Обмотки трансформаторов | Трансформаторы | Справка

Все обмотки трансформаторов по характеру намотки можно подразделить на следующие основные типы: цилиндрические из круглого и прямоугольного провода, винтовые, непрерывно катушечные и др.
Эти типы обмоток в свою очередь могут подразделяться по ряду второстепенных признаков: числу слоев или ходов, наличию параллельных ветвей, наличию транспозиций и т. д.
Простой цилиндрической обмоткой называется обмотка, сечение витка которой составляет один провод, а витки расположены без интервалов на цилиндрической поверхности так, что для перехода от какого-либо витка к любому другому витку нужно двигаться в осевом направлении обмотки.
Цилиндрической параллельной обмоткой называется обмотка, сечение витка которой составляет несколько параллельных проводов, а витки расположены (без интервалов между витками и проводами) на цилиндрической поверхности так, что для перехода от какого-либо провода одного витка к любому проводу другого витка нужно двигаться в осевом направлении обмотки.

Двухслойной простой цилиндрической или двухслойной цилиндрической параллельной называется обмотка, составленная из двух концентрически расположенных простых цилиндрических параллельных обмоток.
Цилиндрическая обмотка может быть намотана из нескольких проводов прямоугольного сечения. При этом желательно все параллельные провода брать одного сечения. Если же приходится комбинировать сечение витка из разных проводов, то рекомендуется брать не более двух различных сечений проводов. Обычно применяется намотка «плашмя». Допускается намотка на «ребро», в радиальном направлении обмотки, размеры обоих проводов следует выбирать обязательно равными между собой.
В производстве при намотке на обмоточном станке цилиндрическая обмотка является самой простой и дешевой из применяемых типов обмоток. Цилиндрическая обмотка из прямоугольного провода может применяться при сечении витка не менее 5 мм2, равном минимальному сечению прямоугольного провода по сечению, что соответствует при наименьшей плотности тока в медном проводе нижнему пределу тока обмотки 15–18 А. Цилиндрическая двухслойная обмотка из прямоугольного провода  широко применяется для обмоток НН трехфазных и однофазных масляных силовых трансформаторов с мощностью на один стержень S ≤ 200 кВ*А при напряжении обмотки не выше 6 кВ.

В тех же пределах этот тип обмотки иногда применяется для обмоток ВН, однако более удобна в этом случае многослойная цилиндрическая обмотка из круглого провода.
Широкое применение находит цилиндрические многослойные обмотки из прямоугольного провода в одни или несколько параллельных проводов. Для таких обмоток напряжение составляет до 35 кВ, а мощность трансформатора до 80000 кВ*А.
Они используются для изготовления  обмоток как низкого напряжения, так и обмоток высокого напряжения трансформатора. Основное достоинство этих обмоток состоит в  простоте, малой стоимости и достаточно высокой электрической и механической прочности (рис. 1).

Рис. 1. Цилиндрические обмотки: а – однослойная; б – двухслойная;
в – многослойная из круглого провода;

1 – витки из прямоугольного провода; 2 – разрезные выравнивающие кольца; 3 – бумажно-бакелитовый цилиндр; 4 – конец первого слоя обмотки; 5 – вертикальные рейки; 6 – внутренние ответвления обмотки

Обычно винтовая обмотка наматывается на бумажно-бакелитовом цилиндре на рейках, расположенных по образующим цилиндра.
Радиальные каналы между витками образуются межвитковыми прокладками из электроизоляционного картона, нанизываемыми на рейки.
В параллельной винтовой обмотке параллельные провода наматываются на цилиндрические поверхности с разными диаметрами. Вследствие этого активные и реактивные сопротивления (в виду различной индукции поля рассеяния) параллельных проводов получаются неравными. Для выравнивания полных сопротивлений проводов во избежание неравномерного распределения тока в винтовой обмотке обязательно должна производиться транспозиция (перекладка) проводов (рис. 3).

Рис. 2. Винтовая обмотка: а – из одного провода в витке;
б – из нескольких параллельных проводов в витке

Рис. 3. Транспозиции проводов в винтовых обмотках: а – групповая; б – общая

Рис. 4. Схема транспозиции в винтовой обмотке из четырех параллельных проводов: 1–4 – провода

Применяются винтовые обмотки как обмотки НН в трансформаторах с напряжением на стороне НН от 230 В до 15,75 кВ включительно при мощности трансформатора на один стержень от 45 до 350 кВ*А.

Благодаря простоте и дешевизне изготовления наиболее часто применяется многослойная цилиндрическая обмотка трансформаторов, мощностью на один стержень до 200 кВ*А при классе напряжения не выше 35 кВ.
Разновидностью многослойной цилиндрической обмотки является катушечная обмотка, составленная из ряда отдельно расположенных в осевом направлении катушек, представляющих собой многослойные цилиндрические обмотки. Выполняется она, как правило, из одного круглого провода без применения параллельных проводов. Применяется для трансформатора с мощностью на один стержень не выше 350 кВ*А, при токе 40–45 А,  и только для выполнения обмоток ВН.

Рис. 5. Непрерывная катушечная обмотка

Особое внимание уделяется междуслойной изоляции, так как вследствие большого числа витков и последовательного соединения слоев между соседними витками, лежащих в разных слоях, возникают значительные напряжения. Так, например, в трансформаторах с мощностью на один стержень до 200 кВ*А при классе напряжения от 3 до 35 кВ суммарное рабочее напряжение двух слоев может достигнуть 5000–6000 В, а испытательное 10000–12000 В. В качестве междуслойной изоляции хорошие результаты дает кабельная бумага, положенная в несколько слоев.
Применение меньшего числа слоев более толстого электрокартона не оправдывает себя, так как картон менее эластичен, чем кабельная бумага, а при намотке сильно натянутого провода дает листные изломы, что в дальнейшем приводит к прибою междуслойной изоляции.

Простой непрерывной катушечной обмоткой называется обмотка, составленная из ряда расположенных в осевом направлении и соединенных последовательно катушек, намотанных из прямоугольного провода по плоской спирали, с радиальными охлаждающими каналами между всеми или частью катушек. Высота катушки равна высоте провода.
Непрерывная катушечная обмотка называется параллельной, если сечение каждого витка составлено двумя или более параллельными проводами и число витков в катушке более одного (рис. 5).
Обмотка называется непрерывной, если ее намотка ведется одним (двумя, тремя и более) проводом без перепайки концов последовательно соединенных катушек. Непрерывная  катушечная обмотка не имеет обрывов и паек провода.

Благодаря высокой механической прочности, легкости распределения витков обмотки по катушкам, удобству выполнения регулировочных ответвлений, сравнительной простоте намотки, отсутствию перепаек между катушками и простоте насадки на сердечник, непрерывная катушечная обмотка находит широкое применение в качестве обмотки ВН для трансформаторов с мощностью на один стержень от 50 до 20000 кВ*А и выше, при токах нагрузки от 10–15 А и выше. Этот тип обмотки находит применение также и в качестве обмоток НН при токах от 17–20 и до 300 А (рис. 6, 7).

Рис. 6. Часть катушки непрерывной обмотки с двумя параллельными проводами в витке

Рис. 7. Переходы в катушках непрерывной обмотки

При напряжении 110 кВ и выше применяется только непрерывная катушечная обмотка. Если виток обмотки выполняется из нескольких параллельных проводов, то необходимо проводить транспозицию параллельных проводов аналогично, как это производится в винтовых параллельных обмотках.

Трансформатор

Нередко один и тот же источник переменного тока должен питать приборы, рассчитанные на разные напряжения.

Трансформатором называется электротехническое устройство, служащее для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения той же частоты.

Трансформаторы делятся по назначению: силовые, специальные, измерительные и радиотехнические. К силовым относятся трансформаторы, преобразующие электрическую энергию для потребителей (35/6, 110/6, 6/0,4 кВ и т.д.), к специальным — сварочные и выпрямительные, к измерительным — трансформаторы тока и напряжения, служащие для подключения электроизмерительных приборов, к радиотехническим — маломощные трансформаторы и трансформаторы, работающие на повышенной частоте. Кроме этого, они делятся по роду тока на однофазные и трехфазные и по способу охлаждения — на масляные, сухие и с твердым наполнителем.

Трансформатор состоит из двух основных частей — магнитопровода и обмоток. Магнитопровод набирается из тонких листов электротехнической стали с малой коэрцитивной силой, изолированных друг от друга. Часть магнитопровода, на котором располагается обмотка, называется стержнем, а часть, замыкающая стержни, ярмом. По своему устройству магнитопровод подразделяется на П-образный и Ш-образный.
Обмотка трансформатора наматывается изолированным проводом с дополнительной изоляцией между слоями. Обмотка трансформатора с большим числом витков называется обмоткой высшего напряжения (ВН), а с меньшим — низшего напряжения (НН).

Работа трансформатора

Принцип работы трансформатора рассмотрим на примере однофазного трансформатора, схематически представляющего собой магнитопровод с двумя обмотками W₁ и W₂.
При подключении первичной обмотки к источнику синусоидального напряжения
по обмотке течет ток , создающий намагничивающую силу под действием которой возникает магнитный поток .
По закону электромагнитной индукции во вторичной цепи индуцируется электродвижущая сила:

ЭДС отстает от магнитного потока на угол 90°, а

Действующее значение
где
f — частота сети;

Аналогичная ЭДС возникает и в первичной обмотке, так как магнитный поток пронизывает витки и первичной обмотки. Поэтому отношение Е1/Е2 будет определять коэффициент трансформации по напряжению: если К_тр>1, Е₁>Е₂ — трансформатор понижающий; К_тр<1, Е₁<Е₂ — повышающий; К_тр=1, Е₁=Е₂ — разделительный.
Из выше сказанного следует, что индуцированные э. д. с. пропорциональны числу витков в обмотках:

Режим работы трансформатора

В работе трансформатора можно выделить три режима: холостого хода, когда вторичная обмотка разомкнута, короткого замыкания, когда вторичная обмотка замкнута накоротко, и рабочий режим под нагрузкой.
В режиме холостого хода I₂=0, U_2хх=Е₂, ток в первичной обмотке I₁₀=U₁/Z₁₀, сопротивление Z₁₀= R₁₀+jX₁₀. Ток I₁₀ составляет 3-10% номинального (рабочего) тока трансформатора I_1н.
Ввиду малости первичного тока потери мощности в первичной катушке составляют не более одного процента от номинальной мощности трансформатора и их можно принять равными нулю так же, как и во вторичной P₁₀ -> 0, Р₂=0. В режиме холостого хода потери мощности наблюдаются только в магнитопроводе и связаны с перемагничиванием и вихревыми токами, определяемыми магнитным материалом P₁₀= P_ст.
Если первичное напряжение не изменяется, то потери в стали постоянны и пропорциональны значению магнитной индукции В в степени угла магнитного запаздывания —. Значение угла составляет 5-10 электрических градусов.
В этом случае ; I₁₀R₁ и I₁₀X₁ <<E₁ тогда параметры холостого хода определяют параметры магнитной системы:

Векторная диаграмма в режиме холостого хода может быть построена на основании уравнения для первичной обмотки:

Режим короткого замыкания для трансформатора является аварийным, так как при U₂=0 и Z_н=0 ток в первичной обмотке будет в 15-20 раз больше тока номинального рабочего режима. Поэтому опыт короткого замыкания производят только с целью определения параметров первичной и вторичной обмоток при U_1к <<U_1н. Опыт производят при условии I_2к =I_2н тогда I_1к =I_1н и U_1к <<U_1н. Напряжение короткого замыкания для первичной обмотки задается в паспортных данных трансформатора в процентах от номинального напряжения U_1к=(U_1к U_1н)100% и составляет примерно 5% для трансформаторов с масляным охлаждением и 2-2,5 % для трансформаторов с воздушным охлаждением.
Так как напряжение короткого замыкания в первичной обмотке во много раз меньше номинального, то
и
Потери в стали будут стремиться к нулю.
Мощность при коротком замыкании рассеивается только в обмотках трансформатора и идет на нагрев меди в них т. е. мощность потерь на джоулеву теплоту в обмотках,

Общее сопротивление короткого замыкания Z_к.з. определится из отношения U_1к=I_1нR_к.з.=P_к.з./I_1н;


Векторная диаграмма трансформатора в режиме короткого замыкания имеет вид в соответствии с уравнением:

Для составления схемы замещения и удобства расчета рабочих режимов используют метод приведения параметров вторичной обмотки трансформатора к первичной. Тогда W₁=W’₂, где W’₂ — число витков обмотки приведенного трансформатора; W’₂= K_трW₂; Е’₂=Е₂К_тр; U’₂=U₂К_тр.
Условием приведения является постоянство энергетических характеристик (мощности и потерь) S₂=S’₂и Р_м2=Р’_м2. Тогда I’₂=I₂(1/К_тр);

.
При замыкании вторичной обмотки на активную нагрузку в этой обмотке возникнет ток; обозначим I₂ его действующее значение; напряжение на зажимах обмотки станет равным U₂, а сдвиг фаз — cosφ. По закону Ленца ток во вторичной обмотке противодействует изменению магнитного потока в сердечнике. В результате этого индуктивное сопротивление первичной обмотки уменьшится, а ток в первичной обмотке будет возрастать до тех пор, пока не восстановится начальное значение магнитного потока. Действующее значение тока в первичной обмотке нагруженного трансформатора больше тока холостого хода: I₁>I_хх
По закону сохранения энергии

P₂—мощность, потребляемая со вторичной обмотки;
P₁-мощность, потребляемая из сети первичной обмоткой.

Для расчетов режимов работы трансформатора используют Т-образную (рис. а) и Г-образную (рис. б) схемы замещения.

Уравнения цепи для Т-схемы имеют вид:

Схемы замещения трансформатора

Рабочие свойства трансформатора в нагрузочном режиме характеризуются зависимостями вторичного напряжения U₂ от тока во вторичной обмотке I₂ и КПД от коэффициента загрузки β.
Зависимость напряжения от тока называется нагрузочной или внешней характеристикой. Кривая 1 соответствует режиму емкостной нагрузки, cosφ < 1, кривая 2 — активной нагрузке, cosφ=0, кривая 3 -индуктивной нагрузке, cosφ < 1. Максимальный коэффициент полезного действия трансформатора составляет 0,98 и находится из соотношения полезной мощности на нагрузке к мощности, потребляемой из сети (смотри выше):

где β=I₂/I_2н — коэффициент загрузки трансформатора; S -полная мощность трансформатора.
Из рабочих характеристик трансформатора видно, что потери в стали Р_ст не зависят от нагрузки и являются постоянными. Потери в меди Р_м обмоток растут и изменяются по нелинейному закону. Коэффициент полезного действия имеет максимальное значение при равенстве указанных потерь и коэффициенте загрузки, равном 0,6.
На практике часто применяют автотрансформатор, у которого часть обмотки принадлежит одновременно двум цепям: первичной и вторичной. Он предназначен для плавного изменения вторичного напряжения.

Выбор материала обмоток трансформатора

4 мая 2014Сухие трансформаторы,Технологии

В трансформаторах обмотки служат для преобразования электрической энергии. Изменяя напряжение и силу тока, они сохраняют передаваемую мощность. Вместе с обмотками в преобразовании энергии участвует набор из металлических пластин, который играет роль магнитопровода.

Трансформаторные обмотки изготавливаются из проводников, покрытых слоем изоляции, который также удерживает провода в определенном положении и создает канал охлаждения. Различные конструкции обмоток предусматривают нейтральные и линейные ответвления, а также отводы для регулировки. Во время работ, связанных с конструированием обмоток, рассчитываются такие параметры:

• допустимое значение превышения температуры при номинальной мощности и рабочей нагрузке;
• электрическая прочность при повышенном напряжении;
• механическая прочность во время короткого замыкания.

Для изготовления обмоток преобразователей чаще всего используется медный провод. Это делается из-за того, что медь имеет малое электрическое сопротивление и высокую электропроводность. Благодаря своей гибкости и механической прочности, она хорошо обрабатывается и плохо поддается коррозии.

Однако медь – это достаточно ценный и дефицитный металл. Высокая стоимость меди связана с небольшими мировыми запасами ее руды. Из-за этого стоимость металла постоянно увеличивается, так что производители трансформаторов вынуждены искать ему замену. На сегодняшний день лучшей альтернативой меди является алюминий. Его запасы значительно превосходят медные, и в природе он встречается намного чаще.

Однако алюминий имеет меньшую электропроводность. Также он менее гибок и уступает меди в пределе прочности. Его редко применяют в обмотках мощных трансформаторов. Кроме того, достаточно сложно в техническом плане делать внутренние соединения обмоток при помощи сварки. Выполнение этой операции требует от работников, соединяющих обмотки, соответствующих знаний и умений, большого опыта и определенных навыков. В случае когда соединяются медные проводники, все обстоит гораздо проще.

Сравнительные характеристики металлов

УТВЕРЖДЕНИЕ	ПРАВДА	МИФ
Оконечные заделки намотанных алюминием трансформаторов несовместимы с медной линией и силовыми кабелями.		Х
Оконцевание выводов должным образом – более сложная задача для намотанных алюминием трансформаторов.	Х
Соединения с линией и нагрузкой трансформаторов с медными обмотками более надежны, чем у трансформаторов с алюминиевыми обмотками.		Х
Трансформаторы с алюминиевыми обмотками весят легче, чем аналогичные с медными обмотками.	Х
Намотанные медью обмотки низкого напряжения трансформаторов лучше подходят для «ударных» нагрузок, потому что у меди более высокая прочность на растяжение чем у алюминия.		Х
Трансформаторы с алюминиевыми обмотками имеют более высокие потери, чем аналогичные с медными обмотками.		Х

Споры о том, какой металл лучше использовать для трансформаторных обмоток, не прекращаются на протяжении многих лет. Оппоненты, приводящие различные технические аргументы в пользу разных металлов, постоянно меняют свои взгляды. Большая часть из всех аргументов не столь существенна, а некоторые из, так называемых фактов, являются откровенной дезинформацией.

Чтобы правильно выбрать материал для обмотки преобразователя, следует произвести сравнительный анализ рабочих параметров алюминия и меди, и определить степень их различия. Внимание обращают на те параметры, которые вызывают наибольшее беспокойство, поскольку являются наиболее важными в работе преобразующего устройства.

Характерные различия между медью и алюминием

Параметр	Алюминий	Медь
Температурный коэффициент линейного расширения, х10-6/°С	21-23	16,4-16,6
Теплопроводность, Вт/м∙°С	218	406
Удельное сопротивление, Ом∙мм2/м	0,026-0,028	0,017-0,018
Предел прочности на разрыв, Н/мм2 (мягкие марки)	79-108	197-276

Коэффициент расширения

Когда нагревается алюминий, он имеет расширение на 30% больше, чем медь. Если алюминиевые наконечники соединяются при помощи болта и гайки, под прижимную гайку нужно обязательно подкладывать пружинистую шайбу. В этом случае контактное соединение не будет ослабляться в то время, когда напряжение отключено, и наконечники остывают, уменьшая при этом свои размеры.

Вывод: Чтобы качество соединения алюминиевых кабелей не уступало качеству медных контактов, необходимо использовать должную арматуру.

Теплопроводность

Медь намного лучше проводит тепло, чем алюминий. Поэтому если разные металлы обмоток в трансформаторах имеют одинаковое сечение, то изделие из меди охлаждается гораздо лучше, чем из алюминия. Чтобы добиться одинаковой электропроводности, а значит одной и той же отдачи тепла, алюминиевый провод в преобразователе должен иметь сечение на 60% больше медного.

Проектировщики, разрабатывая пакет документов для производства трансформаторов, учитывают особенности материала, конструкцию, а также суммарную площадь охлаждающейся поверхности обмотки.

Вывод: Все трансформаторы, невзирая на то, из какого металла выполнены их обмотки, имеют очень сходные тепловые характеристики.

Электропроводность

Вследствие того, что алюминий имеет электрическую проводимость на 60% меньше чем медь, в обмотках из алюминия более высокие потери. Разработчики преобразователей с алюминиевыми обмотками в проектной документации закладывают сечения проводников, которые превышают значения для аналогичных изделий из меди. Это уравнивает потерю энергии в изделиях, имеющих в обмотках различные материалы.

Вместе с тем производители имеют определенные рамки, ограничивающие выбор сечения провода. Поэтому иногда получается, что медная обмотка в трансформаторе имеет более значительные потери, чем аналогичное изделие из алюминия. Это происходит из-за того, что производители по тем или иным причинам в качестве обмотки использовали медный провод, сечение которого не соответствует расчетной норме.

Что же касается сухих трансформаторов, то вне зависимости от металла обмотки у них потери в сердечнике, набранном из металлических пластин, остаются неизменны. Добиться более высокой эффективности работы преобразователя можно только путем изменения сечения обмоточного провода. Это и является основным критерием, который указывает на более высокую степень результативности того или иного устройства.

Вывод: Благодаря тому, что алюминиевый провод стоит намного дешевле, за те же деньги им можно намотать обмотку, имеющую большее сечение. Это приведет к значительному снижению энергетических потерь во время работы преобразователя. В некоторых случаях такие обмотки намного эффективней медных.

Предел прочности металлов

Алюминий для своего разрыва требует на 40% меньше усилий, чем медь. У производителей электротехнических изделий этот факт вызывает определенное беспокойство, поскольку большинство выпускаемых ими товаров часто подвергается циклическим нагрузкам. Это связано с большими пусковыми токами, которые возникают при запуске некоторых электрических силовых аппаратов. Мощные электромагнитные силы, возникающие при таких токах, вызывают усиленное движение молекул в проводниках, что приводит к смещению обмоток в изделиях.

Сравнительный анализ технических показателей различных проводников делается исходя из площади их поперечного сечения. На основании данных анализа одинаковая электропроводность в трансформаторах с разными обмотками обеспечивается следующим образом. В изделиях с алюминиевой обмоткой площадь сечения провода должна быть больше на 60%, чем в аналогичном устройстве, имеющем обмотку из меди. В этом случае технические показатели изделий, сделанных из различных материалов, будут примерно одинаковы.

Вывод: Трансформатор не может получить механическое повреждение из-за резкого изменения нагрузки, поскольку сечение обмотки подобрано таким образом, чтобы имелся необходимый запас прочности. Повреждения могут случиться только вследствие ненадежного крепления в местах соединения проводов.

Внешние подключения трансформаторов

В настоящее время использование меди в трансформаторных обмотках вызвано стремлением производить более качественные и надежные преобразующие устройства. Известно, что как алюминий, так и медь легко поддаются разрушающему воздействию окружающей среды. Из-за этого в металлах происходит коррозия, окисление и другие химические изменения.

Поверхность алюминиевого провода, покрытая окисью, становится изолятором и не пропускает электрический ток. Из-за этого своевременная очистка алюминиевых контактов имеет большое значение и должна производиться регулярно, в строгом соответствии с графиком проведения профилактических работ.

Окисленная же медь утрачивает свою электропроводность значительно меньше, поскольку появляющиеся на ней сульфиды и оксиды, конечно, не в той мере в какой бы хотелось, но все же имеют некоторую электропроводность. Все это хорошо знает персонал, который обслуживает трансформаторные подстанции. Поэтому специально обученная бригада электриков регулярно производит плановую проверку болтовых соединений рабочего оборудования.

Кроме того, существует проблема подключения алюминиевых обмоток преобразователя к медным проводам внешней электрической сети. Напрямую соединять алюминиевые и медные наконечники болтами нельзя. Дело в том, что металлы имеют различную электропроводность, из-за чего места соединений постоянно перегреваются, и соединенные поверхности разрушаются. Разработанные специально для этого сварочные технологии оказались малоэффективными, поэтому для сваривания кабелей из разного металла их не применяют.

Для соединения медных и алюминиевых кабелей сейчас используют луженые наконечники, покрытые тонким слоем олова либо серебра. При соединении алюминиевых обмоток трансформаторов с медными сетевыми кабелями наконечники покрывают оловом. Серебро используется в электронике, где требуется более высокое качество соединения деталей. Практика таких соединений общепринята. Надежность соединений подтверждается большими сроками бесперебойной работы оборудования.

Различные провода также часто соединяют при помощи специальных металлических клемм. Такая клемма сделана в виде прямоугольной рамки, в которую вставляются два соединяемых проводника. На одной плоскости клеммы имеются отверстия с резьбой. После того как проводники вставлены в рамку, они фиксируются винтами, которые закручиваются в резьбу.

Внутреннее соединение трансформаторных обмоток

Соединение медных обмоток преобразователей осуществляется методом спаивания. Тугоплавкий припой, используемый при этом, несколько снижает электропроводность спаянного участка. На этом участке все время выделяется окись меди, из-за которой отслаивается наружный слой, что ведет к повреждению всего проводника. Это является существенным недостатком такого метода соединения.

В алюминиевых же соединениях используется метод сваривания проводов при помощи инертного газа. В них окись алюминия образует стойкое защитное покрытие, которое предохраняет контакт от негативного воздействия окружающей среды. Кроме того, в этом методе соединения проводников большим преимуществом является то, что во время работы устройства на сваренных участках отсутствует потеря электропроводности.

Время эксплуатации трансформаторов в определенной мере связано с теми условиями, в которых они работают. Сюда относятся негативные воздействия окружающей среды, экстремальные нагрузки и другие неблагоприятные условия. Однако люди, пользующиеся электроэнергией не должны беспокоиться по этому поводу. Как показала практика преобразователи, имеющие различные обмотки, способны работать многие годы без особых проблем.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Трансформатор с той или иной обмоткой в основном выбирается исходя из личных предпочтений. Более высокая стоимость изделия, имеющего медную обмотку, требует технического обоснования тех дополнительных материальных затрат, которые возникнут во время его приобретения. Сегодня все отзывы, основанные на опыте практического использования оборудования, не указывают на какие-либо явные преимущества в работе тех или иных устройств.

Единственным превосходством медной обмотки можно считать то, что катушка, намотанная медным проводом, имеет значительно меньшие габариты. Это позволяет делать трансформаторы с такой обмоткой более компактными, что позволяет несколько сэкономить то пространство, в котором они находятся.

Однако подавляющее большинство закрытых преобразователей выпускается в стандартных корпусах, имеющих одни размеры, которые подходят и для медных и для алюминиевых катушек. Так что здесь преимущество меди не имеет никакого значения. Поэтому спрос на трансформаторы с алюминиевой обмоткой сейчас намного выше.

Стоимость металлов постоянно увеличивается, а поскольку цена меди в несколько раз превышает цену алюминия, то и стоимость изделия с медной обмоткой намного дороже. Из-за этого многие покупатели предпочитают не переплачивать за медь, а покупать изделия с алюминиевыми обмотками. В дальнейшем они стараются следить за надежностью электрических соединений, и уделять должное внимание профилактическому обслуживанию оборудования.

Конструкция с двумя обмотками — Intertrafo

Трансформатор с двумя обмотками

В таких трансформаторах первичная и вторичная обмотки всегда разделены электрически. Используются для надёжной изоляции между первичной и вторичной цепями.

 

a) Одна первичная и одна вторичная обмотка

используется:

• для понижения напряжения
• для повышения напряжения
• как изолирующий трансформатор

 

b) Первичная обмотка с несколькими отводами и одна вторичная обмотка

В такой конструкции может использоваться одно из нескольких разных напряжений в первичной обмотке.

 

c) Одна первичная обмотка и одна вторичная с отводами

В таком трансформаторе для подключения нагрузки используется только один из выводов вторичной обмотки.

Пример: номинальное напряжение первичной обмотки  230 В. Вторичная обмотка рассчитана на напряжение 100 В и ток 1 А с двумя отводами на 75 В и на 50 В. Так как нагрузка может быть подключена только к одному из выводов, мощность трансформатора будет разной в зависимости от подключения:

• P₁ = 100 В x 1A = 100 ВA
• P₂ = 75 В x 1A = 75 ВA
• P₃ = 50 В x 1A = 50 ВA

 

d) Одна первичная и несколько одновременно нагруженных вторичных обмоток.

Пример: Напряжение первичной обмотки 230 В. Напряжения и токи  трёх отдельных вторичных обмоток:   24 В 1 А, 12 В 2 А и 18 В 2 А. Суммарная мощность вторичных обмоток или мощность трансформатора:

P2 = (24В x 1A) + (12В x 2A) + (18В x 2A) = 84 ВA

Технические данные

Размеры

Graafit

Таблица

Kuvat

5. Конфигурации обмоток трансформаторов | 9. Трансформаторы | Часть2

5. Конфигурации обмоток трансформаторов

Конфигурации обмоток трансформаторов

Трансформаторы — это очень универсальные устройства. Основная концепция передачи энергии посредством взаимоиндукции достаточно полезна между одной первичной и одиночной вторичной обмотками, но трансформаторы не обязательно должны изготавливаться только с двумя наборами обмоток. Давайте рассмотрим следующую схему трансформатора:

 

Трансформатор с несколькими вторичными обмотками выдает несколько выходных напряжений.

Здесь три катушки индуктивности имеют общий магнитный сердечник, магнитно «связывающий» их вместе. Соотношение количества витков провода и напряжений, наблюдаемое в трансформаторах с двумя обмотками, справедливо и для трансформаторов с несколькими обмотками. Вполне возможно собрать трансформатор, показанный на рисунке выше (одна первичная обмотка и две вторичные), в котором одна вторичная обмотка будет понижающей, а другая — повышающей. Такая конструкция трансформаторов была довольно распространенной в цепях питания вакуумных ламп, которые требовали низкого напряжения для нитей (как правило, 6 или 12 вольт) и высокого напряжения для пластин (несколько сотен вольт). Все эти напряжения получались при помощи трансформаторов от сети переменного тока 220 вольт. Трансформаторы не только преобразовывали напряжения и токи, но и электрически изолировали разные цепи друг от друга.

 

Фотография трансформатора с шестью обмотками (одной первичной и пятью вторичными).

 

Трансформатор, показанный на фотографии, предназначен для формирования как высоких, так и низких напряжений, необходимых в электронных системах с вакуумными лампами. Для питания нитей вакуумных ламп требуется низкое напряжение, а для создания разности потенциалов между пластинами и катодами каждой из ламп необходимо высокое напряжение. Один трансформатор с несколькими обмотками способен обеспечить все необходимые уровни напряжений от одного источника 220 В.

Если электрическая изоляция между вторичными цепями не имеет большого значения, то аналогичный эффект может быть получен путем «создания отводов» от одной вторичной обмотки, как показано на рисунке ниже.

 

Одна обмотка с несколькими отводами формирует несколько напряжений.

 

Отвод — это не что иное, как провод, присоединенный к обмотке между ее выводами. Неудивительно, что соотношение количество витков/ напряжение рассмотренного трансформатора справедливо для всех образованных отводами сегментов обмотки. Этот факт может быть использован для создания трансформатора следующего вида:

 

При помощи переключателя можно выбрать одно из напряжений, снятых с отводов вторичной обмотки.

 

Продолжая развивать мысль отводов от обмотки, мы можем получить «переменный трансформатор», в котором скользящий контакт перемещается вдоль вторичной обмотки, соединяясь с ней в любой нужной точке.

 

Скользящий контакт на вторичной обмотке плавно изменяет вторичное напряжение.

 

Подобные трансформаторы нашли применение в регуляторах скорости моделей железных дорог (особенно в моделях 50-х, 60-х годов). Они по существу были понижающими устройствами, причем наибольшее напряжение, получаемое из вторичной обмотки, было существенно меньше первичного напряжения 220 вольт. Скользящий контакт обеспечивал простой способ управления напряжением с небольшой потерей мощности. Такое решение намного более эффективно, чем управление с использованием переменного резистора!

Скользящие контакты слишком непрактичны для использования в крупных промышленных силовых трансформаторных установках, в которых для регулировки напряжения целесообразнее применять многопозиционные переключатели и отводы от обмоток. В таких энергосистемах необходимо производить периодическую регулировку напряжения (раз в несколько месяцев или лет), для учета изменений нагрузки. Как правило, эти «переключатели» не предназначены для работы с полной нагрузкой, и должны приводиться в действие только при обесточенном трансформаторе.

Рассмотрев, как можно использовать любую обмотку трансформатора для получения эквивалента нескольких обмоток (хотя и с потерей электрической изоляции между ними), имеет смысл отказаться от электрической изоляции вообще и построить трансформатор из одной обмотки. Это действительно возможно, и полученное устройство называется автотрансформатором:

 

Этот автотрансформатор повышает напряжение при помощи одного отвода от единственной обмотки, экономя медный провод, но жертвуя электрической изоляцией.

 

Автотрансформатор, изображенный выше, выполняет функцию повышения напряжения. Понижающий автотрансформатор будет выглядеть примерно так, как показано на рисунке ниже.

 

Этот автотрансформатор понижает напряжение при помощи одного отвода от единственной обмотки.

 

Автотрансформаторы находят широкое применение в устройствах, требующих небольшого повышения или понижения напряжения нагрузки. Альтернативой автотрансформаторам могут послужить обычные (изолированные) трансформаторы с необходимым соотношением витков первичной и вторичной обмоток, или понижающие трансформаторы, в которых вторичная обмотка включена «последовательно-помогающе» («повышение») либо «последовательно-противодействующе» («понижение») с первичной обмоткой. Для наглядности работы последних, мы обозначим на схеме первичное и вторичное напряжение, а также напряжение на нагрузке.

На следующем рисунке показана «повышающая» конфигурация. Полярность вторичной обмотки здесь ориентирована так, что ее напряжение добавляется к первичному напряжению.

 

Обычный трансформатор включен как автотрансформатор для повышения напряжения сети.

 

Далее представлена «понижающая» конфигурация. Полярность вторичной обмотки здесь ориентирована так, что ее напряжение вычитается из первичного напряжения:

 

Обычный трансформатор включен как автотрансформатор для снижения напряжения сети.

 

Главным преимуществом автотрансформатора является то, что функцию повышения или понижения напряжения в нем можно выполнить при помощи всего одной обмотки. Благодаря этому автотрансформаторы более дешевы и легки в изготовлении, чем обычные (изолирующие) трансформаторы (которые имеют две обмотки — первичную и вторичную).

Как и в обычном трансформаторе, обмотка автотрансформатора может иметь несколько отводов для формирования нескольких напряжений. Кроме того, напряжение автотрансформатора может бесступенчато изменяться при помощи скользящего контакта. Последняя конфигурация достаточно популярна, чтобы заслужить свое собственное имя: Вариак, или регулируемый автотрансформатор.

 

Вариак — это автотрансформатор со скользящим контактом.

Вторичная обмотка трансформатора, что стоит про нее знать, как рассчитать.

 

 

 

Тема: как сделать, намотать, перемотать вторичную, выходную обмотку трансформатора под нужный ток и напряжение, её простой расчёт.

 

Напомню, что трансформатор – это электротехническое устройство, способное преобразовывать электрическую энергию через промежуточную среду в виде электромагнитного поля. Устройство трансформатора достаточно простое. Он состоит из магнитного сердечника (может иметь различные формы) на который наматываются витки изолированного провода. Классический вариант трансформатора содержит две обмотки: первичная (она же входная) и вторичная (она же выходная). В зависимости от материала магнитного сердечника, общей мощности трансформатора, нужных параметров (входное и выходное напряжение и сила тока) данное устройство содержит определённое количество витков и сечение обмоточного провода.

 

Первичные обмотки трансформаторов в большинстве своем рассчитаны на стандартное сетевое напряжение величиной 220 вольт (реже на 380 вольт, это трансформаторы используют в промышленной сфере). Одной из главных характеристик трансформатора является его мощность. Зная мощность данного устройства и имея первичную обмотку, рассчитанную на 220 вольт можно легко переделать любой трансформатор под свои нужды (если этой мощности вам будет хватать) намотав вторичную обмотку под нужное выходное напряжение и силу тока.

 

А как можно определить эту самую мощность трансформатора? По его сердечнику! Электрическая мощность трансформатора (в ваттах) равна квадрату площади (в сантиметрах) поперечного сечения той части магнитопровода, на которую наматывается провод.

 

 

Напомню, что электрическая мощность равна произведению напряжения на силу тока. То есть, если мы узнали мощность трансформатора, с которой он может работать мы можем вычислить номинальную силу тока, что может выдавать вторичная обмотка (зная величину напряжения).

 

 

 

 

К примеру, вы решили сделать себе блок питания относительно небольшой мощности. Берём от старой, ненужной электротехники (если таковая у вас имеется в доме, гараже) понижающий силовой трансформатор (с железным магнитопроводом) или его покупаем. Допустим, по сердечнику вы определили, что трансформатор имеет мощность около 120 ватт. Это значит, что при напряжении в 12 вольт (на вторичной обмотке) он может обеспечивать силу тока величиной до 10 ампер (мощность разделили на напряжение и получили силу тока). В действительности же нужно учитывать, что у малогабаритных трансформаторов КПД равен около 80%, значит и максимальный выходной ток будет чуть меньше, чем 10 ампер (исходя из данного примера).

 

Трансформатор, который вы нашли, приобрели, оказался рассчитанный (его вторичная, выходная обмотка) на другое напряжение, не то, которое нужно именно вам. Не беда! Мы его аккуратно разбираем, разматываем старую вторичную обмотку и наматываем новую. Если диаметр провода может обеспечить вам нужный ток, то просто перематываем старую вторичную обмотку под нужное напряжение. От количества витков зависит напряжение (чем больше витков, тем выше напряжение на выходе). От сечения провода обмотки зависит сила тока (чем больше сечение, тем больший ток провод может пропустить через себя, не перегреваясь).

 

У различной мощности трансформаторов количество витков на 1 вольт будет также различное. Чем больше мощность, тем меньше нужно наматывать провода для получения 1 вольта (а в целом нужной величины напряжения). Сечение провода в значительной степени зависит от той плотности тока, которую вы можете допустить. Если площадь намотки велика, то и охлаждаться она будет лучше, следовательно, и плотность тока можно выбрать больше. Когда же обмотка намотана кучно, то лучше плотность тока брать меньше. В среднем плотность тока равна 2 А/мм2. При этой плотности диаметр провода (без учета изоляции) можно рассчитать по формуле:

 

 

Количество витков вторичной обмотки проще будет определить практическим путём. Для этого, на скорую руку, на трансформатор мотаем, допустим, 20 витков. Подаем на первичную обмотку питание. Далее измеряем напряжение на вторичной обмотке (этих самых 20 витках), после чего эти 20 витков делим на измеренное напряжение, и получаем количество витков, которые будут выдавать нам 1 вольт. Ну, а потом, чтобы узнать общее количество витков вторичной обмотки, мы напряжение вторичной обмотки умножаем на количество витков на один вольт. К примеру, 1 вольт мы получим при намотке 10 витков, следовательно, мы 10 умножаем на 12 вольт (которые мы хотим получить на выходе трансформатора). В итоге наша вторичная обмотка должна содержать 120 витков.

 

P.S. Чтобы не заморачиваться с перемотками трансформаторных обмоток, пожалуй, лучше просто на рынке или в магазине приобрести трансформатор с подходящей мощностью, с нужным выходным напряжением и силой тока. Но учитывайте, что дешевые трансформаторы могут в некоторой степени не соответствовать своим характеристикам (обычно на магнитопровод ставят провод меньшего диаметра, чем нужно). Так, что лучше заплатить больше и приобрести качественный трансформатор.

 

Блок в футере (ru)

Самарская область

Азербайджан

Армения

Белоруссия

Грузия

Дальнее Зарубежье

Казахстан

Киргизия

Молдавия

Монголия

Прибалтика

Таджикистан

Туркменистан

Узбекистан

Украина

Москва

Санкт-Петербург

Алтайский край

Амурская область

Архангельская область

Aстраханская область

Белгородская область

Брянская область

Владимирская область

Волгоградская область

Вологодская область

Воронежская область

Еврейская автономная область

Забайкальский край

Ивановская область

Иркутская область

Кабардино-Балкарская Республика

Калининградская область

Калужская область

Камчатский край

Карачаево-Черкесская республика

Кемеровская область

Кировская область

Костромская область

Краснодарский край

Красноярский край

Курганская область

Курская область

Ленинградская область

Липецкая область

Магаданская область

Московская область

Мурманская область

Ненецкий автономный округ

Нижегородская область

Новосибирская область

Омская область

Оренбургская область

Орловская область

Пензенская область

Пермский край

Приморский край

Псковская область

Республика Адыгея

Республика Алтай

Республика Башкортостан

Республика Бурятия

Республика Дагестан

Республика Ингушетия

Республика Калмыкия

Республика Карелия

Республика Коми

Республика Марий Эл

Республика Мордовия

Республика Саха (Якутия)

Республика Северная Осетия-Алания

Республика Татарстан (Татарстан)

Республика Тыва

Республика Хакасия

Ростовская область

Рязанская область

Самарская область

Саратовская область

Сахалинская область

Свердловская область

Смоленская область

Ставропольский край

Новгородская область

Тамбовская область

Тверская область

Томская область

Тульская область

Тюменская область

Удмуртская республика

Хабаровский край

Ханты-Мансийский автономный округ

Челябинская область

Чеченская Республика

Чувашская республика (Чувашия)

Чукотский автономный округ

Ямало-ненецкий автономный округ

Ярославская область

Практическая реализация соединений обмоток трансформатора — 3 важных шага для рассмотрения

Чтобы понять, как выполняются соединения обмоток трансформатора, в этой статье я построю трехфазный трансформатор, соединяющий треугольник (с фазовым сдвигом на 180 градусов), используя три (3) однофазные трансформаторы. Хотя это упражнение кажется спорным для проектирования подстанции, существуют практические применения однофазных трансформаторов. Например, как источник услуг станции.

Однофазный трансформатор, сконфигурированный для работы от трех фаз.

Кроме того, чтобы помочь вам шаг за шагом, я подготовил приведенный ниже рабочий лист (его можно бесплатно загрузить), который использовался в этом упражнении.

Наконец, прежде чем начать упражнение, посмотрите видео ниже. И видео, и статья работают вместе, заполняя все пробелы на листе.

Шаг 1: Разработайте векторы для высоковольтных обмоток трансформатора

Чтобы выяснить, связаны ли первичные обмотки звездой или треугольником, вам необходимо знать номинальное первичное напряжение и напряжение на катушке трансформатора.

Номинальное напряжение первичной системы

Во-первых, давайте посмотрим на номинальное напряжение и количество проводов источника.

В 4-проводных системах у вас есть два номинала напряжения на выбор — фаза-фаза (большее число) или фаза-земля. В 3-проводных системах номинал только один — фаза-фаза.

Для этого упражнения предположим, что 3-фазная 4-проводная система переменного тока 12,470Y / 7200V будет питать трансформаторы.

Примечание: при средних напряжениях количество проводов показывает, какая у вас первичная система — звезда или треугольник (другими словами, это показывает, как подключены вторичные обмотки исходного трансформатора.)

Напряжение обмотки трансформатора

Ниже представлены два возможных трансформатора, которые работают с указанными выше параметрами источника.

• Трансформатор № 1
• Трансформатор № 2

Если вы посмотрите на паспортные таблички, номинальное напряжение ВН указано иначе.

Один — 3760X12000X12470V , а другой — 7200 / 12470Y . Итак, какой номинал может быть применен к клеммам h2-h3 трансформатора?

Практическое правило:

Когда вы видите наклонный знак ‘/’ , нижнее число представляет напряжение катушки. К клеммам h2-h3 можно применить только меньшее число. Ни при каких обстоятельствах нельзя подавать более высокое напряжение. Что касается трансформатора № 2, не подавайте 12470 В через h2-h3 этого трансформатора.

Когда вы видите знак «X» крест , вы можете подать любое из напряжений, указанных в списке . Что касается трансформатора № 1, вы можете подать 3760, 12000 или 12470 на клеммы h2-h3. Просто убедитесь, что вы выбрали этот кран с помощью прилагаемого рычага.

Рычаг установки ответвлений трансформатора № 1

Чтобы лучше понять значение напряжения катушки, посмотрите видео ниже.

Для нашего упражнения выберем номер три трансформатора №1.

Выбор векторного типа для обмоток ВН

Поскольку мы предположили, что 3-фазная 4-проводная система 12470Y / 7200В, есть только один способ подключения клемм h2-h3 наших трех однофазных трансформаторов — delta .

При соединении треугольником вы подаете полное межфазное напряжение, что нормально, поскольку вы можете установить рычаг на настройку 12470 В (см. Изображение выше).

Если вы соедините их звездой, то вы подадите только 7200 В на клеммы h2-h3 каждого трансформатора. Это не приведет к выработке правильного напряжения на обмотке НН, поскольку на обмотке ВН установлено значение , 7200 — только 12000 и 3760.

Дополнительная информация: Определите полярность трансформатора

В соответствии со стандартами NEMA, любой трансформатор с мощностью 167 кВА (и ниже) номинальная мощность и Номинальное напряжение 9000 В (и ниже) изготавливается с дополнительной полярностью.Трансформаторы, занимающие высокие места в любом рейтинге, оказываются вычитающими. Это влияет на физическое расположение клемм X1-X3.

Поскольку мы выбрали трансформатор 25 кВА 3760X12000X 12470 В -120 / 240 В, он построен на субтрактивном режиме.

Шаг 2: Разработайте векторы для обмоток низкого напряжения трансформатора

Чтобы выяснить, связаны ли вторичные обмотки звездой или треугольником, вам необходимо понять требования к напряжению нагрузки.

Требования к напряжению нагрузки

Вспомогательные нагрузки переменного тока на подстанциях (например, нагрузки электродвигателей, нагревательные нагрузки, осветительные нагрузки) обычно являются однофазными 120 В, однофазными или трехфазными 208 В или однофазными или трехфазными 240 В переменного тока.

Для этого упражнения предположим, что у нас есть все три типа нагрузок: 120 (1 фаза) / 208 (1 фаза) / 240 В переменного тока (3 фазы).

Примечание: на стороне нагрузки количество проводов не показывает, есть ли у вас вторичная обмотка «звезда» или «треугольник». Фактически, вы можете подключить 4-проводной треугольник (вы увидите больше об этом здесь) или 3-проводный тройник. Единственный факт, который показывает, как подключена обмотка НН, — это соотношение обмоток, 120/208 (т.е. 1: 1,732) или 120/240 (т.е. 1: 2) и т. Д. Для соотношения 1: 1,732 требуется звезда, в то время как соотношение 1: 2, дельта.

Определите, какие клеммы низкого напряжения (X1-X2-X3) будут использоваться.

На стороне низкого напряжения нам нужен полный номинал 240 В переменного тока, чтобы обеспечить нашу нагрузку 240 В переменного тока. Для этого обмотки НН связываются в серии .

Теперь давайте рассмотрим услугу 208vac. Есть два способа сделать это.

С одной стороны, вы должны связать низковольтные обмотки трансформатора (он же ванна) параллельно . Это дает вам 120 В переменного тока только из одной ванны. Теперь свяжите 3 ванны звёздочкой, и вы получите 208 В переменного тока между фазами.См. Среднее изображение ниже. С соединением звездой вы получаете 3-фазное обслуживание на 208 В переменного тока. Но поскольку обмотки соединены параллельно, вы теряете 240 В переменного тока.

В качестве альтернативы, если вы сохраните полную обмотку низкого напряжения 240 В переменного тока, вы все равно сможете получить обслуживание 208 В переменного тока. Только на этот раз вы получите только однофазное обслуживание на 208 В переменного тока. Просто заземлите центральную клемму только одной ванны и свяжите все три ванны треугольником. См. Последнее изображение ниже.

Отвод 208 В переменного тока от трансформатора 120/240 В

В нашем примере мы связываем обмотки НН в виде треугольника , и, поскольку нам требуется обслуживание 120/208/240, мы используем все три клеммы X1-X2-X3 на одном ванна и X1-X3 на оставшихся двух ваннах.

Сдвиг фаз (между векторами ВН и НН) и направление вращения вектора

Теперь, когда мы знаем, что такое вектор обмотки НН, пора повернуть его по часовой стрелке (заставляя векторы верхней стороны опережать нижнюю сторону). Если на подстанции есть существующие трансформаторы, и вы подключаете эту новую батарею параллельно, то сопоставьте фазовый сдвиг. В противном случае выберите один. Стандартным было бы выбрать наименьшее возможное смещение. Это будет ноль градусов при настройке звезда-звезда / дельта-дельта или 30 градусов при настройке треугольник-звезда / звезда-дельта.

А теперь самое время записать фазы. Запишите A-B-C по часовой стрелке вокруг первичного и вторичного векторов (предполагая систему вращения A-B-C). Обозначение трансформатора T1, T2 и, T3 соответствует той же схеме по часовой стрелке.

Корреляция векторов ВН и НН

Обмотки ВН и НН одного (однофазного) трансформатора намотаны на один сердечник. Таким образом, связанный вектор HV и вектор LV параллельны друг другу. Мы применяем эту концепцию для установления векторов LV.Обязательно посмотрите видео (в начале статьи), где я это рисую. Вы также можете увидеть изображение ниже, на котором я нарисовал окончательную настройку. Вы наблюдали векторы HV и LV T1, T2 и T3? Разве они не параллельны? Так и должно быть (обмоток на одном сердечнике).

Шаг 3: Определите полярность и отметьте номера клемм трансформатора на векторах.

После того, как нарисованы первичный и вторичный векторы, следующие последние штрихи помогут с окончательными соединениями обмотки трансформатора.

• С конфигурацией «треугольник-звезда» или «звезда-звезда», где векторы LV имеют вид звезды. Начните устанавливать направление полярности с векторами LV, а затем продолжайте отмечать векторы HV.
  • Объедините все X2 и заземлите их.
  • Связь Х1 с фазами.
  • Сопоставьте направления полярности векторов HV.

• С Delta-Delta вы можете установить полярность на любой обмотке. В идеале вы должны настроить его так, чтобы h2-h3 подключались последовательно, как показано ниже.

Я настоятельно рекомендую вам посмотреть видео, чтобы понять этот шаг.

Вот как выглядят финальные соединения наших трансформаторов.

Соединения обмотки трансформатора для трехфазного трансформатора, соединенного треугольником

Ловушки ошибок

Обратите внимание на то, как вы подключаете клемму X2 к схеме «высокий» треугольник.

Не подключайте все X2 к земле, как показано на рисунке ниже. Я проделал это один раз, и он перегорел предохранители на стороне высокого напряжения. Теория заключается в том, что, связывая все X2 с землей, вы уменьшаете противодействующую магнитодвижущую силу (MMF), которая развивается в сердечнике (закон Ленца).Индуцированный ток (в сердечнике) оказывается более синфазным с напряжением, что приводит к короткому замыканию.

Повторная посадка различных фаз после установления векторов

Обратите внимание, как в этом упражнении мы закончили с фазой C на выводе h2 трансформатора T1. Хочешь А-фазу на h2? Исправить просто. Сохраните текст A-B-C и a-b-c фиксированными и вращайте все векторы (HV и LV) одновременно, пока h2 из T1 не совпадет с буквой A. Окончательная конфигурация вектора будет выглядеть, как показано ниже.

Дополнительные упражнения по подключению обмотки трансформатора

Используйте предоставленную пустую таблицу, создайте трехфазные векторы и подключение обмотки трансформатора для следующих сценариев.

• Первичная система : 4160 В, 3 фазы, 4 провода; Требуемая нагрузка : 120/208 В, 3 фазы, 4 провода, Номинальные параметры трансформатора : 2400 / 4160Y — 120/240 В, 25 кВА, Смещение фаз : 0 градусов (стандарт)
• Первичная система : 7970/13800 В 3- фаза 4-х проводная; Требуемая нагрузка : 120/208 В, 3 фазы, 4 провода, Номинальные параметры трансформатора : 7970 / 13800Y — 120/240 В, 50 кВА, Смещение фаз : 210 градусов (альтернативно)

Эксперимент по перемотке трансформатора: 6 шагов ( с изображениями)

Поскольку это конструкция «много обмоток параллельно», теперь остается только намотать остальные катушки.Довольно скучная и утомительная работа по любым стандартам! Мне действительно удалось уместить на сердечник 8 обмоток.

Я сфотографировал вторую обмотку, чтобы вы могли видеть, где я делал точку на каждом десятом витке. Я сделал это из-за множества отвлекающих факторов, из-за которых я терял счет! По крайней мере, с точками у меня есть запись того, до чего я недавно подошел.

Я пытался начинать каждую обмотку с того места, где заканчивался предыдущий, чтобы сохранить его ровным, однако этот план начал терпеть неудачу только на третьей обмотке, и мне просто приходилось заполнять лишние промежутки, когда я мог.

Я проверил каждую обмотку, используя частично собранный сердечник, чтобы убедиться, что каждая из них выдает одинаковое напряжение. Это действительно важно, несоответствие приведет к потерям и перегреву! Хорошо поработал, почти все обмотки требовали регулировки.

Я соединил все концы начала обмотки вместе и концы обмотки вместе и соединил их с подвесными выводами. Я использовал кусочки карты из исходных обмоток, чтобы безопасно отделить паяные соединения от катушек, прежде чем обернуть все это трансформаторной лентой.

Вы можете посмотреть, как работает карта. Сначала широкую деталь для защиты обмоток. Далее более узкий кусок. Концы обмоток зацепляются за нее, так что, если провода натянуты, они прижимаются к карте, а не к обмотке. Наконец, снова широкий кусок, чтобы изолировать его снаружи.

Соберите сердечник так же, как и изначально, вставив E с разных сторон.

Вставьте 3-ю и 2-ю последнюю деталь таким же образом, затем вы можете вставить последнюю деталь между ними, а не напротив шпульки.Возможно, вам придется немного подпилить края, чтобы он вошел. У меня была такая плотная посадка, что я в конечном итоге забил одну из частей I другим способом, чтобы открыть зазор, вытащив ее, когда последняя часть была частично … Я впрыснул средство для чистки переключателей в качестве смазки, чтобы помочь делу.

Вставьте части I, затем ударьте по ним молотком. Вы не хотите видеть промежутков между краями букв «Е» и «И.».

Вот и все. Вы можете увидеть трансформатор, подключенный к нагрузке 100 Ом.При подключенной полной нагрузке 2А напряжение упало примерно до 23,5 вольт, что, хотя и не идеально, но вполне соответствует моим потребностям. Еще пара витков на обмотку было бы неплохо. Нагрузка (паяльник) становится красивой и горячей, и в то время как пластины трансформатора нагреваются — я подозреваю, что из-за потерь в железе увеличились из-за разборки и повторной сборки, но обмотка остается красивой и прохладной — именно то, что нужно!

Вы также можете видеть, что шпулька достаточно заполнена. Я был безумно оптимистичен по поводу того, сколько витков уместится! Если бы это была одинарная обмотка, то сумма, на которую я рассчитывал, могла быть более реалистичной.

Что такое трансформатор третьей обмотки? — Определение, проверка эквивалентной цепи, короткого замыкания и обрыва цепи

Определение: Иногда в трансформаторе с высокими номиналами третья обмотка создается в дополнение к первичной и вторичной обмоткам. Третья обмотка называется третичной обмоткой, а из-за трех обмоток трансформатор называется трехобмоточным трансформатором.

Номинальное напряжение всех трех обмоток трансформатора обычно неодинаково.Первичная обмотка имеет наивысшее номинальное напряжение; третичное напряжение имеет самое низкое номинальное напряжение, а вторичное — промежуточное.

Основные преимущества трехобмоточных трансформаторов — это экономичность конструкции и их высокая эффективность. Принципиальная схема трехфазного трансформатора представлена ​​на рисунке ниже.

Для идеального трансформатора,

Наиболее важным преимуществом третьей обмотки является то, что гармоники, генерируемые первичной и вторичной обмотками, гасятся третьей обмоткой.Третья обмотка подключена треугольником.

Напряжение третичной обмотки отличается от напряжения первичной и вторичной обмоток. Таким образом, он используется для подачи питания на вспомогательные устройства, такие как вентилятор, ламповый свет и т. Д. На подстанциях. Третичная обмотка используется для следующих приложений.

• Реактивная мощность подводится к подстанциям с помощью третичной обмотки.
• Третичная обмотка снижает полное сопротивление цепи, так что ток короткого замыкания легко проходит на землю.
• Используется для проверки трансформатора с высоким номиналом.

Эквивалентная схема трехобмоточного трансформатора

Эквивалентная принципиальная схема трехфазного трансформатора представлена ​​на рисунке. Рассмотрим R ₁ , R ₂ и R ₃ — это сопротивление, а X ₁ , X ₂ и X ₃ — полное сопротивление их обмоток.

V ₁ , V ₂ , V ₃ — это напряжения, а I ₁ , I ₂ , I ₃ — ток, протекающий через их обмотки.

Определение параметров трехобмоточных трансформаторов

Параметры эквивалентной схемы можно определить по разомкнутой цепи и трем испытаниям на короткое замыкание.

Тест на короткое замыкание

Рассмотрим Z ₁ , Z ₂ и Z ₃ — это импедансы трех обмоточных трансформаторов. Эти импедансы считаются основанием для проведения теста на короткое замыкание. При испытании на короткое замыкание две обмотки замыкаются накоротко, а третья обмотка остается разомкнутой.

На первом этапе учтите, что обмотки 1 и 2 закорочены. Обмотка низкого напряжения подается на обмотку 1, благодаря чему через обмотку 2 протекает ток полной нагрузки. Z ₁₂ указывает полное сопротивление обмотки 1 и 2, которое измеряется как

.

Эквивалентное сопротивление,

Эквивалентное реактивное сопротивление утечки,

Z ₁₂ — это комбинация серий Z ₁ и Z ₂ соответственно,

На втором этапе третья обмотка замыкается накоротко со второй обмоткой, а первая обмотка остается открытой.Источник низкого напряжения подается на третью обмотку, так что ток полной нагрузки течет через вторую обмотку. Z ₂₃ представляет собой полное сопротивление обмоток 2 и 3, а приведенное ниже уравнение выражает его

.

На третьем этапе вторая обмотка размыкается, а первая и третья обмотки замыкаются накоротко. Низкое напряжение подается на третью обмотку, а ток полной нагрузки протекает через первые обмотки. Z ₁₃ — это сопротивление первой и третьей обмоток.

Решая уравнения (1), (2) и (3), мы получаем полное сопротивление утечки Z ₁ , Z ₂ и Z ₃ , все называемые первичными,

Тест на обрыв цепи

Испытание на обрыв цепи проводится для определения потерь в сердечнике, импеданса намагничивания и коэффициентов поворотов. При проверке обрыва цепи вольтметр, амперметр и ваттметр подключаются к обмотке низкого напряжения. Вторичная сторона остается открытой, и вольтметр подключен.

Поскольку сторона высокого напряжения разомкнута, ток, потребляемый первичной обмоткой, является током холостого хода, и I ₀ измеряется амперметром A.Импеданс намагничивания можно определить, возбуждая токовую обмотку 1, когда обе обмотки 2 и 3 разомкнуты. Тогда у нас есть

Регулирование напряжения трехобмоточного трансформатора определяется как отношение величины фактической нагрузки обмотки в кВА к базовой кВА, используемой при определении параметров сети.

::: SKM Power * Tools ::: ПРОГРАММНОЕ ОБЕСПЕЧЕНИЕ ДЛЯ ЭЛЕКТРОТЕХНИКИ

Затем задаются сопротивления

	3 обмоточных трансформатора
	Информация, представленная в этом руководстве по применению, предназначена для просмотра, утверждения, интерпретации и применения только зарегистрированным профессиональным инженером.SKM не несет никакой ответственности, связанной с использованием и интерпретацией этой информации. Воспроизведение этого материала разрешено при условии получения надлежащей ссылки на SKM Systems Analysis Inc. Введение В начале проекта у инженеров есть много вариантов выбора при разработке проекта системы распределения электроэнергии. Например, рассмотрим случай новой электростанции, состоящей из 2 генераторов.Для подключения генераторов к энергосистеме обычно рассматриваются три подхода к преобразованию. Самый простой подход — обслуживать оба генератора от одного двухобмоточного трансформатора, рис. 1а. Эта конструкция обычно характеризуется самой низкой стоимостью трансформации, но самыми высокими доступными неисправностями в шине генератора. Второй подход заключается в поставке одного трансформатора для каждого генератора, рис. 1b. Эта конструкция решает проблему тока короткого замыкания, однако затраты на преобразование резко возрастают.Часто, чтобы уравновесить стоимость и проблемы тока короткого замыкания, инженеры выбирают трехобмоточные трансформаторы, рис. 1c.
	Термин «трехобмоточный трансформатор» может вводить в заблуждение, поскольку трехобмоточный трансформатор может иметь три или более обмоток внутри бака трансформатора. Фактически термин «3-обмотка» означает трансформатор с 3 наборами вводов, обозначенных H для первичной обмотки, X для вторичной и Y для третичной, см. Рис.2.
	для выводов H-X, H-Y и X-Y в процентах на выбранной обмотке (обычно обмотки X), кВА. Инженер-проектировщик отвечает за определение полного сопротивления, необходимого для приложения. Допуск по сопротивлению ANSI для трехобмоточных трансформаторов составляет ± 10%, а не ± 7½% для двухобмоточных трансформаторов. Конфигурации обмоток трансформатора В промышленности используется несколько конфигураций обмоток, каждая из которых имеет собственные характеристики импеданса, о которых инженеры должны знать. Конструкция Слабо-связанной многослойной вторичной обмотки (LCSS) показана на рис. 3. Обратите внимание, что в этой конструкции на самом деле имеется четыре обмотки вокруг сердечника. Физически обмотка H разделена на две части, чтобы соответствовать высоте обмоток X и Y. Электрически обмотки h2 и h3 расположены параллельно внутри резервуара.Такой подход к проектированию используется для уравновешивания полей в обмотках H, когда вторичные поля неуравновешены из-за дисбаланса нагрузки или неисправности. Эта конструкция предназначена для равномерного и непрерывного обслуживания нагрузки через вторичные обмотки. Это не лучший выбор конструкции, если вторичные обмотки будут обслуживать несбалансированную нагрузку в течение длительного периода времени, например, один вторичный выключатель разомкнут.
	В этом случае, при одинаковых мощностях обмоток X и Y и импедансах, выраженных на одной базе, выполняются следующие соотношения.
	Другой конфигурацией обмотки является конструкция Tightly-Coupled Stacked Secondary (TCSS), см. Рис. 4. В этом случае вторичная и третичная обмотки попеременно наматываются на сердечник. Полные сопротивления H-X и H-Y определены ранее. Импеданс X-Y имеет следующее соотношение.
	Это не лучший выбор конструкции для приложений, где возникают большие токи замыкания во вторичной и третичной обмотках.Эта конструкция чаще используется в приложениях для тяговых устройств и выпрямителей.
	Третий вариант — конструкция «низкий-высокий-низкий» (LHL), показанная на рис. 5. Опять же, импедансы H-X и H-Y такие, как определено ранее. Диапазон импеданса, доступный для обмоток X-Y, будет немного больше, чем у конструкции LCSS.
	Пример 1 Рассмотрим новую распределительную систему 480 В, которая включает 3000 кВА нагрузки двигателя и 600 кВА другой немоторной нагрузки. Предположим, что все двигатели имеют Xd «0,15 Ом о.е. Коммунальные услуги рассчитаны на 13,8 кВ с мощностью короткого замыкания 600 МВА. Изучите следующие конфигурации конструкции.
	• Одинарный двухобмоточный трансформатор • Два двухобмоточных трансформатора • 3-обмоточный трансформатор с конструкцией LCSS • 3-обмоточный трансформатор конструкции TCSS • 3-обмоточный трансформатор конструкции LHL
	В данном случае подходит общая мощность обмотки трансформатора 4000 кВА.Исходя из номинального первичного напряжения 13,8 кВ и стандартного BIL 110 кВ, для данного приложения предполагается типичное полное сопротивление 6%. В таблице 1 приведены номинальные параметры трансформатора, выбранные для каждой конфигурации.
	Результаты приведены в Таблице 2. Первоначальное обоснование выбора трехобмоточного трансформатора подтверждено. Одиночный корпус с двумя трансформаторами имеет самые высокие нагрузки на отказ при минимальных затратах на трансформацию.Корпус трансформатора с двумя 2 обмотками имеет самую высокую стоимость трансформации. Один трехобмоточный трансформатор уравновешивает как ток короткого замыкания, так и затраты. Однако для поддержания низкого уровня неисправностей следует использовать трансформаторы конструкции LCSS или LHL.
	Результаты действительно указывают на своеобразное поведение по отношению к трехобмоточным трансформаторам.Обратите внимание на разницу между случаями 3 и 5. Полное сопротивление между вторичными и третичными цепями возрастает с 12% в случае 3 до 15% в случае 5, но характеристики неисправности отслеживаются наоборот. Чтобы понять эти результаты, необходимо более пристальное рассмотрение модели схемы. Модель схемы трехобмоточного трансформатора состоит из трех импедансов, соединенных звездой, см. Рис. 6. Уравнения 8, 9 и 10 необходимы для преобразования импедансов Z H-X, Z H-Y и Z X-Y в их эквиваленты Z H, Z X и Z Y.
	Эквивалентная схема, показанная на рис.6 точно представляет трансформатор с точки зрения полного сопротивления утечки, взаимных эффектов между обмотками и потерь нагрузки [1]. Возбуждающие токи и потери холостого хода не учитываются. Также обратите внимание, что нередки случаи, когда один из импедансов может быть отрицательным или нулевым!
	Пример 2 Рассчитайте полное сопротивление обмотки для случаев 3 и 5, перечисленных в таблице 1, а затем проиллюстрируйте расчет имеющегося тока короткого замыкания на третичной шине, см. Рис.7. Для упрощения расчетов предположим все реактивное сопротивление.
	Решение Во-первых, преобразуйте системные импедансы в базу 2 МВА, 480 В.
	Z s-t ПРЕДЕЛЫ ИМПЕДАНСА Конструкция TCSS устанавливает нижний предел для импеданса вторичной-третичной обмотки, а конструкция LHL устанавливает верхний предел.Теоретический верхний предел может быть рассчитан, если предположить, что в первичной обмотке трансформатора имеется бесконечная шина, при этом закорачивая вторичные и третичные клеммы (12). Z Thévenin = Z H + Z X II Z Y (12) Опять же, это предполагает равные мощности на обмотках X и Y со всеми сопротивлениями, выраженными на одной базе. Пределы импеданса приведены в таблице 3.Результаты показывают, что максимальный верхний предел для Z X-Y примерно в 4 раза больше Z H-X. В этот момент импеданс Тевенина на закороченных вторичных и третичных клеммах приближается к нулю. Обратите внимание, когда Z X-Y > 4 Z H-X , результатом является общий отрицательный импеданс Тевенина, видимый за пределами бака трансформатора. Это невозможно.
	Пример 3 Примените результаты, перечисленные в этом руководстве, к случаю трехобмоточного трансформатора из примера 1, но в этом случае предположите, что Z H-Y = Z H-X = 6.50% при одинаковой мощности на обмотках X и Y.
	• для Z X-Y = 0,65% (TCSS) соответствует SC кА на клеммах низкого напряжения 57,5 ​​кА • для Z X-Y = 13,0% (LCSS) соответствует SC кА на клеммах низкого напряжения 47,0 кА • для Z X-Y = 16,25% (LHL) соответствует SC кА на клеммах низкого напряжения 47,3 кА • для Z X-Y = 26.0% соответствует КЗ кА на выводах НН 56,2 кОм
	Эти результаты показывают, что нет никакого практического преимущества в увеличении импеданса между вторичной обмоткой и третью, более чем в 2 раза превышающего импеданс между первичной обмоткой. Поскольку более высокие импедансы приведут только к более высоким нагрузкам на неисправности и потерям.
	Список литературы
	• Справочник по передаче и распределению электроэнергии, ABB Power T&D Company, Роли, Северная Каролина, 1997. • Харлоу, Дж. Х., Electric Power Transformer Engineering, CRC Press, New York, 2004.
	назад к руководствам по приложениям

Обмотки трансформатора

ОБМОТКИ ТРАНСФОРМАТОРА

Как указано выше, трансформатор состоит из двух катушек, называемых ОБМОТКАМИ, которые обернутый вокруг сердечника.Трансформатор работает при подключении источника переменного напряжения. к одной из обмоток, а к другой подключено нагрузочное устройство. Обмотка подключенный к источнику называется ПЕРВИЧНОЙ ОБМОТКОЙ. Обмотка, подключенная к нагрузка называется ВТОРИЧНОЙ ОБМОТКОЙ. (Примечание. В этой главе термин «первичный «обмотка» и «первичная обмотка» взаимозаменяемы; термин «вторичная обмотка» «обмотка» и «вторичная обмотка» также взаимозаменяемы.)

На рис. 5-5 показан корпус трансформатора в разобранном виде.Первичная намотка слоями прямо на прямоугольной картонной форме.

Рисунок 5-5. — Покомпонентное изображение конструкции корпусного трансформатора.

В трансформаторе, показанном в разрезе на рис. 5-6, первичная обмотка состоит из много витков относительно небольшого провода. Проволока покрыта лаком так, чтобы каждый виток обмотка изолирована от каждого второго витка. В трансформаторе, рассчитанном на высокое напряжение аппликации, листы изоляционного материала, например бумаги, помещаются между слоями обмоток для дополнительной изоляции.

Рисунок 5-6. — Оболочечный сердечник с обмотками в разрезе.

Когда первичная обмотка полностью намотана, ее оборачивают изоляционной бумагой или ткань. Затем вторичная обмотка наматывается поверх первичной обмотки. После вторичная обмотка закончена, она тоже покрыта изоляционной бумагой. Затем E и I секции стального сердечника вставляются в обмотки и вокруг них, как показано.

Выводы обмоток обычно выводятся через отверстие в корпусе трансформатор. Иногда на корпусе могут быть предусмотрены клеммы для подключения к обмотки. На рисунке показаны четыре вывода, два от первичного и два от первичного вторичный. Эти выводы должны быть подключены к источнику и нагрузке соответственно.

Q.5 Какие обмотки трансформатора подключены к источнику переменного напряжения и к нагрузке, соответственно?
В.6 Трансформатор, предназначенный для высоковольтных приложений, отличается по конструкции тем, что путь от трансформатора, предназначенного для низковольтных приложений?

Все, что нужно знать об индикаторах температуры трансформаторного масла и обмоток

06.04.20

Температура масла и обмоток являются критическими параметрами, которые измеряются в силовых и распределительных трансформаторах. Надежное и точное измерение температуры обеспечивает более длительный срок службы трансформатора и имеет решающее значение для поддержания общего состояния оборудования.Индикаторы температуры чаще всего используются для индикации температуры масла в верхней части или горячих точек обмотки, которые являются критическими параметрами для измерения в трансформаторе. В промышленности они обычно называются индикаторами температуры масла (OTI) и индикаторами температуры обмотки (WTI). Электроэнергетические компании часто используют индикаторы температуры масла и обмоток для подачи сигналов тревоги и управления, которые используются для активации систем управления охлаждением на трансформаторе. Поддержание надлежащего управления охлаждением также может продлить срок службы трансформатора по сравнению с типичным ожидаемым сроком службы.

На рынке имеется множество различных типов индикаторов температуры масла и обмоток (OTI / WTI), в зависимости от размера и функциональности, требуемых для силовых трансформаторов. Индикаторы могут быть чисто механическими или иметь несколько встроенных контактов и электроники для обеспечения дополнительной возможности сигнализации.

Дистанционные указатели температуры обмотки

Блоки OTI / WTI выносного монтажа

используются для больших трансформаторов, где из-за их размера верхняя масляная скважина или карман недоступны с земли, что затрудняет просмотр шкалы температуры.Лампа для измерения температуры устанавливается в кармане, который обычно труднодоступен, а корпус индикатора устанавливается на уровне глаз в другом месте трансформатора. Капиллярная трубка соединяет термочувствительную лампу и корпус индикатора OTI / WTI, который включает шкалу измерения. Этот капилляр заполнен жидкостью, которая расширяется при повышении температуры и перемещает указатель на лицевой стороне циферблата. Механизм, приводящий в движение указатель, представляет собой одну из двух технологий, обычно используемых для этого приложения: сильфонного типа или пружины Бурдона.У каждого есть свои преимущества, и они существуют уже много десятилетий. Оба они выполняют одну и ту же конечную цель — управлять указателем индикации температуры.

Индикаторы температуры масла и обмотки прямого монтажа

Прямой монтаж OTI / WTI обычно выбирают для небольших трансформаторов с низким напряжением, где индикатор температуры можно погружать непосредственно в изолирующее масло. Эти устройства могут быть легко прочитаны пользователем на уровне глаз в том месте, где они установлены.Эти температурные индикаторы изготовлены по биметаллической технологии. Их принцип заключается в использовании двух разнородных металлов, которые расширяются с разной скоростью и приводят в движение указатель на циферблате.

Градиент обмотки силовых трансформаторов

Измерение температуры масла в верхней части трансформатора дает хорошее представление об общем рабочем состоянии трансформатора. Top oil обычно имеет самый высокий температурный профиль в трансформаторе, за исключением измерения прямой обмотки на предмет температурных участков перегрева.Хотя верхнее масло является хорошим индикатором самой высокой температуры внутри бака трансформатора, общая температура масла изменяется очень медленно, поскольку оно является отличным изолятором и имеет большую тепловую массу. Моделирование температуры обмотки даст более точное представление о температуре внутри обмоток по сравнению с верхней температурой масла. Обмотки трансформатора — это место, где вырабатывается тепло, поэтому вы обнаружите самые высокие температуры. Повышенные температуры обмоток приводят к ускоренному старению и могут сигнализировать о пробое изоляции или указывать на неисправность.

В зависимости от стиля или технологии индикатора температуры обмотки, используемого в вашем силовом трансформаторе, температуру обмотки можно моделировать с помощью тока трансформатора тока (CT) различными способами. Это включает в себя моделирование внутри самого устройства с помощью нагреваемой лунки или термопластины. Схемы моделирования температуры обмотки превосходны, потому что они также могут быть модернизированы на более старые трансформаторы, а не только установлены во время производства, как другие решения для горячих точек, такие как волоконная оптика.

Комбинация температуры масла (сверху и снизу) плюс прямая обмотка может обеспечить высокоточную тепловую модель для любого силового трансформатора. Это обеспечивает основу для расчета профиля нагрузки трансформатора. Подсчитано, что каждое постепенное повышение температуры на 6-8 градусов примерно вдвое увеличивает срок службы силового трансформатора. Это резко сократит расчетный срок службы трансформатора, если допустить тепловой разгон.

Рисунок 1.Фактор ускорения старения IEEE, Основные принципы тепловой нагрузки и защиты трансформатора; Джо Перес, ERL Phase Power Technologies, Виннипег, МБ, R3Y 1G4

[IEEE std. C57.91.1995 / IEC 60076-7: 2018] используют формулы Аррениуса для определения разрушения органического изоляционного материала с течением времени и температуры

Датчики температуры обмотки

Помимо традиционных индикаторов температуры обмотки, температуру обмотки можно также измерить с помощью термометра сопротивления (RTD) или с помощью оптоволоконных датчиков температуры обмотки.

Некоторыми из наиболее часто используемых устройств измерения температуры сопротивления (RTD) являются датчики Pt100 или моделирование датчика Pt100. Эти датчики могут использоваться с методами моделирования обмотки, упомянутыми выше, или с монитором силового трансформатора.

Оптоволоконные датчики температуры обмоток являются альтернативой традиционным индикаторам температуры обмоток и вставляются в обмотки при изготовлении силового трансформатора. Это один из самых точных способов измерения температуры обмотки в режиме реального времени.

Не ждите больше точных показаний температуры!

Получите решение для прямой намотки сегодня.

Соединения обмоток трехфазного трансформатора

Первичная и вторичная обмотки трехфазного трансформатора могут быть подключены в различной конфигурации, чтобы удовлетворить практически любые требования к напряжению.

Трехфазный трансформатор может быть сконструирован либо путем соединения трех однофазных трансформаторов вместе (образующих батарею трехфазных трансформаторов), либо путем использования одного трехфазного трансформатора, состоящего из трех однофазных обмоток, установленных на одном пластинчатом сердечнике.

Первичная и вторичная обмотки трансформатора могут быть подключены в различных конфигурациях, чтобы удовлетворить практически любые требования к напряжению. В зависимости от того, как эти наборы обмоток соединены между собой, определяется, является ли соединение конфигурацией треугольника или звезды (звезды).

Соединение треугольником

1. Угловое смещение: 30 °
2. Самое популярное трансформаторное подключение в мире.
3. Вторичный обеспечивает нейтральную точку для подачи питания между фазой и нейтралью.
4. Подходит как для незаземленных, так и для эффективно заземленных источников.
5. Подходит для трехпроводной сети или четырехпроводной заземленной сети с заземленным XO.
6. При заземлении XO трансформатор действует как источник заземления для вторичной системы.
7. Токи нулевой последовательности основной частоты и гармоник во вторичных линиях, питаемые трансформатором, не протекают в первичных линиях. Вместо этого в первичных обмотках замкнутого треугольника циркулируют токи нулевой последовательности.
8. Если вторичная обмотка трансформатора обеспечивает большое количество несимметричных нагрузок, то треугольник первичной обмотки обеспечивает лучший баланс тока для первичного источника.

---

Соединение WYE-DELTA

1. Угловое смещение: 30 °
2. Подходит как для незаземленных, так и для эффективно заземленных источников.
3. Подходит для трехпроводной сети или четырехпроводной схемы «треугольник» с заземлением между ответвлениями.
4. Заземление нейтрали первичной обмотки этого соединения создаст источник заземления для первичной системы.Это может привести к серьезной перегрузке трансформатора во время нарушения в первичной системе или несимметрии нагрузки.
5. Часто устанавливается с заземлением посередине ответвления на одной ноге при питании комбинированной трехфазной и однофазной нагрузки, когда трехфазная нагрузка намного больше, чем однофазная нагрузка.
6. При использовании в трехфазных четырехпроводных системах первичной обмотки 25 кВ и 35 кВ может возникнуть феррорезонанс при включении или выключении трансформатора с помощью однополюсных переключателей, расположенных на выводах первичной обмотки.С трансформаторами меньшей кВА вероятность феррорезонанса выше.

---

Соединение треугольником

1. Угловое смещение: 0 °
2. Подходит как для незаземленных, так и для эффективно заземленных источников.
3. Подходит для трех- или четырехпроводной сети с заземлением между ответвлениями.

---

Соединение треугольником с ответвителем

1. Угловое смещение: 0 °
2. Подходит как для незаземленных, так и для эффективно заземленных источников.
3. Подходит для трех- или четырехпроводной сети с заземлением между ответвлениями.
4. При использовании ответвителя для однофазных цепей однофазная нагрузка кВА не должна превышать 5% от трехфазной мощности трансформатора. Трехфазный номинал трансформатора также существенно снижен.

---

Соединение WYE-WYE

1. Угловое смещение: 0 °
2. Подходит как для незаземленных, так и для эффективно заземленных источников.
3. Подходит только для трехпроводного подключения, даже если XO заземлен.
4. Это соединение не может обеспечить стабилизированную нейтраль, и его использование может привести к перенапряжению между фазой и нейтралью (смещению нейтрали) в результате несимметричной нагрузки между фазой и нейтралью.
5. Если трехфазный блок построен на трехполюсном сердечнике, нейтральная точка первичных обмоток практически заблокирована потенциалом земли.

---

ЗАЗЕМЛЕННОЕ соединение WYE-WYE

1. Угловое смещение: 0 °
2. Подходит только для четырехпроводного источника с эффективным заземлением.
3. Подходит для трехпроводной сети или четырехпроводной заземленной сети с заземленным XO.
4. Трехфазные трансформаторы с этим подключением могут испытывать паразитный нагрев резервуара флюса во время определенных внешних дисбалансов системы, если только используемая конфигурация сердечника (четырех- или пятиполюсная) не обеспечивает обратный путь для потока.
5. Токи нулевой последовательности основной и гармонической частоты во вторичных линиях, питаемые трансформатором, также протекают в первичных линиях (и в первичном нейтральном проводе).
6. Реле заземления для первичной системы может обнаруживать дисбаланс нагрузки и замыкания на землю во вторичной системе. Это необходимо учитывать при согласовании устройств защиты от сверхтоков.
7. Трехфазные трансформаторы с нейтральными точками обмоток высокого и низкого напряжения, соединенными внутри и выведенными через ввод HOXO, не должны работать с незаземленным вводом HOXO (плавающим). Это может привести к очень высоким напряжениям во вторичных системах.

---

Примечания по подключению трехфазного трансформатора

• Когда обмотки соединены звездой, напряжение между любыми двумя линиями будет в 1,732 раза больше фазного напряжения, а линейный ток будет таким же, как фазный ток.
• Когда трансформаторы соединены треугольником, линейный ток будет в 1,732 раза больше фазного тока, а напряжение между любыми двумя будет таким же, как и фазное напряжение.

  No related posts.