Что такое силовой трансформатор?
Силовой трансформатор — электромеханическое устройство, которое находит широкое применение, в том числе в быту, электроэнергетике, радиоэлектронике и радиотехнической промышленности. Его основная функция — передача электроэнергии между различными цепями посредством магнитной индукции, изменяя уровень напряжения по мере необходимости. Силовые трансформаторы удовлетворяют различным требованиям передачи электроэнергии, преобразуя переменный ток одного напряжения в переменный ток другого напряжения, сохраняя при этом стабильную частоту тока.
Трансформаторы являются наиболее распространёнными электроприборами в промышленности и повседневной жизни. Их основная функция — снижение или повышение напряжения между источником энергии и потребителем в зависимости от требований нагрузки. Трансформаторы также широко используются в силовых цепях для преобразования переменного тока в постоянный. Изменяя напряжение, силовые трансформаторы могут эффективно передавать электроэнергию и обеспечивать стабильную работу системы электроснабжения.
Какие элементы включает в себя источник питания трансформатор?
Проектирование источника питания трансформатора включает один или несколько отдельных обмоток, которые находятся в одном магнитном потоке и намотаны на магнитопровод, выполненный из ферромагнитного материала.
Основные компоненты силового трансформатора:
- Корпус (рама);
- Обмотки;
- Магнитная цепь;
- Выводы и соединения;
- Изоляция;
- Регулировка напряжения;
- Охлаждающая система;
- Дополнительные аксессуары.
Магнитопровод служит для возвращения магнитного потока и обладает пониженным сопротивлением магнитного потока. Обмотки состоят из двух типов алюминиевых проводников. Первичная обмотка получает ток от внешнего источника, а вторичная обмотка обеспечивает снижение напряжения. Каждая обмотка состоит из трехфазных элементов, которые соединяются в схему «звезда», «треугольник», «пилообразный» или «Z-образный».
Выводы служат для подачи тока на трансформатор. В зависимости от типа трансформатора, выводы могут быть оснащены масляными барьерами, полимерной, SF6 или бумажно-масляной изоляцией.
Регулировка напряжения позволяет изменять коэффициент трансформации, изменяя количество витков в обмотках. Дополнительные устройства включают газовые реле, индикаторы температуры, осушители, систему непрерывного восстановления масла и индикаторы уровня масла.
Каждый силовой трансформатор состоит из магнитопровода с несколькими обмотками, выполненными из ферромагнитных материалов. Обычно это специальные трансформаторные листы с мягкими магнитными свойствами, которые укладываются так, чтобы сечение стержня под обмотками было близким к кругу. Для повышения эффективности устройства и снижения потерь, соединения между листами закрыты.
Обмотки трансформатора обычно изготавливаются из меди с прямоугольным или круглым сечением, и каждая витка изолирована как от магнитопровода, так и от соседних витков. Для циркуляции охлаждающего вещества между слоями обмотки оставляются технические зазоры.
Каждый трансформатор имеет как минимум две обмотки: первичную (получающую ток) и вторичную (изменяющую напряжение и передающую ток).
Принцип работы электрического трансформатора
Принцип работы силового трансформатора основан на явлении электромагнитной индукции. Когда переменный ток подаётся на первичную обмотку, он создаёт переменный магнитный поток в магнитопроводе. Этот магнитный поток замкнут на магнитопроводе, образуя сцепление между обмотками, что вызывает индуцированную электродвижущую силу (ЭДС). Напряжение и ток образуются во вторичной обмотке, к которой подключена нагрузка.
Для получения требуемого напряжения на вторичной обмотке используется определённое соотношение витков между первичной и вторичной обмотками. Силовой трансформатор обладает свойством обратимости, что позволяет ему работать как для повышения, так и для понижения напряжения. Например, в повышающем трансформаторе напряжение на первичной обмотке будет ниже, чем на вторичной.
Типы силовых трансформаторов
Силовые трансформаторы могут быть классифицированы по различным характеристикам, включая назначение, мощность, тип магнитной цепи, количество фаз и другие параметры.
По назначению силовые трансформаторы можно разделить на:
- Трансформаторы понижающие — используются для понижения напряжения с более высокого на более низкое в распределительных сетях.
- Трансформаторы повышающие — используются для повышения напряжения для передачи электроэнергии на большие расстояния.
По типу магнитной цепи трансформаторы делятся на:
- Броневые трансформаторы — имеют магнитопровод, состоящий из пластин типа «E», которые изолируются друг от друга лаком. Эти устройства обладают неравномерностью магнитного потока и легко монтируются. Обычно используются в крупных бытовых устройствах.
- Столбовые трансформаторы — имеют другой способ установки обмоток и конструкцию магнитной цепи. Магнитопровод состоит из полосок электрической стали. Эти устройства отличаются тем, что обмотки находятся снаружи, в отличие от броневых.
- Трансформаторы с кольцевым магнитопроводом — наиболее эффективны, но их производство сложное и трудозатратное. Магнитопровод представляет собой замкнутую кольцевую структуру, а обмотки наматываются непосредственно на магнитопровод. Стоимость таких трансформаторов обычно выше из-за трудоемкости производства.
По количеству фаз трансформаторы бывают:
- Однофазные — используются для небольших потребителей или в распределительных сетях.
- Трехфазные — более распространены, используются в электросетях, особенно в крупных преобразовательных станциях и на промышленных предприятиях.
По типу охлаждения:
- Сухие трансформаторы — охлаждение происходит с помощью воздуха, что делает их идеальными для установки в помещениях с высокими требованиями безопасности.
- Масляные трансформаторы — используются для более крупных мощностей, где охлаждение достигается с помощью масла, которое изолирует обмотки и помогает рассеивать тепло.
По установке:
- Для установки внутри помещений — такие трансформаторы обычно используются для распределения электроэнергии в закрытых помещениях, таких как трансформаторные подстанции.
- Для наружной установки — предназначены для работы в открытых условиях, например, в распределительных сетях или на больших предприятиях.
По мощности силовые трансформаторы могут быть классифицированы следующим образом:
- До 100 кВА, до 35 кВ
- 100 — 1000 кВА, до 35 кВ
- 1000 — 6300 кВА, до 35 кВ
- 6300 кВА и выше, до 35 кВ
- До 32,000 кВА, 35 — 110 кВ
- 32,000 — 80,000 кВА, до 330 кВ
- 80,000 — 200,000 кВА, до 330 кВ
- Более 200,000 кВА, свыше 330 кВ
Другие важные характеристики:
- Наличие регулятора выходного напряжения — в некоторых моделях присутствует возможность регулировки выходного напряжения для поддержания стабильных параметров.
- Климатическое исполнение — могут быть устройства для работы как в экстремальных, так и в нормальных климатических условиях.
Силовые трансформаторы играют ключевую роль в передаче и распределении электроэнергии, и выбор подходящего типа зависит от множества факторов, таких как мощность, условия эксплуатации и требования безопасности.
Параметры силового трансформатора
При выборе силового трансформатора важными характеристиками являются его технические параметры, которые определяют эффективность 和 безопасность его работы。 Вот основные параметры, на которые следует обратить внимание:
Номинальная мощность：Определяет максимальную мощность, которую трансформатор может передавать без перегрева. Для двухобмоточных трансформаторов это мощность каждой обмотки, для трехобмоточных — по большей из них.
Номинальное напряжение：Напряжение, при котором трансформатор работает в нормальных условиях на холостом ходу. Каждый виток обмотки имеет своё номинальное напряжение.
Номинальный ток：Максимальный ток, который трансформатор может передавать на протяжении длительного времени без перегрева.
Короткозамкнутое напряжение：Напряжение на обмотках при коротком замыкании на вторичной стороне, которое характеризует сопротивление обмоток.
Короткозамкнутые потери：Энергетические потери при коротком замыкании, определяющие эффективность работы трансформатора.
Потери при холостом ходу：Потери энергии в трансформаторе, когда он работает без нагрузки, в основном связанные с магнитным насыщением сердечника.
Холостой ток：Ток, протекающий при работе трансформатора на холостом ходу, который влияет на потери энергии.
Коэффициент трансформации：Отношение напряжений на первичной и вторичной обмотках, определяющее степень изменения напряжения.
Коэффициент мощности (COSφ)：Соотношение активной и полной мощности, отражающее эффективность работы трансформатора.
Охлаждающая система：Система охлаждения, которая предотвращает перегрев трансформатора. Может быть воздушной или жидкостной, в зависимости от мощности устройства.
Как выбрать силовой трансформатор?
Выбор силового трансформатора для предприятия зависит от нескольких ключевых факторов, включая требуемую мощность и уровень надежности электроснабжения. Важно учитывать, что для обеспечения бесперебойного питания в некоторых случаях необходимо установить несколько трансформаторов, чтобы при выходе одного из них из строя другие могли взять на себя его функции. Это также предполагает учет возможных перегрузок, которые могут возникнуть в процессе эксплуатации.
Ключевые параметры выбора трансформатора:
Мощность
Для выбора трансформатора важно точно определить его необходимую мощность, которая должна обеспечивать надежное функционирование оборудования. В случае отказа одного устройства, другие должны иметь возможность компенсировать его работу.Надежность и защита
При выборе трансформатора следует учитывать наличие систем защиты от различных повреждений:- Защита от внутренних повреждений: Трансформатор должен быть оснащен устройствами для мониторинга газа, температуры, давления и уровня масла, чтобы предотвращать неисправности.
- Защита от перегрузок: Для установки в каждой фазе рекомендуется использование токовых трансформаторов, что обеспечит защиту от перегрузок. Дополнительно применяется дифференциальная защита для предотвращения повреждений.
Охлаждение и эксплуатационные условия
Система охлаждения трансформатора должна быть адаптирована под условия эксплуатации. В зависимости от мощности устройства могут использоваться различные системы охлаждения: воздушное, масляное или с использованием дополнительного оборудования для охлаждения.
Рекомендуемые серии трансформаторов Evernew Transformer
Компания Evernew Transformer предлагает широкий выбор трансформаторов для различных нужд, включая модели с разными уровнями мощности и напряжения.
TMG серия
Для сетей с напряжением до 10 кВ рекомендуется использовать трансформаторы серии TMG. Они предназначены для открытой установки и могут работать при температурных колебаниях, а также на высоте до 1000 м. Мощность трансформаторов этой серии варьируется от 25 до 1000 кВА. Устройства полностью герметичны и оборудованы всеми необходимыми датчиками для контроля давления, температуры и уровня масла. Защита от избыточного давления осуществляется с помощью специальной системы компенсации.TMGSU серия
Эта серия представляет собой трехфазные трансформаторы, которые обеспечивают стабильную работу как для изменения напряжения, так и для симметричности фаз. Трансформаторы TMGSU оснащены дополнительными клапанами для защиты от перепадов давления, что исключает повреждения оборудования в случае перегрузки или ошибок в эксплуатации.Трансформаторы для высоких напряжений (до 500 кВ)
Для более высоких напряжений, от 35 кВ до 500 кВ, Evernew Transformer предлагает трансформаторы с мощностью от 1 МВА до 200 МВА. Эти устройства идеально подходят для промышленного использования и работают при различных климатических условиях, обеспечивая высокую эффективность и долговечность. В данной серии предусмотрены все необходимые системы защиты и мониторинга, чтобы обеспечить безопасную эксплуатацию на протяжении всего срока службы.
Типы трансформаторов по назначениям и функциям:
Масляные трансформаторы (масляное охлаждение)
Подходят для установки в условиях, где требуется высокая степень защиты и долговечности. Масло, находящееся в трансформаторе, обеспечивает не только охлаждение, но и изоляцию.Сухие трансформаторы
Эти устройства используют воздушное охлаждение, что делает их более экологичными и безопасными для использования в жилых и коммерческих помещениях. Они идеально подходят для установки в местах с повышенными требованиями к пожарной безопасности.Подстанционные трансформаторы
Предназначены для распределения энергии в электрических подстанциях. Эти устройства могут быть как однофазными, так и трехфазными, и обычно используются для масштабных энергетических систем.Трансформаторы для распределительных сетей
Эти трансформаторы могут быть установлены в любом месте, где необходимо изменять напряжение для питания промышленных объектов или жилых кварталов.Трансформаторы для спецприменений
Включают трансформаторы, предназначенные для специфических задач, например, для солнечных или ветровых энергетических систем, где важна высокая степень стабильности и эффективности.
Рекомендации по выбору:
Учитывайте климатические условия
В зависимости от региона эксплуатации, выбор охлаждения и защиты будет зависеть от климатических особенностей (например, температура, влажность, уровень осадков).Выбор мощности
Необходимо правильно рассчитать мощность трансформатора, чтобы она соответствовала потребностям вашего оборудования и обеспечивала бесперебойную работу при возможных перегрузках.Обратите внимание на гарантию и сервис
Убедитесь, что на трансформатор предоставляется гарантия, а также что существует возможность сервисного обслуживания и замены частей в случае поломки.
Компания Evernew Transformer предлагает высококачественные и надежные трансформаторы, которые обеспечат безопасное и стабильное электроснабжение вашего предприятия.
