Міністерствоосвіти і науки України
Українська інженерно-педагогічнаакадемія
Кафедраелектроенергетики
Самостійнаробота
по темі: "Класифікація трансформаторів"
Харків 2010
Трансформатор - являє собою статичнийелектромагнітне пристрій з двома (або більше) індуктивно зв'язаних обмотками,призначений для перетворення (за допомогою електромагнітної індукції)змінного струму однієї напруги в змінний струм іншої. Трансформаторишироко застосовуються при передачі електричної енергії на великі відстані,розподілі її між приймачами, а також у різних випрямних,підсилювальних, сигналізаційних та інших пристроях.
Класифікаціясилових трансформаторів напруги
Трансформаторинапруги розрізняються:
а) по числу фаз -однофазні та трифазні;
Силові трансформаторивипускаються в основному в трифазному виконанні. Для застосування в однофазнихмережах випускаються однофазні трансформатори.
б) за кількістю обмоток -двохобмотувальні й трьохобмотувальні;
Трансформатори мають двіабо кілька обмоток, індуктивно зв'язаних один з одним. Обмотки,споживають енергію з мережі, називаються первинними. Обмотки, що віддаютьелектричну енергію споживачу, називаються вторинними.
в) по класу точності, т.е. по допускаються значенням похибок;
г) за способом охолодження- Трансформатори з масляним охолодженням (масляні), з природним повітрянимохолодженням (сухі та з литою ізоляцією);
д) за родом установки -для внутрішньої установки, для зовнішньої установки і для комплектнихрозподільних пристроїв (КРУ).
е) по конструкції-силовітрансформатори ділять на два основних типи - масляні і сухі.
У маслянихтрансформаторах магнітопровід з обмотками знаходиться в баку, заповненомутрансформаторним маслом, яке є хорошим ізолятором і охолоджуючимагентом.
Сухі трансформаториохолоджуються повітрям. Вони застосовуються в житлових і промислових приміщеннях, вяких експлуатація масляного трансформатора є небажаною.Трансформаторне масло є пальним, і при порушенні герметичності бакамасло може пошкодити інше обладнання.
е) За призначенням - трансформатори поділяють на силові загального таспеціального застосування. Силові трансформатори загального застосування використовуютьсяв лініях передачі і розподілу електроенергії. Для режиму їх роботихарактерна частота змінного струму 50 Гц і дуже малі відхилення первинного тавторинного напруг від номінальних значень. До трансформаторам спеціальногопризначення належать силові спеціальні (пічні, випрямні, зварювальні,радіотрансформатори), вимірювальні і випробувальні трансформатори,трансформатори для перетворення числа фаз, форми кривої ЕРС, частоти і т.д.
Трансформатор змасляним охолодженням
У трансформаторах з масляним охолодженням магнітопровід з обмоткамипоміщений в бак, наповнений трансформаторним маслом (рис. 1). Омиваючи обмотки 2і 3, магнітопровід 7, трансформаторне масло відбирає від них тепло і,володіючи більш високою теплопровідністю, ніж повітря, через стінки бака 9 татруби радіатора 8 віддає його в навколишнє середовище. Наявністьтрансформаторного масла забезпечує більш надійну роботу високовольтних трансформаторів,так як електрична міцність масла набагато вище, ніж повітря. Маслянеохолодження інтенсивніше повітряного, тому габарити і вага маслянихтрансформаторів менше, ніж у сухих трансформаторів такої ж потужності. Втрансформаторах потужністю до 20 - 30 кВ. А застосовують баки з гладкими стінками.У більш потужних трансформаторів для збільшення охолоджуваної поверхні стінкибака роблять ребристими або ж застосовують трубчасті баки, як це показано нарис.1. Масло, нагріваючись, піднімається вгору і, охолоджуючись, опускається вниз.
При цьому масло циркулює в трубах, що сприяє більшшвидкому його охолодженню.
рис. 1. Пристрій трансформатора з масляним охолодженням: 1 -магнітопровід; 2 і 3 - обмотки ВН і ПН; 6 - вихлопна труба; 7 -розширювач; 8 - радіаторні труби; 9-бак
Для компенсації обсягу масла при зміні температури, а також длязахисту масла трансформатора від окислення і зволоження при контакті з повітрям втрансформаторах застосовують розширювач 7, що представляє собою циліндричнийпосудину, встановлений на кришці бака і сполучається з ним. Коливання рівнямасла із зміною його температури відбуваються не в баку, який завждизаповнений маслом, а в розширнику, повідомляється з атмосферою.
У процесі роботи трансформаторів не виключена можливістьвиникнення в них явищ, що супроводжуються бурхливим виділенням газів, щоведе до значного збільшення тиску всередині бака, тому щоб уникнутиушкодження баків трансформатори потужністю 1000 к • А і вище забезпечуютьвихлопною трубою 6, яку встановлюють на кришці бака. Нижнім кінцемтруба повідомляється з баком, а її верхній кінець закінчується фланцем, на якомуукріплений скляний диск. При тиску, перевищує безпечну для бака,скляний диск лопається, і гази виходять назовні.
Трансформатори середньої та великої потужності забезпечені газовим реле.
При виникненні в трансформаторі значних пошкоджень,супроводжуваних рясним виділенням газів (наприклад, при короткому замиканніміж витками обмоток), газове реле спрацьовує і замикає контакти ланцюгауправління вимикача, який відключає трансформатор від мережі. Обмоткитрансформатора з зовнішньої ланцюгом з'єднують уведеннями 4 та 5, виконуванимизазвичай з порцеляни. До баку трансформатора прикріплений щиток, на якому вказані:номінальна потужність - потужність на затискачах вторинної обмотки, кВ. А;номінальне первинна напруга, кВ; номінальне вторинненапруга-напруга на затискачах вторинної обмотки при холостому ходітрансформатора і номінальній первинній напрузі, кВ; номінальні струмитрансформатора (первинний і вторинний), А.
Конструкції сердечників і котушок
В залежності відконфігурації магнітної системи, трансформатори підрозділяють на стрижневі (рис.1.3, а), броньові (рис.1.3, б) і тороїдальні (рис. 1.3, в).
Стрижнем - називають частинумагнітопроводу, на якій розміщують обмотки (рис. 1.3, 2). Частинамагнітопроводу, де обмотки відсутні, називають ярмом (рис. 1.3; 1).Трансформатори великої і середньої потужності зазвичай виконують стрижневими. Вонимають кращі умови охолодження і меншу масу, ніж броньові.
Для зменшення втрат відвихрових струмів, магнітопроводи трансформаторів збирають з ізольованих листівелектротехнічної сталі товщиною 0,28-0,5 мм при частоті 50 Гц.
Трансформатори малоїпотужності і мікротрансформатори часто виконують броньовими, так як вони маютьбільш низьку вартість в порівнянні з стрижневими трансформаторами черезменшого числа котушок та спрощення складання й виготовлення. Застосовують також імалопотужні трансформатори стрижневого типу з однією або двома котушками (рис.1.3; 3). Перевага тороїдальних трансформаторів - відсутність в магнітноїсистемі (рис. 1.3; 4) повітряних зазорів, що значно зменшує магнітнеопір магнітопроводу. У трансформаторах малої потужності магнітопровідзбирають з штампових пластин П-, Ш-та О-подібної форми (рис. 1.4, а, б, в).
Широке застосуванняотримали магнітопроводи, навиті з вузької стрічки електротехнічної сталі або зспеціальних железонікелевих сплавів типу пермаллой. Їх можна використовувати для стрижневих,броньових, тороїдальних та трифазних трансформаторів (рис 1.4 г, д, е, ж).
Включеннятрифазних трансформаторів на паралельну роботу
Умовивключення трифазних ТТ на паралельну роботу:
Коефіцієнт трансформаціїтрансформатора - це величина, що виражає масштабується (перетворювальну)характеристику трансформатора відносно якого-небудь параметраелектричного кола (напруги, струму, опору і т.д.).
Група з'єднання обмотоктрансформатора визначається кутом зсуву між векторами однойменних лінійнихЕРС (наприклад, EAB і Eab або EBA та Eba) обмоток вищої і нижчої напруги.
Напруга короткогозамикання показує величину відносного перевищення напруги на вториннійобмотці на холостому ходу в порівнянні з напругою повністю навантаженоїобмотки. Зазначений параметр визначається величиною падіння напруги наомічного опору (тобто опорі постійному струму) первинної тавторинних обмоток трансформатора при номінальному навантаженні.
