Что делает повышающий трансформатор?
Повышающие трансформаторы представляют собой силовые конструкции, предназначенные для монтажа в электрических бытовых и производственных цепях. Установка меняет напряжение в сторону повышения. Как работает повышающий тип трансформаторов, где используются такие установки, нужно рассмотреть подробнее.
Функционирование
Чтобы понять, что такое трансформаторы повышающие напряжение, нужно вникнуть в принцип работы. Оборудование изготавливается для электростанций, схемы конструкции которых относятся к проходной категории.
Повышающий трансформатор на электростанциях используется для обеспечения населенных пунктов, прочих объектов током с определенными техническими показателями. Без преобразователя высокое напряжение по пути своего следования постепенно снижается. Конечный потребитель получал бы недостаточное количество электроэнергии. На конечной в цепи электростанции благодаря этой установке, принимают электричество соответствующего значения. Потребитель получает напряжение в сети до 220 В. Промышленные сети обеспечиваются до 380 В.
Схема, показывающая работу трансформатора в линии, включает в себя несколько элементов. Генератор на электростанции производит электричество 12 кВ. Оно поступает по проводам к повышающим подстанциям. Здесь устанавливается трансформаторный аппарат, призванный повышать показатель в линии до 400 кВ.
От подстанции электричество поступает в высоковольтную линию. Далее энергия попадает на понижающую подстанцию. Здесь она снижается до 12кВ.
Трансформаторами с обратным принципом действия ток направляется в низковольтную линию передач. В конце устанавливается еще один понижающий агрегат. От него электричество с показателем 220 В поступает в дома, квартиры и т. д.
Принцип устройства
Рассматривая, как работает трансформатор повышающий напряжение, нужно вникнуть в основные принципы действия конструкции. Основой работы трансформатора является механизм электромагнитной индукции. Металлический сердечник находится в изоляционной среде. В схему включено две катушки. Количество обмоток неодинаковое. Повысить показатель способны катушки, в первом контуре которых больше витков, чем во втором.
Напряжение переменного типа поступает на первый контур. Например, это ток в сети 110 (100) В. Появляется магнитное поле. Его сила увеличивается при правильном соотношении обмоток в сердечнике. Когда электричество проходит по второй обмотке в повышающем трансформаторе появляется ток с определенным показателем. Например, обеспечивается показатель характеристики сети 220 В.
При этом частота остается прежней. Для поступления постоянного тока в линию электроснабжения в цепь монтируется преобразователь. Этот прибор может быть в оборудовании повышающего типа. Прибор способен работать не только для изменения напряжения, но и частоты. Определенное оборудование питается постоянным током.
Разновидности
К категории повышающих разновидностей техники относится ряд устройств, отличающихся конструкцией, назначением, техническими характеристиками:
- Автотрансформатор. Обладает одной совмещенной обмоткой.
- Силовой. Наиболее распространенная разновидность среди приборов, которые повышают показатель напряжения.
- Антирезонансный. Обладает закрытой конструкцией. Из-за особого принципа функционирования имеют компактные габариты.
- Заземляемый. Обмотки соединяются звездой или зигзагом.
- Пик-трансформаторы. Отделяют постоянный и переменный ток.
- Бытовые. Повышение характеристик электричества при функционировании трансформатора производится в небольшом диапазоне. Помогают устранить помехи в бытовой сети, защитить технику от перепадов, пониженного и повышенного электричества.
Представленные конструкции отличаются мощностью и техническими характеристиками.
Другие виды
В соответствии с рабочими характеристиками представленное оборудование различается еще по нескольким признакам. По количеству контуров бывают однофазные (бытовые) и трехфазные (промышленные) конструкции.
В качестве охладительной системы применяются разные субстанции. Различают масляные и сухие разновидности. В первом случае оборудование стоит дешевле. Масло является пожароопасным веществом. При их использовании предусматривается качественная защита от аварии. Сухие агрегаты заполнены негорючим веществом. Они стоят дороже, но требования по их установке лояльные.
Циркуляция охладителя в системе может быть принудительным или естественным. Существуют конструкции, в которых эти методы комбинируются. Многообразие видов позволяет каждому подобрать оптимальный тип устройства.
Маркировка
Производителями разработана специальная маркировка представленного оборудования. Это позволяет потребителям и проверяющим легко определить разновидность оборудования.
В общем виде обозначение выглядит так — ТМ/Н – Х, где:
- Т – обозначение типа прибора;
- М – мощность агрегата, заданная производителем, кВА;
- Н – класс напряжения со стороны обмотки высокого напряжения (ВН);
- Х – климатическая характеристика, определяющая особенности размещения в соответствии с ГОСТ 15150.
Маркировка может включать в себя и другие характеристики. Табличка с указаниями параметров прибора устанавливается на его корпус. При установке оборудования информация с маркировкой должна находиться в доступном для визуального осмотра месте. Подробнее о маркировке трансформаторов читайте здесь.
Ремонт и обслуживание
Трансформатором называется сложное оборудование. Периодически потребуется проводить его обслуживание и ремонт. Доверить эту работу рекомендуется профессионалам. Только человек с соответствующей подготовкой имеет право проводить подобные работы.
При повышенной скорости нагрева, наличии шума, требуется произвести перемотку контуров трансформатора. Эту процедуру сможет выполнить неквалифицированный специалист, обладающий минимальным уровнем знаний в области работы электротехники.
Прибор имеет магнитопривод. Он является общим для катушек. Первый контур ответственен за понижение, а второй – за повышение электричества в сети. Осмотр трансформатора производится по определенной технологии.
Проверка
Сначала проводится визуальный осмотр блока. Если при работе наблюдается перегрев, на поверхности появляются деформации, неровности, вздутие изоляции. Если осмотр не выявил отклонений, нужно найти вход и выход прибора. Первый из них подведен к первой катушке. Здесь появляется магнитное поле в момент подачи электричества. Вывод подведен ко вторичной обмотке.
Выходной сигнал фильтруется. Этот показатель нужно замерять. Снимаются разборные части конструкции корпуса. Требуется получить доступ к микросхемам. Это позволит замерять напряжение мультиметром. При этом потребуется учесть номинальные показатели. Если результат замеров окажется меньше 80 % от заданного производителем значения, цепь первичной не функционирует правильно.
Первую катушку отсоединяют от прибора. На нее больше не поступает электричество. Затем проверяется вторичный контур. При отсутствии фильтрации используется питание от измерительного прибора. При отсутствии нормального напряжения в системе, аппаратура требует ремонта.
После проверки в случае исправности составляющих элементов, конструкция собирается обратном порядке. При необходимости проводится ремонт агрегата.
Интересное видео: Как работает трансформатор?
Рассмотрев особенности, принцип работы повышающих трансформаторов, можно оценить их важность в линиях электропередач. Применение подобного оборудования повышает качество электричества в бытовых, промышленных сетях. Его устанавливают повсеместно. Представленные разновидности установок сегодня пользуются высоким спросом.
Источник
Трансформаторы в энергосистеме
Сегодня мы поговорим о трансформаторах в энергосистеме. О его функциях, назначении и влиянии. Про устройство напомню кратенько, об этом и так много где пишут и рассказывают.
Напомню про принцип работы трансформатора. У нас есть замкнутый магнитопровод (изготавливается из пластин электротехнической стали, нужен для проведения магнитного потока). С одной стороны намотана обмотка с количеством витков w1 , с другой стороны обмотка с количеством витков w2 .
На данной картинке изобразили почему-то одинаковое число витков, но да не суть важно, в общем случае w1 и w2 различно. На первичную обмотку подано напряжение u1 переменного тока i1 . У вторичной обмотки соответственно u2 и i2 . В обмотках наводятся ЭДС e1 и e2 . И ещё момент. На рисунке показано, что со стороны u1 подаётся питание, это питающая сторона. А к другой обмотке подключена нагрузка, с той стороны энергия потребляется. И ЭДС действительно наводится и в одной, и во второй обмотке. Только e1 служит источником для создания магнитного потока, который, в свою очередь, наводит ЭДС e2 . А там уже по известным законам получается ток и напряжение во вторичной обмотке.
Формул приводить не буду, если надо, за формулами нетрудно сходить в учебник по физике или электрическим машинам, или хотя бы по станциям.
Где повышающий, где понижающий?
Отличаются ли трансформаторы понижающие от повышающих? По большому счёту, нет. Конструктивно трансформатор и трансформатор, только ВН с НН не перепутай (да это и невозможно). Получается, что «понижающий и повышающий» — это не про конструкцию и исполнение, а про назначение.
Сейчас немножко отвлекусь на термины и обозначения. Когда мы говорим о трансформаторах и о подстанциях, говорим: сторона ВН (НН), обмотка ВН (НН). Это сторона высшего и низшего напряжения. Вот именно так. Высшего и низшего. Не спрашивайте почему, не знаю, так исторически сложилось. А бывают ещё трансформаторы с обмоткой СН, то есть обмоткой среднего напряжения. Здесь просто среднее, никакого среднейшего в русском языке нет вообще.
И да, ещё. Пожалуй, это будет студентам на заметку. Естественно, высшее и низшее напряжение — это терминология, классическая, теоретическая. Люди на местах чаще говорят «на высокой стороне, по высокой стороне, на низкой стороне». Вот как-то так. Но вернёмся к теме.
Повышающие трансформаторы . Если мощность направлена со стороны НН к ВН, то есть источник энергии находится со стороны НН. Это, чаще всего, трансформаторы электростанций. Генераторное напряжение обычно не очень высокое, бывают 6, 10, 15 кВ, до 75 кВ. А передавать надо на напряжении 110 кВ и выше. Вот и стоят при станциях повышающие трансформаторы. Могут быть где-то ещё, но не соображу даже, где.
И у таких станционных трансформаторов есть ещё одна интересная особенность. Вернее, нет. У них нет устройства РПН, позволяющая регулировать напряжение на выходе трансформатора. Но поскольку на шинах электростанций напряжение регулируется генераторами, то устройство РПН просто не нужно.
Понижающих трансформаторов гораздо больше, самых разных видов. Все нужны, чтобы преобразовать ток более высокого напряжения в, так сказать, более близкий к маленькому потребителю. Ну не будем же мы заряжать смартфоны от 10 кВ! Да и стиралку к нему не сильно-то подключишь. Вот и получается, со 110 кВ или выше на 35, 6-10 кВ, а с него на 0,4 кВ. Бывают трансформаторы трёхобмоточные, соответственно, с тремя номинальными напряжениями, например, 110/35/10 кВ. Но я видела интересные экземпляры с номинальными напряжениями 110/10/6 кВ, редкая штучка на весьма почтенной подстанции.
Короче, в понижающих трансформаторах мощность направлена со стороны высшего напряжения к низшему.
Типов и конструкций трансформаторов множество, но я бы хотела отдельно поговорить только об одном подвиде — автотрансформаторах.
Основная особенность автотрансформаторов (АТ) заключается в том, что вторичная обмотка является частью первичной обмотки (см. рисунок ниже).
Если в обычном трансформаторе связь между обмотками только магнитная, то здесь она и магнитная, и электрическая. Но. У АТ три напряжения. Вот на схеме выше показаны, получается, ВН и СН. Обмотку НН делают отдельной, как у обычного трансформатора.
На данной схеме это и показано. ВН и СН связаны электрически и магнитно, а НН намотана отдельно. Из-за этого получается, что у высокой и низкой стороны должны быть одинаковые схемы соединения обмоток и режимы работы нейтрали в сетях. А вот НН можно намотать какую угодно, в данной случае треугольник с изолированной нейтралью. Но это всё так, особенности, особо полезные для понимания будущим специалистам.
Из-за указанных особенностей автотрансформаторы более эффективными, поэтому их чаще применяют в сетях 220 кВ и выше. Кстати, на первой фотографии в статье как раз АТ и показан. Не знаю точно, у него ВН вполне может быть 500 или 750 кВ. Соотношения напряжений могут быть разные: 500/220, 330/110, 220/100, 750/330 и пр. Может найтись даже такая дикость, как 330/220, не знаю даже существуют такие АТ или нет. Но создать можно любой. Это штучный товар, их всегда делают под заказ, поэтому могут сделать с любыми характеристиками.
Так как автотрансформаторы стоят, в большинстве своём, в магистральных сетях или на выдаче мощности в сеть у больших станций, то их мощности, соответственно, тоже немаленькие. Если взять советский справочник номенклатуры оборудования, то мощности АТ там начинаются с 135000 кВА.
P.S. Полезно заглядывать в справочники. Нашёлся там АТ 330/220 с богатым выбором возможных напряжений НН. Значит, это был вполне себе серийный автотрансформатор и, видимо, не такая уж и редкость
И раз уж коснулись номенклатуры трансформаторов, то и о маркировке чуток хотелось сказать.
Если честно, более толковой маркировки я, пожалуй, не встречала ни у каких других промышленных товаров. В маркировке место буквы и её значение точно указывают какого типа трансформатор, с какой изоляцией и системой охлаждения и прочие конструктивные особенности. То есть только глянув на маркировку, ты понимаешь, какого он типа и вообще всё про него, не надо лезть в спецификацию. Система оказалась настолько удобной, что её применяют и отказываться не собираются, хотя способ организации производства трансформаторов, конечно, изменился кардинально.
В СССР была единая система производства, с единойноменклатурой изделий. То есть, например, нужен трансформатор ТРДН-16000 110/10, и вот его тебе выпустит один из, скажем, четырёх заводов. Другой вопрос, что физическая реализация может различаться в мелочах, но, по идее, не должна была. Этот момент конкретно не могу знать. Теперь заводы каждый сам по себе выпускают трансформаторы, у кого хочешь заказывай, можешь выбирать по каким-то особым соображениям. Однако серийные трансформаторы примерно теми же и остались. И даже если создадут нечто совершенно уникальное, то и оно в этот способ маркировки впишется.
И ещё один интересный момент. Году в 2007-м мы, будучи на старших курсах института, решиили посмотреть какие трансформаторы предлагает Сименс. Каталоги тогда у них на сайте ещё были, сейчас как-то не очень. Ну, в общем, маркировки у них были свои. А буквально лет через пять смотрели, у них маркировок уже две — своя и наша. Видимо, не шли особо их трансформаторы, а может, с сертификацией им гайки закрутили, пришлось. А теперь вообще у них на сайте каталогов не вижу.
В заключение хочу добавить, что трансформаторы — это важная часть не только сетей, но всей системы в целом. И, если я ничего не путаю, достаточно надёжная. Выходят из строя, конечно, трансформаторы иногда, но всё же реже, чем, например, ЛЭП.
Надеюсь, данное чтиво было интересным и полезным. Не забывайте поддержать лайком и вопросы в комментариях оставить, если будут, конечно. Всем тепла и света!
Источник
