Kāds ir transformatora darbības princips? Strāvas transformatori - darbības princips un pielietojums

Transformators ir statiska elektromagnētiska ierīce ar diviem vai vairākiem induktīvi savienotiem tinumiem un kas paredzēta, lai ar elektromagnētisko indukciju pārveidotu vienu vai vairākas maiņstrāvas sistēmas vienā vai vairākās citās maiņstrāvas sistēmās.

Transformatori tiek plaši izmantoti šādiem mērķiem.

Elektroenerģijas pārvadei un sadalei. Parasti elektrostacijās maiņstrāvas ģeneratori ražo elektroenerģiju ar spriegumu 6-24 kV.

Lai darbinātu dažādas radio un televīzijas iekārtas ķēdes; sakaru ierīces, automatizācija telemehānikā, elektriskās sadzīves tehnikas; atdalīt dažādu šo ierīču elementu elektriskās ķēdes; sprieguma saskaņošanai

Augstsprieguma elektriskās ķēdēs vai ķēdēs, caur kurām iet lielas strāvas, iekļaut elektriskos mērinstrumentus un dažas ierīces, piemēram, relejus, lai paplašinātu mērījumu robežas un nodrošinātu elektrodrošību. Šim nolūkam izmantotie transformatori tiek saukti mērīšana. Tiem ir salīdzinoši maza jauda, ​​ko nosaka jauda, ​​ko patērē elektriskie mērinstrumenti, releji utt.

Transformatora darbības princips

Vienfāzes divu tinumu transformatora elektromagnētiskā ķēde sastāv no diviem tinumiem (2.1. att.), kas novietoti uz slēgtas magnētiskās ķēdes, kas izgatavota no feromagnētiska materiāla. Feromagnētiskā magnētiskā serdeņa izmantošana ļauj stiprināt elektromagnētisko savienojumu starp tinumiem, tas ir, samazināt ķēdes magnētisko pretestību, caur kuru iet mašīnas magnētiskā plūsma. Primārais tinums 1 ir savienots ar maiņstrāvas avotu - elektrotīklu ar spriegumu u 1 . Slodzes pretestība Z H ir savienota ar sekundāro tinumu 2.

Augstākā sprieguma tinumu sauc augstsprieguma tinums (HV) un zemspriegums - zemsprieguma tinums (NN). HV tinuma sākums un beigas ir apzīmēti ar burtiem A Un X; LV tinumi - burti A Un X.

Savienojot ar tīklu, primārajā tinumā parādās maiņstrāva i 1 , kas rada mainīgu magnētisko plūsmu F, noslēdzoties gar magnētisko ķēdi. Plūsma F izraisa mainīgus emfs abos tinumos - e 1 Un e 2 , proporcionāls, saskaņā ar Maksvela likumu, apgriezienu skaitam w 1 un w 2 Atbilstošais tinums un plūsmas izmaiņu ātrums d F/ dt.

Tādējādi katrā tinumā inducētās emf momentānās vērtības ir

e 1 = - w 1 d F/dt; e2= -w 2 dФ/dt.

Līdz ar to momentānā un efektīvā EML attiecību tinumos nosaka izteiksme

Līdz ar to attiecīgi izvēloties tinumu apgriezienu skaitu pie noteikta sprieguma U 1 jūs varat iegūt vēlamo spriegumu U 2 . Ja nepieciešams palielināt sekundāro spriegumu, tad apgriezienu skaits w 2 tiek pieņemts lielāks par skaitli w 1; tādu transformatoru sauc pieaug Ja nepieciešams samazināt spriegumu U 2 , tad apgriezienu skaits w 2 ir mazāks par w 1; tādu transformatoru sauc uz leju,

EML attiecība E Augstsprieguma tinumi uz EMF E Tiek saukti zemsprieguma LV tinumi (vai to apgriezienu skaita attiecība). transformācijas koeficients

k= E VN / E NN = w VN / w NN

Koeficients k vienmēr lielāks par vienu.

Enerģijas pārvades un sadales sistēmās atsevišķos gadījumos tiek izmantoti trīstinumu transformatori, bet radioelektronikā un automātikas ierīcēs tiek izmantoti vairāku tinumu transformatori. Šādos transformatoros uz magnētiskā serdeņa tiek novietoti trīs vai vairāki viens no otra izolēti tinumi, kas ļauj saņemt divus vai vairākus dažādus spriegumus, barojot vienu no tinumiem. (U 2 , U 3 , U 4 utt.) elektroenerģijas piegādei divām vai vairākām patērētāju grupām. Trīs tinumu jaudas transformatoros izšķir augsta, zema un vidēja sprieguma (MV) tinumus.

Transformatorā tiek pārveidoti tikai spriegumi un strāvas. Jauda paliek aptuveni nemainīga (tā nedaudz samazinās transformatora iekšējo enerģijas zudumu dēļ). Tāpēc

es 1 /I 2 ≈ U 2 /U 1 ≈ w 2 /w 1 .

Kad transformatora sekundārais spriegums palielinās k reizes, salīdzinot ar primāro, strāvu i 2 sekundārajā tinumā attiecīgi samazinās k vienreiz.

Transformators var darboties tikai maiņstrāvas ķēdēs. Ja transformatora primārais tinums ir savienots ar līdzstrāvas avotu, tad tā magnētiskajā vadā veidojas magnētiskā plūsma, kuras lielums un virziens laika gaitā ir nemainīgs. Tāpēc primārajā un sekundārajā tinumā līdzsvara stāvoklī EML netiek inducēts, un tāpēc elektriskā enerģija netiek pārsūtīta no primārās ķēdes uz sekundāro. Šis režīms ir bīstams transformatoram, jo ​​trūkst EML E 1 primārā tinuma strāva es 1 =U 1 R 1 ir diezgan liels.

Svarīga automatizācijas un radioelektronikas ierīcēs izmantotā transformatora īpašība ir tā spēja pārveidot slodzes pretestību. Ja pievienojat pretestību maiņstrāvas avotam R caur transformatoru ar transformācijas koeficientu uz, tad avota ķēdei

R" = P 1 /I 1 2 ≈ P 2 /I 1 2 ≈ es 2 2 R/I 1 2 ≈ k 2 R

Kur R 1 - transformatora patērētā jauda no maiņstrāvas avota, W; R 2 = I 2 2 R≈ P 1 - jauda, ​​ko patērē pretestība R no transformatora.

Tādējādi transformators maina pretestības vērtību R uz k 2 vienreiz. Šo īpašību plaši izmanto dažādu elektrisko ķēžu izstrādē, lai saskaņotu slodzes pretestību ar elektrisko enerģijas avotu iekšējo pretestību.

Transformators ir statiska elektromagnētiska ierīce ar diviem (vai vairākiem) tinumiem, kas visbiežāk paredzēta viena sprieguma maiņstrāvas pārvēršanai cita sprieguma maiņstrāvā. Enerģijas pārveidošanu transformatorā veic mainīgs magnētiskais lauks. Transformatori tiek plaši izmantoti elektriskās enerģijas pārraidei lielos attālumos, sadalot to starp uztvērējiem, kā arī dažādās taisnošanas, pastiprināšanas, signalizācijas un citās ierīcēs.

Pārvadot elektroenerģiju no elektrostacijas patērētājiem, strāvas stiprums līnijā rada enerģijas zudumus šajā līnijā un krāsaino metālu patēriņu tās ierīcei. Ja ar tādu pašu pārraides jaudu palielinās spriegums, strāvas stiprums samazināsies tādā pašā mērā, un tāpēc būs iespējams izmantot vadus ar mazāku šķērsgriezumu. Tas samazinās krāsaino metālu patēriņu, būvējot elektropārvades līniju, un samazinās enerģijas zudumus tajā.

Elektroenerģiju elektrostacijās ražo sinhronie ģeneratori ar spriegumu 11-20 kV; dažos gadījumos tiek izmantots 30-35 kV spriegums. Lai gan šādi spriegumi ir pārāk augsti tiešai rūpnieciskai un sadzīves lietošanai, tie nav pietiekami ekonomiskai elektroenerģijas pārvadei lielos attālumos. Turpmāku sprieguma palielināšanu elektropārvades līnijās (līdz 750 kV vai vairāk) veic pakāpju transformatori.

Elektriskās enerģijas uztvērēji (kvēlspuldzes, elektromotori uc) drošības apsvērumu dēļ paļaujas uz zemāku spriegumu (110-380 V). Turklāt elektrisko ierīču, instrumentu un mašīnu ražošana augstspriegumam ir saistīta ar ievērojamām projektēšanas grūtībām, jo ​​šo ierīču strāvu pārvadošajām daļām ar augstu spriegumu ir nepieciešama pastiprināta izolācija. Tāpēc augsto spriegumu, pie kura tiek pārraidīta enerģija, nevar tieši izmantot uztvērēju barošanai, un tas tiek piegādāts tiem caur pazeminošiem transformatoriem.

Maiņstrāvas elektroenerģija ir jāpārveido 3-4 reizes ceļā no elektrostacijas, kurā tā tiek ražota, līdz patērētājam. Sadales tīklos pazeminošie transformatori tiek noslogoti nevienlaicīgi un ne ar pilnu jaudu. Tāpēc elektroenerģijas pārvadei un sadalei izmantoto transformatoru kopējā jauda ir 7-8 reizes lielāka nekā elektrostacijās uzstādīto ģeneratoru jauda.

Enerģijas pārveidošanu transformatorā veic ar mainīgu magnētisko lauku, izmantojot magnētisko serdi.

Primāro un sekundāro tinumu spriegumi parasti nav vienādi. Ja primārais spriegums ir mazāks par sekundāro, transformatoru sauc par paaugstinātu, ja tas ir lielāks par sekundāro, to sauc par pazeminātu. Jebkuru transformatoru var izmantot gan kā paaugstinošu, gan pazeminošu transformatoru. Elektroenerģijas pārvadīšanai lielos attālumos izmanto paaugstinošus transformatorus, savukārt, lai sadalītu starp patērētājiem, tiek izmantoti pakāpju transformatori.

Atkarībā no mērķa ir jaudas transformatori, sprieguma mērīšanas transformatori un strāvas transformatori

Jaudas transformatori pārveidot viena sprieguma maiņstrāvu par cita sprieguma maiņstrāvu, lai apgādātu patērētājus ar elektroenerģiju. Atkarībā no mērķa tie var palielināties vai samazināties. Sadales tīklos parasti tiek izmantoti trīsfāzu divu tinumu pazeminošie transformatori, kas pārveido spriegumu 6 un 10 kV uz spriegumu 0,4 kV. (Galvenie transformatoru veidi ir TMG, TMZ, TMF, TMB, TME, TMGSO, TM, TMZH, TDTN, TRDN, TSZ, TSZN, TSZGL un citi.)

Sprieguma transformatori- Tie ir starptransformatori, caur kuriem mērinstrumenti tiek ieslēgti pie augsta sprieguma. Pateicoties tam, mērinstrumenti ir izolēti no tīkla, kas ļauj izmantot standarta instrumentus (ar to skalas pāršķiršanu) un tādējādi paplašina izmērīto spriegumu robežas.

Sprieguma transformatorus izmanto gan sprieguma, jaudas, enerģijas mērīšanai, gan automatizācijas ķēžu barošanai, signalizācijai un elektrolīniju releju aizsardzībai pret zemējuma defektiem.

Dažos gadījumos sprieguma transformatorus var izmantot kā mazjaudas pazeminošus jaudas transformatorus vai kā paaugstināšanas testa transformatorus (elektrisko ierīču izolācijas pārbaudei).

Krievijas tirgū tiek piedāvāti šādi sprieguma transformatoru veidi:

3NOL.06, ZNOLP, ZNOLPM, ZNOL.01PMI, 3xZNOL.06, 3xZNOLP, 3xZNOLPM, NOL.08, NOL.11-6.O5, NOL.12 OM3, ZNOL.06-35 (ZNOLE-35), ZNOL , NOL 35, NOL-35 III, NAMIT-10 , ZNIOL, ZNIOL-10-1, ZNIOL-10-P, ZNIOL-20, ZNIOL-20-P, ZNIOL-35, ZNIOL-35-P, ZNIOL-35 -1, NIOL -20, NIOL-35, NOL-SESH -10, NOL-SESH -10-1, NOL-SESH-6, NOL-SESH-6-1, NOL-SESH-20, NOL-SESH-35 , 3xZNOL-SESH-6, 3xZNOL-SESH-10, NALI-SESH-10, NALI-SESH-6, NTMI 6, NTMI 10, NAMI 6, NAMI 10, NAMI 35, NAMI 110, ZNAMIT-6, ZNAMIT-10 , ZNOMP 35, NOM 6, NOM 10, NOM 35, NKF 110, NKF 150, NKF 220 un citi.

Sprieguma mērīšanas transformatoriem primārais tinums ir 3000/√3, 6000/√3, 10000/√3, 13800/√3, 18000/√3, 24000/√3, 27000/√30,/600/√30,/600 /√3 , 110000/√3, 150000/√3, 220000/√3, 330000/√3, 400000/√3, 500000/√3 un sekundārais 100/110/3.

Strāvas transformators ir palīgierīce, kurā sekundārā strāva ir praktiski proporcionāla primārajai strāvai un ir paredzēta mērinstrumentu un releju iekļaušanai maiņstrāvas elektriskās ķēdēs.

Piegādāts ar precizitātes klasi: 0,5; 0,5S; 0,2; 0.2S.

Strāvas transformatori tiek izmantoti jebkuras vērtības un sprieguma strāvas pārvēršanai strāvā, kas ir ērta mērīšanai ar standarta instrumentiem (5 A), releju strāvas tinumu barošanai, atvienošanas ierīcēm, kā arī ierīču un to apkalpojošā personāla izolēšanai no augstsprieguma.

SVARĪGS! Strāvas transformatori ir pieejami ar šādiem pārveidošanas koeficientiem: 5/5, 10/5, 15/5, 20/5, 30/5, 40/5, 50/5, 75/5, 100/5, 150/5, 200/5, 300/5, 400/5, 500/5, 600/5, 800/5, 1000/5, 1500/5, 2000/5, 2500/5, 3000/5, 5000/5, 8000/ 5, 10000/5.
Strāvas transformatorus Krievijas tirgū pārstāv šādi modeļi:

TOP-0,66, TShP-0,66, TOP-0,66-I, TShP-0,66-I, TShL-0,66, TNShL-0,66, TNSh-0,66, TOL-10, TLO-10, TOL-10-I, TOL-10- M, TOL-10-8, TOL-10-IM, TOL-10 III, TSHL-10, TLSH-10, TPL-10-M, TPOL-10, TPOL-10M, TPOL-10 III, TL-10, TL-10-M, TPLC-10, TOLK-6, TOLK-6-1, TOLK-10, TOLK-10-2, TOLK-10-1, TOL-20, TSL-20-I, TPL-20, TPL-35, TOL-35, TOL-35-III-IV, TOL-35 II-7.2, TLC-35, TV, TLC-10, TPL-10S , TLM-10, TSHLP-10, TPK-10, TVLM -10, TVK-10, TVLM-6, TLK-20, TLK-35-1, TLK-35-2, TLK-35-3, TOL-SESH 10, TOL-SESH-20, TOL-SESH-35, TSHL-SESH 0.66, Ritz transformatori, TPL-SESH 10, TZLK(R)-SESH 0.66, TV-SESH-10, TV-SESH-20, TV-SESH-35, TSHL-SESH-10, TSHL-SESH-20 , TZLV-SESH-10 un citi.

Sprieguma transformatoru klasifikācija

Sprieguma transformatori atšķiras:

A) pēc fāžu skaita - vienfāzes un trīsfāzes;
b) pēc tinumu skaita - divtinumu, trīstinumu, četru tinumu.
Piemērs 0,5/0,5S/10P;
c) atbilstoši precizitātes klasei, t.i., pēc pieļaujamajām kļūdu vērtībām;
d) ar dzesēšanas metodi - transformatori ar eļļas dzesēšanu (eļļa), ar dabisko gaisa dzesēšanu (sausā un ar liešanas izolāciju);
e) pēc uzstādīšanas veida - iekštelpu uzstādīšanai, āra uzstādīšanai un pilnīgai sadales iekārtai.

Spriegumam līdz 6-10 kV sprieguma transformatorus ražo sausos, tas ir, ar dabisko gaisa dzesēšanu. Spriegumam virs 6-10 kV tiek izmantoti ar eļļu pildīti sprieguma transformatori.

Iekštelpu transformatori ir paredzēti darbam apkārtējās vides temperatūrā no -40 līdz + 45°C ar relatīvo mitrumu līdz 80%.

IN vienfāzes transformatori spriegums no 6 līdz 10 kV, pārsvarā tiek izmantota liešanas izolācija. Transformatori ar liešanas izolāciju ir pilnībā vai daļēji (viens tinums) piepildīti ar izolācijas masu (epoksīdsveķi). Šādi transformatori, kas paredzēti uzstādīšanai iekštelpās, labvēlīgi atšķiras no eļļas transformatoriem: tiem ir mazāks svars un gabarīti, un darbības laikā tiem gandrīz nav nepieciešama apkope.

Trīsfāzu divu tinumu transformatori spriegumiem ir parastās trīsstieņu magnētiskās ķēdes, bet trīs tinumiem - vienfāzes bruņu ķēdes.
Trīsfāzu trīs tinumu transformators ir trīs vienfāzes vienpola bloku grupa, kuru tinumi ir savienoti atbilstoši atbilstošai shēmai. Trīsfāzu trīs tinumu sprieguma transformatoriem vecās sērijas (pirms 1968-1969) bija bruņu magnētiskie serdeņi. Trīsfāzu transformators pēc svara un izmēriem ir mazāks nekā trīs vienfāzes transformatoru grupai. Darbinot trīsfāzu transformatoru dublēšanai, jums ir jābūt citam transformatoram ar pilnu jaudu
Eļļas transformatoros galvenā izolācijas un dzesēšanas vide ir transformatoru eļļa.

Eļļas transformators sastāv no magnētiskās ķēdes, tinumiem, tvertnes, vāka ar ieejām. Magnētiskais serdenis ir montēts no auksti velmēta elektrotērauda loksnēm, kas izolētas viena no otras (lai samazinātu virpuļstrāvu radītos zudumus). Tinumi ir izgatavoti no vara vai alumīnija stieples. Lai regulētu spriegumu, HV tinumam ir atzari, kas savienoti ar slēdzi. Transformatori nodrošina divu veidu krānu pārslēgšanu: zem slodzes - slodzes atzarojuma slēdzis (uz slodzes regulēšana) un bez slodzes, pēc transformatora atvienošanas no tīkla - izslēgšanas pārslēgšana (bez ierosmes). Otrā sprieguma regulēšanas metode ir visizplatītākā, jo tā ir vienkāršākā.

Papildus iepriekš minētajiem eļļas dzesēšanas transformatoriem (Transformer TM) transformatori tiek ražoti slēgtā konstrukcijā (TMG), kurā eļļa nesazinās ar gaisu un līdz ar to ir izslēgta tās paātrināta oksidēšanās un mitrināšana. Eļļas transformatori slēgtā konstrukcijā ir pilnībā piepildīti ar transformatora eļļu un tiem nav paplašinātāja, un temperatūras izmaiņas tā tilpumā apkures un dzesēšanas laikā tiek kompensētas ar tvertnes sienu rievojumu tilpuma izmaiņām. Šie transformatori ir piepildīti ar eļļu vakuumā, kas palielina to izolācijas elektrisko izturību.

Sausais transformators, tāpat kā eļļa, sastāv no magnētiskā serdeņa, HV un LV tinumiem, kas ir ietverti aizsargapvalkā. Galvenā izolācijas un dzesēšanas vide ir atmosfēras gaiss. Tomēr gaiss ir mazāk ideāls izolācijas un dzesēšanas līdzeklis nekā transformatoru eļļa. Tāpēc sausajos transformatoros visas izolācijas spraugas un ventilācijas kanāli ir izgatavoti lielāki nekā eļļas transformatoros.

Sausie transformatori tiek ražoti ar tinumiem ar B siltumizturības klases stikla izolāciju (TSZ), kā arī ar izolāciju uz N klases silikona lakām (TSZK). Lai samazinātu higroskopiskumu, tinumi tiek piesūcināti ar īpašām lakām. Stikla šķiedras vai azbesta izmantošana kā tinumu izolācija var ievērojami palielināt tinumu darba temperatūru un iegūt praktiski ugunsdrošu instalāciju. Šī sauso transformatoru īpašība ļauj tos izmantot uzstādīšanai sausās telpās gadījumos, kad instalācijas ugunsdrošības nodrošināšana ir noteicošais faktors. Dažreiz sausos transformatorus aizstāj ar dārgākiem un grūtāk izgatavojamiem sausajiem transformatoriem.

Sausajiem transformatoriem ir nedaudz lielāki izmēri un svars (TSZ transformators) un mazāka pārslodzes jauda nekā eļļas transformatoriem, un tos izmanto darbam slēgtās telpās ar relatīvo mitrumu ne vairāk kā 80%. Sauso transformatoru priekšrocības ietver to ugunsdrošību (bez eļļas), salīdzinošo konstrukcijas vienkāršību un salīdzinoši zemās ekspluatācijas izmaksas.

Strāvas transformatoru klasifikācija

Strāvas transformatorus klasificē pēc dažādiem kritērijiem:

1. Strāvas transformatorus pēc to mērķa var iedalīt mērīšanas (TOL-SESH-10, TLM-10), aizsargājošajos, starpposma (mērinstrumentu iekļaušanai relejaizsardzības strāvas ķēdēs, strāvu izlīdzināšanai diferenciālās aizsardzības ķēdēs), utt.) un laboratorijas (augsta precizitāte, kā arī ar daudzām transformācijas koeficientiem).

2. Pēc uzstādīšanas veida izšķir strāvas transformatorus:
a) uzstādīšanai ārpus telpām, uzstādītas atvērtās sadales iekārtās (TLK-35-2.1 UHL1);
b) uzstādīšanai iekštelpās;
c) iebūvēti elektroierīcēs un mašīnās: slēdži, transformatori, ģeneratori utt.;
d) virs galvas - novietots virs bukses (piemēram, uz jaudas transformatora augstsprieguma ieejas);
e) portatīvie (kontrolmērījumiem un laboratorijas pārbaudēm).

3. Atbilstoši primārā tinuma konstrukcijai strāvas transformatorus iedala:
a) daudzpagriezienu (spoles, cilpas tinumu un astotnieka tinumu);
b) viena pagrieziena (stienis);
c) riepas (TSh-0,66).

4. Saskaņā ar uzstādīšanas metodi strāvas transformatori iekštelpu un āra uzstādīšanai tiek sadalīti:
a) kontrolpunkti (TPK-10, TPL-SESH-10);
b) atbalsts (TLK-10, TLM-10).

5. Pamatojoties uz izolāciju, strāvas transformatorus var iedalīt grupās:
a) ar sausu izolāciju (porcelāna, bakelīta, liešanas epoksīda izolācija utt.);
b) ar papīra-eļļas izolāciju un ar kondensatora papīra-eļļas izolāciju;
c) piepildīta ar savienojumu.

6. Atbilstoši transformācijas pakāpju skaitam ir strāvas transformatori:
a) vienpakāpes;
b) divpakāpju (kaskāde).

7. Transformatorus klasificē pēc darba sprieguma:
a) nominālajam spriegumam virs 1000 V;
b) nominālajam spriegumam līdz 1000 V.

Dažādu klasifikācijas raksturlielumu kombinācija tiek ievadīta strāvas transformatora tipa apzīmējumā, kas sastāv no alfabētiskām un ciparu daļām.

Strāvas transformatoriem ir raksturīga nominālā strāva, spriegums, precizitātes klase un konstrukcija. Pie 6-10 kV sprieguma tie ir izgatavoti kā atbalsta un caurplūdes tinumi ar vienu vai diviem sekundārajiem tinumiem ar precizitātes klasi 0,2; 0,5; 1 un 3. Precizitātes klase norāda maksimālo kļūdu, ko strāvas transformators ievada mērījumu rezultātos. Laboratorijas mērījumiem tiek izmantoti 0,2 precizitātes klases transformatori, kuriem ir minimālā kļūda, 0,5 - barošanas skaitītājiem, 1 un 3 - releju un tehnisko mērinstrumentu strāvas tinumu darbināšanai. Lai nodrošinātu drošu darbību, sekundārajiem tinumiem jābūt iezemētiem un tiem nedrīkst būt atvērta ķēde.
Uzstādot sadales iekārtas ar spriegumu 6-10 kV, tiek izmantoti strāvas transformatori ar lieta un porcelāna izolāciju, bet spriegumam līdz 1000 V - ar lieta, kokvilnas un porcelāna izolāciju.

Piemērs ir TOL-SESH-10 atsauces 2 tinumu strāvas transformators ar liešanas izolāciju 10 kV nominālajam spriegumam, konstrukcijas versija 11, ar sekundārajiem tinumiem:

Mērīšanas ķēžu pievienošanai, ar precizitātes klasi 0,5 un slodzi 10 VA;
- aizsardzības ķēžu pievienošanai, ar precizitātes klasi 10P un slodzi 15 VA;

Nominālajai primārajai strāvai 150 ampēri, nominālajai sekundārajai strāvai 5 ampēri, klimatiskā modifikācija “U”, izvietojuma kategorija 2 saskaņā ar GOST 15150-69, veicot pasūtījumu ražošanai no AS VolgaEnergoKomplekt:

TOL-SESH-10-11-0,5/10R-10/15-150/5 U2 - ar nominālo primāro strāvu - 150A, sekundāro - 5A.

Transformatora darbības pamatā ir savstarpējās indukcijas fenomens. Ja transformatora primārais tinums ir pieslēgts maiņstrāvas avotam, tad caur to plūdīs maiņstrāva, kas transformatora kodolā radīs mainīgu magnētisko plūsmu. Šī magnētiskā plūsma, kas iekļūst sekundārā tinuma pagriezienos, izraisīs tajā elektromotora spēku (EMF). Ja sekundārais tinums ir īssavienots ar jebkuru enerģijas uztvērēju, tad inducētā EML ietekmē caur šo tinumu un enerģijas uztvērēju sāks plūst strāva.

Tajā pašā laikā primārajā tinumā parādīsies arī slodzes strāva. Tādējādi elektroenerģija tiek pārveidota no primārā tīkla uz sekundāro ar tādu spriegumu, kuram paredzēts sekundārajam tīklam pievienotais enerģijas uztvērējs.

Lai uzlabotu magnētisko savienojumu starp primāro un sekundāro tinumu, tie tiek novietoti uz tērauda magnētiskās serdes. Tinumi ir izolēti gan viens no otra, gan no magnētiskās ķēdes. Augstākā sprieguma tinumu sauc par augstsprieguma (HV) tinumu, un zemāka sprieguma tinumu sauc par zemsprieguma (LV) tinumu. Elektroenerģijas avota tīklam pieslēgto tinumu sauc par primāro; tinums, no kura tiek piegādāta enerģija uztvērējam, ir sekundāra.

Parasti primāro un sekundāro tinumu spriegumi nav vienādi. Ja primārais spriegums ir mazāks par sekundāro, transformatoru sauc par paaugstinātu, ja tas ir lielāks par sekundāro, to sauc par pazeminātu. Jebkuru transformatoru var izmantot gan kā paaugstinošu, gan pazeminošu transformatoru. Elektroenerģijas pārvadīšanai lielos attālumos izmanto paaugstinošus transformatorus, savukārt, lai sadalītu starp patērētājiem, tiek izmantoti pakāpju transformatori.

Trīs tinumu transformatoros uz magnētiskā serdeņa novieto trīs viens no otra izolētus tinumus. Šāds transformators, kas tiek darbināts no viena no tinumiem, dod iespēju saņemt divus dažādus spriegumus un piegādāt elektrisko enerģiju divām dažādām uztvērēju grupām. Papildus augstsprieguma un zemsprieguma tinumiem trīs tinumu transformatoram ir vidēja sprieguma (MV) tinums.

Transformatora tinumiem ir piešķirta pārsvarā cilindriska forma, kas izgatavoti no apaļas izolētas vara stieples pie zemām strāvām un no taisnstūrveida vara stieņiem pie lielām strāvām.

Zemsprieguma tinums atrodas tuvāk magnētiskajam serdenim, jo ​​to ir vieglāk izolēt no tā nekā augstsprieguma tinumu.

Zemsprieguma tinumu no stieņa izolē ar kāda izolācijas materiāla slāni. Tāda pati izolācijas blīve ir novietota starp augstsprieguma un zemsprieguma tinumiem.

Ar cilindriskiem tinumiem magnētiskā serdeņa šķērsgriezumam vēlams piešķirt apaļu formu, lai tinumu aizsegtajā zonā nepaliktu nemagnētiskas spraugas. Jo mazākas ir nemagnētiskās spraugas, jo mazāks ir tinumu pagriezienu garums un līdz ar to arī vara masa noteiktam tērauda stieņa šķērsgriezuma laukumam.

Tomēr ir grūti ražot apaļos stieņus. Magnētiskais serdenis ir samontēts no plānām tērauda loksnēm, un, lai iegūtu apaļu stieni, būtu nepieciešams liels skaits dažāda platuma tērauda loksnes, un tas prasītu daudzu presformu izgatavošanu. Tāpēc lieljaudas transformatoros stienim ir pakāpenisks šķērsgriezums ar pakāpienu skaitu ne vairāk kā 15-17. Pakāpienu skaitu stieņa sadaļā nosaka leņķu skaits vienā apļa ceturtdaļā. Magnētiskās ķēdes jūgam, t.i., tai daļai, kas savieno stieņus, ir arī pakāpenisks šķērsgriezums.

Labākai dzesēšanai ventilācijas kanāli tiek uzstādīti magnētiskajos serdeņos, kā arī jaudīgu transformatoru tinumos, plaknēs, kas ir paralēlas un perpendikulāras tērauda lokšņu plaknei.
Mazjaudas transformatoros stieples šķērsgriezuma laukums ir mazs, un tinumi ir vienkāršoti. Šādu transformatoru magnētiskajiem serdeņiem ir taisnstūra šķērsgriezums.

Transformatoru vērtējumi

Lietderīgo jaudu, kurai transformators ir projektēts atbilstoši apkures apstākļiem, t.i., tā sekundārā tinuma jaudu pie pilnas (nominālās) slodzes sauc par transformatora nominālo jaudu. Šo jaudu izsaka šķietamās jaudas vienībās - volt-ampēros (VA) vai kilovoltu ampēros (kVA). Transformatora aktīvo jaudu izsaka vatos vai kilovatos, t.i., jaudu, ko var pārveidot no elektriskās uz mehānisko, termisko, ķīmisko, gaismas u.c. Tinumu un visu transformatora daļu vadu šķērsgriezumi, kā kā arī jebkuru elektrisko aparātu vai elektrisko mašīnu, nosaka nevis strāvas vai aktīvās jaudas aktīvā sastāvdaļa, bet gan kopējā strāva, kas plūst caur vadītāju, un līdz ar to arī kopējā jauda. Visas pārējās vērtības, kas raksturo transformatora darbību tādos apstākļos, kādos tas ir paredzēts, sauc arī par nominālajām.

Katrs transformators ir aprīkots ar vairogu, kas izgatavots no materiāla, kas nav pakļauts atmosfēras ietekmei. Plāksne ir piestiprināta pie transformatora tvertnes redzamā vietā un satur tās novērtējuma datus, kas ir iegravēti, iegravēti, iespiesti vai citā veidā, lai nodrošinātu zīmju izturību. Transformatora panelī ir norādīti šādi dati:

1. Ražotāja zīmols.
2. Ražošanas gads.
3. Sērijas numurs.
4. Tipa apzīmējums.
5. Standarta numurs, kuram atbilst izgatavotais transformators.
6. Nominālā jauda (kVA). (Trīs tinumiem norādiet katra tinuma jaudu.)
7. Nominālie spriegumi un tinumu atzaru spriegumi (V vai kV).
8. Katra tinuma nominālās strāvas (A).
9. Fāžu skaits.
10. Strāvas frekvence (Hz).
11. Transformatora tinumu shēma un pieslēguma grupa.
12. Īsslēguma spriegums (%).
13. Uzstādīšanas veids (iekšējais vai ārējais).
14. Dzesēšanas metode.
15. Transformatora kopējā masa (kg vai t).
16. Eļļas masa (kg vai t).
17. Aktīvās daļas masa (kg vai t).
18. Slēdžu pozīcijas, kas norādītas uz tā piedziņas.

Transformatoram ar mākslīgo gaisa dzesēšanu tā jauda tiek papildus norādīta, kad dzesēšana ir izslēgta. Transformatora sērijas numurs ir arī uzspiests uz tvertnes zem vairoga, uz vāka netālu no A fāzes HV ieejas un magnētiskās ķēdes jūga sijas augšējā atloka kreisajā galā. Transformatora simbols sastāv no alfabētiskām un ciparu daļām. Burti nozīmē sekojošo:

T - trīsfāzu,
O - vienfāzes,
M - dabiskā eļļas dzesēšana,
D - eļļas dzesēšana ar strūklu (mākslīgais gaiss un ar dabisko eļļas cirkulāciju),
C - eļļas dzesēšana ar piespiedu eļļas cirkulāciju caur ūdens dzesētāju,
DC - eļļa ar spridzināšanas un piespiedu eļļas cirkulāciju,
G - zibensizturīgs transformators,
H apzīmējuma beigās - transformators ar sprieguma regulēšanu zem slodzes,
H otrajā vietā - piepildīta ar neuzliesmojošu šķidru dielektrisku,
T trešajā vietā ir trīs tinumu transformators.

Pirmais cipars aiz transformatora burtu apzīmējuma parāda nominālo jaudu (kVA), otrais cipars - HV tinuma nominālo spriegumu (kV). Tādējādi tips TM 6300/35 nozīmē trīsfāzu divu tinumu transformatoru ar dabisko eļļas dzesēšanu ar jaudu 6300 kVA un HV tinuma spriegumu 35 kV. Burts A transformatora tipa apzīmējumā nozīmē autotransformatoru. Trīs tinumu autotransformatoru apzīmējumā burts A tiek ievietots vai nu pirmais, vai pēdējais. Ja autotransformatora ķēde ir galvenā (HV un MV tinumi veido autotransformatoru, bet LV tinums ir papildu), vispirms tiek ievietots burts A, ja autotransformatora ķēde ir papildu, burts A ir pēdējais.

Transformators ir neaizstājama ierīce elektrotehnikā.

Bez tā enerģētikas sistēma tās pašreizējā formā nevarētu pastāvēt.

Šie elementi ir arī daudzās elektroierīcēs.

Tie, kas vēlas tos tuvāk iepazīt, aicināti uz šo rakstu, kura tēma ir transformators: darbības princips un ierīču veidi, kā arī to mērķis.

Šis ir nosaukums ierīcei, kas maina mainīgā elektriskā sprieguma lielumu. Ir šķirnes, kas var mainīt tā biežumu.

Daudzas ierīces ir aprīkotas ar šādām ierīcēm, un tās tiek izmantotas arī neatkarīgi.

Piemēram, iekārtas, kas palielina spriegumu, lai pārvadītu strāvu pa elektriskajām maģistrālēm.

Tie paaugstina spēkstacijas radīto spriegumu līdz 35 - 750 kV, kas dod dubultu labumu:

• tiek samazināti zudumi vados;
• nepieciešami mazāki vadi.

Pilsētu elektrotīklos spriegums atkal tiek samazināts līdz 6,1 kV, atkal izmantojot. Sadales tīklos, kas sadala elektroenerģiju patērētājiem, spriegums tiek samazināts līdz 0,4 kV (tas ir parastais 380/).

Darbības princips

Transformatora ierīces darbības pamatā ir elektromagnētiskās indukcijas fenomens, kas sastāv no sekojošā: mainoties magnētiskā lauka parametriem, kas šķērso vadītāju, tajā rodas EMF (elektromotīves spēks). Transformatora vadītājs ir spoles vai tinuma veidā, un kopējais emf ir vienāds ar katra pagrieziena emf summu.

Normālai darbībai ir nepieciešams izslēgt elektrisko kontaktu starp pagriezieniem, tāpēc tie izmanto vadu izolācijas apvalkā. Šo spoli sauc par sekundāro.

Magnētisko lauku, kas nepieciešams, lai radītu EML sekundārajā spolē, rada cita spole. Tas ir savienots ar strāvas avotu un tiek saukts par primāro. Primārās spoles darbība balstās uz to, ka, strāvai plūstot caur vadītāju, ap to veidojas elektromagnētiskais lauks, un, ja to ietin spolē, tas tiek pastiprināts.

Kā darbojas transformators?

Plūst caur spoli, elektromagnētiskā lauka parametri nemainās un tas nespēj izraisīt EML sekundārajā spolē. Tāpēc transformatori darbojas tikai ar maiņspriegumu.

Sprieguma pārveidošanas raksturu ietekmē apgriezienu skaita attiecība tinumos - primārajā un sekundārajā. To apzīmē ar “Kt” - transformācijas koeficientu. Likums ir spēkā:

Kt = W1 / W2 = U1 / U2,

• W1 un W2 - pagriezienu skaits primārajā un sekundārajā tinumā;
• U1 un U2 - spriegums to spailēs.

Tāpēc, ja primārajā spolē ir vairāk pagriezienu, tad spriegums sekundārās spoles spailēs ir mazāks. Šādu ierīci sauc par pazemināšanas ierīci, tās Kt ir lielāks par vienu. Ja sekundārajā spolē ir vairāk pagriezienu, transformators palielina spriegumu un tiek saukts par pakāpju transformatoru. Tā Kt ir mazāks par vienu.

Liels jaudas transformators

Ja mēs neņemam vērā zudumus (ideāls transformators), tad no enerģijas nezūdamības likuma izriet:

P1 = P2,

kur P1 un P2 ir strāvas jauda tinumos.

Tāpēc ka P=U*I, mēs iegūstam:

• U1 * I1 = U2 * I2;
• I1 = I2 * (U2 / U1) = I2 / Kt.

Tas nozīmē:

• pazemināšanas ierīces primārajā spolē (Kt > 1) plūst mazākas stiprības strāva nekā sekundārajā ķēdē;
• ar pakāpju transformatoriem (Kt< 1) все наоборот: сила тока в первичной катушке выше, чем в цепи вторичной.

Šis apstāklis ​​tiek ņemts vērā, izvēloties vadu šķērsgriezumu ierīču tinumiem.

Dizains

Transformatoru tinumi tiek novietoti uz magnētiskā serdeņa - daļas, kas izgatavota no feromagnētiskā, transformatora vai cita mīksta magnētiska tērauda. Tas kalpo kā elektromagnētiskā lauka vadītājs no primārās spoles uz sekundāro spoli.

Mainīga magnētiskā lauka ietekmē magnētiskajā ķēdē rodas arī strāvas - tās sauc par virpuļstrāvām. Šīs strāvas izraisa enerģijas zudumus un magnētiskās ķēdes sildīšanu. Pēdējais, lai samazinātu šo parādību līdz minimumam, sastāv no daudzām plāksnēm, kas izolētas viena no otras.

Spoles tiek novietotas uz magnētiskās ķēdes divos veidos:

• tuvu;
• vijas vienu virs otra.

Mikrotransformatoru tinumi ir izgatavoti no folijas ar biezumu 20 - 30 mikroni. Oksidācijas rezultātā tā virsma kļūst par dielektriķi un pilda izolācijas lomu.

Transformatora dizains

Praksē nav iespējams sasniegt attiecību P1 = P2 trīs veidu zaudējumu dēļ:

1. magnētiskā lauka izkliedēšana;
2. vadu un magnētiskās ķēdes apkure;
3. histerēze.

Histerēzes zudumi ir enerģijas izmaksas magnētiskās ķēdes magnetizācijas maiņai. Elektromagnētiskā lauka līniju virziens pastāvīgi mainās. Katru reizi jāpārvar dipolu pretestība magnētiskās ķēdes struktūrā, kas iepriekšējā fāzē noteiktā veidā sakārtota.

Viņi cenšas samazināt histerēzes zudumus, izmantojot dažādu dizainu magnētiskos serdeņus.

Tātad patiesībā P1 un P2 vērtības atšķiras, un attiecību P2 / P1 sauc par ierīces efektivitāti. Lai to izmērītu, tiek izmantoti šādi transformatora darbības režīmi:

• dīkstāves kustība;
• īssavienojums;
• ar slodzi.

Dažos transformatoru veidos, kas darbojas ar augstfrekvences spriegumu, nav magnētiskās ķēdes.

Gaidīšanas režīms

Primārais tinums ir savienots ar strāvas avotu, un sekundārā ķēde ir atvērta. Ar šo savienojumu spolē plūst tukšgaitas strāva, kas galvenokārt atspoguļo reaktīvo magnetizēšanas strāvu.

Šis režīms ļauj noteikt:

• Ierīces efektivitāte;
• transformācijas koeficients;
• zudumi magnētiskajā ķēdē (profesionāļu valodā - zudumi tēraudā).

Transformatora ķēde dīkstāves režīmā

Īssavienojuma režīms

Sekundārā tinuma spailes ir slēgtas bez slodzes (īssavienojums), tā ka strāvu ķēdē ierobežo tikai tās pretestība. Spriegums tiek pielikts primārajiem kontaktiem, lai strāva sekundārā tinuma ķēdē nepārsniegtu nominālo.

Šis savienojums ļauj noteikt tinumu apkures zudumus (vara zudumus). Tas ir nepieciešams, ieviešot shēmas, kurās reāla transformatora vietā izmanto aktīvo pretestību.

Iekraušanas režīms

Šajā stāvoklī patērētājs ir savienots ar sekundārā tinuma spailēm.

Dzesēšana

Darbības laikā transformators uzsilst.

Tiek izmantotas trīs dzesēšanas metodes:

1. dabisks: mazjaudas modeļiem;
2. piespiedu gaiss (ventilatora pūšana): vidējas jaudas modeļi;
3. jaudīgus transformatorus atdzesē, izmantojot šķidrumu (galvenokārt eļļu).

Eļļas dzesēšanas ierīce

Transformatoru veidi

Ierīces tiek klasificētas pēc mērķa, magnētiskās ķēdes veida un jaudas.

Jaudas transformatori

Daudzskaitlīgākā grupa. Tas ietver visus transformatorus, kas darbojas elektrotīklā.

Autotransformators

Šim tipam ir elektrisks kontakts starp primāro un sekundāro tinumu. Uztinot vadu, tiek izdarīti vairāki secinājumi - pārslēdzoties starp tiem, tiek izmantots atšķirīgs apgriezienu skaits, kas maina transformācijas koeficientu.

• Paaugstināta efektivitāte. Tas izskaidrojams ar to, ka tiek pārveidota tikai daļa no jaudas. Tas ir īpaši svarīgi, ja starpība starp ieejas un izejas spriegumiem ir maza.
• Lēts. Tas ir saistīts ar mazāku tērauda un vara patēriņu (autotransformatoram ir kompakti izmēri).

Šīs ierīces ir izdevīgi izmantot tīklos ar spriegumu 110 kV vai vairāk ar efektīvu zemējumu pie Kt, kas nav augstāks par 3-4.

Strāvas transformators

Izmanto, lai samazinātu strāvu primārajā tinumā, kas savienots ar strāvas avotu. Ierīci izmanto aizsardzības, mērīšanas, signalizācijas un vadības sistēmās. Priekšrocība salīdzinājumā ar šunta mērīšanas shēmām ir galvaniskās izolācijas klātbūtne (nav elektriskā kontakta starp tinumiem).

Primārā spole ir savienota ar maiņstrāvas ķēdi - tiek pārbaudīta vai kontrolēta - ar slodzi virknē. Sekundārā tinuma spailēm ir pievienota iedarbināšanas indikatora ierīce, piemēram, relejs vai mērierīce.

Strāvas transformators

Pieļaujamā pretestība sekundārās spoles ķēdē ir ierobežota ar niecīgām vērtībām - gandrīz īssavienojumu. Lielākajai daļai strāvas spoļu nominālā strāva šajā spolē ir 1 vai 5 A. Atverot ķēdi, tajā rodas augsts spriegums, kas var izlauzties cauri izolācijai un sabojāt pievienotās ierīces.

Impulsu transformators

Darbojas ar īsiem impulsiem, kuru ilgums tiek mērīts desmitos mikrosekundēs. Impulsa forma praktiski nav izkropļota. Galvenokārt izmanto video sistēmās.

Metināšanas transformators

Šī ierīce:

• samazina spriedzi;
• paredzēts nominālajai strāvai sekundārā tinuma ķēdē līdz pat tūkstošiem ampēru.

Jūs varat regulēt metināšanas strāvu, mainot procesā iesaistīto tinumu apgriezienu skaitu (tiem ir vairāki spailes). Šajā gadījumā mainās induktīvās pretestības vērtība vai sekundārā atvērtā ķēdes spriegums. Ar papildu spaiļu palīdzību tinumi tiek sadalīti sekcijās, tāpēc metināšanas strāva tiek regulēta pa soļiem.

Transformatora izmēri lielā mērā ir atkarīgi no maiņstrāvas frekvences. Jo augstāks tas ir, jo kompaktāka būs ierīce.

Metināšanas transformators TDM 70-460

Mūsdienu invertora metināšanas iekārtu dizains ir balstīts uz šo principu. Tajos maiņstrāva tiek apstrādāta pirms padeves transformatoram:

• iztaisno ar diodes tilta palīdzību;
• inverterī - mikroprocesora vadītā elektroniskā blokā ar ātri pārslēdzamiem taustiņu tranzistoriem - tas atkal kļūst mainīgs, bet ar frekvenci 60 - 80 kHz.

Tāpēc šīs metināšanas iekārtas ir tik vieglas un mazas.

Komutācijas tipa barošanas avoti tiek izmantoti arī, piemēram, personālajos datoros.

Izolācijas transformators

Šai ierīcei obligāti ir galvaniskā izolācija (starp primāro un sekundāro tinumu nav elektriskā kontakta), un Kt ir vienāds ar vienu. Tas ir, izolācijas transformators atstāj spriegumu nemainīgu. Ir nepieciešams uzlabot savienojuma drošību.

Pieskaroties tīklam pieslēgtā aprīkojuma strāvu elementiem, izmantojot šādu transformatoru, netiks gūts smags elektriskās strāvas trieciens.

Ikdienā šī elektroierīču pieslēgšanas metode ir piemērota mitrās telpās - vannas istabās utt.

Papildus jaudas transformatoriem ir arī signāla izolācijas transformatori. Tie ir uzstādīti elektriskajā ķēdē galvaniskajai izolācijai.

Magnētiskie serdeņi

Ir trīs veidi:

1. Stienis. Izgatavots stieņa formā ar pakāpienu sekciju. Raksturlielumi atstāj daudz vēlamo, taču tos ir viegli īstenot.
2. Bruņots. Tie vada magnētisko lauku labāk nekā stieņi un turklāt aizsargā tinumus no mehāniskām ietekmēm. Trūkums: augstas izmaksas (nepieciešams daudz tērauda).
3. Toroidāls. Visefektīvākais veids: tie rada vienmērīgu koncentrētu magnētisko lauku, kas palīdz samazināt zudumus. Transformatoriem ar toroidālo magnētisko serdi ir visaugstākā efektivitāte, taču tie ir dārgi ražošanas sarežģītības dēļ.

Jauda

Jauda parasti tiek apzīmēta volt-ampēros (VA). Saskaņā ar šo kritēriju ierīces tiek klasificētas šādi:

• mazjaudas: mazāka par 100 VA;
• vidējā jauda: vairāki simti VA;

Ir lielas jaudas iekārtas, ko mēra tūkstošos VA.

Transformatori atšķiras pēc mērķa un īpašībām, taču to darbības princips ir vienāds: mainīgs magnētiskais lauks, ko rada viens tinums, otrajā ierosina EML, kura lielums ir atkarīgs no apgriezienu skaita.

Nepieciešamība pārveidot spriegumu rodas ļoti bieži, tāpēc transformatori tiek plaši izmantoti. Šo ierīci var izgatavot neatkarīgi.

Transformatora darbības princips ir balstīts uz slaveno savstarpējās indukcijas likumu. Ja ieslēdzat šī primāro tinumu, caur šo tinumu sāks plūst maiņstrāva. Šī strāva radīs mainīgu magnētisko plūsmu kodolā. Šī magnētiskā plūsma sāks iekļūt transformatora sekundārā tinuma pagriezienos. Šajā tinumā tiks iedarbināts mainīgs EMF (elektromotīves spēks). Ja pievienojat (īssavienojat) sekundāro tinumu kāda veida elektriskās enerģijas uztvērējam (piemēram, parastajai kvēlspuldzei), tad inducēta elektromotora spēka ietekmē caur sekundāro tinumu plūst maiņstrāva uz uztvērējs.

Tajā pašā laikā slodzes strāva plūst caur primāro tinumu. Tas nozīmē, ka elektroenerģija tiks pārveidota un pārsūtīta no sekundārā tinuma uz primāro tinumu ar spriegumu, kuram paredzēta slodze (tas ir, elektrības uztvērējs, kas savienots ar sekundāro tīklu). Transformatora darbības princips ir balstīts uz šo vienkāršo mijiedarbību.

Lai uzlabotu magnētiskās plūsmas pārraidi un stiprinātu magnētisko savienojumu, transformatora primārais un sekundārais tinums tiek novietots uz īpaša tērauda magnētiskā serdeņa. Tinumi ir izolēti gan no magnētiskās ķēdes, gan viens no otra.

Transformatora darbības princips mainās atkarībā no tinumu sprieguma. Ja sekundāro un primāro tinumu spriegums ir vienāds, tas būs vienāds ar vienotību, un tad tiek zaudēta pati transformatora kā sprieguma pārveidotāja nozīme tīklā. Atsevišķi pazeminošie un paaugstinošie transformatori. Ja primārais spriegums ir mazāks par sekundāro, tad šādu elektrisko ierīci sauks par pakāpju transformatoru. Ja sekundārais ir mazāks, tad uz leju. Tomēr vienu un to pašu transformatoru var izmantot gan kā paaugstinošu, gan pazeminošu transformatoru. Pakāpju transformators tiek izmantots, lai pārraidītu enerģiju dažādos attālumos, tranzītam un citām lietām. Pakāpeniskās tiek izmantotas galvenokārt elektroenerģijas pārdalei starp patērētājiem. Aprēķinu parasti veic, ņemot vērā tā turpmāko izmantošanu kā sprieguma pazemināšanu vai paaugstināšanu.

Kā minēts iepriekš, transformatora darbības princips ir diezgan vienkāršs. Tomēr tā dizainā ir dažas interesantas detaļas.

Trīs tinumu transformatoros uz magnētiskā serdeņa novieto trīs izolētus tinumus. Šāds transformators var uztvert divus dažādus spriegumus un vienlaikus pārraidīt enerģiju divām elektroenerģijas uztvērēju grupām. Šajā gadījumā viņi saka, ka papildus zemsprieguma tinumiem trīs tinumu transformatoram ir arī vidēja sprieguma tinums.

Transformatora tinumiem ir cilindriska forma un tie ir pilnībā izolēti viens no otra. Ar šādu tinumu stieņa šķērsgriezumam būs apaļa forma, lai samazinātu nemagnetizētas spraugas. Jo mazāk šādu spraugu, jo mazāka ir vara masa un līdz ar to transformatora masa un izmaksas.

Līdz ar elektroenerģijas rūpnieciskās izmantošanas atklāšanu un sākumu radās nepieciešamība izveidot sistēmas tās pārveidošanai un piegādei patērētājiem. Tā parādījās transformatori, kuru darbības princips tiks apspriests.

Pirms to parādīšanās gandrīz pirms 200 gadiem izcilais angļu fiziķis Maikls Faradejs atklāja elektromagnētiskās indukcijas fenomenu. Vēlāk viņš kopā ar savu amerikāņu kolēģi D. Henriju uzzīmēja topošā transformatora shēmu.

Faraday transformators

Pirmais idejas iemiesojums dzelzē notika 1848. gadā, kad franču mehāniķis G. Ruhmkorff izveidoja indukcijas spoli. Savu ieguldījumu deva arī Krievijas zinātnieki. 1872. gadā Maskavas universitātes profesors A.G.Stoļetovs atklāja histerēzes cilpu un aprakstīja feromagnēta uzbūvi, un 4 gadus vēlāk izcilais krievu izgudrotājs P.N.Jabločkovs saņēma patentu par pirmā maiņstrāvas transformatora izgudrošanu.

Kā darbojas transformators un kā tas darbojas

Transformatori ir milzīgas “ģimenes” nosaukums, kurā ietilpst vienfāzes, trīsfāžu, pazeminoši, paaugstinoši, mērīšanas un daudzu citu veidu transformatori. To galvenais mērķis ir pārveidot vienu vai vairākus maiņstrāvas spriegumus citā, pamatojoties uz elektromagnētisko indukciju nemainīgā frekvencē.

Tātad, īsumā, kā darbojas vienkāršākais vienfāzes transformators. Tas sastāv no trim galvenajiem elementiem - primārā un sekundārā tinuma un magnētiskās ķēdes, kas tos apvieno vienā veselumā, uz kura tie it kā ir savērti. Avots ir pievienots tikai primārajam tinumam, savukārt sekundārais tinums noņem un pārraida jau mainīto spriegumu patērētājam.

Tīklam pieslēgtais primārais tinums magnētiskajā ķēdē rada mainīgu elektromagnētisko lauku un veido magnētisko plūsmu, kas sāk cirkulēt starp tinumiem, inducējot tajos elektromotora spēku (EMF). Tās vērtība ir atkarīga no apgriezienu skaita tinumos. Piemēram, lai pazeminātu spriegumu, primārajā tinumā ir jābūt vairāk pagriezieniem nekā sekundārajā. Tieši pēc šī principa darbojas pazeminošie un paaugstinošie transformatori.

Svarīga transformatora konstrukcijas iezīme ir tāda, ka magnētiskajam serdenim ir tērauda konstrukcija, un tinumi, kas parasti ir cilindriskas formas, ir izolēti no tā, nav tieši savienoti viens ar otru un tiem ir savs marķējums.

Sprieguma transformatori

Tas, iespējams, ir visizplatītākais transformatoru saimes veids. Īsumā, to galvenā funkcija ir padarīt elektrostacijās saražoto enerģiju pieejamu dažādu ierīču patēriņam. Šim nolūkam ir izveidota elektroenerģijas pārvades sistēma, kas sastāv no paaugstināšanas un pazemināšanas transformatoru apakšstacijām un elektropārvades līnijām.

Pirmkārt, elektrostacijas saražotā elektroenerģija tiek piegādāta pakāpju transformatoru apakšstacijā (piemēram, no 12 līdz 500 kV). Tas ir nepieciešams, lai kompensētu neizbēgamos elektroenerģijas zudumus pārraides laikā lielos attālumos.

Nākamais posms ir pazemināšanas apakšstacija, no kuras pa zemsprieguma līniju tiek piegādāta elektroenerģija pazeminošajam transformatoram un pēc tam patērētājam 220 V sprieguma veidā.

Bet ar to transformatoru darbs nebeidzas. Lielākajai daļai no mums apkārt esošajām sadzīves elektroierīcēm – personālajiem datoriem, televizoriem, printeriem, automātiskajām veļasmašīnām, ledusskapjiem, mikroviļņu krāsnīm, DVD diskiem un pat energoefektīvām spuldzēm ir pazemināti transformatori. Individuāla "kabatas" transformatora piemērs ir mobilā tālruņa (viedtālruņa) lādētājs.

Mūsdienu elektronisko ierīču milzīgā daudzveidība un to veiktās funkcijas atbilst daudziem dažādiem transformatoru veidiem. Šis nav pilnīgs to saraksts: jauda, ​​impulss, metināšana, atdalīšana, saskaņošana, rotācija, trīsfāzu transformatori, pīķa transformatori, strāvas transformatori, toroidālie, stieņi un bruņas.

Kas tie ir, nākotnes transformatori?

Transformatoru nozare tiek uzskatīta par diezgan konservatīvu. Tomēr tai jārēķinās arī ar revolucionārām pārmaiņām elektrotehnikas jomā, kur nanotehnoloģijas par sevi dara zināmu arvien skaļāk. Tāpat kā daudzas citas ierīces, arī tās pamazām kļūst gudrākas.

Tiek aktīvi meklēti jauni konstrukcijas materiāli – izolācijas un magnētiskie –, kas var nodrošināt lielāku transformatoru iekārtu uzticamību. Viens virziens varētu būt amorfo materiālu izmantošana, kas būtiski paaugstinās tā ugunsdrošību un uzticamību.

Parādīsies sprādziendroši un ugunsdroši transformatori, kuros hlorētos bifenilus, ko izmanto elektrisko izolācijas materiālu impregnēšanai, nomainīs pret netoksiskiem šķidriem, videi draudzīgiem dielektriķiem.

Kā piemēru var minēt SF6 jaudas transformatorus, kur dzesēšanas šķidruma funkciju pilda neuzliesmojoša SF6 gāze, sēra heksafluorīds, nevis tālu no drošas transformatoru eļļas.

Laika jautājums ir izveidot “gudrus” elektrotīklus, kas aprīkoti ar pusvadītāju cietvielu transformatoriem ar elektronisku vadību, ar kuru palīdzību būs iespējams regulēt spriegumu atkarībā no patērētāju vajadzībām, jo ​​īpaši pieslēgt atjaunojamo un rūpniecisko. barošanas avotus mājas tīklam vai, gluži pretēji, izslēdziet nevajadzīgos, kad tie nav nepieciešami.

Vēl viena daudzsološa joma ir zemas temperatūras supravadošie transformatori. Darbs pie to izveides sākās jau 60. gados. Galvenā problēma, ar ko saskaras zinātnieki, ir kriogēno sistēmu milzīgais izmērs, kas nepieciešams šķidrā hēlija ražošanai. Viss mainījās 1986. gadā, kad tika atklāti augstas temperatūras supravadoši materiāli. Pateicoties viņiem, kļuva iespējams atteikties no lielgabarīta dzesēšanas ierīcēm.

Supravadošiem transformatoriem ir unikāla kvalitāte: pie liela strāvas blīvuma zudumi tajos ir minimāli, bet, strāvai sasniedzot kritiskās vērtības, pretestība no nulles līmeņa strauji palielinās.