Ярмо; 2 — стержень; 3 — обмотки; 4 — тороидальный магнитопровод
Область применения трансформатора.
Трансформаторы широко используют для следующих целей.
Для передачи и распределения электрической энергии. Обычно на электростанциях генераторы переменного тока вырабатывают электрическую энергию при напряжении 6—24 кВ. Передавать же электроэнергию на дальние расстояния выгодно при больших напряжениях, поэтому на каждой электростанции устанавливают трансформаторы, повышающие напряжение.
Для обеспечения нужной схемы включения вентилей в преобразовательных устройствах и согласования напряжений на входе и выходе преобразователя. В вентильных преобразователях, выпрямляющих переменный ток или преобразующих его из постоянного в переменный (инверторы), отношение напряжений на входе и выходе зависит от схемы включения вентилей. Поэтому если на вход преобразователя подается стандартное напряжение, то на выходе получается нестандартное. Для устранения этого недостатка вентильные преобразователи, как правило, снабжают трансформаторами, обеспечивающими стандартное выходное напряжение при принятой схеме включения вентилей. Кроме того, ряд схем включения вентилей требует обязательного применения трансформатора. Трансформаторы, применяемые для этой цели, называют преобразовательными. Их мощность достигает тысяч киловольт-ампер, напряжение 110 кВ; они работают при частоте 50 Гц и более. Рассматриваемые трансформаторы выполняют одно-, трех- и многофазными с регулированием выходного напряжения в широких пределах и без регулирования.
Для различных технологических целей: сварки (сварочные трансформаторы), питания электротермических установок (электропечные трансформаторы) и др. Мощность их достигает десятков тысяч киловольт-ампер при напряжении до 10 кВ; они работают обычно при частоте 50 Гц.
Для питания различных цепей радио- и телевизионной аппаратуры; устройств связи, автоматики в телемеханики, электробытовых приборов; для разделения электрических цепей различных элементов этих устройств; для согласования напряжений и т. п. Трансформаторы, используемые в этих устройствах, обычно имеют малую мощность (от нескольких вольт-ампер до нескольких киловольтампер), невысокое напряжение, работают при частоте 50 Гц и более. Их выполняют двух-, трех- и многообмоточными; условия работы, предъявляемые к ним требования и принципы проектирования весьма специфичны.
Для включения электроизмерительных приборов и некоторых аппаратов, например реле, в электрические цепи высокого напряжения или в цепи, по которым проходят большие токи, с целью расширения пределов измерения и обеспечения электробезопасности. Трансформаторы, применяемые для этой цели, называют измерительными. Они имеют сравнительно небольшую мощность, определяемую мощностью, потребляемой электроизмерительными приборами, реле и др.
Паспортные данные трансформатора.
| Тип | Номинальная мощность SН, кВА | Номинальное напряжение, Uн,кВ | Потери мощности, кВт | Ток Н.Х., Інх, % | Напряжение К.З., Uкз,% | ||
| ВН | НН | ΔРнх | ΔРкз | ||||
| ТМ-20/6 | 6,3 | 0,23;0,4 | 0,18 | 0,60 | 9,0 | 5,5 | |
| ТМ-20/10 | 0,23;0,4 | 0,22 | 0,60 | 10,0 | 5,5 | ||
| ТМ-30/6 | 6,3 | 0,23;0,4 | 0,25 | 0,85 | 8,0 | 5,5 | |
| ТМ-30/10 | 0,4 | 0,30 | 0,85 | 9,0 | 5,5 | ||
| ТМ-50/6 | 6,3 | 0,23;0,4; 0,525 | 0,35 | 1,32 | 7,0 | 5,5 | |
| ТМ-50/10 | 0,23;0,4 | 0,44 | 1,32 | 8,0 | 5,5 | ||
| ТМ-100/10 | 0,23;0,4; 0,525 | 0,73 | 2,40 | 7,5 | 5,5 | ||
| ТМ-100/6 | 6,3 | 0,23;0,4; 0,525 | 0,60 | 2,40 | 6,5 | 5,5 | |
| ТМ-100/35 | 0,525 | 0,90 | 2,40 | 8,0 | 6,5 | ||
| ТМ-180/6 | 6,3 | 0,23;0,4; 0,525 | 1,00 | 4,00 | 6,0 | 5,5 | |
| ТМ-180/10 | 0,23;0,4; 0,525 | 1,20 | 4,10 | 7,0 | 5,5 | ||
| ТМ-180/35 | 0,23;0,4; 0,525; 10,5 | 1,50 | 4,10 | 8,0 | 6,5 | ||
| ТМ-320/6 | 6,3 | 0,23;0,4; 0,525 | 1,60 | 6,10 | 6,0 | 5,5 | |
| ТМ-320/10 | 0,23;0,4; 0,525 | 1,90 | 6,20 | 7,0 | 5,5 | ||
| ТМ-320/35 | 0,23;0,4; 6,3;0,525; 10,5 | 2,30 | 6,20 | 7,5 | 6,5 | ||
| ТМ-560/10 | 0,23;0,4; 0,525 | 2,50 | 9,40 | 6,0 | 5,5 | ||
| ТМ-560/35 | 0,23;0,4; 0,525 | 3,35 | 9,40 | 6,5 | 6,5 | ||
| ТМ- ' 1000/35 | 0,4;10,5 | 5,10 | 15,00 | 5,5 | 6,5 | ||
| ТМ-1800/10,6 | 10;6,3 | 6,3;0,525; 0,4 | 8,00 | 24,00 | 4,5 | 5,5 | |
| ТМ-1800/35 | 6,3;0,525; 0,4; 10,5 | 8,30 | 24,00 | 5,0 | 6,5 | ||
| ТМ-750/10,6 | 10;6,3 | 0,23;0,4 0,525 | 4,10 | 11,90 | 6,0 | 5,5 | |
| ТМ-3200/10 | 6,3 | 11,00 | 37,00 | 4,0 | 5,5 | ||
| ТМ-3200/35 | 38,5 | 6,3;10,5 | 11,50 | 37,00 | 4,5 | 7,0 | |
| ТМ-5600/10 | 6,5 | 18,00 | 56,00 | 4,0 | 5,5 | ||
| ТМ-5600/35 | 38,5 | 6,3;10,5 | 18,50 | 57,00 | 4,5 | 7,5 |
Разновидности трансформаторов по назначению и типу.
Основное назначение трансформаторов — изменять напряжение переменного тока. Трансформаторы применяются также для преобразования числа фаз и частоты. Наибольшее распространение имеют силовые трансформаторы напряжения, которые выпускаются электротехнической промышленностью на мощности свыше миллиона киловольт-ампер и на напряжения до 1150 - 1500 кВ.
Для передачи и распределения электрической энергии необходимо повысить напряжение турбогенераторов и гидрогенераторов, установленных на электростанциях, с 16 - 24 кВ до напряжений 110, 150, 220, 330, 500, 750 и 1150 кВ, используемых в линиях передачи, а затем снова понизить до 35; 10; 6; 3; 0,66; 0,38 и 0,22 кВ, чтобы использовать энергию в промышленности, сельском хозяйстве и быту.
Трансформаторы имеют две или несколько обмоток, индуктивно связанных друг с другом. Обмотки, потребляющие энергию из сети, называются первичными. Обмотки, отдающие электрическую энергию потребителю, называются вторичными.
Многофазные трансформаторы имеют обмотки, соединенные в многолучевую звезду или многоугольник. Трехфазные трансформаторы имеют соединение в трехлучевую звезду и треугольник.
Повышающие и понижающие трансформаторы.
В зависимости от соотношения напряжений на первичной и вторичной обмотках трансформаторы делятся на повышающие и понижающие. В повышающем трансформаторе первичная обмотка имеет низкое напряжение, а вторичная — высокое. В понижающем трансформаторе, наоборот, вторичная обмотка имеет низкое напряжение, а первичная — высокое.
Трансформаторы, имеющие одну первичную и одну вторичную обмотки, называются двухобмоточными. Достаточно широко распространены трехобмоточные трансформаторы, имеющие на каждую фазу три обмотки, например две на стороне низкого напряжения, одну — на стороне высокого напряжения или наоборот. Многофазные трансформаторы могут иметь несколько обмоток высокого и низкого напряжения.
По конструкции силовые трансформаторы делят на два основных типа — масляные и сухие.
В масляных трансформаторах магнитопровод с обмотками находится в баке, заполненном трансформаторным маслом, которое является хорошим изолятором и охлаждающим агентом.
Сухие трансформаторы охлаждаются воздухом. Они применяются в жилых и промышленных помещениях, в которых эксплуатация масляного трансформатора является нежелательной. Трансформаторное масло является горючим, и при нарушении герметичности бака масло может повредить другое оборудование.
Автотрансформаторы.
Наряду с трансформаторами широко применяются автотрансформаторы, в которых имеется электрическая связь между первичной и вторичной обмотками. При этом мощность из одной обмотки автотрансформатора в другую передается как магнитным полем, так и за счет электрической связи. Автотрансформаторы строятся на большие мощности и высокие напряжения и применяются в энергосистемах, а также используются для регулирования напряжения в установках небольшой мощности.