Вам перезвонят в ближайшее время
Заказать звонок
 

У нас есть все — металлопрокат, кабель, провод,
а также трубоарматура и электрооборудование

 

(495) 748-19-60

(495) 748-19-58

 

Силовой трансформатор

Назначение силового трансформатора.

Трансформатор силовой Силовой трансформатор

Передача электроэнергии на большие расстояния от генераторов электростанций к потребителю связана с определенной трудностью. Если подключить генератор, производящий энергию большой мощности к линиям электропередач, то по закону Джоуля-Ленца, провода будут нагреваться пропорционально квадрату силы тока и сопротивлению провода. Даже при наибольшем номинальном напряжении современных генераторов 24кВ, сила тока текущего по проводам будет высокой и чтобы уменьшить нагрев проводов, придется уменьшить их сопротивление. Уменьшение сопротивления приведет к значительному увеличению поперечного сечения провода, что сделает экономически невыгодной передачу электроэнергии потребителю.

Для решения этой проблемы используют силовой трансформатор, при помощи которого увеличивают напряжении и уменьшают пропорционально силу тока при этом передаваемая мощность остается без изменений. У потребителя ставится силовой трансформатор, который понижает напряжение до требуемых значений.

Силовой трансформатор – статический электромагнитный аппарат с двумя (или больше) обмотками, предназначенный чаще всего для преобразования переменного тока одного напряжения в ток другого напряжения.

Преобразование энергии в силовом трансформаторе, осуществляется переменным магнитным полем.

Устройство силового трансформатора

Основные элементы.

Магнитопровод силового трансформатора Магнитопровод силового трансформатора

Основными элементами, из которых состоит силовой трансформатор, являются магнитопровод и обмотки.

Магнитопровод представляет собой магнитную цепь силового трансформатора, по которой замыкается магнитный поток.

Обмотки – это электрические цепи, по которым протекает электрический ток.

Совокупность магнитопровода и обмоток представляет собой активную часть силового трансформатора. Остальные элементы являются вспомогательными, неактивными частями. Для соединения между собой обмоток, обмоток с выводами и переключателями ответвлений предназначены отводы.

Обмотки и отводы, соединенные по определенной схеме представляют собой электрическую цепь, изолированную относительно заземленных частей конструкции силового трансформатора. Изоляция выполняется из твердых изоляционных материалов – электроизоляционного картона, бумаги, гетинакса и т.п. Масляные силовые трансформаторы заливают трансформаторным маслом.

Магнитопровод.

Магнитопровод силового трансформатора Магнитопровод силового трансформатора

Магнитопровод силового трансформатора изготавливается из холоднокатаной анизотропной электротехнической стали. Магнитопровод состоит из стержней, на которых расположены обмотки, и ярм, замыкающих магнитную цепь. Поверхность пластин изолирована либо жаростойкой пленкой или лаком, либо жаростойкой и лаковыми пленками в сочетании.

Различают броневые, бронестержневые и стержневые магнитопроводы. Наибольшее распространение в силовых трансформаторах получили стержневые магнитопроводы.

По способу сборки магнитопроводы подразделяются на стыковые и шихтованные. В стыковом магнитопроводе стержни и ярма собраны и закреплены раздельно и при сборке соединяются в стык. Такие магнитопроводы имеют ряд существенных недостатков, хотя и отличается простотой сборки.

Наиболее часто применяют шихтованные магнитопроводы, в которых стержни и ярма собираются впереплет.

Из-за потерь от вихревых токов и перемагничивания стали магнитопровод силового трансформатора нагревается. Для отвода теплоты у магнитопроводов силовых трансформаторов с номинальной мощностью до 6300кВА обычно бывает достаточно их наружной поверхности. У более мощных силовых трансформаторов охлаждающую поверхность увеличивают созданием каналов между пакетами пластин. Также делают каналы между ярмами и ярмовыми балками.

Конструкция, включающая в собранном виде магнитопровод со всеми деталями, служащими для его крепления, называется остовом силового трансформатора.

При работе силового трансформатора остов находится в электрическом поле, вследствие чего он приобретает электрический заряд. Так как заряд в отдельных частях остова не одинаков, то между ними может возникнуть разность потенциалов, что вызывает разряды. Чтобы избежать этого магнитопровод и ярмовые балки заземляют.

Обмотки.

Обмотка силового трансформатора Обмотка силового трансформатора
Силовой трансформатор с масляным охлаждением Силовой трансформатор с масляным охлаждением
Сухой силовой трансформатор Сухой силовой трансформатор
Регулятор напряжения силового трансформатора Регулятор напряжения силового трансформатора
Вводы силового трансформатора Вводы силового трансформатора

Обмотки силовых трансформаторов различаются по следующим признакам:

  • Тип;
  • Количество витков;
  • Поперечное сечение и марка провода;
  • Направлением намотки;
  • Изоляционными расстояниями;
  • Толщиной витковой изоляции.

Чем больше напряжение силового трансформатора, тем больше количество витков. С увеличением мощности возрастают сечения проводов и размеры обмоток.

Для уменьшения потерь электроэнергии, выделяющихся в силовом трансформаторе в виде тепла, должны быть выбраны достаточно малыми активные сопротивления обмоток, т. е. возможно большие сечения витков обмоток, возможно меньшие длины витков и возможно меньшие электрические удельные сопротивления проводов и обмоток. Поэтому провода обмоток изготавливают из меди, обладающей наименьшим удельным электрическим сопротивлением, и в редких случаях из алюминия, удельное сопротивление которого примерно на 70% больше.

Для обмоток мощных силовых трансформаторов, как правило, применяют провод прямоугольного поперечного сечения с бумажной изоляцией. При больших токах применяются подразделенный провод, состоящий из нескольких параллельно расположенных ветвей, и транспонированный провод, т.е. многожильный провод с перекладкой отдельных жил.

Различают следующие типы обмоток силовых трансформаторов: однослойные, двухслойные и многослойные. Тип обмотки зависит от габарита силового трансформатора.

Однослойные – обмотки, намотанные в один слой. Двухслойные цилиндрические - две обмотки, разделенные между собой каналом и соединенные переходом. Однослойную и двухслойную обмотки обычно применяют в качестве обмотки низшего напряжения в силовых трансформаторах I и II габаритов, используя при этом провод круглого сечения.

Многослойная цилиндрическая обмотка – остовом для обмотки служит цилиндр, наматывается проводом круглого сечения. Используется в качестве обмотки высшего напряжения в силовых трансформаторах I и II габаритов.

Непрерывная катушечная обмотка – состоит из плоских спиральных катушек, переход из катушки в катушку осуществляется без разрыва с помощью особых технологических приемов по перекладке проводов в каждой четной по счету катушке. Применяются в силовых трансформаторах класса напряжения 110кВ в качестве обмоток высшего, среднего и низшего напряжения, а также в силовых трансформаторах класса 220кВ в качестве обмоток среднего и высшего напряжения.

Переплетенная обмотка – обмотка, в которой витки переплетаются. Требует использование обмоточных проводов высокого качества поверхности или усиления витковой изоляции. Применяется в силовых трансформаторах 500кВ и выше.

Винтовая обмотка – витки следуют друг за другом по винтовой линии и каждый из них составлен из нескольких концентрически расположенных параллельных проводов. Такие обмотки имеют сравнительно небольшое количество витков, их изготавливают на большие токи и применяют главным образом в силовых трансформаторах III-VIII габаритов.

Изоляция обмоток силового трансформатора.

Изоляция обмоток силового трансформатора подразделяется на продольную и главную. Главная изоляция изолирует обмотки друг от друга и от остова, продольная – отдельные части самой обмотки. Изоляция силового трансформатора в процессе работы подвергается электрическим воздействиям, механическим воздействиям от токов короткого замыкания, тепловым – от нагрева проводов, химическим – от химических процессов протекающим в трансформаторе.

В зависимости от теплового воздействия изоляция изготавливается из материалов относящихся к одному из 7 классов нагревостойкости изоляции(Y, A, E, B, F, H, C), при этом должны учитываться и другие виды воздействия оказываемого на изоляцию.

Охлаждение

По способу охлаждения силовые трансформаторы делятся на три группы: с естественным воздушным охлаждением, с форсированным воздушным охлаждением, с естественным масляным охлаждением, с форсированным масляным охлаждением.

Силовые трансформаторы с воздушным охлаждением называют сухими, силовые трансформаторы с масляным охлаждением – масляными.

Регулировка напряжения силового трансформатора

Во время эксплуатации силового трансформатора возникает необходимость изменения коэффициента трансформации. У одних силовых трансформаторов регулирование напряжения осуществляется с отключением от сети, у других оно может производится под нагрузкой(РПН). Для обеспечения РПН используется специальная аппаратура, устанавливаемая снаружи на бак или внутри бака на активной части.

Вводы.

Внешние линии, подходящие к силовому трансформатору и уходящие от него, соединяются металлически с концами первичной и вторичной обмоток при помощи вводов.

Вводы силового трансформатора предназначены для подсоединения обмоток к сети. Вводы устанавливаются на корпусе силового трансформатора, при этом нижняя часть находится внутри, а верхняя вне корпуса, на воздухе.

Классификация силовых трансформаторов.


Класс габаритаДиапазон мощностей, кВАНомер напряжения, кВ
IДо 100До 35
IIОт 100 до 1000До 35
IIIОт 1000 до 6300До 35
IVСвыше 6300До 35
VДо 40000От 35 до 110
VIОт 40000 до 80000До 330
VIIОт 80000 до 200000До 330 и выше
VIIIНезависимо от мощности для ЛЭП постоянного токаНезависимо от напряжения

Основные показатели силовых трансформаторов.

Основными показателями для расчета силового трансформатора являются:

  • Эдс (В), индуцируемая в одном витке обмотки;
  • Коэффициент трансформации.

Характеристики силового трансформатора.

Номинальная мощность силового трансформатора – это мощность, на которую он рассчитан, выражается в киловольт-амперах (кВА) или мегавольтамперах;

Номинальное первичное напряжение силового трансформатора – это напряжение, на которое рассчитана первичная обмотка силового трансформатора;

Номинальное вторичное напряжение – напряжение на зажимах вторичной обмотки, получающиеся при холостом ходе силового трансформатора и номинальном напряжении на зажимах первичной обмотки.

Номинальные токи определяются соответствующими номинальными значениями мощности и напряжения.

Высшее номинальное напряжение силового трансформатора – наибольшее из номинальных напряжений обмоток силового трансформатора.

Низшее номинальное напряжение силового трансформатора – наименьшее из номинальных напряжений обмоток силового трансформатора.

Среднее номинальное напряжение – номинальное напряжение, являющееся промежуточным между высшим и низшим номинальным напряжением обмоток силового трансформатора.

Потери холостого хода – это потребляемая силовым трансформатором активная мощность в режиме холостого хода при номинальном напряжении и номинальной частоте первичной обмотки.

Потери короткого замыкания – это потребляемая силовым трансформатором активная мощность при опыте короткого замыкания, обусловленная потерями в активном сопротивлении первичной и вторичной обмоток и токоведущих частях силового трансформатора при прохождении номинального тока и добавочными потерями, вызванными полями рассеяния.

 
     
   
metaltop.ruЯндекс цитирования
Rambler's Top100
Top.Elec.Ru - Рейтинг и каталог электротехнических ресурсов
 
[ поиск ] [ написать письмо ] [ карта сайта ]