Принцип работы и характеристика трансформаторов со средней точкой, подключение

ООО «ПТК «Запчастьэнерго» производит и реализует различные обмотки для масляных силовых трансформаторов. Обмотки как правило используются в качестве зап.частей для ремонта масляных силовых ТМ.

Обмотка трансформатора представляет собой совокупность витков, которая образует электрическую цепь, в которой образуется электродвижущая сила, индуктированная в отдельных витках. Обмотка трансформатора содержит обмоточный провод, изоляционные детали, предусмотренные конструкцией; изоляция создает необходимые каналы для охлаждения, препятствует их смещению под действием электромагнитных сил, защищает от электрического пробоя. Обмотки трансформаторов отличаются количеством витков, типом и направлением намотки, количеством параллельных проводов в витке, схемой присоединения отдельных частей обмотки между собой.

Алюминиевый и медный провод прямоугольного и круглого сечений по ГОСТ 6324:52, ГОСТ 9761:61 применяют для обмоток силовых трансформаторов. Медные и алюминиевые трансформаторные обмотки применяются для трансформаторов мощностью 20-1000 кВА. Медь, в отличии от алюминия, наделена более высокой теплопроводностью, большей эластичностью, повышенной механической прочностью. Предел прочности при растяжении медных проводов в 3,5 раза больше, чем алюминиевых, поэтому в трансформаторах с высокой мощностью не рекомендуется применять алюминиевую обмотку.

Так как трансформаторы бывают различными по напряжению, то и обмотки будут отличаться. У них может отличаться тип намотки и ее направление, количество витков и параллельных проводов них, а также схемой соединения отдельных частей в целую систему. Чтобы сделать обмотку масляного трансформатора используют провода с эмалевой или хлопчатобумажной изоляцией. В силовых трансформаторах используют провода из стекловолокна, которое устойчиво к перепаду температур.

По тому, как располагается обмотка, выделяют следующие ее виды:

• Концентрическая. Они имеют цилиндрическую форму и располагаются на магнитном проводе. В этом случае обмотки НН (низкого напряжения) и ВН (высокого напряжения) располагаются напротив друг друга. Как правило, ближе к проводу расположена НН обмотка.
• Чередующаяся – это обмотка НН и ВН трансформатора. Они меняются местами вверх по оси стержня. При сильном напряжении изолировать обмотки бывает трудно. Именно поэтому чаще всего прибегают к первому варианту.

Цилиндрическая обмотка из двух слоев

Принцип намотки в данном случае такой же, как и в первом варианте, только провод располагается двумя слоями. Оба вида не должны превышать количество 4-х проводов на одном витке. Данный вид используют для напряжения низшего (НН). Мощность трансформатора с обмоткой из двух слоев не должна превышать более 550 киловатт.

Трансформатор СН

Трансформатор СН

Трансформатор среднего напряжения
принимает до 128 еЭ/т и отдает 512 еЭ/т «тройником» (повышающий режим), либо до 512 еЭ/т с «тройника» и отдаёт 128 еЭ/т с любой другой стороны (понижающий режим).

Получение

Крафт

Рецепт до версии 1.96 (версия игры 1.6.4 и ниже). В IC2 Experimental этот рецепт снова актуален.
(В игре, возможен другой, «неправильный крафт» из одного медного изолированного провода.)

Рецепт с версии 1.96:

Обмотка трансформатора из алюминиевого провода (основные типоразмеры):

Трансформатор НН

Трансформатор НН

Трансформатор низкого напряжения
принимает до 32 еЭ/т и отдает 128 еЭ/т «тройником» (повышающий режим), либо до 128 еЭ/т с «тройника» и отдаёт 32 еЭ/т с любой другой стороны (понижающий режим). Если проверить напряжение в проводе до и после трансформатора, то оно будет одинаково 128 еЭ/т. Отличие в том, что до трансформатора идет один поток 128 еЭ/т, а после 4х32 еЭ/т.

Получение

Крафт

Старая версия:

Ссылки и литература

. Рожкова Л.Д., Козулин В.С. Электрооборудование станций и подстанций. — М.: Энергоатомиздат, 1987. – 315 с. . Неклепаев Б.Н. Электрическая часть электростанций и подстанций. Учебник для вузов. 2-изд. — М.: Энергоатомиздат, 1986.-310 с. . Правила технической эксплуатации электроустановок. Утвержден приказом Минтопэнерго Украины от 25.07.2006 г. . ГОСТ Р 52719–2007. Трансформаторы силовые. Общие технические условия. – М.: Издательство стандартов, 2007. – 45 с. . ГОСТ 12.2.007.0–75. Система стандартов безопасности труда. Издание электротехническое. Общие требования безопасности. – М.: Издательство стандартов, 1975. – 12 с. . ГОСТ 12.2.007.2–75. Система стандартов безопасности труда. Трансформаторы силовые и реакторы электрические. Требования безопасности. – М.: Издательство стандартов, 1975. – 5 с.

Трансформатор СВН

Трансформатор СВН

Трансформатор сверхвысокого напряжения
принимает до 2 048 еЭ/т и отдает 8 192 еЭ/т «тройником» (повышающий режим), либо до 8 192 еЭ/т с «тройника» и отдаёт 2 048 еЭ/т с любой другой стороны (понижающий режим). Заметьте: если трансформатор СВH перевести в повышающий режим и через него пустить ток, он будет подавать 8 192 еЭ/т, а максимальное напряжение при приёме энергии в энергохранителях — 512 еЭ/т (если присоединить трансформатор
в любом режиме
к любому энергохранителю, то энергохранитель взорвётся). P.S. В экспериментальной версии максимальное напряжение при приёме энергии в энергохранителях — 2 048 еЭ/т.

Получение

6. Требования безопасности и охрана окружающей среды

Общие технические условия для силовых трансформаторов приведены в []. ГОСТ включает в себя технические требования, требования безопасности, включая требования пожарной безопасности, требования охраны окружающей среды, указания по эксплуатации, транспортирование и хранение. Требования безопасности, должны так же соответствовать [, ]. По стандарту [] выполняется заземление баков трансформаторов.

Степень защиты трансформаторов определяет стандарт []. В нем говорится, что все трансформаторы, кроме встроенных, должны выполняться с 1 или 2 классом защиты и иметь степень защиты не ниже IP20. Стационарные трансформаторы, в свою очередь, допускается изготовлять со степенью защиты IP00. Система стандартов [] приводит требования по утилизации трансформатора. В нем описан следующий ряд действий:

• трансформаторное масло следует слить и отправить на регенерацию;
• металлические составляющие трансформатора необходимо сдать на переработку;
• фарфоровые изоляторы, электрокартон, резиновые уплотнения нужно отправить на полигон твердых бытовых отходов.



Силовые трансформаторы, установленные на электростанциях и подстанциях, предназначены для преобразования электроэнергии с одного напряжения на другое. Наибольшее распространение получили трехфазные трансформаторы, так как потери в них на 12-15% ниже, а расход активных материалов и стоимость на 20-25% меньше, чем в группе трех однофазных трансформаторов такой же суммарной мощности.

Трехфазные трансформаторы на напряжение 220 кВ изготовляют мощностью до 1000 MBА, на 330 кВ — 1250 MBА, на 500 кВ — 1000 MBА. Предельная единичная мощность трансформаторов ограничивается массой, размерами, условиями транспортировки.

Однофазные трансформаторы применяются, если невозможно изготовление трехфазных трансформаторов необходимой мощности или затруднена их транспортировка. Наибольшая мощность группы однофазных трансформаторов напряжением 500 кВ — 3х533 MBА, напряжением 750 кВ — 3х417 MBА, напряжением 1150 кВ — 3х667 MBА.

Рис.1. Принципиальные схемы трансформаторов а — двухобмоточного, б — трехобмоточного, в — с расщепленными обмотками низкого напряжения

По количеству обмоток различного напряжения на каждую фазу трансформаторы разделяются на двухобмоточные и трехобмоточные (рис.1,а,б). Кроме того, обмотки одного и того же напряжения, обычно низшего, могут состоять из двух и более параллельных ветвей, изолированных друг от друга и от заземленных частей. Такие трансформаторы называются трансформаторами с расщепленными обмотками (рис.1,в). Обмотки высшего, среднего и низшего напряжения принято сокращенно обозначать соответственно ВН, СН, НН.

Трансформаторы с расщепленными обмотками НН обеспечивают возможность присоединения нескольких генераторов к одному повышающему трансформатору. Такие укрупненные энергоблоки позволяют упростить схему РУ 330-500 кВ. Широкое распространение трансформаторы с расщепленной обмоткой НН получили в схемах питания собственных нужд крупных ТЭС с блоками 200-1200 МВт, а также на понижающих подстанциях с целью ограничения токов КЗ.

К основным параметрам трансформатора относятся номинальные мощность, напряжение, ток; напряжение КЗ; ток XX; потери XX и КЗ.

Номинальной мощностью трансформатора называется указанное в заводском паспорте значение полной мощности, на которую непрерывно может быть нагружен трансформатор в номинальных условиях места установки и охлаждающей среды при номинальных частоте и напряжении.

Для трансформаторов общего назначения, установленных на открытом воздухе и имеющих естественное масляное охлаждение без обдува и с обдувом, за номинальные условия охлаждения принимают естественно меняющуюся температуру наружного воздуха (для климатического исполнения У: среднесуточная не более 30°С, среднегодовая не более 20°С), а для трансформаторов с масляно-водяным охлаждением температура воды у входа в охладитель принимается не более 25°С (ГОСТ 11677-85). Номинальная мощность для двухобмоточного трансформатора — это мощность каждой из его обмоток. Трехобмоточные трансформаторы могут быть выполнены с обмотками как одинаковой, так и разной мощности. В последнем случае за номинальную принимается наибольшая из номинальных мощностей отдельных обмоток трансформатора.

За номинальную мощность автотрансформатора принимается номинальная мощность каждой из сторон, имеющих между собой автотрансформаторную связь («проходная мощность»).

Трансформаторы устанавливают не только на открытом воздухе, но и в закрытых не отапливаемых помещениях с естественной вентиляцией. В этом случае трансформаторы также могут быть непрерывно нагружены на номинальную мощность, но при этом срок службы трансформатора несколько снижается из-за худших условий охлаждения.

Номинальные напряжения обмоток — это напряжения первичной и вторичной обмоток при холостом ходе трансформатора. Для трех фазного трансформатора — это его линейное (междуфазное) напряжение. Для однофазного трансформатора, предназначенного для включения в трехфазную группу, соединенную в звезду, — это V/√3. При работе трансформатора под нагрузкой и подведении к зажимам его первичной обмотки номинального напряжения напряжение на вторичной обмотке меньше номинального на величину потери напряжения в трансформаторе. Коэффициент трансформации трансформатора и определяется отношением номинальных напряжений обмоток высшего и низшего напряжений:

В трехобмоточных трансформаторах определяется коэффициент трансформации каждой пары обмоток: ВН и НН; ВН и СН; СН и НН.

Номинальными токами трансформатора называются указанные в заводском паспорте значения токов в обмотках, при которых допускается длительная нормальная работа трансформатора.

Номинальный ток любой обмотки трансформатора определяют по ее номинальной мощности и номинальному напряжению.

Напряжение короткого замыкания uK — это напряжение, при подведении которого к одной из обмоток трансформатора при замкнутой накоротко другой обмотке в ней проходит ток, равный номинальному.

Напряжение КЗ определяют по падению напряжения в трансформаторе, оно характеризует полное сопротивление обмоток трансформатора.

В трехобмоточных трансформаторах и автотрансформаторах напряжение КЗ определяется для любой пары его обмоток при разомкнутой третьей обмотке. Таким образом, в каталогах приводятся три значения напряжения КЗ: uкВ-Н, uкВ-С, uкС-Н.

Поскольку индуктивное сопротивление обмоток значительно вьше активного (у небольших трансформаторов в 2-3 раза, а у крупных в 15-20 раз), то uк в основном зависит от реактивного сопротивления, т.е. взаимного расположения обмоток, ширины канала между ними, высоты обмоток. Величина uк регламентируется ГОСТ в зависимости от напряжения и мощности трансформаторов. Чем больше высшее напряжение и мощность трансформатора, тем больше напряжение КЗ. Так, трансформатор 630 кВА с высшим напряжением 10 кВ имеет uк=5,5%, с высшим напряжением 35 кВ uк=6,5%; трансформатор мощностью 80000 кВА с высшим напряжением 35 кВ имеет uк=9 %, а с высшим напряжением 110 кВ uк=10,5%.

Увеличивая значение uк, можно уменьшить токи КЗ на вторичной стороне трансформатора, но при этом значительно увеличивается потребляемая реактивная мощность и увеличивается стоимость трансформаторов. Если трансформатор 110 кВ, 25 MBА выполнить с uк=20% вместо 10%, то расчетные затраты на него возрастут на 15,7%, а потребляемая реактивная мощность возрастет вдвое (с 2,5 до 5,0 Мвар).

Трехобмоточные трансформаторы могут иметь два исполнения по значению uк в зависимости от взаимного расположения обмоток. Если обмотка НН расположена у стержня магнитопровода, обмотка ВН — снаружи, а обмотка СН — между ними, то наибольшее значение имеет uкВ-Н, а меньшее значение uкВ-С. В этом случае потери напряжения по отношению к выводам СН уменьшатся, а ток КЗ в сети НН будет ограничен благодаря повышенному значению uкВ-Н.

Если обмотка СН расположена у стержня магнитопровода, обмотка ВН — снаружи, а обмотка НН — между ними, то наибольшее значение имеет uкВ-С, а меньшее uкВ-Н. Значение uкС-Н останется одинаковым в обоих исполнениях.

Ток холостого хода Ix характеризует активные и реактивные потери в стали и зависит от магнитных свойств стали, конструкции и качества сборки магнитопровода и от магнитной индукции. Ток холостого хода выражается в процентах номинального тока трансформатора. В современных трансформаторах с холоднокатаной сталью токи холостого хода имеют небольшие значения.

Потери холостого хода Рx и короткого замыкания Рк определяют экономичность работы трансформатора. Потери холостого хода состоят из потерь в стали на перемагничивание и вихревые токи. Для уменьшения их применяется электротехническая сталь с малым содержанием углерода и специальными присадками, холоднокатаная сталь толщиной 0,3 мм марок 3405, 3406 и др. с жаростойким изоляционным покрытием. В справочниках и каталогах приводятся значения Рx для уровней А и Б. Уровень А относится к трансформаторам, изготовленным из электротехнической стали с удельными потерями не более 0,9 Вт/кг, уровень Б — с удельными потерями не более 1,1 Вт/кг (при В =1,5 Тл, f= 50 Гц).

Потери короткого замыкания состоят из потерь в обмотках при протекании по ним токов нагрузки и добавочных потерь в обмотках и конструкциях трансформатора. Добавочные потери вызваны магнитными полями рассеяния, создающими вихревые токи в крайних витках обмотки и конструкциях трансформатора (стенки бака, ярмовые балки и др.). Для их снижения обмотки выполняются многожильным транспонированным проводом, а стенки бака экранируются магнитными шунтами.

В современных конструкциях трансформаторов потери значительно снижены. Например, в трансформаторе 250000 кВA, U=110 кВ (Рx=200 кВт, Рк=790 кВт), работающем круглый год (Тmax=6300 ч), потери электроэнергии составят 0,43 % электроэнергии, пропущенной через трансформатор. Чем меньше мощность трансформатора, тем больше относительные потери в нем.

В сетях энергосистем установлено большое количество трансформаторов малой и средней мощности, поэтому общие потери электроэнергии во всех трансформаторах страны значительны и очень важно для экономии электроэнергии совершенствовать конструкции трансформаторов с целью дальнейшего уменьшения значений Рх и Рк.


Регулировка напряжения

Для части приборов возможна настройка средней точки, вернее регуляция ее напряжения. Для настройки усилителей используются две методики: установление равновесия между транзисторами и установление в состояние покоя.

Сигнализатор для оборудования силового типа измеряет коэффициент снижения тока при ее заземлении, то есть сколько ушло тока в землю посредством использования изоляционных методик. Средняя точка и фильтр отвечают за подачу регулировщиком сигнала. Данные фиксируются вольмеров, который измеряет уровень уменьшения напряжения, который наблюдается на вторичной обмотке, изоляционных материалах и других конструктивных деталях механизма.

Если наблюдается перекос, то проводится регулировка до знания, приемлемого для класса прибора и срока службы. Просмотреть информацию и значение можно в таблицах и инструкциях по эксплуатации (в последних данные есть не всегда).

Активно используется технология получения нулевого вывода. Это значит, что от средней точки тс делается мост. Получается два идентичных по значению напряжения, одинаковых по направлению, но различных по фазе. При помощи проявления фазового сдвига удается выяснить неполадки при работы двухтактных каскадного типа усилителей средней мощности.

Средняя точка не выводится, если это не требуется системой. Потециометром дополнительно дается баланс системе. Удлинители используются, если не согласованы выходы преобразователей. Заземление частично не требуется, если речь идет о маломощных вариантах оборудования ил трансформаторах, выпрямителях со средними мощностными характеристиками.

Как функционирует однофазный трансформатор: основные принципы работы

Первоначально уточним, какие существуют основные комплектующие однофазного трансформатора: магнитопровод, состоящий из пластин стали, по которым и протекает магнитный поток, первичная и вторичная обмотки трансформатора.

Физически объяснимо, что появляются и снимаются в первой обмотке потоки благодаря переменному напряжению. Находясь рядом, вторичная обмотка ловит эти потоки и преобразовывает в переменное напряжение, сохраняя ту же частоту. Напряжение, которое выдается агрегатом со вторичной обмотки, всецело зависит от витков, которые намотаны на имеющиеся в трансформаторе первичные и вторичные обмотки (катушки).