 — 30 лет	Продолжительность 40-50 лет

Конструкция устройства

Силовые трансформаторы предназначены для преобразования (преобразования) переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения — ниже или выше. Трансформаторы, которые снижают напряжение, называют понижающими, а трансформаторы, повышающими напряжение, — повышающими.

Трансформаторы состоят из двух обмоток и трех обмоток. Последние, помимо обмотки НН и ВН, имеют обмотку СН (среднего напряжения). Трехобмоточный силовой трансформатор позволяет снабжать потребителей электроэнергией разного напряжения.

Схема устройства трансформатора в масле.

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

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

В особых случаях применяются трансформаторы с резервуарами, заполненными негорючей жидкостью — совтолом. Основой конструкции трансформатора является активная часть, состоящая из магнитопровода с 3 обмотками низкого напряжения и 2 розетками высокого напряжения и расположенным на нем коммутирующим устройством.

Магнитопровод, состоящий из отдельных тонких листов специальной трансформаторной стали, изолированных друг от друга покрытием, состоит из стержней, верхнего и нижнего ярма. Такая конструкция помогает снизить потери на нагрев из-за инверсии намагниченности (гистерезиса) и вихревых токов.

Соединительные провода от концов обмоток и их ответвлений, предназначенные для регулирования напряжения, называются отводами, которые состоят из неизолированных медных проводов или проводов, изолированных кабельной бумагой или трубкой гетинакса.

Условия эксплуатации

ТТ требует высокой степени надежности с высокими значениями напряжения и мощности. Это влияет на качество работы, профилактику. Проводятся плановые работы по правильному и комплексному обслуживанию, ремонту, тестированию, настройке. Трансформаторы и оборудование находятся в местах постоянного обслуживания персонала. Карты ежедневного осмотра, контрольно-измерительные приборы проверяют рабочее состояние электросети, трансформаторов.

Проверяют показания датчиков прибора, измеряют:

• Температура.
• Давление.
• Уровень масла.
• Скорость исчерпания влагопоглотителей.
• Состояние регенераторов масла.

Проверяются утечки масла в каркасе трансформатора, внешних распределительных щитах, внутренних распределительных щитах, механические повреждения в корпусе, фланцевые соединения (масло, охлаждающая жидкость), радиаторы, вентиляторы, участки труб. Контролируется количество работающих вентиляторов, уровень масла в газоанализаторе при определенной нагрузке трансформатора. Каждый режим имеет свое количество работающего оборудования, параметры охлаждающей среды, газа, воды, масла. В аппаратах с постоянным штатом обследования проводятся реже: раз в 30 дней. Обследование внешних распределительных щитов, распределительных щитов, внутренних распределительных щитов, точек трансформации проводится не реже 1 раза в ½ года.

Согласно графику ТО, масло доливают во время ТО, заменяя непригодное трансформаторное масло на новый состав. Качество масла определяется химическими лабораторными анализами. ПУЭ содержит инструкции для трансформаторов, оборудования и критерии для масла, визуальный осмотр и требования к цвету. В аварийных условиях, резком изменении температуры наружного воздуха, проводятся внеплановые проверки.

Защита подлежит проверке. Раз в 365 дней проводится проверка на лабораторный анализ масла. Периодичность технического обслуживания устройств регулирования напряжения силовых трансформаторов связана с проверкой окисления контактов из меди, латуни. Делают профилактику, чистку, смазку, переборку, затяжку динамометрическим ключом для уменьшения переходного сопротивления в контактном узле.

Для смены оксидной пленки 2 раза каждые 365 дней трансформаторы отключают от электричества, их нагрузку доводят до 0, переключатели несколько раз устанавливают во всевозможные регулируемые положения. Способы смены позиций осуществляются в осенне-зимний переходный период до максимальной нагрузки.

Режим работы и типы, применяемые на тяговой подстанции

Трансформаторы для тяговых подстанций переменного тока делятся на группы по условиям эксплуатации.

Устройство, установленное на железных дорогах:

• Служба поддержки.
• Без выхода.
• Средний.

Поддерживающие устройства используются для питания других объектов. Тупики питаются электричеством от соседних трансформаторов, промежуточные устанавливаются между двумя соседними подстанциями.

Специальные типы используются для городского транспорта. Первая группа устройств требует регулярного обслуживания. Второй работает полностью автоматически. Работа трансформаторов третьего типа регулируется по технологии дистанционного управления, поэтому для обслуживания таких устройств не требуется работа обслуживающего персонала.

Продукция Metro:

• Тяга.
• Вниз.
• Снижение тяги.

Нижние питаются электричеством от городских сетей. Понижение снижает напряжение до 400-220 вольт, питает электростанции и освещение. Подстанции снижают напряжение до необходимого уровня.