Что такое трансформатор: устройство, принцип работы, схема и назначение

Типы трансформаторов по напряжению

Понижающий трансформатор

Это трансформатор, которые понижает напряжение. Допустим, на первичную обмотку мы подаем 220 Вольт, а снимаем 12 Вольт. В этом случае коэффициент трансформации (k) будет больше 1.

Повышающий трансформатор

Это трансформатор, который  повышает напряжение. Допустим,  на первичную обмотку мы подаем 10 Вольт, а со вторичной снимаем уже 110 В. То есть мы повысили наше напряжение 11 раз. У повышающих трансформаторов коэффициент трансформации меньше 1.

Разделительный или развязывающий трансформатор

Такой трансформатор используется в целях электробезопасности. В основном это трансформатор с одинаковым числом обмоток на входе и выходе, то есть его напряжение на первичной обмотке будет равняться напряжению на вторичной обмотке. Нулевой вывод вторичной обмотки такого трансформатора не заземлен. Поэтому, при касании фазы на таком трансформаторе вас не ударит электрическим током. Про его использование можете прочесть в статье про ЛАТР. У развязывающих трансформаторов коэффициент трансформации равен 1.

Маркировка силовых трансформаторов

Пример и расшифровка маркировки силового трансформатора АТДЦТН-125000/220/110/10-У1

Пример маркировки трансформатора с обозначением позиций, параметров и климатического исполнения приводится на рисунке.

1. Назначение трансформатора (в обозначении может отсутствовать)
   • А — автотрансформатор
   • Э — электропечной
2. Количество фаз
   • О — однофазный трансформатор
   • Т — трехфазный трансформатор
3. Расщепление обмоток (в обозначении может отсутствовать)
4. Cистема охлаждения
   1. Сухие трансформаторы
      • С — естественное воздушное при открытом исполнении
      • СЗ — естественное воздушное при защищенном исполнении
      • СГ — естественное воздушное при герметичном исполнении
      • СД — воздушное с дутьем
   2. Масляные трансформаторы
      • М — естественное масляное
      • МЗ — с естественным масляным охлаждением с защитой при помощи азотной подушки без расширителя
      • Д — масляное с дутьем и естественной циркуляцией масла
      • ДЦ — масляное с дутьем и принудительной циркуляцией масла
      • Ц — масляно-водяное с принудительной циркуляцией масла
   3. С негорючим жидким диэлектриком
      • Н — естественное охлаждение негорючим жидким диэлектриком
      • НД — охлаждение негорючим жидким диэлектриком с дутьем
5. Конструктивная особенность трансформатора (в обозначении может отсутствовать)
   • Л — исполнение трансформатора с литой изоляцией
   • Т — трехобмоточный трансформатор
   • Н — трансформатор с РПН
   • З – трансформатор без расширителя и выводами, смонтированными во фланцах на стенках бака, и с азотной подушкой
   • Ф – трансформатор с расширителем и выводами, смонтированными во фланцах на стенках бака
   • Г – трансформатор в гофробаке без расширителя – “герметичное исполнение”
   • У – трансформатор с симметрирующим устройством
   • П – подвесного исполнения на опоре ВЛ
   • э – трансформатор с пониженными потерями холостого хода (энергосберегающий)
6. Назначение (в обозначении может отсутствовать)
   • С — исполнение трансформатора для собственных нужд электростанций
   • П — для линий передачи постоянного тока
   • М — исполнение трансформатора для металлургического производства
   • ПН – исполнение для питания погружных электронасосов
   • Б – для прогрева бетона или грунта в холодное время года (бетоногрейный), такой же литерой может обозначаться трансформатор для буровых станков
   • Э – для питания электрооборудования экскаваторов (экскаваторный)
   • ТО – для термической обработки бетона и грунта, питания ручного инструмента, временного освещения
   • Ш – шахтные трансформаторы (предназначены для электроснабжения угольных шахт стационарной установки)
   • Г — трансформатор с грозозащитой
   • К — трансформатор с кабельными вводами

См. также

• Схема замещения трансформатора
• Справочные данные параметров трансформаторов до 35 кВ
• Справочные данные параметров трансформаторов от 35 кВ

Требования к распределительным устройствам: ОРУ, ЗРУ, ВРУ

ЛЭП подключается с ввода удалённой подстанции. Распределительные устройства: ОРУ, ВРУ, ЗРУ рассчитывают на протяжённость участка линии. СТ, ВЛ в РУ защищают от перенапряжения, токов короткого замыкания. Между РУ генерации электроэнергии и потребителем ставятся системы понижения напряжения. На 2 узлах: РУ, электрической подстанции ставятся мощные сивые установки. Они занимаются трансформацией электроэнергии большой мощности.

К промышленным относят мощные установки:

1. Силовые трансформаторы.
2. Автотрансформаторы.

Транспорт электрической энергии на далёкие расстояния требует уменьшать потери в РУ, оборудовании, магистральной сети. Применяется метод трансформации электричества. С генераторов электрический ток подаётся в СТ. Повышается напряжение до амплитуды ЛЭП.

Также вы можете прочитать информацию в книге, со страницы 55 до 76:Открыть книгу для чтения

Классификация трансформаторов

Трансформаторы бывают:

• повышающими (если на вторичной обмотке напряжение больше, чем на первичной);
• понижающими (если на второй катушке напряжение меньше, чем на первой).

Напряжение на первичной и выходной катушках зависит от соотношения количества витков обмоток на них. Чем их больше, тем выше напряжение. Соответственно, если входная обмотка имеет больше витков, чем выходная, на ней будет более высокое напряжение, и наоборот.

Трансформаторы отличаются обширной классификацией по назначению:

1. Силовой. Назначение силовых трансформаторов ясно из названия. В основном это устройства большой мощности, используемые в сетях ЛЭП для преобразования электрической энергии и передачи ее конечному потребителю. Использование таких устройств возможно в высоковольтных трехфазных сетях.
2. Автотрансформатор. Это прибор, в котором первичная и вторичная обмотки соединены между собой напрямую. Такое устройство характеризуется тремя выводами. Трансформаторы данного типа имеют повышенный риск высоковольтного удара по нагрузке. Поэтому они должны быть надежно заземлены.
3. Трансформатор тока или измерительный трансформатор. В таких устройствах первичную обмотку подключают последовательно в электроцепь с другими устройствами и получают гальваническую развязку. Первичная цепь контролируется изменением однофазной нагрузки, а вторичная катушка используется в цепи сигнализации или измерительных приборов. В таком типе устройства вторичная обмотка работает в режиме короткого замыкания. 
4. Трансформатор напряжения. Это устройство, понижающее напряжение. Обычно применяется для изоляции цепей защиты измерительных приборов.
5. Импульсный. Это прибор, созданный для преобразования импульсов при обязательном сохранении их формы. Устройство меняет амплитуду и полярность импульсных сигналов, не затрагивая форму.
6. Сварочный. Для работы такого устройства нужен большой сварочный ток, с помощью которого аппарат расплавляет металл. Сетевое напряжение при этом снижено до безопасного уровня.
7. Разделительный. Основной характеристикой такого прибора является отсутствие электрической связи между обводками. Силовые разделительные аппараты используют для повышения безопасности электросетей и для обеспечения гальванической развязки между узлами электроцепей.
8. Согласующий. Такое устройство применяется для согласования сопротивления в электронных схемах. Прибор обеспечивает минимальное искажение сигналов, создает развязки между узлами устройств в электрической цепи.
9. Пик-трансформатор. Аппарат преобразовывает синусоидальный ток в импульсное напряжение. Полярность напряжения на выходе меняется через каждые полпериода.
10. Воздушный. Это силовой трансформатор сухого охлаждения. Такой тип устройств обычно применяется для преобразования напряжения в сети, в том числе и в трехфазных схемах.
11. Масляный. Это силовой трансформатор, у которого охлаждение происходит с помощью специального масла. Такие приборы применяют при большой выходной мощности (выше 6 кВ), чтобы предотвратить разрушение изоляции обмоток вследствие их перегрева.
12. Сдвоенный дроссель. Устройство имеет абсолютно одинаковые катушки, между которыми образуется встречный индуктивный фильтр. Такой прибор эффективнее, чем у дросселя.
13. Вращающийся. Устройство состоит из двух половинок сердечника с катушками, которые вращаются относительно друг друга. Обмен сигналами в приборе происходит при больших скоростях вращения.

Обслуживание измерительных трансформаторов

Перед началом работы с поверхности трансформаторов удаляется смазка, пыль и прочие загрязнения. Протирка производится с использованием уайт-спирита. Ветошь не должна оставлять ворс. 

Трансформатор исследуется на наличие сколов, трещин и наличие следов коррозии. 

После визуального осмотра трансформатор подвергают испытанию или проверяют прибором/мегомметром (2500 В) на достаточность сопротивления изоляции.  Вторичная обмотка проверяется мегомметром со шкалой деления на 1000 В.

Ток холостого хода проверяется со стороны вторичной обмотки под напряжением равным 1,2 от номинального. Отличие полученного результата не должно быть отличным от паспортного больше чем на ±10%.

Основное требование к трансформаторам – номинальная мощность не должна быть больше указанных в паспорте изделия.

Качество электроэнергии в сети должно быть соответствующим требованиям ГОСТ 32144. 

Установка трансформатора должна производиться на место с обеспеченным доступом к клеммным контактам.

При обслуживании трансформатора измерения проверяют надежность контактного соединения.

Разомкнутые треугольные обмотки однофазных индукционных ТН обеспечивают безаварийность кабельных систем распределения энергии.

Для повышения надежности разомкнутых треугольных обмоток трансформатора напряжения в цепь добавляют стабилизаторы напряжения, ограничители, стабилитроны. Эти устройства поддерживают работоспособность систем распределения электроэнергии после аварий и сбоев.

Работы по обслуживанию измерительных трансформаторов производятся по наряду в соответствии с технологическими картами. Капитальный ремонт, например, у трансформаторов тока не делают. Если испытания и замеры сопротивления основной изоляции показали неудовлетворительные результаты трансформатор меняют на другой. Основная изоляция должна иметь сопротивление не менее 300 МОм.

Вторичная обмотка в отключенном и отсоединенном состоянии должна показать сопротивление не менее 50 МОм, с подключенными вторичными цепями не менее 1 МОм.

При обслуживании трансформаторов тока проверяют переходное сопротивление болтового контактного соединения. Оно не должно превышать 33 мкОм для контактов на 2000 А и не выше 60 мкОм для контактных соединений на 630 А. 

Технология ремонта измерительных трансформаторов: разборка магнитопровода, демонтаж и ремонт катушек, перемотка обмоток, замена пластин магнитопровода и прочее схожи с ремонтом силовых трансформаторов. На время ремонта трансформатора обмотки закорачивают между собой, чтобы исключить возможный контакт и обратную трансформацию и напряжение при выполнении ремонтных работ. 

Трансформаторы напряжения

Трансформаторы напряжения предназначены для трансформации и снижения напряжения в более низкое. Обычно необходимо это для измерения напряжения электроэнергии, идущей из сети. Трансформаторы напряжения помогают изолировать цепи измерения и защиты от самой электросети с электроэнергией высокого напряжения.

Трансформаторы напряжения бывают заземляемыми и незаземляемыми. Заземляемый трансформатор может быть однофазным и трехфазным. Однофазный имеет один заземленный конец первичной обмотки, а в трехфазном заземлена нейтраль обмотки первого уровня.

В незаземляемом трансформаторе напряжения вся первичная обмотка изолирована и земли.

Кроме того, различают трансформаторы напряжения каскадные и емкостные. В каскадных первичную обмотку разделяют на несколько секций, последовательно соединенных друг с другом. В этом случае мощность к обмотке вторичной передается с помощью дополнительных, играющих соединительную роль, обмоток. В емкостном трансформаторе напряжения есть емкостный делитель.

Также трансформаторы напряжения различаются по количеству обмоток. В двухобмоточных есть лишь одна вторичная обмотка, в трехобмоточных помимо основной вторичной обмотки присутствует и вторая. В зависимости от того, где необходимы трансформаторы напряжения, выбирают тот или иной тип устройств.

Что делает трансформатор

У трансформатора много полезных и важных функций:

Передает электричество на расстояние. Он способен повышать переменное напряжение. Это помогает передавать переменный ток на большие расстояния. Так как у проводов тоже есть сопротивление, от источника тока требуется высокое напряжение, чтобы преодолеть сопротивление проводов. Поэтому, трансформаторы незаменимы в электросетях, где они повышают напряжение до десятки тысяч вольт. Еще возле электростанций, которые вырабатывают электрический ток, стоят распределительные трансформаторы. Они повышают напряжение для передачи их потребителям. А возле потребителей стоит понижающий трансформатор, который уменьшает напряжение до 220 В 50 Гц.

Питает электронику. Трансформатор — это часть блока питания. Он понижает входное сетевое напряжение, которое затем выпрямляется диодным мостом, фильтруется и подается на плату. По сути, он используется практически в любом блоке питания и преобразователе.

Питает радиолампы и электронно-лучевые трубки. Для радиоламп нужен большой спектр напряжений. Это и 12 В и 300 В и др.

Для этих целей и делают трансформаторы, которые понижают и повышают сетевое напряжение. Это делается за счет разных обмоток на одном сердечнике. Разновидностью ламп являются электронно-лучевые трубки (ЭЛТ). Они используются в электронных микроскопах, где с помощью пучка электронов можно получить детальные изображения микроскопических поверхностей. Для них нужны высокие напряжения, порядка нескольких десятков тысяч киловольт. Это нужно для того, чтобы в вакуумной трубке можно было разогнать пучок электронов до больших скоростей. Электрон в вакууме может повышать скорость своего передвижения за счет повышения напряжения. И здесь, кстати, используется импульсный трансформатор. Он повышает напряжение за счет работы ШИМ (широтно-импульсной модуляции). Такие трансформаторы называются строчными (или развертки).

Это название неспроста, так как такой трансформатор выполняет функцию строчной развертки. По сути кинескоп — это и есть электронно-лучевая трубка. Поэтому, для работы телевизоров, где используется кинескоп, нужен строчный трансформатор.

• Согласует сопротивления. В усилителях звука согласование источника и потребителя играет важную роль. Поэтому, есть согласующие трансформаторы, которые позволяют передать максимум мощности в нагрузку. Если бы не было такого трансформатора, то лаповые усилители, которые были рассчитаны на 100 Вт, выдавали бы менее 50 Вт в нагрузку.

Например, выход усилителя 2 кОм, а трансформатор согласует сопротивление и понижает напряжение для щадящей работы динамиков. А на его вторичной обмотке сопротивление всего несколько десятков Ом.

Для безопасности. Трансформатор создает гальваническую развязку между сетью и блоком питания. Это последний рубеж безопасности в блоке питания, если что-то пойдет не так. Будет время для срабатывания предохранителя. Или же катушки и магнитопровод расплавятся, но потребителю не дадут сетевую нагрузку. Он физически не связан с сетью 220 В. Связь есть только с помощью магнитного поля (взаимоиндукции). И если трансформатор рассчитан на 100 Вт, то он сможет выдать только 100 Вт.

Поэтому, потребитель будет защищен от опасных высоких токов. Именно из-за этого бестрансформаторные блоки питания считаются опасными.

Деталь оружия. В электрошокерах используются высокие напряжения. И их помогает форматировать высоковольтный трансформатор. А еще он используется в некоторых схемах Гаусс пушки.

Коэффициент трансформации

В физике формулы для вычисления этой величины представлены таким образом:

1. k=U1U2, где:

• k — коэффициент трансформации;
• U1 — напряжение на первичной обмотке;
• U2 — напряжение на вторичной обмотке.

2. k=I2I1, где:

• k — коэффициент трансформации;
• I1 — напряжение на первичной обмотке;
• I2 — напряжение на вторичной обмотке.

3. k=N1N2, где:

• k — коэффициент трансформации;
• N1 — количество витков на первичной обмотке;
• N2 — количество витков на вторичной обмотке.

Коэффициент трансформации показывает, каким устройством он является: повышающим или понижающим.

Повышающим он бывает в том случае, если на вторичной обмотке величина напряжения больше, чем на первичной. 

Понижающим — в том случае, если во второй цепи возникает меньшее по величине напряжение, чем в первичной цепи.

РПН и телемеханика: автоматизация корректировки напряжения

Переключение анцапфы трансформатора крайне важная процедура, особенно для подстанций от 110 кВ и выше. Как отмечалось ранее, процесс предполагает задействование РПН, переключение которого можно вывести на пульт диспетчера. Для этого используется телемеханика, которая по оптоволоконному кабелю способная отправить сигнал на повышение или понижение уровня напряжения.

Общая схема предполагает следующие элементы в цепочке:

1. Наличие серверной, которая отправляет и получает сигнал на подстанцию, а также компьютера в диспетчерской. Передача информации предполагает применение проводника, где чаще всего используется оптоволокно. Здесь также распространены случаи витой пары, но скорость передачи информации значительно уступает.
2. На подстанции в шкафу телемеханики происходит подключение кабеля в блок, который взаимодействует с РПН. На выходе появляется два вида команд повышение/понижение. После проведения операции отдается ответ на сервер, что проявляется в исполнении или неисполнении задачи.
3. Чтобы определить уровень напряжения, на компьютер выводятся телеизмерения. При регулировке последние должны изменяться вверх или вниз в зависимости от посланного сигнала.

Автоматика и телемеханика обеспечивают существенный комфорт в ведении режимных указаний. Выстраивание системы во многом зависит от используемых технологий и технических средств. Следует отметить, что выстраивание автоматизированной системы работы – следующий шаг комфортного регулирования режима согласно графику.

Устройство и конструктивные особенности

Как было отмечено выше, автотрансформатор состоит из одной катушки. Её наматывают на обычный или на тороидальный сердечник.

Тороидальный трансформатор

В силу конструктивных особенностей у него отсутствуют гальванические развязки между цепями, что может привести к поражению высоковольтным током. Поэтому понижающий автотрансформатор, ввиду его повышенной опасности, требует принятия дополнительных мер по защите от поражения электротоком. Работа с ним допускается при условии строгого соблюдения правил безопасности.

Сегодня применяются однофазный и трехфазный автотрансформатор. В первом случае оборудование представлено такой разновидностью, как ЛАТР. Его применяют для низковольтных сетей. При повышенном напряжении требуется понижающая конструкция, например, автотрансформатор типа 220/110 или 220/100. В этом случае вторичная обмотка входит в состав первичного контура. Повышающий тип автотрансформаторов, наоборот, включает первичную обмотку в состав вторичного контура.

В обеих разновидностях устройств регулирование производится посредством скольжения подвижного контакта по обмоточным виткам. ЛАТРы состоят из магнитопривода кольцеобразной формы. Его обмотка включает в себя один слой. Она состоит из изолированного провода из меди.

Однофазные автотрансформаторы имеют несколько ответвлений, которые отходят от обмотки. Именно эти элементы конструкции определяют, будет ли агрегат работать на повышение или понижение напряжения сети. Чтобы получить плавность настройки вторичного напряжения создается небольшая дорожка на поверхности обмотки. Она очищена от слоя изоляции. По этой дорожке перемещается роликовый или щеточный контакт. Регулировка осуществляется в пределах от 0 до 250 В.

Устройство анцапфы

Анцапфа трансформатора – это простое устройство в виде виткового соединения, которое сопряжено с переключателем и обмоткой по высокой стороне. Корректировка выполняется в два направления: на повышение (убавление) и на понижение (добавление). Все это характеризуется физическим законом Ом, которое предполагает пропорциональное соотношение сопротивления к уровню напряжения.

Чтобы понять, в каком положении анцапфа трансформатора, необходимо посмотреть на условные обозначения шильды. Каждый шаг предполагает изменение на 2,5% в сторону уменьшения или увеличения. Для поддержания стабильности сопротивления контактов используется пружинное приспособление.

Заметим, что с течением времени сопротивление изоляции может снижаться, поэтому перевод устройства необходимо выполнять не менее 2 раз в год. Раз в год следует осуществлять физические измерения обмоток с использованием мегомметра или других приспособлений службы изоляции.

Принцип действия

Основой трёхфазного трансформатора являются магнитопровод и обмотки. В каждой фазе присутствует своя повышающая и понижающая обмотка. Так как фаз три, соответственно обмоток шесть. Между собой они не соединены.

Принцип работы трёхфазного трансформатора, как и однофазного, базируется на законе электромагнитной индукции. При подключении к сети первичной обмотки, в ней начинает протекать переменный ток. Из-за него в сердечнике магнитопровода из стали появляется основной магнитный поток, который охватывает обмотки в каждой фазе. В каждом витке появляется одинаковая по значению и величине электродвижущая сила.

Тот факт, что значение электродвижущей силы зависит лишь от количества витков определённой обмотки, подтверждают формулы:

E 1 = 4, 44f 1 Ф W 1

E 2 = 4, 44 f 1 Ф W 2

E 1, Е 2 — значение электродвижущей силы в первичной и вторичной обмотках соответственно, В;

f 1 — частота тока в сети, Гц;

Ф — максимальное значение основного магнитного потока, Вб;

W 1, W 2 — количество витков в первичной и вторичной обмотках соответственно.

Виды трансформаторов

Современные устройства-трансформеры имеют множество разновидностей и используются в самых разных областях.

Силовые трансформаторы

Дистанционная передача электроэнергии осуществляется с помощью силовых трансформаторов. Эти низкочастотные устройства выполняют прием и преобразование. Свое название они получили благодаря работе с напряжением, которое может достигать более 1000 киловольт.

В городах такие трансформаторы понижают напряжение до 0,4 кВ, превращая его в 380 или 220 вольт, которые необходимы для нормального потребления. Эти устройства оснащены двумя, тремя и более обмотками, что позволяет одновременно преобразовывать напряжение от нескольких генераторов. Нормальный температурный баланс поддерживается с помощью трансформаторного масла, а в особо мощных устройствах дополнительно устанавливается активная система охлаждения.

Сетевые трансформаторы

До недавнего времени однофазные сетевые трансформаторы устанавливались практически во всех электрических устройствах. С помощью этих устройств нормальное сетевое напряжение 220 вольт было снижено до необходимого уровня 5, 12, 24 и 48 В.

В сетевых трансформаторах практиковалось устанавливать одновременно несколько вторичных обмоток. Эта конструкция подавала питание на разные части схемы от разных источников питания одновременно. Например, в схемах с радиолампами обязательно присутствовал трансформатор накаливания.

В современных устройствах этого типа используются W-образные, тороидальные или стержневые сердечники. В их основе лежат листы из электротехнической стали. Благодаря тороидальной форме магнитопровода трансформаторы более компактны, обмотка проходит по всей поверхности, не оставляя пустых участков ярма.

Автотрансформаторы

Автотрансформаторы – это также низкочастотные устройства, в которых первичная и вторичная обмотки дополняют друг друга. Между ними существует не только магнитная, но и электрическая связь. Одна обмотка оснащена несколькими выводами одновременно, что позволяет получать разные значения напряжения. Эти устройства имеют более низкую стоимость, поскольку для обмоток требуется меньше проволоки и для сердечника меньше стали. Следовательно, общий вес устройства также уменьшается.

Виды трансформаторов по типу магнитопровода

Магнитопровод — это устройство, которое усиливает магнитные потоки, возникающие от электротока в обмотках трансформаторов. 

Магнитопроводы (сердечники) являются неотъемлемыми частями различного электрооборудования: катушек индуктивности, реле и пр.

В современном мире существуют различные конструкции трансформаторов, созданных под определенные цели и передачу напряжения разной мощности. 

По типу сердечников устройства бывают:

• стержневого типа (применяются, как правило, для трехфазных трансформаторов);
• броневого типа (для трехфазных приборов);
• тороидального типа (используются в трансформаторах, расположенных в различных электротехнических устройствах).

В стержневом типе используются вертикальные сердечники со ступенчатым сечением, которые образуют окружность с горизонтальными ярмами (часть стержней без обмоток). Обмотки в таких магнитопроводах находятся на вертикальных элементах. Система сердечника представляет собой замкнутую цепь.

В броневом типе сердечники имеют форму прямоугольника в сечении и располагаются в горизонтальном положении. Обмотки также выполнены в прямоугольной форме. Такая конструкция довольно сложная в изготовлении, поэтому используется нечасто, на специальных видах устройств. 

В тороидальном (кольцевом) типе используют кольцевые ленточные сердечники. Их применяют для создания силовых однофазных трансформаторов. Сердечники делают из электротехнической стали толщиной 0,3 и 0,35 мм, изготовленной по специальной технологии. Материалом для тороидальных магнитопроводов являются феррит или карбонильное железо. Такие сердечники широко распространены в радиоэлектронике.

Конструкции магнитопроводов отличаются способами соединения сердечников с частью стержней, на которых нет обмотки. 

• В стыковом соединении части магнитопроводов собирают раздельно. Сначала на вертикальные сердечники устанавливаются обмотки, затем они соединяются при помощи шпилек с верхними ярмом. Монтируется нижнее горизонтальное ярмо. В такой конструкции можно легко поменять обмотки.
• В шихтованном соединении стержни и ярма представляют собой слоенные плиты. Соединение деталей осуществляется вхождением элементов друг в друга в промежутки между слоями сердечника. Такая конструкция более сложная в сборке.

Устройство РПН: принцип работы

Как отмечалось выше, регулировка анцапфы трансформатора может выполнять через РПН. Особый тип переключений предполагает постоянную корректировку напряжения в зависимости от времени суток и нагрузки. Регулирование осуществляется в пределах от +/- 10 до 16%. В некоторых случаях устанавливается полностью автоматических механизм, который поддерживает нужный режим работ самостоятельно. Прочие варианты зависят от оперативного управления из диспетчерского пункта или ОПУ.

Что касается принципа работы, то он выполнен следующим образом:

1. Имеется анцапфа, которая путем выкручивания пружины меняет число обмоток. При обычных условиях 33 оборота предполагает изменение количества витков на 1 единицу. Мера регулирования во многом определяется отстройкой шага.
2. Для автоматизации процесса подключается механический мотор, который отстроен для выполнения ровно одной операции. Из ОПУ подается сигнал на электродвигатель, после чего происходит регулирование.
3. Для более быстрого реагирования необходимо задействовать телемеханику, которая обеспечивает процесс из диспетчерского пункта.

Защита силовых трансформаторов

В первую очередь необходимо постоянно контролировать уровень масла, циркулирующего внутри бака. На его температуру оказывает влияние целый комплекс различных факторов. В связи с этим происходит постоянное изменение объема и главной задачей становится поддержание уровня масла в установленных границах. Важную роль в этом играет использование расширительного бачка, компенсирующего все объемные отклонения. Кроме того, он позволяет вести наблюдения за текущим уровнем масла.

Данные о состоянии уровня снимаются с помощью маслоуказателя, подключаемого параллельно с расширительным бачком.

Силовые трансформаторы должны быть защищены от проникновения влаги, поскольку расширительный бак своей верхней частью плотно контактирует с окружающей средой. С этой целью устанавливается осушитель воздуха, создающий препятствия попаданию влаги в масло, что существенно снижает его диэлектрические свойства.

Важной составляющей масляной системы считается газовое реле, защищающее трансформатор от внутренних повреждений. Оно монтируется внутри трубопровода, который соединяет между собой основной и расширительный баки

Во время нагрева масло и органическая изоляция выделяют газы, попадающие в емкость газового реле, содержащую внутри чувствительный элемент.

В некоторых случаях может возникнуть аварийное повышение давления внутри бака. В целях защиты на крышке трансформатора выполняется монтаж выхлопной трубы. Ее нижний конец должен сообщаться с емкостью бака, а масло – поступать внутрь до необходимого уровня в расширителе. Над расширителем возвышается верхняя часть трубы, которая отводится в сторону и незначительно загибается вниз. Ее конец герметично закрывает стеклянная предохранительная мембрана, разрушающаяся в случае аварийного повышения давления.

Силовые трансформаторы, имеющие обмотку высокого напряжения свыше 1000 В, оборудуются релейной защитой от основных повреждений и неисправностей. Непосредственными защитными устройствами являются вторичные реле прямого или косвенного действия. Их подключение осуществляется не напрямую, а через измерительные трансформаторы напряжения и тока.

Преимущества и недостатки

ПБВ – компактный и простой переключатель, в чём преимущество данного устройства перед РПН, переключающими трансформатор без снятия нагрузки.

К недостаткам следует отнести необходимость полного отключения агрегата для проведения регулировки. Но данным минусом можно пренебречь, если оборудование запитано от двух трансформаторов, один из которых выступает в роли резервного.

Также недостатком устройства является высокая степень окисления замыкающих контактов в процессе эксплуатации. Данная особенность составляет проблему, если переключение производится не слишком часто. Поэтому устройство нуждается в проведении периодическом техническом обслуживании.

Применение ПБВ позволяет добиться следующих положительных результатов:

• улучшить режим энергоснабжения потребителей;
• увеличить допустимые потери напряжения;
• повысить качественные характеристики электрического напряжения, подающегося на запитанное оборудование.

Простота конструкции обеспечивает высокую степень надёжности устройства.

Немного из истории

Изобретение трансформаторов начиналось ещё в 1876 году, великим русским учёным П.Н. Яблоковым. Тогда его изделие не имело замкнутого сердечника, который появился значительно позже – 1884 год. И с появлением прибора учёные активно стали интересоваться переменным током.

Например, уже в 1889 году, М.О. Доливо-Добровольским (русским электротехником) была предложена трёхфазная система переменного тока. Им был построен первый 3-х фазный асинхронный двигатель и трансформатор.

Уже через пару лет, электромеханик предоставил свои работы на выставке, где произошла презентация трёхфазной высоковольтной линии, имеющую протяженность 175 км, где успешно повышалась и понижалась электроэнергия.

Немного позже, пришла очередь масляным агрегатам, так как масло не только оказалось хорошим изолятором, но и прекрасной охлаждающей средой.

В 20 столетии появились изделия более компактные и экономичные. Производителями продукции являлись иностранные фирмы. На настоящий момент, выпуском продукции занимаются и отечественные фирмы.

Конструкция

Силовые трансформаторы делаются масляными, сухими. Высоковольтный аппарат представляет собой сложное инженерное оборудование.

В аппарат входит:

• Станина установки.
• Прямоугольный масляный бак.
• Термосифонный фильтр.
• Магнитопроводы.
• Обмотки низкого потенциала (2-слойная цилиндрическая).
• Обмотки высокой амплитуды.
• Вводные проходные изоляторы 2 классов амплитуды.
• Расширительная ёмкость.
• Газовое реле.
• Переключающее устройство РПН.
• Моторный привод.
• Радиаторы с вентиляторами, охладителями.
• Привод переключающего устройства.
• Запорная арматура по маслу, воде, газу.

По количеству фаз трансформаторы выпускают: однофазные, трёхфазные.