Μετασχηματιστές: σκοπός, ταξινόμηση, ονομαστικά δεδομένα για μετασχηματιστές

Μετασχηματιστές — ηλεκτρομαγνητικοί στατικοί μετατροπείς ηλεκτρικής ενέργειας. Οι μετασχηματιστές είναι ηλεκτρομαγνητικές συσκευές που χρησιμοποιούνται για τη μετατροπή εναλλασσόμενου ρεύματος μιας τάσης σε εναλλασσόμενο ρεύμα άλλης τάσης στην ίδια συχνότητα και για τη μεταφορά ηλεκτρομαγνητικής ηλεκτρικής ενέργειας από το ένα κύκλωμα στο άλλο.

«Ο μετασχηματιστής είναι μια στατική ηλεκτρομαγνητική συσκευή που έχει σχεδιαστεί για να μετατρέπει ένα — πρωτεύον — σύστημα εναλλασσόμενου ρεύματος σε άλλο — δευτερεύον με την ίδια συχνότητα, το οποίο συνήθως έχει άλλα χαρακτηριστικά, ιδιαίτερα διαφορετική τάση και διαφορετικό ρεύμα» (Piotrovsky LM Electric machines).

Ο κύριος σκοπός των μετασχηματιστών είναι η αλλαγή της τάσης AC. Οι μετασχηματιστές χρησιμοποιούνται επίσης για τη μετατροπή του αριθμού των φάσεων και της συχνότητας.

Οι μετασχηματιστές ρεύματος ονομάζονται συσκευές που έχουν σχεδιαστεί για να μετατρέπουν ένα ρεύμα οποιουδήποτε μεγέθους σε ρεύμα αποδεκτό για μετρήσεις με κανονικά όργανα, καθώς και για την τροφοδοσία διαφόρων ρελέ και πηνίων ηλεκτρομαγνητών.Ο αριθμός των στροφών της δευτερεύουσας περιέλιξης του μετασχηματιστή ρεύματος w2> w1.

Χαρακτηριστικό των μετασχηματιστών ρεύματος είναι η λειτουργία τους σε λειτουργία κοντά σε βραχυκύκλωμα, αφού η δευτερεύουσα περιέλιξή τους είναι πάντα κλειστή με μικρή αντίσταση.

Οι μετασχηματιστές τάσης ονομάζονται συσκευές που έχουν σχεδιαστεί για να μετατρέπουν εναλλασσόμενο ρεύμα υψηλής τάσης σε εναλλασσόμενο ρεύμα χαμηλής τάσης και παράλληλα πηνία ισχύος μετρητών και ρελέ. Η αρχή της λειτουργίας και του σχεδιασμού των μετασχηματιστών τάσης είναι παρόμοια με την αρχή λειτουργίας των μετασχηματιστών ισχύος. Ο αριθμός στροφών της δευτερεύουσας περιέλιξης είναι w2 <w1, καθώς όλοι οι μετασχηματιστές τάσης μέτρησης είναι τύπου step-down.

Η αρχή της λειτουργίας των μετασχηματιστών τάσης:

Η ιδιαιτερότητα της λειτουργίας του μετασχηματιστή μέτρησης τάσης είναι ότι η δευτερεύουσα περιέλιξή του είναι πάντα κλειστή σε υψηλή αντίσταση και ο μετασχηματιστής λειτουργεί σε λειτουργία κοντά στην κατάσταση αδράνειας, καθώς οι συνδεδεμένες συσκευές καταναλώνουν αμελητέο ρεύμα.

Οι πιο συνηθισμένοι είναι οι μετασχηματιστές τάσης τροφοδοσίας, οι οποίοι παράγονται από την ηλεκτρική βιομηχανία για χωρητικότητα άνω του ενός εκατομμυρίου kilovolt-amperes και για τάσεις έως 1150-1500 kV.

Σχεδιασμός μετασχηματιστή ισχύος:

Για τη μετάδοση και διανομή ηλεκτρικής ενέργειας, είναι απαραίτητο να αυξηθεί η τάση των στροβιλογεννητριών και των υδρογεννητριών που είναι εγκατεστημένες σε σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής από 16 — 24 kV σε τάσεις 110, 150, 220, 330, 500, 750 και 1150 kV που χρησιμοποιούνται σε γραμμές μεταφοράς. και μετά μείωσε ξανά στο 35? δέκα; 6; 3; 0,66; 0,38 και 0,22 kV για χρήση ενέργειας στη βιομηχανία, τη γεωργία και την καθημερινή ζωή.

Δεδομένου ότι λαμβάνουν χώρα πολλαπλοί μετασχηματισμοί στα συστήματα ισχύος, η ισχύς των μετασχηματιστών είναι 7-10 φορές μεγαλύτερη από την εγκατεστημένη ισχύ των γεννητριών σε σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής.

Οι μετασχηματιστές ισχύος κατασκευάζονται κυρίως για συχνότητα 50 Hz.

Οι μετασχηματιστές χαμηλής ισχύος χρησιμοποιούνται ευρέως σε διάφορες ηλεκτρικές εγκαταστάσεις, συστήματα μετάδοσης και επεξεργασίας πληροφοριών, πλοήγηση και άλλες συσκευές. Το εύρος συχνοτήτων στο οποίο μπορούν να λειτουργήσουν οι μετασχηματιστές είναι από μερικά Hertz έως 105 Hz.

Ανάλογα με τον αριθμό των φάσεων, οι μετασχηματιστές χωρίζονται σε μονοφασικούς, διφασικούς, τριφασικούς και πολυφασικούς. Οι μετασχηματιστές ισχύος κατασκευάζονται κυρίως σε τριφασικό σχεδιασμό. Για χρήση σε μονοφασικά δίκτυα παράγονται μονοφασικοί μετασχηματιστές.

Ταξινόμηση μετασχηματιστών με βάση τον αριθμό και τα σχήματα σύνδεσης των περιελίξεων

Οι μετασχηματιστές έχουν δύο ή περισσότερες περιελίξεις που συνδέονται επαγωγικά μεταξύ τους. Τα τυλίγματα που καταναλώνουν ρεύμα από το δίκτυο ονομάζονται πρωτεύοντα... Τα τυλίγματα που παρέχουν ηλεκτρική ενέργεια στον καταναλωτή ονομάζονται δευτερεύοντα.

Οι πολυφασικοί μετασχηματιστές έχουν περιελίξεις συνδεδεμένες σε αστέρι ή πολύγωνο πολλαπλών δεσμών. Οι τριφασικοί μετασχηματιστές έχουν σύνδεση αστεριού-τρίγων τριών δεσμών.

Διαγράμματα σύνδεσης της περιέλιξης ενός μετασχηματιστή ισχύος:

Μετασχηματιστές ανόδου και υποβάθμισης

Ανάλογα με την αναλογία των τάσεων του πρωτεύοντος και του δευτερεύοντος τυλίγματος, οι μετασχηματιστές χωρίζονται σε ανοδικό και κατεβασμένο... Μετασχηματιστής βηματικής ανόδου το πρωτεύον τύλιγμα είναι χαμηλής τάσης και το δευτερεύον είναι υψηλό. Ο μετασχηματιστής κατεβάσματος V όπισθεν, ο δευτερεύων είναι χαμηλής τάσης και ο πρωτεύων είναι υψηλός.

Λέγονται μετασχηματιστές με ένα πρωτεύον και ένα δευτερεύον τύλιγμα με διπλό τύλιγμα... Αρκετά διαδεδομένοι μετασχηματιστές με τρεις περιελίξεις τρεις περιελίξεις για κάθε φάση, πχ δύο από την πλευρά της χαμηλής τάσης, έναν από την πλευρά της υψηλής τάσης ή το αντίστροφο. Οι πολυφασικοί μετασχηματιστές μπορεί να έχουν πολλαπλές περιελίξεις για υψηλή και χαμηλή τάση.

Ταξινόμηση μετασχηματιστών κατά σχεδιασμό

Σύμφωνα με το σχεδιασμό, οι μετασχηματιστές ισχύος χωρίζονται σε δύο κύριους τύπους - λάδι και ξηρό.

Μετασχηματιστές λαδιού V το μαγνητικό κύκλωμα με περιελίξεις βρίσκεται σε μια δεξαμενή γεμάτη με λάδι μετασχηματιστή, το οποίο είναι καλός μονωτήρας και ψυκτικός παράγοντας.

Οι ξηροί μετασχηματιστές ψύχονται με αέρα. Χρησιμοποιούνται σε οικιακούς και βιομηχανικούς χώρους όπου η λειτουργία ενός μετασχηματιστή βυθισμένου σε λάδι είναι ανεπιθύμητη. Το λάδι μετασχηματιστή είναι εύφλεκτο και μπορεί να βλάψει άλλο εξοπλισμό εάν η δεξαμενή δεν είναι σφραγισμένη. Διαβάστε περισσότερα για αυτόν τον τύπο μετασχηματιστή εδώ: Ξηροί μετασχηματιστές

Σύμφωνα με τα κανονιστικά έγγραφα, τα χαρακτηριστικά σχεδιασμού του μετασχηματιστή αντικατοπτρίζονται στον προσδιορισμό του τύπου και των συστημάτων ψύξης.

Τύπος μετασχηματιστή:

• Αυτομετασχηματιστής (για μονοφασικό Ο, για τριφασικό Τ)-Α
• Πηνίο χαμηλής τάσης — P
• Υγρή διηλεκτρική θωράκιση με κουβέρτα αζώτου χωρίς διαστολέα — Z
• Εκτέλεση χυτής ρητίνης — L
• Μετασχηματιστής τριών περιελίξεων — Τ
• Διακόπτης φορτίου Transformer-N
• Φυσικός αερόψυκτος ξηρός μετασχηματιστής (συνήθως το δεύτερο γράμμα στην ονομασία τύπου) ή έκδοση για βοηθητικές ανάγκες σταθμών ηλεκτροπαραγωγής (συνήθως το τελευταίο γράμμα στην ονομασία τύπου) — C
• Τσιμούχα καλωδίου - Κ
• Είσοδος φλάντζας (για ολόκληρους υποσταθμούς μετασχηματιστών) — F

Μετασχηματιστής λαδιού ισχύος TM-160 (250) kVA

Συστήματα ψύξης ξηρού μετασχηματιστή:

• Φυσικός αέρας με ανοιχτό σχέδιο — S
• Φυσικός αέρας με προστατευμένο σχεδιασμό — SZ
• Σχεδίαση με φυσικό αέρα — SG
• Αέρας με εξαναγκασμένη κυκλοφορία αέρα — SD

Συστήματα ψύξης για μετασχηματιστές λαδιού:

• Φυσική κυκλοφορία αέρα και λαδιού — M
• Αναγκαστική κυκλοφορία αέρα και φυσική κυκλοφορία λαδιού — Δ
• Φυσική κυκλοφορία αέρα και εξαναγκασμένη κυκλοφορία λαδιού με μη κατευθυνόμενη ροή λαδιού — MC
• Φυσική κυκλοφορία αέρα και εξαναγκασμένη κυκλοφορία λαδιού με κατευθυνόμενη ροή λαδιού — NMC
• Αναγκαστική κυκλοφορία αέρα και λαδιού με μη κατευθυντική ροή λαδιού — DC
• Αναγκαστική κυκλοφορία αέρα και λαδιού με κατευθυντική ροή λαδιού — NDC
• Αναγκαστική κυκλοφορία νερού και λαδιού με μη κατευθυντική ροή λαδιού — Γ
• Αναγκαστική κυκλοφορία νερού και λαδιού με κατευθυνόμενη ροή λαδιού — NC

Συστήματα ψύξης για μετασχηματιστές με μη εύφλεκτο υγρό διηλεκτρικό:

• Υγρή διηλεκτρική ψύξη με εξαναγκασμένη κυκλοφορία αέρα — ND
• Μη εύφλεκτο υγρό διηλεκτρικό εξαναγκασμένο αέρα κατευθυνόμενο υγρό διηλεκτρικό ψύξη ροής - NND

Σχετικά Άρθρα:

Μετασχηματιστές ισχύος — συσκευή και αρχή λειτουργίας

Μετασχηματιστές ισχύος: ονομαστικοί τρόποι λειτουργίας και τιμές

Συστήματα ψύξης μετασχηματιστών ισχύος

Μετασχηματιστές αυτοκινήτων

Μαζί με τους μετασχηματιστές, χρησιμοποιούνται ευρέως αυτομετασχηματιστές, όπου υπάρχει ηλεκτρική σύνδεση μεταξύ του πρωτεύοντος και του δευτερεύοντος τυλίγματος. Σε αυτή την περίπτωση, η ισχύς από τη μια περιέλιξη του αυτομετασχηματιστή στην άλλη μεταδίδεται τόσο από μαγνητικό πεδίο όσο και λόγω ηλεκτρικής επικοινωνίας.Οι αυτομετασχηματιστές κατασκευάζονται για υψηλή ισχύ και υψηλή τάση και χρησιμοποιούνται σε συστήματα ισχύος και χρησιμοποιούνται επίσης για ρύθμιση τάσης σε εγκαταστάσεις χαμηλής ισχύος.

Ονομαστικά δεδομένα για μετασχηματιστές

Τα ονομαστικά δεδομένα του μετασχηματιστή, για τον οποίο έχει σχεδιαστεί με εργοστασιακή εγγύηση 25 ετών, αναγράφονται στην πινακίδα του μετασχηματιστή:

• ονομαστική φαινόμενη ισχύς Snom, KV-A,

• ονομαστική τάση γραμμής Ulnom, V ή kV,

• ονομαστικό ρεύμα της γραμμής AzIn A,

• Η ονομαστική συχνότητα είναι, Hz,

• αριθμός φάσεων,

• κύκλωμα και ομάδα για πηνία σύνδεσης,

• τάση βραχυκυκλώματος Uc,%,

• τρόπος λειτουργίας,

• μέθοδος ψύξης.

Η πινακίδα περιέχει επίσης τα απαραίτητα δεδομένα για την εγκατάσταση: συνολικό βάρος, βάρος λαδιού, βάρος κινητού (ενεργού) μέρους του μετασχηματιστή. Ο τύπος μετασχηματιστή καθορίζεται σύμφωνα με το GOST για τις μάρκες και τον κατασκευαστή του μετασχηματιστή.

Ονομαστική ισχύς μονοφασικού μετασχηματιστή Snom =U1nom I1nom, τριφασικός

όπου U1lnom, U1phnom, I1lnom και I1fnom — ονομαστική αντίστοιχα τιμές γραμμής και φάσης τάσεων και ρευμάτων.

Η ονομαστική τάση μετασχηματιστή είναι οι τάσεις χωρίς φορτίο γραμμής προς γραμμή των πρωτευόντων και δευτερευουσών περιελίξεων του μετασχηματιστή. Ανά ονομαστικά ρεύματα των πρωτευουσών και δευτερευουσών περιελίξεων του μετασχηματιστή, τα ρεύματα υπολογίζονται σύμφωνα με την ονομαστική ισχύ στην ονομαστική πρωτεύουσα και δευτερεύουσα τάση.

Λόγω των κοινών μεθόδων κατασκευής και υπολογισμού τους, οι μετασχηματιστές μπορούν να ταξινομηθούν ως αντιδραστήρες, τσοκ κορεσμού και υπεραγώγιμες επαγωγικές συσκευές αποθήκευσης.