Конструкция и маркировка трансформаторов

Трансформатор – электромагнитный аппарат с двумя или более обмотками,

имеющими между собой магнитную связь, который служит для преобразования

переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения

той же частоты.

Если первичное напряжение больше вторичного, то трансформатор называют понижающим, если первичное напряжение меньше вторичного – повышающим.

Использование трансформаторов

1. Для передачи и распределения электрической энергии (силовые трансформаторы).

Генераторы дают напряжение от 6 до 24 кВ, передают энергию на напряжении 110, 220, 330, 500, 750 кВ. Для повышения напряжения используют трансформаторы. При потреблении электроэнергии напряжение понижают до 220/380 В, следовательно, тоже необходимы трансформаторы. Таким образом, электроэнергия пока она доходит до потребителя обычно преобразуется 5-6 раз.

2. Для обеспечения схемы включения вентилей в преобразовательных устройствах и согласования напряжения на входе и выходе преобразователя (преобразовательные трансформаторы).

В вентильных преобразователях для выпрямления тока и преобразования его в переменный ток, отношение напряжения на входе и на выходе зависит от схемы включения вентилей. Следовательно, при подаче на вход стандартного напряжения на выходе будет нестандартное; поэтому нужен трансформатор.

3. Для технологических целей – сварка, питание электрических печей (печные и сварочные трансформаторы).

4. Для преобразования частоты, получения импульсных сигналов, питания цепей радиоаппаратуры, устройств связи автоматически и телемеханики электробытовых приборов.

5. Для включения измерительных приборов – преобразуют ток или напряжение (измерительные трансформаторы тока и напряжения).

Классификация трансформаторов

• По числу фазных обмоток трансформаторы бывают однофазные, трехфазные и многофазные.

• По числу систем фазных обмоток - двухобмоточные и многообмоточные.

• По конструкции силовые трансформаторы делятся на два типа: сухие и масляные. Сухие трансформаторы охлаждаются воздухом. В масляных трансформаторах магнитопровод с обмотками находится в баке, заполненном трансформаторным маслом. Недостатком масла является его горючесть и, при некоторых условиях, способность образовывать с воздухом взрывоопасные смеси. Для устранения этих недостатков вместо масла используют специальные жидкости: совтол и пиранол (не окисляющиеся и химически устойчивые).

Основные элементы трансформатора – магнитная система (сердечник) с обмотками.

Магнитопровод состоит из стержней – часть, охватываемая обмотками, и ярма – участка, который связывает стержни.

Сердечник набирается из листов специальной трансформаторной стали толщиной 0,35; 0,5 мм. Для изоляции листов применяется бумага толщиной 0,03 мм и масляный лак.

Кроме магнитной системы и обмоток в масляном трансформаторе имеются:

- бак (чугун, конструкционная сталь). Он может быть гладким (до 30 кВА) или трубчатым (до 3000 кВА), чтобы увеличить поверхность охлаждения трансформатора.

- расширитель – резервуар, частично заполненный маслом.

- маслоуказатель – располагается на расширителе, позволяет определить уровень масла. Уровень рассчитывается таким образом, чтобы при любых внешних изменениях окружающей среды, нагреве (при возрастании нагрузки) обмоток маслу было куда расширяться. Бак должен быть полностью залит трансформаторным маслом, чтобы уменьшить поверхность контактирования масла с воздухом (окисление ведет к ухудшению свойств трансформаторного масла).

- радиаторы – располагаются на баке, используются в крупных трансформаторах для увеличения поверхности охлаждения (до 10000 кВА).

- изоляторы ВН и НН – располагаются на крышке, выполняются из фарфора или керамики. Размеры зависят от мощности трансформатора. В крупных трансформаторах изоляторы могут быть маслонаполненными.

- регулятор напряжения – позволяет изменять напряжение на ±5%.

- выхлопная труба – соединяется с баком – это стальная труба со стеклянной мембраной на конце толщиной 3-5 мм. Служит для газовой защиты. Повреждение обмоток приводит к испарению масла, выделяются газы, которые выдавливают мембрану, деформации бака не происходит.

- газовое реле – осуществляет тепловую защиту трансформатора. Располагается между расширителем и баком. Перегрев способствует разрушению изоляции, следовательно, газы попадают в реле и вытесняют оттуда масло, а поплавок опускается и замыкает сигнальную цепь.

Обмотки трансформатора

Выполняются из медного или алюминиевого провода.

Конструкция обмоток включает:

- изоляционные детали (для создания главной и продольной изоляции);

- выводные концы;

- регулировочные ответвления;

- емкостные кольца и экраны.

Основным элементом обмотки является виток, который выполняется одним проводом или группой параллельных проводов. Ряд витков на цилиндрической поверхности образуют слой.

Буквенные обозначения трансформаторов: ТМ, ТС, ТСЗ, ТД, ТДЦ, ТМН, ТДН, ТЦ, ТДГ, ТДЦГ, ОЦ, ОДГ, ОДЦГ, АТДЦТНГ, АОТДЦН и т. д.

Первая буква обозначает число фаз (Т - трехфазный, О - однофазный). Далее следует обозначение системы охлаждения: М - естественное масляное, т. е. естественная циркуляция масла, С - сухой трансформатор с естественным воздушным охлаждением открытого исполнения, Д - масляное с дутьем, т. е. с обдуванием бака при помощи вентилятора, Ц - принудительная циркуляция масла через водяной охладитель, ДЦ - принудительная циркуляция масла с дутьем.

Буква Р после числа фаз в обозначении указывает, что обмотка низшего напряжения представлена двумя (тремя) обмотками (расщеплена). Наличие второй буквы Т означает, что трансформатор трехобмоточный, двухобмоточный специального обозначения не имеет.

Следующие буквы указывают: Н - регулирование напряжения под нагрузкой (РПН), отсутствие - наличие переключения без возбуждения (ПБВ), Г - грозоупорный. А - автотрансформатор (в начале условного обозначения).

За буквенными обозначениями идут номинальная мощность трансформатора (кВА) и через дробь - класс номинального напряжения обмотки ВН (кВ). В автотрансформаторах добавляют в виде дроби класс напряжения обмотки СН. Иногда указывают год начала выпуска трансформаторов данной конструкции.

Шкала номинальных мощностей трехфазных силовых трансформаторов и автотрансформаторов (действующие государственные стандарты 1967 - 1974 гг.) высоковольтных сетей построена так, чтобы существовали значения мощности, кратные десяти: 20, 25, 40, 63, 100, 160, 250, 400, 630, 1000, 1600 кВА и т. д. Некоторое исключение составляют мощности 32000, 80000, 125000, 200000, 500000 кВА

Нормативный срок службы отечественных трансформаторов составляет 50 лет, поэтому в сетях энергосистем промышленных и сельскохозяйственных предприятии могут также эксплуатироваться трансформаторы, выпущенные до 1967 г. и обновленные вследствие капитального ремонта. Их шкала номинальных мощностей: 5, 10, 20, 30, 50, 100, 180, 320, 560, 750, 1000, 1800, 3200, 5600, ..., 31500, 40500, кВА и т. д.

Вопрос