Маркировка трансформатора: ТРАНСФОРМАТОРЫ. РАСШИФРОВКА НАИМЕНОВАНИЙ

  • Home
  • Разное
  • Маркировка трансформатора: ТРАНСФОРМАТОРЫ. РАСШИФРОВКА НАИМЕНОВАНИЙ

Содержание

ТРАНСФОРМАТОРЫ. РАСШИФРОВКА НАИМЕНОВАНИЙ

 

Наименование (а точнее, номенклатура) трансформатора, говорит о его конструктивных особенностях и параметрах. При умении читать наименование оборудования можно только по нему узнать количество обмоток и фаз силового трансформатора, тип охлаждения, номинальную мощность и напряжение высшей обмотки. 

ОБЩИЕ РЕКОМЕНДАЦИИ

Номенклатура трансформаторов (расшифровка буквенных и цифровых обозначений наименования) не регламентируется какими-либо нормативными документами, а всецело определяется производителем оборудования. Поэтому, если название Вашего трансформатора не поддаётся расшифровке, то обратитесь к его производителю или посмотрите паспорт изделия. Приведенные ниже расшифровки букв и цифр названия трансформаторов актуальны для отечественных изделий. 

Наименование трансформатора состоит из букв и цифр, каждая из которых имеет своё значение. При расшифровке наименования следует учитывать то что некоторые из них могут отсутствовать в нём вообще (например буква «А» в наименовании обычного трансформатора), а другие являются взаимоисключающими (например, буквы «О» и «Т»). 

РАСШИФРОВКА НАИМЕНОВАНИЙ СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ

Для силовых трансформаторов приняты следующие буквенные обозначения:

Таблица 1 — Расшифровка буквенных и цифровых обозначений наименования силового трансформатора

Примечание: принудительная циркуляция воздуха называется дутьем, то есть «с принудительной циркуляцией воздуха» и «с дутьем» равнозначные выражения. 

ПРИМЕРЫ РАСШИФРОВКИ НАИМЕНОВАНИЙ СИЛОВЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ

 

     ТМ — 100/35 — трансформатор трёхфазный масляный с естественной циркуляцией воздуха и масла, номинальной мощностью 0,1 МВА, классом напряжения 35 кВ;

     ТДНС — 10000/35

— трансформатор трёхфазный с дутьем масла, регулируемый под нагрузкой для собственных нужд электростанции, номинальной мощностью 10 МВА, классом напряжения 35 кВ;

     ТРДНФ — 25000/110 — трансформатор трёхфазный, с расщеплённой обмоткой, масляный с принудительной циркуляцией воздуха, регулируемый под нагрузкой, с расширителем, номинальной мощностью 25 МВА, классом напряжения 110 кВ;

     АТДЦТН — 63000/220/110 — автотрансформатор трёхфазный, масляный с дутьём и принудительной циркуляцией масла, трёхобмоточный, регулируемый под нагрузкой, номинальной мощностью 63 МВА, класс ВН — 220 кВ, класс СН — 110 кВ;

     АОДЦТН — 333000/750/330

— автотрансформатор однофазный, масляный с дутьём и принудительной циркуляцией масла, трёхобмоточный, регулируемый под нагрузкой, номинальной мощностью 333 МВА, класс ВН — 750 кВ, класс СН — 500 кВ. 

РАСШИФРОВКА НАИМЕНОВАНИЙ РЕГУЛИРОВОЧНЫХ (ВОЛЬТОДОБАВОЧНЫХ) ТРАНСФОРМАТОРОВ

Для регулировочных трансформаторов приняты следующие сокращения: 

Таблица 2 — Расшифровка буквенных и цифровых обозначений наименования регулировочного трансформатора

ПРИМЕРЫ РАСШИФРОВКИ НАИМЕНОВАНИЙ РЕГУЛИРОВОЧНЫХ ТРАНСФОРМАТОРОВ

     ВРТДНУ — 180000/35/35 — трансформатор вольтодобавочный, регулировочный, трёхфазный, с масляным охлаждением типа Д, регулируемый под нагрузкой, с усиленным вводом, проходной мощностью 180 МВА, номинальное напряжение обмотки возбуждения 35 кВ, номинальное напряжения регулировочной обмотки 35 кВ;

     ЛТМН — 160000/10 — трансформатор линейный, трёхфазный, с естественной циркуляцией масла и воздуха, регулируемый под нагрузкой, проходной мощностью 160 МВА, номинальным линейным напряжением 10 кВ.

 

РАСШИФРОВКА НАИМЕНОВАНИЙ ТРАНСФОРМАТОРОВ НАПРЯЖЕНИЯ

Для трансформаторов напряжения приняты следующие сокращения: 

Таблица 3 — Расшифровка буквенных и цифровых обозначений наименования трансформатора напряжения

 

Примечание:

Комплектующий для серии НОСК;

С компенсационной обмоткой для серии НТМК;

Кроме серии НОЛ и ЗНОЛ, в которых:

     — 06 — для встраивания в закрытые токопроводы, ЗРУ и КРУ внутренней установки;

     — 08 — для ЗРУ и КРУ внутренней и наружной установки;

     — 11 — для взрывоопасных КРУ.

 

ПРИМЕРЫ РАСШИФРОВКИ НАИМЕНОВАНИЙ ТРАНСФОРМАТОРОВ НАПРЯЖЕНИЯ

     НОСК-3-У5 — трансформатор напряжения однофазный с сухой изоляцией, комплектующий, номинальное напряжение обмотки ВН 3 кВ, климатическое исполнение — У5;

     НОМ-15-77У1 — трансформатор напряжения однофазный с масляной изоляцией, номинальное напряжение обмотки ВН 15 кВ, 1977 года разработки, климатическое исполнение — У1;

     ЗНОМ-15-63У2 — трансформатор напряжения с заземляемым концом обмотки ВН, однофазный с масляной изоляцией, номинальное напряжение обмотки ВН 15 кВ, 1963 года разработки, климатическое исполнение — У2;

     ЗНОЛ-06-6У3 — трансформатор напряжения с заземляемым концом обмотки ВН, однофазный с литой эпоксидной изоляцией, для встраивания в закрытые токопроводы, ЗРУ и КРУ внутренней установки, климатическое исполнение — У3;

     НТС-05-УХЛ4 — трансформатор напряжения трёхфазный с сухой изоляцией, номинальное напряжение обмотки ВН 0,5 кВ, климатическое исполнение — УХЛ4;

     НТМК-10-71У3 — трансформатор напряжения трёхфазный с масляной изоляцией и компенсационной обмоткой, номинальное напряжение обмотки ВН 10 кВ, 1971 года разработки, климатическое исполнение — У3;

     НТМИ-10-66У3 — трансформатор напряжения трёхфазный с масляной изоляцией и обмоткой для контроля изоляции сети, номинальное напряжение обмотки ВН 10 кВ, 1966 года разработки, климатическое исполнение — У3;

     НКФ-110-58У1 — трансформатор напряжения каскадный в фарфоровой покрышке, номинальное напряжение обмотки ВН 110 кВ, 1958 года разработки, климатическое исполнение — У1;

     НДЕ-500-72У1 — трансформатор напряжения с ёмкостным делителем, номинальное напряжение обмотки ВН 500 кВ, 1972 года разработки, климатическое исполнение — У1;

 

РАСШИФРОВКА НАИМЕНОВАНИЙ ТРАНСФОРМАТОРОВ ТОКА

Для трансформаторов тока приняты следующие сокращения:

 

Таблица 4 — Расшифровка буквенных и цифровых обозначений наименования трансформатора тока

 

Примечание:

Для серии ТВ, ТВТ, ТВС, ТВУ;

Для серии ТНП, ТНПШ — с подмагничиванием переменным током;

Для серии ТШВ, ТВГ;

Для ТВВГ — 24 — водяное охлаждение;

Для серии ТНП, ТНПШ;

Для серии ТВ, ТВТ, ТВС, ТВУ — номинальное напряжения оборудования;

Для серии ТНП, ТНПШ — число обхватываемых жил кабеля;

Для серии ТНП, ТНПШ — номинальное напряжение.

 

ПРИМЕРЫ РАСШИФРОВКИ НАИМЕНОВАНИЙ ТРАНСФОРМАТОРОВ ТОКА

     ТФЗМ — 35А — У1 — трансформатор тока в фарфоровой покрышке, с обмоткой звеньевого исполнения, с масляной изоляцией, номинальным напряжением обмотки ВН 35 кВ, категории А, климатическим исполнением У1;

     ТФРМ — 750М — У1 — трансформатор тока в фарфоровой покрышке, с обмоткой рымочного исполнения, с масляной изоляцией, номинальным напряжением обмотки ВН 750 кВ, климатическим исполнением У1;

     ТШЛ — 10К — трансформатор тока шинный с литой изоляцией, номинальное напряжением обмотки ВН 10 кВ;

     ТЛП — 10К — У3 — трансформатор тока с литой изоляцией, проходной, номинальным напряжением обмотки ВН 10 кВ, климатическое исполнение — У3;

     ТПОЛ — 10 — трансформатор тока проходной, одновитковый, с литой изоляцией, номинальным напряжением обмотки ВН 10 кВ;

     ТШВ — 15 — трансформатор тока шинный, с воздушным охлаждением, номинальным напряжением обмотки ВН 15 кВ;

     ТВГ — 20 — I — трансформатор тока с воздушным охлаждением, генераторный, номинальным напряжением обмотки ВН 20 кВ;

     ТШЛО — 20 — трансформатор тока шинный, с литой изоляцией, одновитковый, номинальным напряжением обмотки ВН 20 кВ;

     ТВ — 35 — 40У2 — трансформатор тока встроенный, номинальным напряжением обмотки ВН 35 кВ, током термической стойкости 40 кА, климатическое исполнение — У2;

     ТНП — 12 — трансформатор тока нулевой последовательности, с подмагничиванием переменным током, охватывающий 12 жил кабеля;

     ТНПШ — 2 — 15 — трансформатор тока нулевой последовательности, с подмагничиванием переменным током, шинный, охватывающий 2 жилы кабеля, номинальным напряжением обмотки ВН 15 кВ.

 


 

Буквенное обозначение силовых трансформаторов

Структурная схема условного обозначения трансформатора

Буквенная часть условного обозначения должна содержать обозначения в следующем порядке:

1. Назначению трансформатора (может отсутствовать)

А — автотрансформатор
Э — электропечной

2. Количество фаз

О — однофазный трансформатор
Т — трехфазный трансформатор

3. Расщепление обмоток (может отсутствовать)

Р — расщепленная обмотка НН

4. Система охлаждения

1) Сухие трансформаторы

С — естественное воздушное при открытом исполнении
СЗ — естественное воздушное при защищенном исполнении
СГ — естественное воздушное при герметичном исполнении
СД — воздушное с дутьем

2) Масляные трансформаторы

М — естественное масляное
МЗ — с естественным масляным охлаждением с защитой при помощи азотной подушки без расширителя
Д

— масляное с дутьем и естественной циркуляцией масла
ДЦ — масляное с дутьем и принудительной циркуляцией масла
Ц — масляно-водяное с принудительной циркуляцией масла

3) С негорючим жидким диэлектриком (совтолом)

Н — естественное охлаждение негорючим жидким диэлектриком
НД — охлаждение негорючим жидким диэлектриком с дутьем

5. Конструктивная особенность трансформатора (в обозначении может отсутствовать)

Л — исполнение трансформатора с литой изоляцией
Т — трехобмоточный трансформатор (для двухобмоточных трансформаторов не указывают)
Н — трансформатор с РПН;
З — трансформатор без расширителя и выводами, смонтированными во фланцах на стенках бака, и с азотной подушкой
Ф — трансформатор с расширителем и выводами, смонтированными во фланцах на стенках бака 
Г — трансформатор в гофробаке без расширителя — «герметичное исполнение»
У — трансформатор с симметрирующим устройством
П — подвесного исполнения на опоре ВЛ
э — трансформатор с пониженными потерями холостого хода (энергосберегающий)

6. Назначение (в обозначении может отсутствовать)

С — исполнение трансформатора для собственных нужд электростанций
П — для линий передачи постоянного тока
М — исполнение трансформатора для металлургического производства
ПН — исполнение для питания погружных электронасосов
Б — для прогрева бетона или грунта в холодное время года (бетоногрейный) , такой же литерой может обозначаться трансформатор для буровых станков
Э — для питания электрооборудования экскаваторов (экскаваторный
ТО — для термической обработки бетона и грунта, питания ручного инструмента, временного освещения

Для автотрансформаторов при классах напряжения стороны С.Н или НН 110 кВ и выше после класса напряжения стороны ВН через черту дроби указывают класс напряжения стороны СН или НН.

Примечание. Для трансформаторов, разработанных до 01.07.87, допускается указывать последние две цифры года выпуска рабочих чертежей.

Типы силовых трансформаторов

Трансформаторы используются в электротехнике для преобразования переменного тока из одного напряжения в другое посредством электромагнитной индукции, с сохранением неизменной частоты при минимальных мощностных потерях.

Существуют различные типы трансформаторов по количеству фаз, числу обмоток, типу изоляции и виду охлаждения. Распространенная классификация устройств основана на том, куда погружается магнитная система (сердечник), то есть, по типу охлаждения. В этом случае выделяют трансформаторы:

  • Масляные – погружение сердечника происходит в трансформаторное масло с диэлектрическими свойствами (оно находится в корпусе прибора)
  • Сухие – в обмотку заливается эпоксидная смола
  • Жидкостные – в качестве охлаждающей среды используются различные органические жидкости, то есть негорючие диэлектрики

Охлаждение для всех трех видов трансформаторов имеет свои нюансы. Для вашего удобства мы свели их в таблицу:

Вид трансформатора Тип охлаждения Обозначение
Сухие Естественное воздушное – для открытого исполнения С
Аналогично – для защищенного исполнения СЗ
Аналогично – для герметичного исполнения СГ
Воздушное с дутьем СД
Масляные Естественная циркуляция воздуха и масла М
2 вида циркуляции – принудительная для воздуха и естественная для масла Д
2 вида циркуляции – естественная для воздуха и принудительная для масла МЦ
Принудительная циркуляция воздуха и масла ДЦ
2 вида циркуляции – принудительная для воды и естественная для масла МВ
Принудительная циркуляция воды и масла Ц
Жидкостные Естественное охлаждение – негорючий жидкий диэлектрик Н
Охлаждение негорючим жидким диэлектриком посредством дутья НД


Среди этих трех типов наиболее популярны последние. Почему – об этом вы можете прочесть здесь, в одном из наших материалов. Мы же расскажем об основных критериях классификации трансформаторов по типам и чуть подробнее остановимся на сухих разновидностях.

Основные параметры классификации трансформаторов

  • Тип охлаждения

О нем мы частично упомянули выше. Видов охлаждения несколько:

  • М – масляное
  • Д – охлаждение в масляной среде + воздушное дутье
  • Ц – масляное охлаждение с принудительной циркуляцией
  • С – воздушное охлаждение (то есть, «сухие» трансформаторы)

Маркировка типов трансформаторов расшифровывается следующим образом:

  • Буквенное обозначение – кол-во фаз, тип охлаждения, число обмоток и вид переключения ответвлений. Также могут быть дополнительные буквенные маркировки, говорящие о специальных особенностях конкретного трансформатора
  • Номинальная мощность + класс напряжения
  • Последние 2 цифры года выпуска рабочих чертежей конкретного трансформатора
  • Климатическое исполнение и категория размещения по ГОСТ 15150-69

Далее мы перечислим другие основные параметры классификации:

  • Климатическое исполнение

Прибор бывает наружный или внутренний

  • Конструктивное исполнение и характер работы

На этом параметре стоит остановиться более подробно:

  1. Автотрансформаторы – одна обмотка с несколькими отводами, переключение между которыми позволяет получить разные показатели напряжения.
  2. Импульсные – преобразовывают импульсный сигнал незначительной продолжительности (около десятка микросекунд) с минимальным искажением.
  3. Разделительные – между первичной и вторичной обмоткой электрической связи нет, присутствует гальваническая развязка между входными и выходными цепями.
  4. Пик—трансформатор – применяется для управления полупроводниковыми электрическими устройствами типа тиристоров
  • Количество фаз

Трехфазные (наиболее распространенные) и однофазные.

  • Количество обмоток

2-х и 3-х обмоточные с расщепленной обмоткой или без неё

По типу изоляции – сухие (С) и масляные (М) или с негорючим заполнением (Н).

Понижающие (для низкого напряжения из высоковольтных линий) и повышающие (соответственно, наоборот)

  • Уровень напряжения

Высоковольтный, низковольтный, высокопотенциальный

  • Форма магнитопровода

Стержневой, тороидальный, броневой

Всего выделяют 6 групп трансформаторов:

  • 1-я группа (изделия с мощностью до 100 кВА)
  • 2-я группа (диапазон мощности от 160 до 630 кВА)
  • 3-я группа (от 1000 до 6300 кВА)
  • 4-я группа (показатель мощности выше 10000 кВА)
  • 5-я группа (все трансформаторы с мощностью выше 40000 кВА)
  • 6-я группа (мощность от 100000 кВА)

Среди дополнительных критериев классификации стоит отметить наличие/отсутствие:

  • Наличие/отсутствие регулятора выходного напряжения.
  • Без расширителей, с азотной подушкой для защиты

Сухие трансформаторы

Несмотря на то, что масляные трансформаторы пользуются большой популярностью, широко востребованы силовые трансформаторы и сухого типа, в частности:

  • Силовые трехфазные с литой изоляцией ТСЛ (ТСГЛ) и ТСЗЛ (ТСЗГЛ)
  • Силовые трехфазный ТС и ТСЗ
  • Сухие ТС и ТСЗ
  • Трансформаторы собственных нужд (сухого типа) ТСКС

Назначение трехфазных сухих трансформаторов с воздушным охлаждением – преобразование электроэнергии в электросетях трехфазного переменного тока частотой 50 Гц. Предельная мощность сухих трансформаторов – 2500 кВА.

Такие трансформаторы монтируются на производстве и в общественных зданиях – на любых объектах, где действуют повышенные требования в области пожарной безопасности, взрывозащищенности и экологичности, то есть, где использование масляного трансформатора является потенциальным риском. Единственное неудобство от сухих приборов – повышенный шум при работе.

Трансформаторы — Буквенные обозначения трансформатора

БУКВЕННОЕ ОБОЗНАЧЕНИЕ СИЛОВОГО ТРАНСФОРМАТОРА

ОБЩЕГО И СПЕЦИАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ

Схема буквенного обозначения типов трансформаторов:

Расшифровка буквенного обозначения силового трансформатора:

1 А – автотрансформатор (может отсутствовать)

2 Число фаз:

Т – трёхфазный

О – однофазный

3         Р – с расщеплённой обмоткой (может отсутствовать)

4 Условное обозначения вида охлаждения:

Масляные трансформаторы

М – естественная циркуляция воздуха и масла

Д — принудительная циркуляция воздуха и естественная циркуляция масла

          МВ – с принудительной циркуляцией воды и естественной циркуляцией масла

МЦ — естественная циркуляция воздуха и принудительная циркуляция масла с ненаправленным потоком масла

НМЦ — Естественная циркуляция воздуха и принудительная циркуляция масла с направленным потоком масла

ДЦ – Принудительная циркуляция воздуха и масла с ненаправленным потоком масла

НДЦ — Принудительная циркуляция воздуха и масла с направленным потоком масла

Ц — Принудительная циркуляция воды и масла с ненаправленным потоком масла (в охладителях вода движется по трубам, а масло – в межтрубном пространстве, разделённом перегородками)

НЦ — Принудительная циркуляция воды и масла с направленным потоком масла

Трансформаторы с негорючим жидким диэлектриком

        Н — Естественное охлаждение негорючим жидким диэлектриком

        НД — Охлаждение негорючим жидким диэлектриком с принудительной циркуляцией воздуха

        ННД — Охлаждение негорючим жидким диэлектриком с принудительной циркуляцией воздуха и с направленным потоком жидкого диэлектрика

Сухие трансформаторы

        С — Естественное воздушное при открытом исполнении

        СЗ — Естественное воздушное при защищенном исполнении

        СГ — Естественное воздушное при герметичном исполнении

        СД — Воздушное с принудительной циркуляцией воздуха

5      Т – трёхобмоточный трансформатор

6      Н – трансформатор с РПН (с регулированием напряжения под нагрузкой)

7 Особенность исполнения (в обозначении может отсутствовать):

        В – с принудительной циркуляцией воды

        Г – грозозащитное исполнение

        Г – трансформатор в гофрированном баке без расширителя — «герметичное исполнение»

        З – трансформатор с естественным масляным охлаждением или с охлаждением негорючим жидким диэлектриком с защитой при помощи азотной подушки, без расширителя и выводами,

                 смонтированными во фланцах на стенках бака

        Л — исполнение трансформатора с литой изоляцией

        П — подвесного исполнения на опоре ВЛ

        У – усовершенствованное (может быть с автоматическим РПН)

        У – трансформатор с симметрирующим устройством

        Ф – трансформатор с расширителем и выводами, смонтированными во фланцах на стенках бака

        э – трансформатор с пониженными потерями холостого хода (энергосберегающий)

8 Назначение (в обозначении может отсутствовать)

        Б – для прогрева бетона или грунта в холодное время года (бетоногрейный), с такой же литерой может обозначаться трансформатор для буровых станков

        Б – трансформатор для буровых станков

        Ж – для электрификации железных дорог

        М – для металлургического производства

        П – для линий передачи постоянного тока

        ПН – исполнение для питания погружных электронасосов

        С – для собственных нужд электростанций (в конце буквенного обозначения)

        ТО – для термической обработки бетона и грунта, питания ручного инструмента, временного освещения

        Ш – шахтные трансформаторы (предназначены для электроснабжения угольных шахт стационарной установки)

        Э – для питания электрооборудования экскаваторов (экскаваторный)

Примеры серий силовых трансформаторов общего назначения: TМ, ТМГ, ТМЭ, ТМЭГ, ТМБ, ТМПН, ТМВГ, ТМВЭГ, ТМВБГ, ТМЖ, ТМВЭ, ТМВБ, ТМЗ, ТМФ, ТМЭБ, ТМВМЗ, ТМС, ТСЗ, ТСЗС,  ТРДНС, ТМН,

ТДНС, ТДН, ТМН, ТРДН, ТРДЦН

Примеры:

ТМ – Т – трансформатор трехфазный, М – с естественной циркуляцией воздуха и масла

ТМВГ – Т — трансформатор трехфазный, МВ — с естественной циркуляцией масла и принудительной циркуляцией воды, Г — в герметичном исполнении

ТНЗ – Т — трехфазный, Н — с регулированием под нагрузкой (РПН), З — с естественным масляным

ТМВМ – Т- трехфазный, МВ — с естественной циркуляцией масла и принудительной циркуляцией воды, М – для металлургического производства

ТМГ – Т — трехфазный, М — масляный, Г — в герметичном исполнении

ТМВГ – Т — трехфазный, МВ — с естественной циркуляцией масла и принудительной циркуляцией воды, Г — в герметичном исполнении

ТСЗ – Т — трехфазный, С — естественное воздушное охлаждение, З — в защищенном исполнении;

ТСЗС – Т — трехфазный, С — сухой, З — защищенное исполнение, С — для собственных нужд электростанций

Трехобмоточные: ТМТН, ТДТН, ТДЦТН

Т – стоящая после обозначения системы охлаждения обозначает – трехобмоточный.

Автотрансформаторы: АТДТНГ, АТДЦТНГ, АТДЦТН, АОДЦТН

А – автотрансформатор;

О – однофазный,

Г – грозоупорный.

ТМ 1000/10 74 У1 – Т- трехфазный двух обмоточный трансформатор, М – охлаждение естественная циркуляция воздуха и масла, номинальная мощность — 1000 кВА, класс высшего напряжения — 10 кВ, конструкция — 1974 г., У1 — для района с умеренным климатом, для установки на открытом воздухе;

ТРДНС 25000/35 74 Т1 трехфазный двух обмоточный трансформатор, с расщепленной обмоткой НН, с принудительной циркуляцией воздуха в системе охлаждения, с РПН, для собственных нужд электростанций, номинальная мощность 25 МВА, класс высшего напряжения 35 кВ, конструкция 1974 г., тропического исполнения, для установки на открытом воздухе;

ТЦ 1000000/500 83ХЛ1 трехфазный двух обмоточный трансформатор с принудительной циркуляцией масла и воды в системе охлаждения, номинальная мощность 1000 МВА, класс напряжения 500 кВ, конструкция 1983 г., для районов с холодным климатом, для наружной установки.

Для автотрансформаторов при классах напряжения стороны СН (среднее напряжение) или НН (низкое напряжение) 110 кВ и выше после класса напряжения стороны ВН (высокое напряжение) через черту дроби указывают класс напряжения стороны СН или НН.

Примечание. Для трансформаторов, разработанных до 01.07.87, допускается указывать последние две цифры — год выпуска рабочих чертежей.

Автотрансформаторы отличаются добавлением к обозначению трансформаторов буквы А, она может быть первой в буквенном обозначении или последней.

 В автотрансформаторах, изготовленных по основному стандарту трансформаторов ГОСТ 1167765, ГОСТ 1167775, ГОСТ 1167785, буква А стоит впереди всех символов

Например: АОДЦТН 417000/750/500 73У1 однофазный трехобмоточный автотрансформатор номинальной (проходной) мощностью 417 МВА, класс напряжения ВН 750 кВ, СН 500 кВ, остальные символы расшифровываются так же, как и в предыдущих примерах.

В конце 50х годов, когда в СССР впервые появились мощные силовые автотрансформаторы 220/110, 400/220, 400/110, 500/220, 500110 кВ, и в начале 60х годов производили автотрансформаторы двух модификаций повышающей и понижающей. В обозначении повышающей модификации буква А стояла в конце буквенной части; в этих автотрансформаторах обмотку НН выполняли на повышенную мощность и располагали между обмотками СН и ВН, по точной терминологии между общей и последовательной обмотками.

Автотрансформаторы второй модификации понижающей, с буквой А впереди всех символов (как и в новых автотрансформаторах) служат для понижения напряжения, например, с 220 до 110 кВ, или для связи сетей ВН и СН. Обмотка НН в них, как и в новых автотрансформаторах, расположена у стержня, имеет пониженную мощность и несет вспомогательные функции.

Пример обозначения повышающей модификации:

ТДШТА 120000/220, понижающей АТДШТ 120000/220. (Буква Г обозначала грозоупорный, но отменена по мере внедрения ГОСТ 1167765, так как все трансформаторы и автотрансформаторы 110 кВ и выше имеют гарантированную стойкость при грозовых перенапряжениях). В эксплуатации до сих пор встречаются автотрансформаторы обеих модификаций.

 

ОСНОВНЫЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ ТРАНСФОРМАТОРА (АВТОТРАНСФОРМАТОРА), УКАЗАННЫЕ НА ЗАВОДСКОМ ЩИТКЕ (ТАБЛИЧКЕ)

Щиток крепится к баку трансформатора, и указаны следующие параметры:

– тип трансформатора

– число фаз

– частота, Гц

– род установки (наружная или внутренняя)

– номинальная мощность, кВА, для трехобмоточных трансформаторов указывают мощность каждой обмотки

– схема и группа соединения обмоток

– напряжения на номинальной ступени и напряжения ответвлений обмоток, кВ

– номинальный ток, А

– напряжение короткого замыкания в процентах (фактически измеренное, для каждого изделия индивидуальное)

– способ охлаждения трансформатора

– полная масса трансформатора, масла и активной части трансформатора.

Трехфазный трансформатор (маркировка выводов и проверка групп соединений обмоток трансформатора)

Цель работы: ознакомиться с особенностями конструкции трехфазных двухобмоточных трансформаторов, схемами соединений обмоток и группами их соединений. Произвести маркировку выводов обмоток трансформатора и проверку групп соединений обмоток методом полярометра.

Теоретические пояснения

Трехфазные трансформаторы со связанными магнитными системами имеют обычно трехстержневые сердечники. На каждом стержне сердечника размещены пары фазных обмоток высшего (ВН) и низшего (НН) напряжений, относящиеся к одноименным фазам. Фазные обмотки как ВН, так и НН чаще всего соединяют между собой звездой (Y) или треугольником (∆). Независимо от способа соединения выводы каждой фазной обмотки называют – один началом обмотки, другой – ее концом. Для какой-нибудь одной фазной обмотки выбор ее начала и конца можно сделать произвольно. Тогда за начала двух других обмоток необходимо принять выводы, идя от которых обмотки должны быть намотаны в том же направлении, что и первая.

Принято начала фазных обмоток ВН обозначать буквами А, В и С, а их концы – буквами X, Y  и Z; соответственно начала и концы обмоток НН – буквами

a, b, c и x, y, z (рисунок 1).

А         В         С

А         В         С

X         Y         Z

X         Y

a          ФА         b x                y

ФВ      Z

c          С

z

a          b          c

x          y          z

Рисунок 1Размещение фазных обмоток ВН и НН на стержнях сердечника трехфазного трансформатора

Рисунок 2 Схема соединений обмоток ВН звездой, а обмоток НН – треугольником (Y/   ).

Очевидно, что соединения обмоток звездой или треугольником можно выполнить тогда, когда выводы всех фазных обмоток промаркированы (рисунок

2). Маркировку выводов обмоток производят в том случае, когда она отсутствует и для проверки уже имеющейся маркировки.

Как известно, в трехфазных трансформаторах напряжение между началом и концом фазной обмотки называется фазным (Uф), а   между началами разных фаз – линейным (Uл). Векторная диаграмма линейных и фазных напряжений при соединении звездой приведена на рисунке 3, из которого видно, что в симметричной трехфазной системе линейные и фазные напряжения не совпадают по фазе на угол, кратный 300. При соединении звездой : Uл  = √3 Uф, а при соединении треугольником : Uл = Uф. Поэтому, во-первых, отношение

U ЛВН

U ЛНН

= UФВН

UФНН

= wВН

wНН

= k ,

где k – коэффициент трансформации, справедливо только при одинаковых схемах соединений обмоток ВН и НН;  во-вторых, при любых схемах соединений векторы линейных одноименных напряжений ВН и НН сдвинуты по фазе между собой на угол, кратный 300, который и определяет группу соединения обмоток. Так как этот угол необходимо учитывать в эксплуатации (например, на параллельную работу можно включать трансформаторы только с одинаковыми группами соединений), то кроме указания схем соединения обмоток необходимо указание и группы соединений.

 

-ŮB

ŮAB

ŮC

300

ŮA

1200

ŮBC

-ŮA     ŮCA

1200   Ů

-ŮC

Рисунок 3 Векторная диаграмма напряжений UФ и UЛ при соединении Y.

Группа соединений трехфазного трансформатора зависит от:

а) направления намотки обмоток;

б) способа обозначения выводов обмоток, т.е. их маркировки;

в) схем соединения обмоток.

Фазные обмотки ВН и НН, расположенные на общем стержне, сцеплены с одним и тем же магнитным потоком (рисунок 1), поэтому их ЭДС совпадают по фазе при одинаковых направлениях намотки и сдвинуты по фазе на 1800, если обмотки намотаны в противоположных направлениях, или при перемене местами обозначений начала и конца одной из обмоток. Сдвиг по фазе между одноименными линейными ЭДС ВН и НН можно определить, построив векторные диаграммы (рисунок 4). Угол отставания линейной ЭДС НН от одноименной линейной ЭДС ВН, определяющий группу соединения, принято выражать не в градусах, а относительной величиной, полученной делением данного угла на 30º. Удобно при этом воспользоваться циферблатом часов. Если вектор линейной ЭДС ВН (он больше по величине) совместить с минутной стрелкой, установленной на цифру 12, а вектор линейной ЭДС  НН – с часовой стрелкой, то последняя укажет номер группы соединения (рисунок 5). Отсчет угла производится от минутной к часовой стрелке по направлению их вращения. Трансформаторы, имеющие одинаковые схемы соединения обмоток ВН и НН, могут иметь 6 различных четных групп соединений, а с различными схемами соединений (Y/Y или Δ/Y) – 6 различных нечетных групп. Однако стандартизированы только группы Y/Y-0 (Y/Y-0) и Y/Δ-11 (Y/Δ-11).

Схемы соединения обмоток

Векторные диаграммы

Услов.

обозн.

ВН

НН

ВН

НН

А         В            С

X         Y            Z

а          b          c

x   y     z

ŮA      ŮAB

C  ŮB  B

a

Ůa       Ůab

c          b

Y/Y-0

А         В            С

X         Y            Z

a          b          c

x          y          z

A

ŮA      ŮAВ

C         B

a

Ůab

b c

Y/Δ-11

Рисунок 4 – Схемы соединения, векторные диаграммы и группы соединения трехфазных трансформаторов

0

11        1

10

Uab

9

2

UAB

3

3300=300×11

8          4

7          5

6

Рисунок 5 – Определение номера группы с помощью циферблатных часов

Принадлежность трансформатора к той или иной группе соединения можно определить полярометром-вольтметром магнитоэлектрической системы с нулем посередине шкалы и отмеченной полярностью его зажимов. При включении обмоток ВН на постоянное напряжение определенной полярности в других обмотках трансформатора в момент включения наводится мгновенная ЭДС, величина и направление которой зависят от группы соединения обмоток и фиксируются с помощью полярометра. Каждой группе соединений отвечает определенная таблица отклонений стрелки полярометра для испытуемого трансформатора и, сравнив ее с имеющимися, устанавливают группу соединений обмоток.

Порядок выполнения работы

1          Маркировка зажимов трансформатора

При маркировке выводов обмоток трехфазных трансформаторов допускается пользоваться напряжениями источника, не превышающими номинальные напряжения обмоток, а по соображениям безопасности следует проводить эксперимент на пониженных напряжениях как переменного, так и постоянного тока.

1          2          3

4          5          6

А         В         С

X         Y         Z

7          8          9

10        11        12

кабель

a          b          c

x          y          z

Клеммная доска        Щиток трансформатора

Рисунок 6 – Экспериментальная установка

Экспериментальная установка содержит испытуемый трехфазный трансформатор, специальную клеммную доску, однофазный понижающий трансформатор, выпрямитель и вольтметры.

К клеммам клеммной доски подключены проводники многожильного кабеля (провода, собранные в жгут). Выходные концы жил кабеля снабжены клеммами, не имеющими маркировки. Перед экспериментом   студенты присоединяют эти провода к выводам обмоток трансформатора. Таким образом, на клеммной доске зажимы 1-12 являются немаркированными выводами обмоток трансформатора, и  их следует промаркировать в соответствии с принятыми

обозначениями выводов обмоток. Маркировка осуществляется в несколько этапов:

а) определяют пары выводов отдельных обмотoк ВН или НН;

б) определяют обмотки ВН и НН и пары обмоток, расположенные на общих стержнях сердечника;

в) маркируют начала и концы обмоток ВН и НН.

~220

T          PV V

~15

1          2          3

4          5          6

7          8          9

1          1          1

Рисунок 7 – Схема для определения пар выводов, принадлежащих отдельным обмоткам

Материал взят из книги Электромеханика (Ю.П. Агафонов)

Аддитивная и вычитающая полярность – Руководство электрика по однофазным трансформаторам

Все дело в мгновенной полярности!

Полярность в цепи переменного тока постоянно меняет направление и величину. Когда мы говорим о полярности трансформатора, мы имеем в виду мгновенную полярность.

Обмотки высокого напряжения всегда обозначаются как H 1 и H 2 . Обмотки низкого напряжения всегда обозначаются X 1 и X 2 .Если взять мгновенную полярность, H 1 и X 1 всегда будут иметь одинаковую полярность.

Трансформаторы

упоминаются как имеющие либо добавочную полярность, либо вычитающую полярность. Это относится к относительному положению клемм высокого напряжения по отношению к клеммам низкого напряжения, когда они выводятся из корпуса трансформатора. Наблюдая за трансформатором со стороны, откуда выведены клеммы низкого напряжения, H 1 всегда находится с левой стороны трансформатора, как показано на рисунке 4.Тогда:

  • Если клемма X 1  находится прямо напротив клеммы H 1  , трансформатор имеет вычитающую полярность.
  • Если клемма X 1 расположена по диагонали от клеммы H 1 , трансформатор имеет аддитивную полярность.
Рисунок 4. Аддитивная и вычитающая полярность

Иногда необходимо определить полярность трансформатора (например, стерлась маркировка).

Проверка вольтметра переменного тока

  1. Определите, какие отведения являются Н-отведениями, а какие Х-отведениями.Это можно сделать из калибра и изоляции обмоток. Высокое напряжение (H), более тонкий провод, более толстая изоляция. Низкое напряжение (X), более толстый провод, более тонкая изоляция.
  2. Выберите одну клемму обмоток H и обозначьте ее как H 1 . Другой терминал будет H 2 (Спасибо Капитану Очевидность!).
  3. Установите перемычку между H 1 и соседней клеммой X.
  4. Подайте напряжение на силовую сторону трансформатора. Чтобы быть в безопасности, держите значение относительно низким.
  5. Поместите вольтметр между H 2 и другой клеммой X. Если вольтметр имеет вычитающую полярность, вольтметр будет считывать разницу между напряжением на стороне высокого напряжения и напряжением на стороне низкого напряжения. Если трансформатор имеет аддитивную полярность, вольтметр покажет сумму напряжения на стороне высокого напряжения и напряжения на стороне низкого напряжения.

 

Рис. 5. Проверка вольтметра переменного тока

Итого:

  • Используя соотношение витков, мы можем поставить на первичку меньшее напряжение, чем номинальное.
  • Установите перемычку с одного провода H на вывод X.
  • Считайте, что напряжение на двух проводах не перескочило.
  • Если напряжение представляет собой сумму первичного и вторичного напряжения, то трансформатор является аддитивным.
  • Если напряжение есть разность первички и вторички, то трансформатор вычитающий.

ТРАНСФОРМАТОРЫ – Прикладное промышленное электричество

Что такое повышающие и понижающие трансформаторы

Это действительно очень полезное устройство.С его помощью мы можем легко умножать или делить напряжение и ток в цепях переменного тока. Действительно, трансформатор сделал передачу электроэнергии на большие расстояния практической реальностью, поскольку переменное напряжение можно «увеличить», а ток «понизить» для снижения потерь мощности на сопротивление проводов вдоль линий электропередач, соединяющих генерирующие станции с нагрузками. На обоих концах (как на генераторе, так и на нагрузке) уровни напряжения снижаются с помощью трансформаторов для более безопасной работы и менее дорогого оборудования.

Трансформатор, повышающий напряжение от первичной обмотки к вторичной (больше витков вторичной обмотки, чем витков первичной обмотки), называется повышающим трансформатором .

И наоборот, трансформатор, предназначенный для противоположного действия, называется понижающим трансформатором .

Давайте еще раз посмотрим на фотографию, показанную в предыдущем разделе:

 

Рис. 8.1 Поперечное сечение трансформатора, показывающее первичную и вторичную обмотки, имеет высоту несколько дюймов (приблизительно 10 см).

Это понижающий трансформатор, о чем свидетельствует большое количество витков первичной обмотки и малое количество витков вторичной. В качестве понижающего устройства этот трансформатор преобразует низковольтную слаботочную мощность в низковольтную сильноточную.Провод большего сечения, используемый во вторичной обмотке, необходим из-за увеличения тока. Первичная обмотка, которая не должна проводить такой большой ток, может быть изготовлена ​​из провода меньшего сечения.

Реверсивность работы трансформатора

Если вам интересно,  можно использовать любой из этих типов трансформаторов в обратном направлении (запитывая вторичную обмотку от источника переменного тока, а первичная обмотка питает нагрузку) для выполнения противоположной функции: может работать повышающий как шаг вниз и виза наоборот.

Однако, как мы видели в первом разделе этой главы, эффективная работа трансформатора требует, чтобы индуктивности отдельных обмоток были рассчитаны на определенные рабочие диапазоны напряжения и тока, поэтому, если трансформатор будет использоваться «наоборот», как здесь, должны использоваться в пределах первоначальных расчетных параметров напряжения и тока для каждой обмотки, чтобы она не оказалась неэффективной (или чтобы она не была повреждена чрезмерным напряжением или током!).

Этикетки для изготовления трансформаторов

Трансформаторы часто конструируются таким образом, что не очевидно, какие провода ведут к первичной обмотке, а какие к вторичной.Одним из соглашений, используемых в электроэнергетике для облегчения путаницы, является использование обозначений «H» для обмотки более высокого напряжения (первичная обмотка в понижающем блоке; вторичная обмотка в повышающем) и «X». обозначения обмотки низшего напряжения. Поэтому простой силовой трансформатор будет иметь провода с маркировкой «H 1 », «H 2 », «X 1 », и «X 2 ». Обычно это важно для нумерации проводов (H 1 по сравнению с H 2 и т. д.), который мы рассмотрим чуть позже в этой главе.

Практическое значение повышающих и понижающих трансформаторов

Тот факт, что напряжение и ток «ступенчато» меняются в противоположных направлениях (одно вверх, другое вниз), имеет смысл, если вспомнить, что мощность равна напряжению, умноженному на ток, и понять, что трансформаторы не могут производить  мощность, а только преобразовывать ее. . Любое устройство, которое могло бы выдавать больше энергии, чем оно потребляло, нарушило бы Закон сохранения энергии в физике, а именно, что энергию нельзя создать или уничтожить, а только преобразовать.Как и в случае с первым примером трансформатора, который мы рассмотрели, эффективность передачи мощности от первичной обмотки к вторичной стороне устройства очень высока.

Практическая значимость этого становится более очевидной при рассмотрении альтернативы: до появления эффективных трансформаторов преобразование уровней напряжения/тока могло быть достигнуто только за счет использования моторно-генераторных установок. На чертеже мотор-генераторной установки показан основной принцип работы: (рисунок ниже)

Рисунок 8.2 Мотор-генератор иллюстрирует основной принцип работы трансформатора.

В такой машине двигатель механически соединен с генератором, генератор предназначен для выработки требуемых уровней напряжения и тока при скорости вращения двигателя. Хотя и двигатели, и генераторы являются довольно эффективными устройствами, использование обоих таким образом усугубляет их неэффективность, так что общий КПД находится в диапазоне 90% или меньше. Кроме того, поскольку двигатель-генераторные установки, очевидно, требуют движущихся частей, механический износ и балансировка являются факторами, влияющими как на срок службы, так и на производительность.Трансформаторы, с другой стороны, способны преобразовывать уровни переменного напряжения и тока с очень высокой эффективностью без движущихся частей, что делает возможным широкое распространение и использование электроэнергии, которую мы считаем само собой разумеющимся.

Справедливости ради следует отметить, что моторно-генераторные установки не обязательно устарели благодаря трансформаторам для всех приложений . Хотя трансформаторы явно превосходят электродвигатели/генераторы в отношении преобразования переменного напряжения и уровня тока, они не могут преобразовывать одну частоту переменного тока в другую или (сами по себе) преобразовывать постоянный ток в переменный или наоборот.Моторно-генераторные установки могут делать все это с относительной простотой, хотя и с уже описанными ограничениями эффективности и механическими факторами.

Моторно-генераторные установки также обладают уникальным свойством накопления кинетической энергии: то есть, если питание двигателя на мгновение прерывается по какой-либо причине, его угловой момент (инерция этой вращающейся массы) будет поддерживать вращение генератора в течение короткого времени. продолжительность, тем самым изолируя любые нагрузки, питаемые от генератора, от «глюков» в основной энергосистеме.2µA}{I}[/латекс]

 

Где,

[латекс]L = \text{индуктивность катушки в Генри} [/латекс]

[латекс]N = \text{Количество витков в катушке (прямой провод = 1)}[/латекс]

[латекс]\mu = \text{Проницаемость материалов сердцевины (абсолютная, а не относительная)}[/латекс]

[latex]A = \text{Площадь рулона в квадратных метрах}[/latex]

[latex]I = \text{Средняя длина рулона в метрах}[/latex]

 

Итак, должно быть очевидно, что наши две катушки индуктивности должны иметь передаточное число витков 10:1, потому что 10 в квадрате равно 100.Это соответствует тому же соотношению, которое мы нашли между первичными и вторичными напряжениями и токами (10:1), поэтому мы можем сказать, что, как правило, коэффициент трансформации напряжения и тока равен отношению витков обмотки между первичной и вторичной обмотками.

Рис. 8.3. Пример понижающего трансформатора.

Понижающий трансформатор: (много витков :мало витков).

Повышающий/понижающий эффект передаточного числа витка катушки в трансформаторе аналогичен передаточному отношению зубьев шестерни в механических зубчатых передачах, преобразовывая значения скорости и крутящего момента почти таким же образом:

Рисунок 8.4 Зубчатая передача с редуктором крутящего момента понижает крутящий момент при одновременном увеличении скорости.

 

Повышающие и понижающие трансформаторы для целей распределения электроэнергии могут быть гигантскими по сравнению с силовыми трансформаторами, показанными ранее, некоторые блоки достигают высоты дома. На следующей фотографии показан трансформатор подстанции высотой около двенадцати футов:

Рисунок 8.5 Трансформатор подстанции.

Существуют приложения, в которых требуется гальваническая изоляция между двумя цепями переменного тока без какого-либо преобразования уровней напряжения или тока.В этих случаях используются трансформаторы, называемые , изолирующие трансформаторы , имеющие коэффициент трансформации 1:1. На рисунке ниже показан настольный разделительный трансформатор.

 

Рисунок 8.6 Изолирующий трансформатор изолирует питание от линии электропередачи.

Поскольку трансформаторы по сути являются устройствами переменного тока, нам необходимо знать фазовые соотношения между первичной и вторичной цепями. Мы можем построить формы сигналов для первичной и вторичной цепей и увидеть фазовые соотношения.

Рис. 8.7 Вторичное напряжение V(3,5) находится в фазе с первичным напряжением V(2) и уменьшено в десять раз.

Вторичное напряжение V(3,5) находится в фазе с первичным напряжением V(2) и уменьшено в десять раз.

При переходе от первичной обмотки, V(2), к вторичной, V(3,5), напряжение понизилось в десять раз, а ток увеличился в 10 раз. в фазе перехода от первичного к вторичному.

Рисунок 8.8  Первичный и вторичный токи совпадают по фазе. Вторичный ток увеличивается в десять раз.

Условные обозначения трансформаторов

Похоже, что и напряжение, и ток для двух обмоток трансформатора совпадают по фазе друг с другом, по крайней мере, для нашей резистивной нагрузки. Это достаточно просто, но было бы неплохо знать , каким образом  мы должны подключить трансформатор, чтобы обеспечить правильное соотношение фаз. В конце концов, трансформатор — это не что иное, как набор магнитно-связанных катушек индуктивности, а катушки индуктивности обычно не имеют какой-либо маркировки полярности.Если бы мы посмотрели на трансформатор без маркировки, у нас не было бы возможности узнать, как подключить его к цепи, чтобы получить синфазное (или противофазное на 180°) напряжение и ток:

Рисунок 8.9 На практике полярность трансформатора может быть неоднозначной.

Поскольку это имеет практическое значение, производители трансформаторов разработали своего рода стандарт маркировки полярности для обозначения соотношения фаз. Это называется точечным соглашением и представляет собой не что иное, как точку, расположенную рядом с каждой соответствующей ветвью обмотки трансформатора:

. Рисунок 8.10 Пара точек указывает на полярность.

Как правило, к трансформатору прилагается схематическая диаграмма с маркировкой выводов проводов для первичной и вторичной обмоток. На диаграмме будет пара точек, похожих на то, что видно выше. Иногда точки могут быть опущены, но когда метки «H» и «X» используются для маркировки проводов обмотки трансформатора, предполагается, что цифры в нижнем индексе представляют полярность обмотки. Провода «1» (H 1  и X 1 ) обозначают места, где обычно размещаются точки, обозначающие полярность.

Аналогичное расположение этих точек рядом с верхними концами первичной и вторичной обмоток говорит нам о том, что любая полярность мгновенного напряжения на первичной обмотке будет такой же, как и на вторичной обмотке. Другими словами, фазовый сдвиг от первичного к вторичному будет равен нулю градусов.

С другой стороны, если точки на каждой обмотке трансформатора , а не совпадают, фазовый сдвиг между первичной и вторичной обмотками составит 180°, например:

Рисунок 8.11 Не в фазе: первичный красный в точку, вторичный черный в точку.

Конечно, многоточие указывает только, какой конец каждой обмотки является каким по отношению к другим обмоткам. Если вы хотите изменить соотношение фаз самостоятельно, все, что вам нужно сделать, это поменять местами соединения обмотки следующим образом:

Рисунок 8.12 В фазе: первичный красный к точке, вторичный красный к точке.

 

Трансформаторы «повышают» или «понижают» напряжение в соответствии с соотношением витков первичного и вторичного проводов.

[латекс]\текст{Коэффициент передачи напряжения} = \frac{N_{вторичный}}{N_{первичный}}[/латекс]

[латекс]\текст{Текущий коэффициент передачи} = \frac{N_{первичный}}{N_{вторичный}}[/латекс]

Где,

[латекс]N = \text{Число витков в обмотке}[/латекс]

 

  • Трансформатор, предназначенный для повышения напряжения с первичной обмотки на вторичную, называется повышающим трансформатором .Трансформатор, предназначенный для понижения напряжения с первичной обмотки на вторичную, называется понижающим трансформатором .
  • Коэффициент трансформации трансформатора будет равен квадратному корню из отношения его первичной индуктивности к вторичной (L).

[латекс]\текст{Коэффициент передачи напряжения} = \sqrt{\frac{L_{вторичный}}{L_{первичный}}}[/латекс]

  • Имея возможность передавать мощность от одной цепи к другой без использования соединительных проводников между двумя цепями, трансформаторы обеспечивают полезную функцию электрической изоляции .
  • Трансформаторы, предназначенные для обеспечения электрической изоляции без ступенчатого повышения или понижения напряжения и тока, называются изолирующими трансформаторами .
  • Соотношение фаз напряжения и тока между первичной и вторичной цепями трансформатора прямое: в идеале фазовый сдвиг равен нулю.
  • Точечное обозначение  – это тип маркировки полярности обмоток трансформатора, показывающий, какой конец обмотки является каким по отношению к другим обмоткам.

 

Трансформаторы с несколькими вторичными обмотками

Трансформаторы

— очень универсальные устройства. Базовая концепция передачи энергии между взаимными индукторами достаточно полезна между одной первичной и одной вторичной катушкой, но трансформаторы не обязательно должны быть сделаны только с двумя наборами обмоток. Рассмотрим эту схему трансформатора:

Рис. 8.13. Трансформатор с несколькими вторичными обмотками обеспечивает несколько выходных напряжений.

Здесь три катушки индуктивности имеют общий магнитный сердечник, магнитно «связывающий» или «связывающий» их вместе.Соотношение соотношений витков обмоток и соотношений напряжений, наблюдаемое с одной парой взаимных индукторов, остается верным и здесь для нескольких пар катушек.

Вполне возможно собрать такой трансформатор, как приведенный выше (одна первичная обмотка, две вторичные обмотки), в котором одна вторичная обмотка понижающая, а другая повышающая. Фактически такая конструкция трансформатора была довольно распространена в схемах питания электронных ламп, которые должны были обеспечивать низкое напряжение для нитей накала ламп (обычно 6 или 12 вольт) и высокое напряжение для обкладок ламп (несколько сотен вольт) от номинальное первичное напряжение 110 вольт переменного тока.

С таким трансформатором возможны не только напряжения и токи совершенно разных величин, но и все цепи электрически изолированы друг от друга.

Рис. 8.14. Фотография многообмоточного трансформатора с шестью обмотками, первичной и пятью вторичными.

Трансформатор на рисунке выше предназначен для обеспечения как высокого, так и низкого напряжения, необходимого в электронной системе с использованием вакуумных ламп. Низкое напряжение требуется для питания нитей накала электронных ламп, а высокое напряжение требуется для создания разности потенциалов между пластиной и катодными элементами каждой лампы.Одного трансформатора с несколькими обмотками достаточно, чтобы обеспечить все необходимые уровни напряжения от одного источника 115 В. Провода для этого трансформатора (их 15!) на фотографии не показаны, они скрыты от глаз.

Если электрическая изоляция между вторичными цепями не имеет большого значения, аналогичный эффект можно получить, «отводя» одну вторичную обмотку в нескольких точках по ее длине, как показано на рисунке ниже.

Рис. 8.15 Вторичная обмотка с одним отводом обеспечивает несколько напряжений.

Трансформатор многополюсного переключателя

Отвод — это не что иное, как проводное соединение, выполненное в какой-то точке на обмотке между самыми концами. Неудивительно, что отношение витка обмотки к величине напряжения нормального трансформатора справедливо для всех сегментов обмотки с ответвлениями. Этот факт можно использовать для создания трансформатора с несколькими коэффициентами:

Рис. 8.16. Вторичная обмотка с ответвлениями, использующая переключатель для выбора одного из множества возможных напряжений.

Регулируемый трансформатор

Развивая концепцию ответвлений обмотки, мы получаем «переменный трансформатор», в котором скользящий контакт перемещается по длине открытой вторичной обмотки и может соединяться с ней в любой точке по ее длине.Эффект эквивалентен отводу обмотки на каждом витке обмотки и переключателю с полюсами при каждом положении отвода:

Рисунок 8.17 Скользящий контакт на вторичной обмотке непрерывно изменяет вторичное напряжение.

Одно из потребительских применений переменного трансформатора — управление скоростью моделей поездов, особенно поездов 1950-х и 1960-х годов. Эти трансформаторы были по существу понижающими блоками, максимальное напряжение, получаемое от вторичной обмотки, было значительно меньше, чем первичное напряжение от 110 до 120 вольт переменного тока.Контакт с переменной разверткой обеспечивает простое средство управления напряжением с небольшими потерями мощности, гораздо более эффективное, чем управление с помощью переменного резистора!

Подвижные ползунковые контакты слишком непрактичны для использования в крупных промышленных силовых трансформаторах, но многополюсные выключатели и ответвители обмотки обычно используются для регулировки напряжения. В энергосистемах необходимо периодически вносить коррективы, чтобы приспособиться к изменениям нагрузки в течение месяцев или лет, и эти схемы переключения обеспечивают удобное средство.Как правило, такие «переключатели ответвлений» не рассчитаны на работу с током полной нагрузки, а должны приводиться в действие только тогда, когда трансформатор обесточен (отсутствует питание).

Автотрансформатор

Учитывая, что мы можем отсоединить любую обмотку трансформатора, чтобы получить эквивалент нескольких обмоток (хотя и с потерей электрической изоляции между ними), логично предположить, что можно полностью отказаться от электрической изоляции и построить трансформатор из одной обмотки. Это действительно возможно, и полученное устройство называется автотрансформатором :

. Рисунок 8.18 Этот автотрансформатор повышает напряжение с помощью одной обмотки с ответвлениями, экономя медь, жертвуя изоляцией.

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

Рис. 8.19. Этот автотрансформатор понижает напряжение с помощью единственной обмотки с отводами для экономии меди. Автотрансформаторы

находят широкое применение в приложениях, требующих небольшого повышения или понижения напряжения на нагрузке. В качестве альтернативы обычному (изолированному) трансформатору можно было бы либо выбрать правильное соотношение первичной и вторичной обмоток для работы, либо использовать понижающую конфигурацию с последовательно соединенной вторичной обмоткой («повышающий») или последовательно-последовательно. противоборствующая («взъерошенная») мода.Первичное, вторичное и нагрузочное напряжения даны, чтобы проиллюстрировать, как это будет работать.

Конфигурации автотрансформатора

Во-первых, «бустовая» конфигурация. На рисунке ниже полярность вторичной катушки ориентирована так, что ее напряжение непосредственно добавляется к первичному напряжению.

Рис. 8.20. Обычный трансформатор, подключенный как автотрансформатор для повышения сетевого напряжения.

Далее конфигурация «раскряжевка». На рисунке ниже полярность вторичной катушки ориентирована так, что ее напряжение напрямую вычитается из первичного напряжения:

Рисунок 8.21 Обычный трансформатор, подключенный как автотрансформатор для снижения линейного напряжения.

Основным преимуществом автотрансформатора является то, что та же функция повышения или понижения достигается только с одной обмоткой, что делает его дешевле и легче в производстве, чем обычный (изолирующий) трансформатор, имеющий как первичную, так и вторичную обмотки.

Переменный автотрансформатор Variac

Как и у обычных трансформаторов, обмотки автотрансформаторов могут иметь ответвления для изменения коэффициента трансформации.Кроме того, их можно сделать бесступенчатыми со скользящим контактом для отвода обмотки в любой точке по ее длине. Последняя конфигурация достаточно популярна, чтобы заслужить собственное имя: Variac . (рисунок ниже)

Рис. 8.22 Вариак — это автотрансформатор с скользящей отпайкой.

Небольшие вариаторы для настольного использования — это популярное оборудование для экспериментаторов в области электроники, позволяющее понижать (а иногда и повышать) напряжение переменного тока в доме в широком и точном диапазоне простым поворотом ручки.

 

  • Трансформаторы могут быть оснащены более чем одной парой первичной и одной вторичной обмоток. Это позволяет использовать несколько повышающих и/или понижающих коэффициентов в одном и том же устройстве.
  • Обмотки трансформатора также можно «отводить», то есть пересекать во многих точках, чтобы разделить одну обмотку на секции.
  • Переменные трансформаторы могут быть изготовлены с помощью подвижного рычага, который движется по всей длине обмотки, контактируя с обмоткой в ​​любой точке по ее длине.Обмотка, разумеется, должна быть оголенной (без изоляции) в области, где качается рука.
  • Автотрансформатор представляет собой единственную катушку индуктивности с ответвлениями, используемую для повышения или понижения напряжения, как трансформатор, за исключением того, что не обеспечивает гальваническую изоляцию.
  • Variac  – регулируемый автотрансформатор.

 

Поскольку трехфазное питание так часто используется для систем распределения электроэнергии, вполне логично, что нам потребуются трехфазные трансформаторы, чтобы иметь возможность повышать или понижать напряжение.Это верно лишь отчасти, поскольку обычные однофазные трансформаторы могут быть объединены вместе для преобразования мощности между двумя трехфазными системами в различных конфигурациях, что устраняет необходимость в специальном трехфазном трансформаторе. Однако для этих задач созданы специальные трехфазные трансформаторы, которые могут работать с меньшими требованиями к материалам, меньшему размеру и меньшему весу, чем их модульные аналоги.

Обмотки и соединения трехфазного трансформатора

Трехфазный трансформатор состоит из трех наборов первичных и вторичных обмоток, каждый набор намотан на одну ветвь сборки с железным сердечником.По сути, это выглядит как три однофазных трансформатора с объединенным сердечником, как показано на рисунке ниже.

Рисунок 8.23 ​​Сердечник трехфазного трансформатора имеет три набора обмоток.

Эти наборы первичных и вторичных обмоток будут соединены по схеме Δ или Y, образуя полный блок. Различные комбинации способов соединения этих обмоток будут в центре внимания этого раздела.

Независимо от того, имеют ли комплекты обмоток общий сердечник или каждая пара обмоток представляет собой отдельный трансформатор, варианты соединения обмоток одинаковы:

Первичный – Вторичный

  • Д – Д
  • Y – Δ
  • Δ – Y
  • Δ – Δ

Причины для выбора конфигурации Y или Δ для соединения обмоток трансформатора такие же, как и для любого другого трехфазного применения: соединения Y обеспечивают возможность нескольких напряжений, в то время как соединения Δ обеспечивают более высокий уровень надежности (при выходе из строя одной обмотки). открыт, два других могут по-прежнему поддерживать полное линейное напряжение на нагрузке).

Вероятно, наиболее важным аспектом соединения трех наборов первичных и вторичных обмоток вместе для формирования трехфазного трансформаторного блока является соблюдение правильной фазировки обмоток (точки, используемые для обозначения «полярности» обмоток). Запомните правильное соотношение фаз между фазными обмотками Δ и Y: (рисунок ниже)

Рисунок 8.24 (Y) Центральная точка «Y» должна соединять вместе все «-» или все «+» точки обмотки. (Δ) Полярности обмотки должны дополнять друг друга (от + к -).

 

Правильная фазировка, когда обмотки не показаны в обычной конфигурации Y или Δ, может быть сложной задачей. Позвольте мне проиллюстрировать, начиная с рисунка ниже.

Рисунок 8.23. Входы A1, A2, A3 могут быть подключены либо «Δ», либо «Y», как и выходы B1, B2, B3.

Фазовая разводка для трансформатора «Y-Y»

Три отдельных трансформатора должны быть соединены вместе для преобразования энергии из одной трехфазной системы в другую. Во-первых, я покажу соединения проводки для конфигурации Y-Y:

Рисунок 8.25 Фазная разводка для трансформатора «Y-Y».

Обратите внимание на приведенный выше рисунок, как все концы обмотки, отмеченные точками, подключены к соответствующим фазам A, B и C, а концы без точек соединены вместе, образуя центры каждой буквы «Y». Соединение первичных и вторичных обмоток по схеме «Y» позволяет использовать нейтральные проводники (N 1 и N 2 ) в каждой энергосистеме.

Фазовая разводка для трансформатора «Y-Δ»

Теперь рассмотрим конфигурацию Y-Δ:

Рисунок 8.26 Фазная разводка для трансформатора «Y-Δ».

Обратите внимание, как вторичные обмотки (нижний набор, рисунок выше) соединены в цепочку, «точечная» сторона одной обмотки соединена с «неточечной» стороной следующей, образуя петлю Δ. В каждой точке соединения между парами обмоток осуществляется подключение к линии второй энергосистемы (А, В и С).

Фазовая разводка для трансформатора «Δ-Y»

Теперь давайте рассмотрим систему Δ-Y на рисунке ниже.

Рис. 8.27 Фазовая разводка трансформатора «Δ-Y».

Такая конфигурация (рисунок выше) позволила бы обеспечить несколько напряжений (фаза-фаза или фаза-нейтраль) во второй энергосистеме от энергосистемы-источника, не имеющей нейтрали.

Фазовая разводка для трансформатора «Δ-Δ»

И, наконец, переходим к конфигурации Δ-Δ:

Рисунок 8.28 Фазовая разводка трансформатора «Δ-Δ».

Когда нет необходимости в нейтральном проводнике во вторичной системе питания, предпочтительнее схемы соединения Δ-Δ (рисунок выше) из-за присущей Δ-конфигурации надежности.

Фазовая разводка для трансформатора «V» или «открытый-Δ»

Учитывая, что Δ-конфигурация может удовлетворительно работать без одной обмотки, некоторые проектировщики энергосистем предпочитают создавать группу трехфазных трансформаторов только с двумя трансформаторами, представляющими Δ-Δ-конфигурацию с отсутствующей обмоткой как на первичной, так и на вторичной стороне:

Рисунок 8.29 «V» или «open-Δ» обеспечивает мощность 2-φ только с двумя трансформаторами.

Эта конфигурация называется «V» или «Open-Δ». Конечно, каждый из двух трансформаторов должен иметь большие размеры, чтобы выдерживать ту же мощность, что и три в стандартной Δ-конфигурации, но общий размер, вес и преимущества в цене часто того стоят.Имейте в виду, однако, что с отсутствием одного набора обмоток в Δ-образной форме эта система больше не обеспечивает отказоустойчивость обычной Δ-Δ-системы. Если один из двух трансформаторов выйдет из строя, это определенно повлияет на напряжение и ток нагрузки.

Пример из реальной жизни

На следующей фотографии (рисунок ниже) показана группа повышающих трансформаторов на плотине гидроэлектростанции Гранд-Кули в штате Вашингтон. С этой точки зрения можно увидеть несколько трансформаторов (зеленого цвета), сгруппированных по три: по три трансформатора на гидроэлектрогенератор, соединенных вместе в той или иной форме трехфазной конфигурации.

На фотографии не видны соединения первичной обмотки, но кажется, что вторичные обмотки соединены по схеме Y, поскольку из каждого трансформатора выступает только один большой высоковольтный изолятор. Это говорит о том, что другая сторона вторичной обмотки каждого трансформатора имеет потенциал земли или близок к нему, что может быть правдой только в Y-системе. Здание слева — это электростанция, в которой размещены генераторы и турбины. Справа наклонная бетонная стена — нижний бьеф плотины:

Рисунок 8.30 Плотина гидроэлектростанции Гранд-Кули

Мощность

Как уже отмечалось, трансформаторы должны быть хорошо спроектированы, чтобы обеспечить приемлемую мощность, жесткую регулировку напряжения и низкое искажение тока возбуждения. Кроме того, трансформаторы должны быть спроектированы так, чтобы без проблем выдерживать ожидаемые значения тока первичной и вторичной обмотки. Это означает, что проводники обмотки должны быть изготовлены из проволоки соответствующего сечения, чтобы избежать проблем с нагревом.

Идеальный трансформатор

Идеальный трансформатор должен иметь идеальную связь (отсутствие индуктивности рассеяния), идеальное регулирование напряжения, идеально синусоидальный ток возбуждения, отсутствие потерь на гистерезис или вихревые токи, а также достаточно толстый провод, чтобы выдерживать любой ток.К сожалению, идеальный трансформатор должен быть бесконечно большим и тяжелым, чтобы соответствовать этим конструктивным целям. Таким образом, в деле практичной конструкции трансформатора необходимо идти на компромиссы.

Кроме того, изоляция проводника обмотки представляет собой проблему, когда встречаются высокие напряжения, как это часто бывает в повышающих и понижающих силовых распределительных трансформаторах. Мало того, что обмотки должны быть хорошо изолированы от железного сердечника, каждая обмотка должна быть достаточно изолирована от другой, чтобы поддерживать электрическую изоляцию между обмотками.

Номинальные характеристики трансформатора

С учетом этих ограничений трансформаторы рассчитаны на определенные уровни напряжения и тока первичной и вторичной обмотки, хотя номинальный ток обычно определяется номиналом вольт-ампер (ВА), присвоенным трансформатору. Например, возьмем понижающий трансформатор с номинальным первичным напряжением 120 вольт, номинальным напряжением вторичной обмотки 48 вольт и номиналом ВА 1 кВА (1000 ВА). Максимальные токи обмотки можно определить следующим образом: кВА (1000 ВА).Максимальные токи обмотки можно определить следующим образом:

[латекс]\текст{Максимальный ток обмотки}[/латекс]

[латекс]\tag{8.1} I_{Max} = \frac{S}{E}[/latex]

 

Иногда обмотки имеют номинальный ток в амперах, но это обычно наблюдается на небольших трансформаторах. Большие трансформаторы почти всегда оцениваются по напряжению обмотки и ВА или кВА

.

Потери энергии

Когда трансформаторы передают энергию, они делают это с минимальными потерями.Как было сказано ранее, современные конструкции силовых трансформаторов обычно превышают 95% КПД. Однако полезно знать, куда уходит часть этой потерянной силы и что вызывает ее потерю.

Конечно, есть потери мощности из-за сопротивления проволочных обмоток. Если не используются сверхпроводящие провода, всегда будет рассеиваться мощность в виде тепла через сопротивление проводников с током. Поскольку для трансформаторов требуются такие длинные провода, эти потери могут быть значительным фактором.Увеличение сечения обмоточной проволоки является одним из способов минимизировать эти потери, но только при существенном увеличении стоимости, размера и веса.

Потери на вихревые токи

Помимо резистивных потерь, большая часть потерь мощности трансформатора связана с магнитными эффектами в сердечнике. Возможно, наиболее значительными из этих «потерей в сердечнике» являются потери на вихревые токи , которые представляют собой резистивное рассеяние мощности из-за прохождения индуцированных токов через железо сердечника. Поскольку железо является проводником электричества, а также отличным «проводником» магнитного потока, в железе будут индуцироваться токи, точно так же, как во вторичных обмотках индуцируются токи от переменного магнитного поля.Эти индуцированные токи, как описано в пункте закона Фарадея о перпендикулярности, имеют тенденцию циркулировать через поперечное сечение сердечника перпендикулярно виткам первичной обмотки. Их круговое движение дало им необычное название: они похожи на водовороты в потоке воды, которые циркулируют, а не движутся прямолинейно.

Железо является хорошим проводником электричества, но не таким хорошим, как медь или алюминий, из которых обычно изготавливаются обмотки. Следовательно, эти «вихревые токи» должны преодолевать значительное электрическое сопротивление, когда они циркулируют через сердечник.Преодолевая сопротивление железа, они рассеивают энергию в виде тепла. Следовательно, у нас есть источник неэффективности трансформатора, который трудно устранить.

Индукционный нагрев

Это явление настолько выражено, что его часто используют для нагревания черных (железосодержащих) материалов. На фотографии ниже показан блок «индукционного нагрева», повышающий температуру большого участка трубы. Петли проволоки, покрытые высокотемпературной изоляцией, окружают трубу по окружности, индуцируя вихревые токи в стенке трубы за счет электромагнитной индукции.Для максимального эффекта вихревых токов используется переменный ток высокой частоты, а не частота сети (60 Гц). Блочные блоки в правой части изображения производят высокочастотный переменный ток и контролируют величину тока в проводах, чтобы стабилизировать температуру трубы на заранее определенном «уставке».

Рис. 8.31. Индукционный нагрев: первичная изолированная обмотка наводит ток в железную трубу с потерями (вторичную).

Смягчение вихревых токов

Основная стратегия уменьшения этих расточительных вихревых токов в сердечниках трансформаторов состоит в том, чтобы формировать железный сердечник в виде листов, каждый из которых покрыт изолирующим лаком, так что сердечник делится на тонкие пластины.В результате ширина сердечника очень мала для циркуляции вихревых токов:

Рис. 8.32. Разделение железного сердечника на тонкие пластины с изоляцией сводит к минимуму потери на вихревые токи.

Многослойные сердечники , подобные показанному здесь, являются стандартными почти для всех низкочастотных трансформаторов. Вспомните из фотографии разрезанного пополам трансформатора, что железный сердечник состоял из множества тонких листов, а не из одного сплошного куска. Потери на вихревые токи увеличиваются с увеличением частоты, поэтому трансформаторы, предназначенные для работы с более высокой частотой (например, 400 Гц, используемой во многих военных и авиационных приложениях), должны использовать более тонкие пластины, чтобы свести потери к приемлемому минимуму.Это приводит к нежелательному эффекту увеличения стоимости изготовления трансформатора.

Другой аналогичный метод минимизации потерь на вихревые токи, который лучше работает для высокочастотных приложений, заключается в изготовлении сердечника из железного порошка вместо тонких листов железа. Как и ламинированные листы, эти гранулы железа по отдельности покрыты электроизоляционным материалом, что делает сердцевину непроводящей, за исключением ширины каждой гранулы. Сердечники из порошкового железа часто встречаются в трансформаторах, работающих с радиочастотными токами.

Магнитный гистерезис

Еще одна «потеря в сердечнике» связана с магнитным гистерезисом . Все ферромагнитные материалы имеют тенденцию сохранять некоторую степень намагниченности после воздействия внешнего магнитного поля. Эта тенденция оставаться намагниченной называется «гистерезисом», и для преодоления этого противодействия требуются определенные затраты энергии, чтобы измениться каждый раз, когда магнитное поле, создаваемое первичной обмоткой, меняет полярность (дважды за цикл переменного тока).

Этот тип потерь можно уменьшить за счет правильного выбора материала сердечника (выбор сплава сердечника с низким гистерезисом, о чем свидетельствует «тонкая» кривая гистерезиса B/H) и проектирования сердечника с минимальной плотностью потока (большая площадь поперечного сечения). ).

Скин-эффект на высоких частотах

Потери энергии в трансформаторе увеличиваются с увеличением частоты. Скин-эффект в проводниках обмотки уменьшает доступную площадь поперечного сечения для потока электрического заряда, тем самым увеличивая эффективное сопротивление по мере увеличения частоты и увеличивая потери мощности из-за резистивного рассеяния. Потери в магнитном сердечнике также преувеличены с более высокими частотами, вихревыми токами и эффектами гистерезиса, которые становятся более серьезными. По этой причине трансформаторы значительных размеров рассчитаны на эффективную работу в ограниченном диапазоне частот.

В большинстве систем распределения электроэнергии, где частота сети очень стабильна, можно подумать, что чрезмерная частота никогда не будет проблемой. К сожалению, это происходит в виде гармоник, создаваемых нелинейными нагрузками.

Как мы видели в предыдущих главах, несинусоидальные сигналы эквивалентны аддитивным сериям нескольких синусоидальных сигналов с разными амплитудами и частотами. В энергосистемах эти другие частоты являются целыми кратными основной (линейной) частоте, а это означает, что они всегда будут выше, а не ниже расчетной частоты трансформатора.В значительной степени они могут вызвать сильный перегрев трансформатора. Силовые трансформаторы могут быть спроектированы так, чтобы справляться с определенными уровнями гармоник энергосистемы, и эта способность иногда обозначается рейтингом «К-фактор».

Паразитная емкость и индуктивность

Помимо номинальной мощности и потерь мощности, трансформаторы часто имеют другие нежелательные ограничения, о которых должны знать разработчики схем. Как и их более простые аналоги — катушки индуктивности, трансформаторы обладают емкостью за счет диэлектрической изоляции между проводниками: от обмотки к обмотке, от витка к витку (в одной обмотке) и от обмотки к сердечнику.

Резонансная частота трансформатора

Обычно эта емкость не имеет значения в силовых приложениях, но приложения со слабыми сигналами (особенно с высокой частотой) могут плохо переносить эту особенность. Кроме того, эффект наличия емкости вместе с расчетной индуктивностью обмоток дает трансформаторам возможность резонировать на определенной частоте, что определенно является проблемой проектирования в приложениях передачи сигналов, где приложенная частота может достигать этой точки (обычно резонансная частота источника питания). трансформатор выходит за пределы частоты сети переменного тока, для которой он был разработан).

Защита от флюса

Сдерживание магнитного потока (убедиться, что магнитный поток трансформатора не уходит, чтобы мешать другому устройству, и убедиться, что магнитный поток других устройств экранирован от сердечника трансформатора) — еще одна проблема, которую разделяют как катушки индуктивности, так и трансформаторы.

Индуктивность рассеяния

С проблемой сдерживания магнитного потока тесно связана индуктивность рассеяния. Поскольку индуктивность рассеяния эквивалентна индуктивности, включенной последовательно с обмоткой трансформатора, она проявляется как последовательное сопротивление с нагрузкой.Таким образом, чем больше ток, потребляемый нагрузкой, тем меньше напряжение на клеммах вторичной обмотки. Обычно в конструкции трансформатора требуется хорошая стабилизация напряжения, но есть и исключительные случаи. Как указывалось ранее, разрядные осветительные цепи требуют наличия повышающего трансформатора с «свободной» (плохой) регулировкой напряжения для обеспечения пониженного напряжения после образования дуги через лампу. Один из способов выполнить этот конструктивный критерий состоит в том, чтобы спроектировать трансформатор с путями рассеяния магнитного потока, чтобы магнитный поток обходил вторичную обмотку (обмотки).Результирующий поток рассеяния создаст индуктивность рассеяния, что, в свою очередь, приведет к плохому регулированию, необходимому для газоразрядного освещения.

Основная насыщенность

Производительность трансформаторов

также ограничена ограничениями магнитного потока сердечника. Для трансформаторов с ферромагнитным сердечником мы должны помнить о пределах насыщения сердечника. Помните, что ферромагнитные материалы не могут поддерживать бесконечные плотности магнитного потока: они имеют тенденцию к «насыщению» на определенном уровне (продиктованном размерами материала и сердечника), а это означает, что дальнейшее увеличение силы магнитного поля (ммс) не приводит к пропорциональному увеличению магнитного поля. поток поля (Ф).

Когда первичная обмотка трансформатора перегружена из-за чрезмерного приложенного напряжения, поток сердечника может достичь уровней насыщения в пиковые моменты синусоидального цикла переменного тока. Если это произойдет, напряжение, индуцированное во вторичной обмотке, больше не будет соответствовать форме волны напряжения, питающего первичную обмотку. Другими словами, перегруженный трансформатор будет искажать форму волны от первичной обмотки к вторичной, создавая гармоники на выходе вторичной обмотки. Как мы обсуждали ранее, содержание гармоник в системах электропитания переменного тока обычно вызывает проблемы.

Пиковые трансформаторы

Специальные трансформаторы, известные как пиковые трансформаторы , используют этот принцип для создания коротких импульсов напряжения вблизи пиков формы сигнала напряжения источника. Ядро рассчитано на быстрое и резкое насыщение при уровнях напряжения значительно ниже пиковых. Это приводит к сильно обрезанной синусоидальной форме волны потока и импульсам вторичного напряжения только при изменении потока (ниже уровней насыщения):

Рис. 8.33. Осциллограммы напряжения и потока для пикового трансформатора.

Работа на частотах ниже нормы

Другой причиной ненормального насыщения сердечника трансформатора является работа на частотах ниже нормы. Например, если силовой трансформатор, предназначенный для работы на частоте 60 Гц, вынужден вместо этого работать на частоте 50 Гц, поток должен достичь более высоких пиковых уровней, чем раньше, чтобы создать такое же противодействующее напряжение, необходимое для баланса с напряжением источника. Это верно, даже если напряжение источника такое же, как и раньше.

Рис. 8.34 Магнитный поток выше в сердечнике трансформатора с частотой 50 Гц по сравнению с 60 Гц при том же напряжении.

Поскольку мгновенное напряжение обмотки пропорционально мгновенной скорости изменения магнитного потока  в трансформаторе, форма волны напряжения, достигающая того же пикового значения, но требующая больше времени для завершения каждого полупериода, требует, чтобы поток поддерживал с той же скоростью изменения, что и раньше, но в течение более длительных периодов времени. Таким образом, если поток должен увеличиваться с той же скоростью, что и раньше, но в течение более длительных периодов времени, он будет увеличиваться до большего пикового значения.

Математически это еще один пример исчисления в действии.Поскольку напряжение пропорционально скорости изменения потока, мы говорим, что форма волны напряжения является производной формы волны потока, причем «производной» является та вычислительная операция, которая определяет одну математическую функцию (форму волны) в терминах скорости- из-изменения другого. Однако если мы возьмем противоположную точку зрения и свяжем исходную форму волны с ее производной, мы можем назвать исходную форму волны интегралом производной формы волны. В этом случае форма волны напряжения является производной формы волны потока, а форма волны потока является интегралом формы волны напряжения.

Интеграл любой математической функции пропорционален площади под кривой этой функции. Поскольку каждый полупериод сигнала с частотой 50 Гц накапливает большую площадь между ним и нулевой линией графика, чем сигнал с частотой 60 Гц, а мы знаем, что магнитный поток является интегралом напряжения, поток будет достигать более высоких значений в рисунок ниже.

Рисунок 8.35. Поток, изменяющийся с той же скоростью, достигает более высокого уровня при 50 Гц, чем при 60 Гц.

 

Еще одной причиной насыщения трансформатора является наличие постоянного тока в первичной обмотке.Любое падение напряжения постоянного тока на первичной обмотке трансформатора вызовет дополнительный магнитный поток в сердечнике. Это дополнительное «смещение» или «смещение» потока подтолкнет сигнал переменного потока ближе к насыщению в одном полупериоде, чем в другом.

 

Рисунок 8.36   Постоянный ток в первичной обмотке смещает пики сигнала в сторону верхнего предела насыщения.

 

Для большинства трансформаторов насыщение сердечника является очень нежелательным эффектом, и его можно избежать за счет хорошей конструкции: проектирования обмоток и сердечника таким образом, чтобы плотность магнитного потока оставалась значительно ниже уровней насыщения.Это гарантирует, что связь между mmf и Φ будет более линейной на протяжении всего цикла магнитного потока, что хорошо, поскольку вносит меньшие искажения в форму волны тока намагничивания. Кроме того, проектирование сердечника для низких плотностей потока обеспечивает безопасный запас между нормальными пиками потока и пределами насыщения сердечника для адаптации к случайным аномальным условиям, таким как изменение частоты и смещение постоянного тока.

Пусковой ток

Когда трансформатор изначально подключен к источнику переменного напряжения, может возникнуть значительный выброс тока через первичную обмотку, называемый пусковым током .Это аналогично пусковому току электродвигателя, который запускается при внезапном подключении к источнику питания, хотя пусковой ток трансформатора вызывается другим явлением.

Мы знаем, что скорость изменения мгновенного потока в сердечнике трансформатора пропорциональна мгновенному падению напряжения на первичной обмотке. Или, как указывалось ранее, форма волны напряжения является производной формы волны потока, а форма волны потока является интегралом формы волны напряжения.В непрерывно работающем трансформаторе эти две формы волны сдвинуты по фазе на 90°. Поскольку поток (Φ) пропорционален магнитодвижущей силе (mmf) в сердечнике, а mmf пропорционален току обмотки, форма волны тока будет совпадать по фазе с формой волны потока, и обе они будут отставать от формы волны напряжения на 90°. °:

Рис. 8.37 Непрерывная установившаяся работа: магнитный поток, как и ток, отстает от приложенного напряжения на 90°.

Предположим, что первичная обмотка трансформатора внезапно подключается к источнику переменного напряжения именно в тот момент времени, когда мгновенное напряжение имеет положительное пиковое значение.Чтобы трансформатор создавал противоположное падение напряжения, чтобы уравновесить это приложенное напряжение источника, должен генерироваться магнитный поток быстро увеличивающегося значения. В результате ток обмотки быстро увеличивается, но на самом деле не быстрее, чем в нормальных условиях:

Рис. 8.38. Подключение трансформатора к линии при пиковом напряжении переменного тока. Поток быстро возрастает от нуля, как и в установившемся режиме.

И поток в сердечнике, и ток в катушке начинаются с нуля и достигают тех же пиковых значений, что и во время непрерывной работы.Таким образом, в этом сценарии нет ни «броска», ни «броска», ни тока.

В качестве альтернативы рассмотрим, что произойдет, если подключение трансформатора к источнику переменного напряжения произойдет именно в тот момент времени, когда мгновенное напряжение равно нулю. Во время непрерывной работы (когда трансформатор находится под напряжением в течение достаточно долгого времени) это момент времени, когда поток и ток обмотки имеют свои отрицательные пики, испытывая нулевую скорость изменения (dΦ/dt = 0 и di/ дт = 0). По мере того, как напряжение достигает своего положительного пика, формы сигналов потока и тока достигают максимальной положительной скорости изменения и поднимаются вверх до своих положительных пиков по мере того, как напряжение снижается до уровня нуля:

Рисунок 8.39 Запуск при e=0 В отличается от непрерывной работы на рисунке выше. Эти ожидаемые формы сигналов неверны – Φ и i должны начинаться с нуля.

Однако существует значительная разница между работой в непрерывном режиме и условиями внезапного пуска, предполагаемыми в этом сценарии: во время непрерывной работы уровни потока и тока были на своих отрицательных пиках, когда напряжение было на нулевых точках; однако в трансформаторе, который простаивал без дела, и магнитный поток, и ток обмотки должны начинаться с ноль .

Когда магнитный поток увеличивается в ответ на повышение напряжения, он будет увеличиваться от нуля вверх, а не от ранее отрицательного (намагниченного) состояния, как это обычно бывает в трансформаторе, на который некоторое время подается питание. Таким образом, в трансформаторе, который только что «запустился», магнитный поток достигнет примерно удвоенной нормальной пиковой величины, поскольку он «интегрирует» площадь под первым полупериодом сигнала напряжения:

Рис. 8.40. Начиная с e=0 В, Φ начинается с начального состояния Φ=0, увеличиваясь вдвое по сравнению с нормальным значением, при условии, что сердечник не насыщается.

Начиная с e=0 В, Φ начинается с начального состояния Φ=0, увеличиваясь вдвое по сравнению с нормальным значением, при условии, что ядро ​​не насыщается.

В идеальном трансформаторе ток намагничивания также увеличился бы примерно в два раза по сравнению с его нормальным пиковым значением, создавая необходимую МДС для создания потока, превышающего нормальный. Тем не менее, большинство трансформаторов спроектированы с недостаточным запасом между нормальными пиками потока и пределами насыщения, чтобы избежать насыщения в таких условиях, и поэтому сердечник почти наверняка насытится в течение этого первого полупериода напряжения.Во время насыщения для создания магнитного потока требуется непропорциональное количество МДС. Это означает, что ток обмотки, который создает МДС, вызывающий магнитный поток в сердечнике, непропорционально возрастет до значения , легко превысив , что в два раза превышает его нормальный пик:

 

Рис. 8.41. Начиная с e=0 В, ток также увеличивается в два раза по сравнению с нормальным значением для ненасыщенного сердечника или значительно выше в (предназначенном для) случае насыщения.

 

Это механизм, вызывающий пусковой ток в первичной обмотке трансформатора при подключении к источнику переменного напряжения.Как видите, величина пускового тока сильно зависит от точного времени электрического подключения к источнику. Если трансформатор в момент подключения к источнику имеет некоторый остаточный магнетизм в сердечнике, пусковой ток может быть еще более серьезным. Из-за этого устройства защиты трансформатора от перегрузки по току обычно относятся к типу «медленного действия», чтобы выдерживать скачки тока, подобные этому, без размыкания цепи.

Тепло и шум

В дополнение к нежелательным электрическим эффектам трансформаторы также могут проявлять нежелательные физические эффекты, наиболее заметными из которых являются тепловыделение и шум.Шум в первую очередь является неприятным эффектом, но тепло является потенциально серьезной проблемой, поскольку изоляция обмотки будет повреждена, если допустить перегрев. Нагрев можно свести к минимуму за счет хорошей конструкции, гарантируя, что сердечник не приближается к уровням насыщения, что вихревые токи сведены к минимуму, а обмотки не перегружены или не работают слишком близко к максимальной мощности.

Сердечник и обмотки крупных силовых трансформаторов погружаются в масляную ванну для отвода тепла и подавления шума, а также для вытеснения влаги, которая в противном случае могла бы нарушить целостность изоляции обмоток.Теплоотводящие «радиаторные» трубки на внешней стороне корпуса трансформатора обеспечивают конвективный путь потока масла для передачи тепла от сердечника трансформатора в окружающий воздух:

 

Рис. 8.42. Большие силовые трансформаторы погружены в теплорассеивающее изоляционное масло.

 

Безмасляные или «сухие» трансформаторы часто оцениваются с точки зрения максимальной рабочей температуры «повышение» (превышение температуры окружающей среды) в соответствии с системой буквенного класса: A, B, F или H. Эти буквенные коды расположены в порядке от самой низкой термостойкости к самой высокой:

  • Класс A: Повышение температуры обмотки не более чем на 55°C при температуре окружающего воздуха 40°C (максимум).
  • Класс B: Повышение температуры обмотки не более чем на 80° по Цельсию при температуре окружающего воздуха 40° по Цельсию (максимум).
  • Класс F: Повышение температуры обмотки не более чем на 115° по Цельсию при температуре окружающего воздуха 40° по Цельсию (максимум).
  • Класс H: Повышение температуры обмотки не более чем на 150° по Цельсию при температуре окружающего воздуха 40° по Цельсию (максимум).

Звуковой шум — это эффект, в первую очередь возникающий из-за явления  магнитострикции : незначительное изменение длины ферромагнитного объекта при намагничивании.Знакомый «гул», слышимый вокруг больших силовых трансформаторов, — это звук расширения и сжатия железного сердечника с частотой 120 Гц (удвоенная системная частота, равная 60 Гц в США) — один цикл сжатия и расширения сердечника на каждый пик форма волны магнитного потока плюс шум, создаваемый механическими силами между первичной и вторичной обмотками. Опять же, поддержание низких уровней магнитного потока в сердечнике является ключом к минимизации этого эффекта, что объясняет, почему феррорезонансные трансформаторы, которые должны работать в режиме насыщения для большей части формы волны тока, работают как с перегревом, так и с шумом.

Потери из-за магнитных сил обмотки

Еще одним явлением, вызывающим шум в силовых трансформаторах, является сила физической реакции между первичной и вторичной обмотками при большой нагрузке. Если вторичная обмотка разомкнута, то через нее не будет протекать ток, а следовательно, и создаваемая ею магнитодвижущая сила (МДС). Однако, когда вторичная обмотка «нагружена» (в настоящее время подается на нагрузку), обмотка генерирует МДС, которой противодействует «отраженная» МДС в первичной обмотке, чтобы предотвратить изменение уровней магнитного потока в сердечнике.Эти противоположные МДС, генерируемые между первичной и вторичной обмотками в результате вторичного тока (нагрузки), создают отталкивающую физическую силу между обмотками, которая заставляет их вибрировать. Разработчики трансформаторов должны учитывать эти физические силы при конструировании катушек обмотки, чтобы обеспечить достаточную механическую опору для преодоления нагрузок. Однако в условиях большой нагрузки (высокого тока) эти напряжения могут быть достаточно большими, чтобы вызвать слышимый шум, исходящий от трансформатора.

 

  • Силовые трансформаторы имеют ограничения по мощности, которую они могут передавать от первичной обмотки к вторичной. Большие устройства обычно оцениваются в ВА (вольт-ампер) или кВА (киловольт-ампер).
  • Сопротивление в обмотках трансформатора снижает его эффективность, так как ток рассеивает тепло, что приводит к потере энергии.
  • Магнитные эффекты в железном сердечнике трансформатора также способствуют неэффективности. Среди эффектов вихревые токи (циркулирующие индукционные токи в железном сердечнике) и гистерезис (потеря мощности из-за преодоления склонности железа намагничиваться в определенном направлении).
  • Повышение частоты приводит к увеличению потерь мощности в силовом трансформаторе. Наличие гармоник в энергосистеме является источником частот, значительно превышающих нормальные, что может вызвать перегрев больших трансформаторов.
  • Как трансформаторы, так и катушки индуктивности обладают определенной неизбежной емкостью из-за изоляции проводов (диэлектрика), отделяющей витки обмотки от железного сердечника и друг от друга. Эта емкость может быть достаточно значительной, чтобы придать трансформатору собственную резонансную частоту , что может быть проблематично в сигнальных приложениях.
  • Индуктивность рассеяния  вызывается тем, что магнитный поток не на 100 % связан между обмотками трансформатора. Любой поток, не связанный с передачей энергии от одной обмотки к другой, будет накапливать и выделять энергию, как работает (собственная) индуктивность. Индуктивность рассеяния имеет тенденцию ухудшать стабилизацию напряжения трансформатора (вторичное напряжение «проседает» сильнее при заданном токе нагрузки).
  • Магнитное насыщение сердечника трансформатора может быть вызвано чрезмерным первичным напряжением, работой на слишком низкой частоте и/или наличием постоянного тока в любой из обмоток.Насыщение можно свести к минимуму или избежать с помощью консервативной конструкции, которая обеспечивает достаточный запас прочности между пиковыми значениями плотности магнитного потока и пределами насыщения сердечника.
  • Трансформаторы часто испытывают значительные пусковые токи при первоначальном подключении к источнику переменного напряжения. Пусковой ток наиболее велик, когда подключение к источнику переменного тока осуществляется в момент, когда мгновенное напряжение источника равно нулю.
  • Шум — это распространенное явление, характерное для трансформаторов, особенно силовых, и в первую очередь вызвано магнитострикцией сердечника.Физические силы, вызывающие вибрацию обмотки, также могут создавать шум в условиях большой (сильноточной) нагрузки вторичной обмотки.

Контрольные лампы серии YW 22 мм (со съемным контактным блоком) Маркировка заподлицо с трансформатором Лампы накаливания YW1P-1BEH5R: Контрольные лампы / зуммеры

22-миллиметровые контрольные лампы серии YW (со съемным контактным блоком) Заподлицо с трансформатором Маркировка Лампа накаливания YW1P-1BEH5R

Название продукта 22-миллиметровые контрольные лампы серии YW (со съемным контактным блоком) Утопленный трансформатор с маркировкой Лампа накаливания YW1P-1BEH5R
Номер детали YW1P-1BEH5R
Серия Контрольные лампы серии YW
Статус RoHS Расследование
Количество в упаковке 1
Серия продуктов Серия YW
Сигнальные огни/зуммеры Сигнальные огни
Категория Ø22 мм
Монтажное отверстие Ø22 мм
Монтаж на контакт Съемный
Монтажное отверстие 22 мм
Форма Раунд
Стиль линз Заподлицо
Рабочее напряжение от 100 до 110 В перем. тока
Цвет подсветки Красный (правый)
Тип клеммы Винт
Степень защиты IP65
Освещение Лампа накаливания

Список загрузок

Имя Язык Документ Описание Размер файла Дата обновления Замечания Скачать
Контрольные лампы серии YW Английский Каталоги 1.63 МБ 06.07.2021 Скачать
Контрольные лампы серии YW немецкий Каталоги 2,7 МБ 17.12.2015 Скачать
Вставной зажим серии YW Английский Каталоги 2.5 МБ 11.10.2021 Скачать

Промышленные силовые трансформаторы. Эксплуатация и техническое обслуживание [часть 4]




4. ПАРАЛЛЕЛЬНАЯ РАБОТА

Параллельная работа трансформаторов осуществляется, когда обе обмотки ВН и НН двух (или более) трансформаторов подключены к одному набору шин высокого и низкого напряжения, соответственно.Поскольку параллельное соединение двух импедансов приведет к комбинированный импеданс, который намного меньше любого из компонентов (параллельное два одинаковых трансформатора дают комбинацию, имеющую импеданс в два раза меньше, чем у каждого в отдельности), основным результатом этого является увеличение уровень неисправности шинопровода НН. Поэтому необходимо позаботиться о том, чтобы отказоустойчивость распределительного устройства НН не превышена. Если защита предохранителем при условии, что каждая из исходящих цепей также должна быть спроектирована и кабелем, способным выдержать полный уровень неисправности параллельно включенных трансформаторов.

При изучении параллельной работы трансформаторов полярность и фаза последовательность играет важную роль, поэтому важно учитывать эти характеристики несколько подробностей, прежде чем перейти к более общему рассмотрению параллельных операция. Следует учитывать относительные направления обмоток, напряжения в обмотках и взаимное расположение выводов от катушек к терминалам. Чтобы понять, как взаимодействует каждый из этих факторов, лучше всего рассмотреть работу трансформатора в терминах мгновенного напряжения, связанных непосредственно к векторной диаграмме, то есть путем изучения диаграмм полярности трансформатора на основе объяснение мгновенных напряжений, индуцированных в обеих обмотках, как в этой процедуре не упоминаются первичная и вторичная обмотки.Этот может показаться логичным, поскольку полярность трансформатора и последовательность фаз независимы такого отличия.

Как обсуждалось в разделе 2, напряжения, индуцированные в первичной и вторичной обмотки связаны с общим потоком. Наведенные напряжения в каждом витке каждого обмоток должны быть в одном направлении, так как любой отдельный виток может нельзя сказать, что он обладает одним конкретным направлением вокруг ядра, не более чем он обладает противоположным. Направление дается полной обмотке, однако, когда несколько таких отдельных витков соединены последовательно, один конец обмотка помечена как «начало», а другая «конец», или одна называется, скажем, A1 и другой конец A2.Направления полных индуцированных напряжений поэтому в первичной и вторичной обмотках будет зависеть от относительного направления соответствующих обмоток между соответствующими клеммами. В с учетом направления обмоток необходимо делать из аналогично маркированных или предполагаемые аналогичные терминалы; то есть и первичная и вторичная обмотки следует рассматривать в направлении от терминалов старта к финишу (или даже наоборот), но их не следует считать одним от начала до конца. финиш, а другой от финиша к началу.Где старт и финиш обмотки неизвестны, можно предположить соседние первичные и вторичные клеммы изначально соответствовать одинаковым концам соответствующих обмоток, но это должно быть проверено путем проведения испытания наведенным напряжением при пониженном напряжении как описано ниже.

Маркировка клемм трансформатора, положение клемм и вектор схемы

Маркировка клемм

Маркировка трансформаторов стандартизирована в различных национальных спецификациях.В течение многих лет британский стандарт BS 171 (теперь замененный EN 60076) использовали ABCN, abcn в качестве фазовых символов в отличие от многих других частей мира, где буквы UVW, uvw использовались для обозначения фаз. Несколько лет назад был некоторые в Великобритании движутся к принятию международной системы UVW, uvw. Дальнейшие изменения были внесены в стандарт EN 60076-1: 1997, в котором используются римские цифры. I, II, III и I, II, III. Однако такие изменения всегда должны происходить медленно. эффект из-за количества существующего завода, использующего более ранние системы.Немного импульс для изменений в настоящее время, по-видимому, утрачен, так что все системы используются в Великобритании. Для этого текста используется номенклатура ABCYN и abcyn. так как это считается самым ясным.

Обмотки отдельных фаз имеют описательные буквы и ту же букву в сочетании с номерами суффиксов затем используется для всех обмоток одной фазы.

Обмотке ВН присвоена заглавная буква, а обмотке НН в той же фазе соответствующую строчную букву.Следующие обозначения использовал. Для однофазных трансформаторов:

А: для обмотки ВН 3А: для третьей обмотки (если есть) а: для обмотки НН

Для двухфазных обмоток на общем сердечнике или отдельных сердечниках в общем баке:

A B: для обмоток ВН a b: для обмоток НН

Для трехфазных трансформаторов:

A B C: для обмоток ВН 3A 3B 3C: для третьих обмоток (при наличии) a b c: для обмоток НН

ИНЖИР. 27 показан пример стандартной маркировки однофазного трансформатора.


РИС. 27 Маркировка выводов однофазного трансформатора, имеющего третью обмотка

Расположение клемм

Для трехфазных трансформаторов, если смотреть на сторону ВН, клеммы расположены слева направо NABC, а если смотреть в сторону LV cban. Нейтральный терминал может быть на любом конце, но если предпочтения не указаны, он должен быть слева конец, если смотреть со стороны ВН, а нейтраль НН, соответственно, будет на правый конец, если смотреть со стороны ЛЖ.Примеры как одно-, так и маркировка трехфазных клемм показана на фиг. 28.


РИС. 28 Взаимное расположение выводов двухобмоточных трансформаторов.

В дополнение к буквенной маркировке клемм к ним присваиваются суффиксы. все точки отвода и к концам обмотки. Эти суффиксы начинаются при единице, а затем по возрастанию приписываются всем точкам отвода, так что последовательность представляет направление ЭДС индукции. некоторые момент времени.Для трехфазных обмоток, соединенных звездой, наименьший суффикс нумеруется соединения выводятся на нейтраль, наибольшие номера выводятся на линию терминалы. В случае обмотки ВН без отводов, для которой фаза маркировка А, концы обмотки будут маркированы А1, А2. Если бы это было Фаза А трехфазного трансформатора, соединенного звездой, А1 будет подключена до точки звезды, A2 будет конечным пунктом линии. Аналогично обмотка НН будет отмечен a1, a2. Как описано далее в этом разделе, это несложный вопрос. проверить маркировку клемм (см. РИС.35). Типичные примеры маркировки врезок показаны на фиг. 29.

Нейтральное соединение, если оно выполнено в виде внешней клеммы, обозначается YN в случае обмотки ВН и yn в случае обмотки НН. Номер суффикса не требуется.

Маркировка клемм автотрансформатора включает соответствующую фазу и суффикс. номер, и следует отметить, что для отводов более высокие номера суффиксов соответствуют к более высоким напряжениям. ИНЖИР. 29(d) показана типичная маркировка клемм для автотрансформатор.


РИС. 29 Маркировка ответвлений на фазных обмотках.

Векторные диаграммы

Векторы на векторных диаграммах трансформатора представляют ЭДС индукции и используется направление вращения фазора против часовой стрелки. Фазор представляющее любое фазное напряжение обмотки НН, показано параллельно этому представляющее соответствующее фазное напряжение обмотки ВН.

Различные типы межфазных соединений для трехфазных трансформаторов, имеющих одинаковое смещение фаз между обмотками ВН и НН можно сгруппировать вместе и четыре группы показаны в Таблице 3.


Таблица 3 Номера групп

В Таблице 3 видно, что сдвиг фаз имеет соответствующий часы номер часа. Фазовый сдвиг — это угол сдвига фазы обращено вектором, представляющим ЭДС индукции. между клеммой ВН и нейтральная точка, которая в некоторых случаях может быть воображаемой, и вектор представляющая ЭДС индукции между клеммой LV, имеющей ту же букву и нейтральная точка. Принятая на международном уровне конвенция для указания смещение фаз заключается в использовании цифры, которая представляет час, указанный часы, в которых минутная стрелка заменяет вектор напряжения линии на нейтраль для обмотки высокого напряжения и установлен на 12 часов и где часовая стрелка представляет вектор напряжения линии к нейтрали для обмотки НН.Отсюда следует что номер часа часов получается путем деления угла фазового смещения в градусах на 30. Фазовые углы различных обмоток трехфазных трансформаторов определяются относительно самого высокого напряжения, взятого в качестве вектора происхождения.

Векторная диаграмма, сдвиг фаз и маркировка клемм идентифицируемыми с помощью символов, которые для трансформаторов с двумя обмотками: если брать по порядку, имеют следующее значение:

Первый символ: соединение обмотки ВН.

Второй символ: подключение обмотки НН.

Третий символ: фазовый сдвиг, выраженный в виде числа часов (см. Таблицу 3, столбец 3) Указаны межфазные соединения обмоток ВН и НН используя начальные буквы, указанные в таблице 4, и термины high и низкое напряжение, используемые в этой таблице, используются только в относительном смысле.

Трансформатор с обмоткой высокого напряжения, соединенной треугольником, и обмоткой низкого напряжения, соединенной звездой и фазовый сдвиг плюс 30º (соответствует номеру часа часов из 11), поэтому имеет символ Dy11.


Таблица 4 Обозначения соединений обмотки.

Следующие стандартные векторные диаграммы, которые часто встречаются в практика включена для одно-, двух- и трехфазных трансформаторов.

Трехфазные трансформаторы, смещение фаз 0°, см. РИС. 30 Трехфазный трансформаторы, смещение фаз 180º см. РИС. 31 Трехфазные трансформаторы, смещение фаз -30º см. РИС. 32 Трехфазные трансформаторы, смещение фаз _30º см. РИС. 33 Одно-, двух-, трех- и двухфазные трансформаторы см. РИС.34

Различные другие комбинации межфазных соединений, имеющие другие соотношения векторов случаются, но они изготавливаются нечасто и оставляются на усмотрение читателя. для развития векторной диаграммы и символа.

Полярность

В более общем смысле термин «полярность», когда он используется в отношении параллельная работа электрических машин, понимается как относящаяся к определенному отношения, существующие между двумя или более единицами, но этот термин также может применяться к двум отдельным обмоткам любой отдельной части аппарата.То есть пока два отдельных трансформатора могут при определенных условиях внутреннего и внешнего соединения, иметь одинаковую или противоположную полярность, первичная и вторичная обмотки любого отдельного трансформатора может, при определенных условиях обмотки катушки, внутренние соединения и соединения с клеммами имеют одинаковые или противоположные полярность. В случае первичных и вторичных обмоток отдельных трансформатор, когда соответствующие индуцированные напряжения на клеммах имеют одинаковое направление, то есть, когда полярность двух обмоток одинакова, эта полярность обычно называется субтрактивным; в то время как, когда индуцированный терминал напряжения противоположного направления, обмотки противоположной полярности, обычно называют аддитивным.


РИС. 30 Векторные диаграммы для трехфазных трансформаторов. Группа №1: сдвиг фазы _ 0_


РИС. 31 Векторные диаграммы для трехфазных трансформаторов. Группа № II: смещение фаз _ 180 градусов.

Эта тема полярности, которая была кратко объяснена в Разделе 2, может вызвать большая путаница, поэтому стоит рассмотреть это немного подробнее полностью, чтобы получить полное понимание. Полезно подумать, как пример обычная винтовая обмотка, хотя, конечно, принцип применяется к любому типу обмотки, будь то спиральная, дисковая или перекрестная обмотка.


РИС. 32 Векторные диаграммы для трехфазных трансформаторов.

Группа № III: смещение фаз _ _30 град.


РИС. 33 Векторные диаграммы для трехфазных трансформаторов.

Группа № IV: смещение фаз _ _30 град.


РИС. 34 Векторные диаграммы для одно-, двух- и трех- и двухфазных трансформаторов.

Начиная с одного конца цилиндрического шпангоута, предназначенного для иллюстрация должна быть горизонтальной, чтобы получить спиральную обмотку, намотчику удобнее всего закрепить проводник к вершине шпангоута и поверните это от себя, то есть так, чтобы верхняя поверхность отошла от него.Если он начнет с левого конца, то проводник будет проложен. на манер нормальной правой винтовой резьбы и если он начинается справа конец проводника будет иметь форму левой винтовой резьбы. Если, по завершении слоя намотчик хочет продолжить со вторым слоем теперь он должен начать с противоположного конца, чтобы, если бы первый слой был намотан слева направо, второй слой будет намотан справа налево. Два слоя таким образом намотанная будет иметь аддитивную полярность, то есть выходное напряжение с этой двухслойная обмотка будет суммой напряжений, создаваемых каждым из слоев.

Если, однако, по завершении первого слоя намотчик прекратил проводника, а затем снова начал наматывать второй слой с того же конца, что и он начал первый слой, а затем соединил вместе две отделки, затем выходное напряжение этой двухслойной обмотки будет равно нулю. Эти два слоя таким образом, были намотаны с субтрактивной полярностью. Вышеприведенное описание может в равной степени применимы как к отдельным обмоткам, так и к отдельным слоям внутри многослойная обмотка, так что условия аддитивной и вычитательной полярности могут использоваться для описания способа изготовления обмоток полного трансформатора.Таким образом, обмотки ВН и НН двухобмоточного трансформатора могут иметь добавку. или субтрактивная полярность.

Из приведенного выше рисунка видно, что при намотке обеих обмоток в том же смысле результат состоит в том, что их полярности являются субтрактивными.

Для определения полярности трансформатора путем испытания метод заключается в подключении вместе соответствующие клеммы обмоток ВН и НН, фиг. 35, то есть эквивалентна моталке, соединяющей вместе соответствующие концы слоев двухслойной обмотки в приведенном выше примере.Если обмотка ВН имеет клеммы А1 и А2 и обмотки НН а1 и а2, то если клеммы А2 и a2 соединены вместе с напряжением, подаваемым на A1-A2, то напряжение измеренное на A1-a1, будет меньше, чем на A1-A2, если полярность является субтрактивным и больше, чем применяется к A1-A2, если полярность является аддитивной.

Изготовители обычно обозначают конкретный метод намотки, который начинается слева или начинается справа, как описано в приведенном выше примере, как их стандарт метод намотки.У них также будет стандартный метод обозначения клемм, скажем, «начинает», чтобы стать терминалом с наименьшим номером, «заканчивает», чтобы иметь терминал с наибольшим номером. Тогда они предпочтут намотать и подключить трансформаторы по этим нормам, другими словами нормально намотают все обмотки в том же смысле, так что большинство трансформаторов обычно имеют вычитающее полярность.

Для трехфазных трансформаторов процедура испытаний аналогична, за исключением того, что обмотки должны, конечно, возбуждаться от трехфазного питания, и учитывать необходимо выполнить гораздо больше измерений напряжения, прежде чем точно определить полярность и можно определить последовательность фаз.ИНЖИР. 36 показаны тестовые соединения и результаты для трансформатора, соединенного звездой/звездой, с вычитающей полярностью.


РИС. 36 Контрольные соединения для определения обмотки трехфазного трансформатора полярность


РИС. 35 Контрольные соединения для определения однофазного трансформатора полярность обмотки

Чередование фаз

Чередование фаз — это термин, обозначающий угловое направление, в котором векторы напряжения и тока многофазной системы достигают своих соответствующих максимальные значения в течение последовательности времени.Это угловое направление может быть часами по часовой стрелке или против часовой стрелки, но чтобы два трансформатора работали удовлетворительно параллельно он должен быть одинаковым для обоих. Чередование фаз многофазных трансформаторов однако тесно связан с вопросом о полярности.

Следует помнить, что последовательность фаз на самом деле зависит от последовательности напряжения на клеммах линии, а не обязательно напряжения на отдельных обмотки. В то время как фактическая последовательность фаз питания фиксируется системой конфигурация и поддерживается генерирующей установкой, последовательность, в которой вторичные напряжения трансформатора достигают своих максимальных значений. в том или ином направлении, в зависимости от того, в каком порядке клеммы трансформатора поставляются.


РИС. 37 Схемы, показывающие четыре примера трехфазной схемы, соединенной по схеме треугольник/звезда. трансформатор с другой полярностью и чередованием фаз

РИС. 37 показаны четыре экземпляра трансформатора, соединенного по схеме «треугольник/звезда». различные условия полярности и чередования фаз, и сравнение этих диаграммы показывают, что замена любой пары соединений питания на первичные клеммы меняют последовательность фаз. Если же внутренний соединения на вторичной стороне трансформатора меняются местами, любых двух первичных подключений питания приведет к обратной последовательности фаз и нестандартная полярность.Если с обратными внутренними соединениями на одной стороне первичные соединения не меняются местами, результирующая последовательность фаз будет будет одинаковым, и полярность будет нестандартной. Приведенные выше замечания относятся строго к трансформаторам, у которых первичная и вторичная обмотки имеют разные соединений, таких как треугольник/звезда, но там, где они совпадают, например, звезда/звезда, полярность можно изменить, только поменяв местами внутренние соединения на одном стороне трансформатора. Однако последовательность фаз может быть изменена на обратную. путем замены двух проводов первичного питания.

Если испытания показывают, что два трансформатора имеют одинаковую полярность и обратную чередование фаз, они могут быть соединены параллельно на вторичной стороне просто путем замены определенной пары проводов на шины одного из трансформаторов. Ссылаясь на фиг. 37, например, трансформаторы к схемам (а) и (г) могут быть параллельны, пока вторичные провода ведут от a1 и c1 к шинам взаимозаменяемы.

Удовлетворительная параллельная работа трансформаторов зависит от пяти основные характеристики; то есть любые два или более трансформатора, которые для параллельной работы должен иметь:

(1) Одинаковая внутренняя разность фаз между первичным и вторичным терминалы.

(2) Тот же коэффициент напряжения.

(3) То же процентное сопротивление.

(4) Та же полярность.

(5) Та же последовательность фаз.

В гораздо меньшей степени на параллельную работу влияют относительные выходы трансформаторов, но на самом деле этот аспект отражен в третьей характеристике так как, если несоответствие выходов любых двух трансформаторов превышает три к может быть трудно включить достаточный импеданс в меньший трансформатор для создания правильных условий нагрузки для каждого отдельного блока.

Характеристики 1 и 5 относятся только к многофазным трансформаторам. очень маленький градус широты может быть разрешен в отношении второй характеристики упоминалось выше, в то время как несколько больший допуск может быть разрешен с в-третьих, полярность и последовательность фаз, где применимо, всех трансформаторов при параллельной работе должны быть одинаковыми.

Однофазные трансформаторы

Теория параллельной работы однофазных трансформаторов по существу то же, что и для трехфазного, но реальная практика получения подходящего соединения между любыми двумя однофазными трансформаторами значительно проще чем определение правильных соединений для любых двух трехфазных трансформаторов.

Разность фаз между первичной и вторичной клеммами

В однофазных трансформаторах этот пункт не возникает, так как при правильном подборе внешних выводов любые два однофазных трансформатора могут быть соединены так, что разница фазового угла между первичной и вторичной клеммами одинакова для каждого. Следовательно, вопрос действительно становится вопросом полярности.

Коэффициент напряжения

Очень желательно, чтобы коэффициенты напряжения любых двух и более трансформаторов параллельная работа должна быть одинаковой, ибо если и есть какая-либо разница во вторичных обмотках трансформаторов будет протекать циркулирующий ток когда они подключены параллельно, и даже до того, как они подключены к любые внешние нагрузки.Такой циркулирующий ток может быть допустимым или недопустимым. Это зависит, во-первых, от его фактической величины и, во-вторых, от того, потребляемая мощность меньше или равна сумме номинальных мощностей трансформаторов, работающих параллельно. Однако, как правило, все усилия должны быть сделаны для получения идентичных соотношений, и особое внимание следует быть уделено получению их при всех соотношениях, когда трансформаторы оснащены постукивания. Попутно уместно отметить, что когда производитель просят спроектировать трансформатор для работы параллельно с существующими трансформаторами, должно быть указано фактическое соотношение первичных и вторичных витков, так как это соотношение можно легко получить точно.

Такие цифры, конечно, можно получить из сертификата заводских испытаний. для существующих трансформаторов.

Уравнения (уравнение 8)-(уравнение 26) включительно показывают, как значения этих циркулирующих токи могут быть рассчитаны при определенных характеристиках трансформатора. отличаются. Уравнения (уравнение 8)-(уравнение 12) показывают, как получить циркулирующие токи когда работают два однофазных или трехфазных трансформатора с разными коэффициентами параллельно, в то время как уравнения (уравнение 13)-(уравнение 17) применимы к случаю трех одно- или трехфазные трансформаторы.

Следует отметить, что этот поток циркулирующего тока происходит до трансформаторы подключаются к любой внешней нагрузке. Циркуляционный ток в обмотках трансформатора порядка, скажем, 5 процентов от полной нагрузки ток может вообще быть разрешен в случае современных трансформаторов без любые опасения серьезного перегрева. Иногда очень трудно спроектировать новые трансформаторы, чтобы обеспечить соотношение витков, скажем, на четырех одинаковых ответвлениях к тому, чем может обладать существующий, и хотя желательно, чтобы отношения должны быть одинаковыми, нет необходимости настаивать на их идентичности.

Уравнение (уравнение 8): Циркуляционный ток в амперах на холостом ходу в двух одинарных или трехфазные трансформаторы А и В, соединенные параллельно, имеющие разные коэффициенты напряжения, одинаковые или разные выходы, одинаковые или разные импедансы, а импедансы, имеющие одинаковые отношения сопротивления к реактивному сопротивлению, равны до

(уравнение 8)

, где VA — напряжение на клеммах вторичной линии трансформатора А, более низкий коэффициент, то есть более высокое вторичное напряжение

VB — напряжение на клеммах вторичной линии для трансформатора B с более высоким соотношение, то есть нижнее вторичное напряжение

*ZA, ZB — активное сопротивление трансформаторов А и В соответственно, а получаются из уравнений:

(ур.9) где VZA, VZB — падение напряжения импеданса в процентах при полной нагрузке номиналы трансформаторов А и В соответственно

IA, IB — линейные токи при полной нагрузке в амперах трансформаторов А и В, соответственно.

В случае некоторых системных трансформаторов, работающих параллельно, относительно обычной практикой является установка переключателей ответвлений под нагрузкой на «смещение отводов», чтобы профиль напряжения системы в точке расположения трансформаторов можно изменять, регулируя потоки реактивной нагрузки в этой точке.Такая практика приводит к локальным циркулирующим токам между трансформаторами независимо от от их пропускной способности.

Уравнение (уравнение 10): Циркуляционный ток в амперах на холостом ходу в двух одинарных или трехфазные трансформаторы А и В, соединенные параллельно, имеющие разные коэффициенты напряжения, одинаковые или разные выходы, одинаковые или разные импедансы, но импедансы, имеющие разные отношения сопротивления к реактивному сопротивлению, равны до

(уравнение 10), где VA — напряжение вторичной обмотки трансформатора А, имеющее более низкий коэффициент, то есть более высокое вторичное напряжение

VB — напряжение на клеммах вторичной линии трансформатора B, имеющее более высокое соотношение, то есть нижнее вторичное напряжение

*Z — векторная сумма омических импедансов трансформаторов A и B, а получается из уравнения

(ур.11)

*Эти величины представляют собой сопротивления трансформатора и реактивные сопротивления между двумя клеммы вторичной линии.

(уравнение 12)

VRA, VRB — падение напряжения сопротивления в процентах при нормальных номинальных значениях полной нагрузки. трансформаторов А и В, соответственно, VXA, VXB — реактивное сопротивление в процентах падения напряжения при нормальной полной нагрузке трансформаторов А и В соответственно IA, IB — нормальные линейные токи при полной нагрузке в амперах трансформаторов A и B, соответственно. Уравнения (ур.13)-(Уравнение 15): Блуждающие токи в амперах без нагрузки в трех однофазных или трехфазных трансформаторах А, В и С, подключенных параллельно, каждый из которых имеет разные коэффициенты напряжения, одинаковые или разные импедансы, одинаковые или разные выходы и импедансы, имеющие одинаковое отношение сопротивление реактивному сопротивлению, определяется по формуле:

В трансформаторе А

(уравнение 13)

(уравнение 14)

(уравнение 15)

, где VA — напряжение на клеммах вторичной линии трансформатора А, имеющее самое низкое отношение, то есть самое высокое вторичное напряжение

VB — напряжение на клеммах вторичной линии трансформатора B, имеющее следующее более высокий коэффициент, то есть следующее более низкое вторичное напряжение

VC — напряжение на клеммах вторичной линии трансформатора C, имеющее наибольшее коэффициент, то есть наименьшее вторичное напряжение А, где для трансформаторов А, Б и C соответственно, *ZA, ZB, ZC — омические сопротивления и получаются из уравнений:

(ур.16)

, где VZA, VZB, VZC — падение напряжения импеданса в процентах при полной нагрузке. рейтинги

IA, IB, IC — линейные токи при полной нагрузке в амперах

(уравнение 17)

Уравнения (Уравнение 18)-(Уравнение 20): Блуждающие токи в амперах на холостом ходу в три однофазных или трехфазных трансформатора А, В и С, соединенных параллельно, с разными коэффициентами напряжения, одинаковыми или разными выходами, одинаковыми или разные импедансы, но импедансы имеют разные отношения сопротивления к реактивному сопротивлению:

В трансформаторе А В трансформаторе В и в трансформаторе С

(ур.18)

(уравнение 19)

(уравнение 20)

(уравнение 21)

(уравнение 22)

Символ «S» имеет обычное математическое значение, то есть:

(уравнение 23)

Угол отставания2

между циркулирующим током и нормальным напряжением на клеммах вторичной линии трансформаторов А, В и С соответственно равно:

(уравнение 24)

(уравнение 25)

(уравнение 26)

, где T и S имеют те же значения, что и раньше.Остальные используемые символы имеют следующие значения для трансформаторов А, В и С соответственно

VA, VB, VC – напряжения на клеммах вторичной линии

IA, IB, IC — нормальные линейные токи при полной нагрузке

VZA, VZB, VZC — падение напряжения полного сопротивления в процентах при номинальной нагрузке

VRA, VRB, VRC — падение напряжения сопротивления в процентах при полной нагрузке

VXA, VXB, VXC — падение напряжения реактивного сопротивления в процентах при номинальной нагрузке.

[2 Угол отставания принят положительным. Если признак любого из этих выражение отрицательное, угол опережающий.]

Падение напряжения импеданса в процентах

Падение напряжения импеданса в процентах является фактором, присущим конструкции любого трансформатора и является характеристикой, на которую следует обратить особое внимание. оплачивается при проектировании для параллельной работы. Процентное падение импеданса определяется по формуле:

(ур.27)

, где VZ — падение импеданса в процентах, VR — сопротивление в процентах. падение, а VX — падение реактивного сопротивления в процентах, соответствующее полной нагрузке. номинал трансформатора. Предположим, что все остальные характеристики являются то же самое, падение импеданса в процентах определяет нагрузку, которую несет каждый трансформатор, а в простейшем случае, а именно, двух трансформаторов с одинаковой мощностью, работающих параллельно, процентное сопротивление также должно быть одинаковым, если трансформаторы должны разделить общую нагрузку поровну.Если, например, из двух трансформаторов соединенных параллельно, имеющих одинаковую мощность, коэффициент напряжения и т. д., каждый имеет импеданс 4 процента, а другой импеданс 2 процента, трансформатор Имея больший импеданс, вы получите треть общего выхода банка и другой трансформатор будет поставлять две трети, так что трансформатор, имеющий более высокий импеданс будет нести только 66 процентов своей нормальной нагрузки, в то время как другой трансформатор будет нести 33-процентную перегрузку.

Уравнения (уравнение 28) – (уравнение 48) включительно показывают, как распределение токов нагрузки можно рассчитать, когда некоторые характеристики трансформатора различаются.

Уравнения (уравнение 28)–(уравнение 36) показывают, как получить токи нагрузки трансформатора, когда работают два однофазных или трехфазных трансформатора с разным полным сопротивлением. параллельно, в то время как уравнения (уравнение 37)-(уравнение 48) применимы к случаю трех одно- или трехфазные трансформаторы.

При смещении фаз между трансформатором и общим током нагрузки ренты, фазовые углы также могут быть рассчитаны из уравнений.

Уравнения (уравнение 28) и (уравнение 29): деление общего тока нагрузки IL в амперах между двумя однофазными или трехфазными трансформаторами А и В, включенными параллельно, с одинаковыми или разными выходами, одинаковыми коэффициентами напряжения, одинаковыми или различные импедансы и одинаковые отношения сопротивления к реактивному сопротивлению. автор:

(уравнение 28)

(уравнение 29)

где для трансформаторов А и В соответственно IA, IB — линейные токи в амперах.

(ур.30)

и KA, KB — нормальная номинальная мощность в кВА

VZA, VZB — падение напряжения полного сопротивления в процентах при полной нагрузке. Примечание. Токи нагрузки в трансформаторах А и В совпадают по фазе друг с другом и с полным током нагрузки.

Уравнения (уравнение 31) и (уравнение 32): деление общего тока нагрузки IL в амперах между двумя однофазными или трехфазными трансформаторами А и В, включенными параллельно, с одинаковыми или разными выходами, одинаковыми коэффициентами напряжения, одинаковыми или даны разные импедансы, но разные отношения сопротивления к реактивному сопротивлению автор:

(ур.31)

(уравнение 32)

(уравнение 33)

(уравнение 34)

(уравнение 35)

(уравнение 36)

и где для трансформаторов А и В соответственно IA, IB — линейные токи в амперах KA, KB — нормальные номинальные мощности в кВА VZA, VZB — проценты падение напряжения импеданса при полной нагрузке

VXA, VXB — падение напряжения реактивного сопротивления в процентах при номинальных значениях полной нагрузки VRA, VRB — падение напряжения сопротивления в процентах при полной нагрузке

? — разность фаз между токами нагрузки IA и IB (см. фиг.38)

ß — разность фаз между IL и IB (см. рис. 38); разность фазовых углов между IL и IA (см. рис. 38)

РИС. 38 Векторная диаграмма, показывающая распределение тока с тремя трансформаторами параллельно имеющие разные отношения сопротивления к реактивному сопротивлению

Для диаграммы на фиг. 38:

? положительный.

IA возглавляет IL.

IB отстает от IL.

Трансформатор А имеет меньшее значение VX/VR.

Трансформатор B имеет большее значение VX/VR.

Когда? отрицательно:

IA отстает от IL.

IB лидирует в IL.

Трансформатор А имеет большее значение VX/VR.

Трансформатор B имеет меньшее значение VX/VR.

Уравнения (Уравнение 37)-(Уравнение 39): Деление общего тока нагрузки IL между тремя одно- или трехфазные трансформаторы А, В и С, соединенные параллельно, имеющие одинаковые или разные выходы, одинаковое отношение напряжения, одинаковые или разные полных сопротивлений и тех же отношений сопротивления к реактивному сопротивлению:

(ур.37)

(уравнение 38)

(уравнение 39)

(уравнение 40)

и где KA, KB, KC — нормальные номинальные мощности в кВА

VZA,VZB,VZC — падение напряжения полного сопротивления в процентах при полной нагрузке. Уравнения (Уравнение 41)-(Уравнение 43): Разделение общего тока нагрузки IL между тремя одно- или трехфазные трансформаторы А, В и С, соединенные параллельно, имеющие одинаковые или разные выходы, одинаковые коэффициенты напряжения, одинаковые или разные импедансы, но различные отношения сопротивления к реактивному сопротивлению, определяется как:

(ур.41)

(уравнение 42)

(уравнение 43)

где IA, IB, IC — линейные токи в амперах

k1 является константой и равно:

(уравнение 44)

(уравнение 45)

(уравнение 46)

(уравнение 47)

(уравнение 48)


РИС. 39 Векторная диаграмма, показывающая распределение тока с тремя трансформаторами параллельно имеющие разные отношения сопротивления к реактивному сопротивлению.

и где для трансформаторов А, В и С соответственно нормальные КА, КБ, КС номинальная выходная мощность в кВА VZA, VZB, VZC — падение напряжения полного сопротивления в процентах при номинальных значениях полной нагрузки VXA, VXB, VXC — падение напряжения реактивного сопротивления в процентах при номинальных значениях полной нагрузки VRA, VRB, VRC – падение напряжения на сопротивлении в процентах при полной нагрузке

?1 — разность фаз между токами нагрузки IA и IB

?2 — разность фаз между токами нагрузки IB и IC От геометрия фигуры:

и разность фаз между током нагрузки IA в трансформаторе A, а общий ток нагрузки IL равен (?1 — ß _ a).Зафиксировав фазовое соотношение отношение полного тока нагрузки к току нагрузки в одном трансформаторе, это простой вопрос, чтобы определить углы между полным током нагрузки и токи нагрузки в оставшихся двух трансформаторах. Если ß больше а, ток нагрузки IB в трансформаторе B отстает от IL: если меньше a, IB лидирует по отношению к IL.

Для диаграммы на фиг. 39:

?1 и ?2 положительные.

IA возглавляет IL.

IC отстает от IL.

Трансформатор А имеет наименьшее соотношение VX/VR.

Transformer C имеет наибольшее соотношение VX/VR.

IB может опережать или отставать от IL в зависимости от взаимосвязи его значения VX/VR со значениями VX/VR двух других трансформаторов.

Когда ?1 и ?2 отрицательные:

IA отстает от IL.

IC ведет IL.

Трансформатор А имеет наибольшее соотношение VX/VR.

Трансформатор

C имеет наименьшее соотношение VX/VR.

Как и прежде, IB может опережать или отставать от IL, в зависимости от различных значений VX/VR.

При работе с трансформаторами, имеющими разную мощность и разное полное сопротивление. которые должны работать параллельно, следует помнить, что импеданс падение одного трансформатора основано на его собственном номинальном токе полной нагрузки, и этот момент нельзя упускать из виду при определении текущего распределения двух таких трансформаторов, работающих параллельно. Если омические значения импедансы отдельных трансформаторов выводятся из падения импеданса и нормальный ток полной нагрузки каждого и результаты, вставленные в обычный формула для параллельных сопротивлений, те же окончательные результаты для распределения тока получают уже известными и простыми методами.При использовании этого омического следует обратить внимание на то, соответствует ли отношение сопротивления к реактивному сопротивлению одинакова для всех трансформаторов, ибо, если это не так, значение импеданса падение напряжения как таковое не может быть непосредственно использовано для определения распределения тока, но его необходимо разделить на силовую и реактивную составляющие.

При параллельной работе трансформаторов выход наименьшего трансформатора не должен быть менее одной трети выпуска крупнейшего, в противном случае как упоминалось выше, крайне сложно включить необходимые полное сопротивление наименьшего трансформатора.

Полярность

Термин полярность при использовании в отношении параллельной работы электрических Механизм обычно понимается как относящийся к определенным отношениям, существующим между двумя или более единицами, хотя, как указывалось ранее, его можно применять чтобы указать направленное отношение основного и вторичного терминала напряжения одного блока. Любые два однофазных трансформатора имеют одинаковые полярность, когда их мгновенные напряжения на клеммах совпадают по фазе.С этим В этом случае вольтметр, подключенный к одинаковым клеммам, будет показывать ноль.

Однофазные трансформаторы в основном просто фазировать, как и для любого заданного пара трансформаторов есть только два возможных набора внешних подключений, одно из которых должно быть правильным. Если два однофазных трансформатора, скажем X и Y, должны быть поэтапно введены для параллельной работы, первая процедура заключается в подключении как первичные, так и вторичные клеммы, скажем, трансформатора X, к их соответствующим сборные шины, а затем подключить первичные клеммы трансформатора Y к их шины.Если два трансформатора имеют одинаковую полярность, соответствующие вторичные клеммы будут иметь одинаковый потенциал, но для того, чтобы убедиться, что это Поэтому необходимо подключить одну вторичную клемму трансформатора Y к что считается соответствующей шиной. Необходимо сделать подключение от одной вторичной клеммы трансформатора Y, так что при взятии показания напряжения есть обратный путь для тока, протекающего через вольтметр. Напряжение на отключенной вторичной клемме трансформатора Затем измеряется Y и другая шина, и если получено нулевое показание трансформаторы имеют одинаковую полярность, и постоянные соединения могут соответственно быть сделано.Однако, если измеренное напряжение в два раза превышает нормальное вторичное напряжение, тогда два трансформатора имеют противоположную полярность. Исправить это можно только необходимо соединить клеммы вторичной обмотки трансформатора Y с шины. Однако, если удобнее соединить первичные клеммы кроссом, такая процедура даст точно такие же результаты.

Чередование фаз

В однофазных трансформаторах этот пункт не возникает, так как чередование фаз Характеристика многофазных трансформаторов.

Многофазные трансформаторы

Разность фаз между первичной и вторичной клеммами Определение подходящих внешних соединений, которые позволят использовать два или более многофазных трансформатора удовлетворительно работать параллельно сложнее, чем аналогичный определение для однофазных трансформаторов, в основном из-за фазы угловая разница между первичными и вторичными клеммами различных соединений. Поэтому становится необходимым тщательно изучить внутренние связи многофазных трансформаторов, которые должны работать параллельно, прежде чем пытаться чтобы поэтапно ввести их.

Трансформаторы, изготовленные в соответствии с одной и той же спецификацией и имеющие аналогичные характеристики и соотношение фазового угла можно использовать параллельно, подключив вместе клеммы с одним и тем же символом. Со ссылкой на трансформаторы рис. 30-33 принадлежащие к одному и тому же номеру группы могут работать параллельно; Кроме того можно организовать внешние подключения трансформатора из группы номер 3, чтобы он мог работать параллельно с другим подключенным трансформатором к группе номер 4 без изменения каких-либо внутренних соединений.ИНЖИР. 40 указывает как этого можно добиться, и будет видно, что два высоковольтных соединения и соответствующие соединения LV меняются местами.


РИС. 40 Пример параллельной работы трансформаторов групп 3 и 4. Векторная диаграмма трансформатора Dy1 идентична рис. 32, но что для трансформаторов Yd11, у которых чередование фаз было обратным от A-B-C до A-C-B, отличается от фиг. 33.


РИС. 41 Схема, показывающая пары трехфазного трансформатора на трехфазный соединения, которые будут и которые не будут работать вместе параллельно.

Трансформаторы, соединенные в соответствии с векторными группами 1 и 2 соответственно не могут работать параллельно друг с другом без изменения внутреннего соединения одного из них и, таким образом, переводя таким образом переделанный трансформатор в другая группа соединений.

РИС. 41 показан диапазон трех- и трехфазных соединений, встречающихся в практике, и вы заметите, что диаграмма разделена на четыре основных разделы. Пары связей в группах верхней левой секции могут быть соединены параллельно друг с другом, а те, что в нижнем правом углу секции также могут быть соединены параллельно друг с другом, но остальные пары в двух других группах не могут быть соединены таким образом, так как есть фаза 30º смещение между соответствующими вторичными клеммами.Это смещение обозначены пунктирными линиями, соединяющими пары второстепенных.

Следует отметить, что этот вопрос фазового смещения является вопросом смещения между клеммами линии, и не обязательно какого-либо внутреннего смещения которые могут возникнуть между векторами, представляющими напряжения на отдельных фазные обмотки.

Коэффициент напряжения

Для многофазных трансформаторов применимы те же замечания, что и для однофазные трансформаторы.Уравнения (8)-(26) включительно применимы и в таким же образом, но токи, напряжения и импедансы должны основываться на линейных значениях.

Полное сопротивление в процентах

Трактовка, приведенная в уравнениях (28)-(48) включительно, применима точно для поли фазные трансформаторы, токи, напряжения и импедансы основаны на он-лайн значения.

Полярность и чередование фаз

При фазировании любых двух или более трансформаторов важно, чтобы оба полярность и последовательность фаз должны быть одинаковыми.Последовательность фаз может быть по часовой стрелке или против часовой стрелки, но до тех пор, пока это одинаково для обоих трансформаторов, направление не имеет значения. Обычно рекомендуется при установке двух или более трансформаторов для параллельной работы, чтобы проверить соответствующую вторичную клеммы имеют одинаковое мгновенное напряжение, как по величине, так и по фазе.

Что касается фактической процедуры, которой необходимо следовать для определения правильного внешних подключений, это можно сделать двумя способами.

Первый — параллельное размещение двух трансформаторов на первичной обмотке. сторону и измерить напряжение на вторичных обмотках, а на другой следует обратиться к схеме производителя. ИНЖИР. 42 показаны примеры двух типичные схемы заводских табличек, что на фиг. 42(а) для трансформатора, имеющего довольно простые соединения и ответвления без нагрузки, в то время как на фиг. 42(б) показывает более сложную компоновку с отводами, выбранными под нагрузкой с помощью 19-позиционного переключателя ответвлений и расположение звеньев, позволяющее соединения для обмотки YNd1 и YNd11 должны быть получены.Из диаграмма такого рода вместе, если необходимо, с ключевыми диаграммами, которые приведенный на фиг. 43, легко добиться точного внешнего соединения, которые позволят трансформаторам работать параллельно.


РИС. 42(a) Схема соединений заводской таблички

ИНЖИР. 42(b) Схема соединений заводской таблички


РИС. 43 Основные схемы поэтапного ввода трехфазных трансформаторов в трехфазные.


РИС.44 Ввод трехфазного трансформатора.

Сначала рассмотрим метод, при котором снимается серия показаний напряжения. с целью определения того, как должны быть подключены трансформаторы, предположим два трансформатора X и Y с одинаковыми коэффициентами напряжения и полным сопротивлением и с их внутренними соединениями, соответствующими какой-либо одной паре допустимых комбинации, приведенные на фиг. 41. Первая процедура — подключить все первичные клеммы обоих трансформаторов к их соответствующим шинам, и для подключения всех вторичных клемм одного трансформатора, скажем X, к его шинам.Предполагая, что обе вторичные обмотки незаземлены, далее необходимо установить связь между вторичными обмотками двух трансформаторов, и для этого необходимо подключить любую клемму трансформатора Y, через шины к тому, что считается соответствующим терминалом другой трансформатор. Эти соединения показаны на фиг. 44. Измерение напряжения теперь следует провести через терминалы aa_ и bb_, и если в обоих случаях указаны нулевые показания, трансформаторы одной полярности и чередование фаз и постоянные соединения могут быть выполнены на сборных шинах.Если, однако, такие измерения не дают нулевых показаний, иногда полезно сделать, кроме того, дальнейшие измерения, то есть между выводами ab_ и ba_, так как такие измерения облегчат построение точного вектора соотношение напряжений на двух вторичных обмотках трансформатора ИНЖИР. 43 дает основные схемы различных положений вторичного фазоры напряжения трансформатора могут принимать относительно другого трансформатора в зависимости от их относительных соединений, полярности, последовательности фаз и сходство или нет тех терминалов, которые образуют общее соединение, и это послужит ориентиром для определения того, каким условиям испытаний соответствуют на любых двух трансформаторах.

В случае трансформаторов, первичные и вторичные соединения которых разные, например треугольник/звезда, это необходимо только тогда, когда один из трансформаторов имеет противоположную полярность, чтобы переключаться между любыми двумя первичными или вторичными соединения любого трансформатора. Поскольку такая процедура также переворачивает фазу последовательности, необходимо позаботиться о том, чтобы наконец соединить эти пары вторичных терминалов на которых получаются нулевые показания. Однако когда соединения на первичная и вторичная стороны одинаковы, например, дельта/ треугольником, трансформаторы противоположной полярности не могут быть включены, если только их внутренние соединения обратные.Когда последовательность фаз противоположна, это только вопрос о смене буквенных обозначений выводов одного трансформатора, и, при условии правильной полярности, соедините вместе одинаковые буквы терминалы; другими словами, два вторичных соединения одного трансформатора шины должны быть заменены местами. С двумя трансформаторами, оба со звездой связанные вторичные, предварительная общая связь между ними может быть сделана путем соединения точек звезды вместе, если они доступны для этой цели, и это оставляет все клеммы свободными для измерения напряжения.В результате эта процедура делает результат гораздо более заметным на первый взгляд. из-за увеличения количества полученных измерений напряжения.

Далее речь идет о методе, в котором схема производителя трансформатора используется для получения правильных внешних соединений, фиг. 45 показывает шесть наиболее распространенных комбинаций соединений для трех-трехфазных трансформаторов. На этой диаграмме показаны стандартные внутренние соединения между фазами трансформаторов, а также дает соответствующие векторные диаграммы полярности.Следует отметить, что векторы указывают мгновенные наведенные напряжения, поскольку при таком расположении векторные диаграммы применимы одинаково хорошо независимо от из которых обмотка первичная, а какая вторичная.

Первичная и вторичная обмотки трансформаторов намотаны в одном и том же направлении, и диаграммы применимы одинаково хорошо независимо от фактического направление есть. При стандартных полярностях, показанных на фиг. 45, надо только соединить вместе одинаково расположенные клеммы тех трансформаторов, которые имеют соединения, допускающие параллельную работу, чтобы обеспечить правильный выбор внешние связи.То есть есть только две основные группы, первая включает в себя соединения звезда/звезда и треугольник/треугольник, в то время как другой состоит из звезда/треугольник, треугольник/звезда, взаимосвязанная звезда/звезда и звезда/соединенная звезда.

При фазировании любых двух трансформаторов, соединения которых отличаются от звезда или треугольник, такие как, например, две трансформаторные группы, соединенные Скоттом чтобы дать трехфазное превращение в двухфазное, необходимо соблюдать особую осторожность подключить трехфазные обмотки симметрично к соответствующим шинам.Если этого не сделать, двухфазные обмотки будут сдвинуты по фазе на 30º, а на фиг. 46 показаны правильные и неправильные соединения вместе с соответствующими векторные диаграммы.


РИС. 45 Стандартные соединения и полярность для трехфазных трансформаторов.

Примечание: первичная и вторичная катушки намотаны в одном направлении;

• указывает начало обмоток, _ указывает конец обмоток


РИС. 46 Правильный и неправильный способ распараллеливания двух соединенных по Скотту группы для трех- и двухфазного преобразования.

Еще один момент, который следует учитывать при фазировании трансформатора, подключенного по Скотту. банки для двух- и трехэтапного преобразования в том, что аналогичные концы тизера обмотки на первичной и вторичной сторонах должны быть соединены вместе. Этот применяется с особой силой, когда трехфазные нейтрали должны быть подключены вместе для заземления. Если соединение между тизерным трансформатором и главный трансформатор одной банки взят не с того конца тизера обмотки, нейтральная точка на трехфазной стороне этого банка будет на потенциал над землей, равный половине фазного напряжения относительно нейтрали, когда распределение напряжения на клеммах трехфазной линии симметрично уважение к земле.

Другие особенности, которые следует учитывать при параллельном включении трансформаторов можно кратко назвать следующим образом:

(1) Следует выбирать длину кабелей по обе стороны от основного соединения, насколько это возможно, чтобы их процентное сопротивление и реактивное сопротивление были помочь трансформаторам разделить нагрузку в соответствии с номинальной мощностью отдельные единицы.

(2) Когда два или более трансформатора имеют несколько регуляторов напряжения. ответвления соединены параллельно, следует следить за тем, чтобы трансформаторы работают на одном и том же процентном отводе.Если они подключены к разным ответвлений, в результате два трансформатора будут иметь разные отношения, и, следовательно, циркулирующий ток будет производиться между трансформаторы без нагрузки.

Параллельная работа сетей, питаемых через трансформаторы

До сих пор в этом разделе речь шла исключительно о параллельной работе трансформаторы, расположенные на одной подстанции или питающие общую цепь. По мере увеличения нагрузки на данную систему и расширения системы за счет новых требования нагрузки в более отдаленных районах снабжения, часто возникает необходимость для соединения одной или обеих сетей высокого и низкого напряжения в разных точках, для экономичного распределения нагрузки по сети, и для минимизации перепадов напряжения в более удаленных точках сетей.Эта проблема межсетевого взаимодействия из-за увеличения нагрузки и расширения зон питания становится, пожалуй, наиболее актуальным в случае систем, изначально были запланированы, частично или полностью, как радиальные системы.

В таких случаях, особенно, возможно, когда проблема заключается в соединении подачи более высокого напряжения в обширные низковольтные сети, может оказаться, что разные схемы между общим источником питания и предлагаемой точкой, или точки присоединения содержат один или несколько трансформаторов, которые могут, или не может иметь одинаковые комбинации первичных и вторичных соединений, одинаковые импедансы и т.д.Кроме того, различные схемы могут не содержать одинаковое количество точек преобразования.

Ранее было указано, что два трансформатора «треугольник/звезда» или «звезда/треугольник», например, можно удовлетворительно провести параллель просто подходящим выбором внешних присоединений к сборным шинам при условии их коэффициентов напряжения холостого хода одинаковы, и такие трансформаторы будут делить общую нагрузку прямо пропорционально к их номинальным выходам при условии, что их процентные импедансы равны. Когда, однако две или более составных цепей, каждая из которых содержит, скажем, трансформаторы и воздушные линии или подземные кабели должны быть подключены параллельно в какой-то момент, удаленный от источника питания, вопрос о допустимом на параллельную работу влияет комбинированный эффект количества трансформаторов в различных цепях и соединениях трансформатора.

Типичный пример того, с чем можно столкнуться, показан на фиг. 47 где общая сеть НН питается от электростанции через две параллельные цепи ВН А и В, один из которых, А, содержит повышающий трансформатор и понижающий трансформатор, оба имеют первичные соединения, соединенные треугольником, и вторичные соединения, соединенные звездой, в то время как другой, B, содержит только один трансформатор, первичные обмотки которого соединены треугольником. соединены и его вторичные обмотки в звезду. Из такой схемы может быть сначала подумал, что выключатели в точках X и Y можно безопасно замкнуть, и последует успешная параллельная операция.

На самом деле это не так.


РИС. 47 Схема сети

РИС. 48 приведены векторные диаграммы напряжений на генерирующей станции. и в разных точках преобразования для двух параллельных цепей, лежащих между электростанцией и общей сетью НН, и это будет видно из что имеется фазовый сдвиг на 30º между вторичной линией векторы напряжения нейтрали двух трансформаторов (2) и (3), которые подключены непосредственно в сеть НН.Это фазовое смещение не может быть устранено путем любой альтернативный выбор внешних подключений к шинам на любом первичном или вторичных цепях любого из трансформаторов треугольника/звезды, а также путем изменения каких-либо внутренних соединений между фазными обмотками. Трудность создана путем двойного преобразования в схеме А с использованием соединения треугольник/звезда в обоих случаях, и фактически общий результат такой же, как если бы два соответствующие трансформаторы были соединены звездой/звездой. Как упоминалось ранее в этом секция, невозможно соединить трансформатор звезда/звезда и треугольник/звезда в параллели.


РИС. 48 Соединения, не допускающие параллельной работы.


РИС. 49 Соединения, обеспечивающие параллельную работу.

Две цепи могут быть запараллелены, если обмотки любого из трех трансформаторов были соединены звездой/звездой, как показано на фиг. 49(a-c) или соединение треугольником/внутренним соединением звезда, как показано на фиг. 50 (а-с).

Помимо того факта, что трансформатор, соединенный треугольником/звездой, чуть дороже звезды/звезды, преимущество за первым, поскольку он сохраняет все эксплуатационные преимущества, связанные с первичной дельтой обмотка.


РИС. 50 Альтернативные соединения, допускающие параллельную работу.

Векторная диаграмма на фиг. 51 показаны относительные разности напряжений, которые будет измеряться между вторичными клеммами двух трансформаторов, (2) и (3), предполагая, что их нейтральные точки были временно соединены вместе для снятия показаний вольтметра, и что все три трансформатора были соединены треугольником/звездой, как на фиг. 48.


РИС. 51 Векторная диаграмма напряжений НН, соответствующая фиг.48

При правильно выбранных соединениях, как показано на рис. 49 и 50, нагрузки по двум параллельным цепям А и В, конечно, будут в обратном порядке. пропорционально их соответствующей сумме полных омических импедансов.

Таким образом, при прокладке сети, питаемой через трансформаторы, первичные и вторичные соединения последних, при различных преобразованиях центры, должны быть выбраны с учетом последующих возможных сетевых взаимосвязей, а также из других более обычных соображений, регулирующих этот вопрос.

Условные обозначения и обозначения точек в трансформаторе Фазировка и полярность

Фазировка трансформатора: точечное обозначение и точечное обозначение полярности трансформатора

Точечное преобразование (также известное как точечное обозначение) — это маркировка полярности в фазировке трансформатора, которая используется для определения соотношения фаз между первичным и вторичным током и напряжением в трансформаторе.

Производитель и проектировщик наносят точки или буквенно-цифровые символы с обеих сторон первичной и вторичной обмоток на принципиальной схеме.Если обе точки находятся на верхней стороне, это означает, что напряжение и ток совпадают по фазе, а направление первичного тока совпадает с направлением вторичного тока.

В тесте полярности трансформатора вместо точечной маркировки ставится маркировка h2 и h3 или X1 и X1. На нем ясно видно, что маркировка h2 и h3 используется для первичного (высокого напряжения) и h3 для вторичного напряжения. То же самое и с производством X1 и X2.

Похожие сообщения:

Точечное обозначение

Обычно, когда мы изучаем трансформаторы, мы предполагаем, что первичное и вторичное напряжение и токи совпадают по фазе.Но это не всегда так. В трансформаторе фазовое соотношение между первичными и вторичными токами и напряжениями зависит от того, как каждая обмотка намотана на сердечник.

Обратитесь к рисунку (1) и (2), вы можете видеть, что первичные стороны обоих трансформаторов идентичны, т.е. первичные обмотки обоих трансформаторов намотаны в одном направлении вокруг сердечника.

Но на рис. (2) можно заметить, что вторичная обмотка намотана вокруг сердечника в противоположном направлении от вторичной обмотки на рис. (1).

Следовательно, напряжение, индуцированное во вторичной обмотке на рис. (2), сдвинуто по фазе на 180° по сравнению с индуцированным напряжением во вторичной обмотке на рис. первичный ток (I P ).

Итак, мы видим, что:

  1. Первичное и вторичное напряжение и ток совпадают по фазе на рис. (1).
  2. Первичное и вторичное напряжение и ток не совпадают по фазе на 180° на рис. (2).

Связанный пост:

Точечное обозначение

Точечное преобразование в качестве маркировки полярности используется для обозначения выводов первичной и вторичной обмотки трансформатора. Исходя из этого, мы можем легко подключить клеммы обмоток трансформаторов в соответствии с нашими потребностями.

Чтобы избежать путаницы в отношении фаз между первичным и вторичным напряжением и током, на принципиальных схемах трансформаторов принято обозначение точками.Точки размещаются сверху первичных и вторичных клемм, как показано на рис. (3) и (4).

На рис. (3) мы видим, что точки расположены вверху как в основных, так и во второстепенных терминалах. Он показывает, что первичные и вторичные токи и напряжения совпадают по фазе. Причем первичное и вторичное напряжения (V P и V S ) имеют схожие синусоиды, также первичный и вторичный (I P и I S ) токи одинаковы по направлению.

На рис. 4 ситуация обратная.Мы видим, что одна точка расположена вверху основного терминала, а другая (точка) — внизу вторичного терминала. Он показывает, что первичные и вторичные токи и напряжения сдвинуты по фазе на 180°. Кроме того, синусоидальные волны первичных и вторичных напряжений (V P и V S ) противоположны друг другу. Также первичный и вторичный токи (I P и I S ) противоположны по направлению.

Теперь давайте посмотрим, как влияет расстановка точек в трансформаторе следующим образом.

Предположим, что N P и N S представляют первичный и вторичный витки, где соотношение витков равно a = N P ÷ N S

Коэффициент поворота = N P ÷ N S = a

Аналогично, E P и E S — первичное напряжение и вторичное наведенное напряжение, а I P и IS — первичный ток и вторичный ток соответственно. Вторичное индуцированное напряжение в трансформаторе принимается случайным образом для многих случаев, как показано на рисунке ниже.

Это ясно показывает коэффициент трансформации и направление наведенного напряжения и тока для различных сценариев, основанных на точечном обозначении трансформатора. Вот почему мы соединяем одни и те же точки в идеальном трансформаторе, направляя цепь с одной стороны на другую.

Применение точечной конвенции

Поскольку трансформаторы не всегда совпадают по фазе (как мы предполагали на основе резистивной нагрузки), т.е. соотношение между напряжением и током может быть не в фазе, что зависит от направления обмотки сердечника и его выводов.

Имейте в виду, что это может привести к серьезному повреждению силовых устройств и оборудования, если мы подключим неправильную полярность трансформаторов по сравнению с требуемой конструкцией системы. По этой причине мы проводим проверку полярности (так же, как полярность батареи) на трансформаторе, чтобы определить правильные клеммы обмотки в соответствии. При правильной идентификации точки используются для правильной работы следующих систем.

По этим причинам производители печатают обозначение полярности, которое является стандартом, теперь известным как « точечное обозначение » или « точечное обозначение» , на схеме трансформатора, поскольку они непрозрачны, а клеммы обмотки и их направление не могут быть видно невооруженным глазом.

Похожие сообщения:

Понимание соотношения, полярности и класса

Когда переменный ток проходит через электрический проводник, такой как кабель или шина, он создает магнитное поле под прямым углом к ​​потоку тока. Фото: Викимедиа.

Основной функцией трансформатора тока является создание управляемого уровня напряжения и тока, пропорционального току, протекающему через его первичную обмотку, для работы измерительных или защитных устройств.

В своей базовой форме ТТ состоит из многослойного стального сердечника, вторичной обмотки вокруг сердечника и изоляционного материала, окружающего обмотки.

Когда переменный ток проходит через электрический проводник, такой как кабель или шина, он создает магнитное поле под прямым углом к ​​потоку тока.

Если этот ток проходит через первичную обмотку ТТ, железный сердечник внутри намагничивается, что затем индуцирует напряжение во вторичных катушках.Если вторичная цепь замкнута, ток, пропорциональный коэффициенту трансформации трансформатора тока, будет протекать через вторичную цепь.

ТТ разомкнутой цепи

ОПАСНОСТЬ: Трансформаторы тока должны оставаться закороченными до тех пор, пока они не будут подключены к вторичной цепи. ТТ обычно подключаются к клеммной колодке, где могут быть установлены закорачивающие винты для соединения изолированных точек.

Важно, чтобы к трансформатору тока всегда была подключена нагрузка или нагрузка, когда он не используется, иначе на клеммах вторичной обмотки может возникнуть опасно высокое вторичное напряжение.


Типы трансформаторов тока

Существует четыре типичных типа трансформаторов тока: оконный, проходной, стержневой и витой . Первичная обмотка может состоять только из первичного токопровода, проходящего один раз через отверстие в сердечнике трансформатора тока (оконного или стержневого типа), или может состоять из двух или более витков, намотанных на сердечник вместе со вторичной обмоткой (намотанной тип).

Трансформаторы тока

оконного и стержневого типа являются наиболее распространенными трансформаторами тока, используемыми в полевых условиях.Кредит Фотографии: ABB

1. Окно CT

Оконные трансформаторы тока сконструированы с без первичной обмотки и могут иметь конструкцию со сплошным или разъемным сердечником. Эти трансформаторы тока устанавливаются вокруг проводника и являются наиболее распространенным типом трансформаторов тока в полевых условиях.

Установка оконных ТТ со сплошным сердечником требует отсоединения первичного проводника. Оконные ТТ с разъемным сердечником можно устанавливать без предварительного отсоединения первичного проводника, и они обычно используются для контроля и измерения мощности.

ТТ нулевой последовательности представляют собой оконный ТТ, который обычно используется для обнаружения замыкания на землю в цепи путем одновременного суммирования тока во всех проводниках. При нормальной работе эти токи в векторной сумме будут равны нулю.

Трансформатор тока с окном нулевой последовательности

Когда происходит замыкание на землю, поскольку часть тока уходит на землю и не возвращается на другие фазы или нейтраль, ТТ увидит этот дисбаланс и отправит сигнал вторичного тока на реле.ТТ нулевой последовательности устраняют необходимость использования нескольких оконных ТТ, выходы которых суммируются, вместо этого используется один ТТ, который окружает все проводники.

2. Стержневой CT

Трансформаторы тока стержневого типа работают по тому же принципу, что и оконные трансформаторы тока, но имеют постоянный стержень, установленный в качестве первичного проводника. Имеются стержневые типы с более высоким уровнем изоляции, которые обычно крепятся болтами непосредственно к текущему устройству ухода.

Трансформатор тока стержневого типа

3.Втулка CT

Втулочные трансформаторы тока

— это в основном оконные трансформаторы тока, специально разработанные для размещения вокруг высоковольтной втулки. Обычно к этим ТТ нет прямого доступа, и их паспортные таблички находятся на шкафу управления трансформатором или автоматическим выключателем.

ТТ ввода 110 кВ с элегазом. Фото: Викимедиа

4. Рана CT

Обмоточные трансформаторы тока

имеют первичную обмотку и вторичную обмотку , как и обычный трансформатор. Эти ТТ встречаются редко и обычно используются при очень низких коэффициентах и ​​токах, как правило, во вторичных цепях ТТ для компенсации малых токов, для согласования различных коэффициентов ТТ в суммирующих приложениях или для изоляции различных цепей ТТ.

Трансформаторы тока этого типа имеют очень высокие нагрузки , и при использовании трансформаторов тока с обмоткой следует уделять особое внимание нагрузке на ТТ источника.


ТТ Класс напряжения

Класс напряжения ТТ определяет максимальное максимальное напряжение , с которым ТТ может соприкасаться напрямую. Например, оконный ТТ на 600 В не может быть установлен на оголенном проводнике на 2400 В или вокруг него, однако оконный ТТ на 600 В может быть установлен вокруг кабеля на 2400 В, если ТТ установлен вокруг изолированной части кабеля и изоляция правильно рассчитана.


Коэффициент трансформации

Коэффициент трансформации трансформатора тока представляет собой отношение первичного токового входа к вторичного токового выхода при полной нагрузке. Например, ТТ с соотношением 300:5 рассчитан на 300 ампер первичной обмотки при полной нагрузке и будет производить 5 ампер тока вторичной обмотки , когда 300 ампер протекают через первичную обмотку.

Если первичный ток изменится, вторичный ток на выходе изменится соответственно. Например, если 150 ампер протекают через первичную обмотку с номиналом 300 ампер, вторичный ток будет равен 2.5 ампер.

Коэффициент трансформатора тока эквивалентен коэффициенту напряжения трансформаторов напряжения. Фото: TestGuy.

В прошлом для измерения тока обычно использовались два основных значения вторичного тока. В Соединенных Штатах инженеры обычно используют 5-амперный выход . В других странах принят выход на 1 ампер .

С появлением микропроцессорных счетчиков и реле в отрасли наблюдается замена вторичной обмотки на 5 или 1 ампер вторичной обмоткой мА .Обычно устройства с выходом в мА называются «датчиками тока », в отличие от трансформаторов тока.

Примечание. Коэффициенты трансформации ТТ выражают номинальные токи ТТ, а не просто отношение первичных и вторичных токов. Например, ТТ 100/5 не будет выполнять функции ТТ 20/1 или 10/0,5.


ТТ Полярность

Полярность трансформатора тока определяется направлением, в котором катушки намотаны на сердечник ТТ (по часовой стрелке или против часовой стрелки), и тем, каким образом выводы вторичной обмотки выведены из корпуса трансформатора.

Все трансформаторы тока имеют вычитающую полярность и будут иметь следующие обозначения для правильной установки:

  • h2 — Первичный ток в направлении линии
  • h3 — Первичный ток, направление нагрузки
  • X1 — Вторичный ток (многофакторные трансформаторы тока имеют дополнительные клеммы вторичной обмотки)

Трансформатор тока с разъемным сердечником на 200 А. Обратите внимание на маркировку полярности в центре сердечника, указывающую направление источника.Фото: Continental Control Systems, LLC

В трансформаторах с вычитающей полярностью первичный провод h2 и вторичный провод X1 находятся на одной стороне трансформатора. Полярность ТТ иногда указывается стрелкой, эти ТТ должны быть установлены так, чтобы стрелка указывала в направлении протекания тока.

Очень важно соблюдать полярность при установке и подключении трансформаторов тока к реле учета электроэнергии и защиты.

CT Полярность Условные обозначения электрических чертежей

Маркировка полярности на электрических чертежах и схемах может быть выполнена для трансформаторов тока несколькими различными способами. Тремя наиболее распространенными схематическими обозначениями являются точки, квадраты и косые черты. Маркировка полярности на электрических чертежах представляет h2, который должен быть обращен к источнику.

Как проверить полярность трансформатора тока

Маркировка на трансформаторах тока иногда неправильно наносилась на заводе.Вы можете проверить полярность ТТ в полевых условиях с батареей 9 В, используя следующую процедуру проверки:

  1. Отключите все питание перед тестированием и подключите аналоговый вольтметр к вторичной клемме тестируемого трансформатора тока. Положительная клемма счетчика подключена к клемме X1 ТТ, а отрицательная клемма подключена к X2 .
  2. Пропустите кусок провода через верхнюю сторону окна ТТ и на мгновение коснитесь положительного конца 9-вольтовой батареи со стороной h2 (иногда отмеченной точкой), а отрицательным концом к сторона h3 .Важно избегать постоянного контакта, который приведет к короткому замыканию батареи.
  3. Если полярность правильная, мгновенный контакт вызывает небольшое отклонение аналогового измерителя в положительном направлении . Если отклонение отрицательное, полярность трансформатора тока меняется на противоположную. Клеммы X1 и X2 необходимо переключить и можно проводить тест.

Маркировка на трансформаторах тока иногда неправильно наносилась на заводе.Вы можете проверить полярность трансформатора тока в полевых условиях, используя 9-вольтовую батарею.

Связанный: 6 объяснений электрических испытаний трансформаторов тока


CT Класс точности

Поскольку ни один трансформатор не является идеальным, существуют небольшие потери энергии, такие как вихревые токи и нагрев, вызванный током, протекающим через обмотки. Вторичный ток, возникающий в этих ситуациях, не соответствует форме кривой тока энергосистемы.

Степень, в которой величина вторичного тока отличается от расчетного значения, ожидаемого на основании коэффициента трансформации ТТ, определяется классом точности ТТ.Чем больше число, используемое для определения класса, тем больше допустимое отклонение вторичного тока от расчетного значения (погрешность).

За исключением наименее точных классов, класс точности ТТ также определяет допустимый фазовый сдвиг между первичным и вторичным токами. В зависимости от класса точности трансформаторы тока делятся на Точность учета или Точность защиты (реле) . CT может иметь рейтинги для обеих групп.

Датчики точности измерения
Точность измерения

ТТ рассчитаны на указанные стандартные нагрузки и рассчитаны на высокую точность от очень низкого тока до максимального номинального тока ТТ. Из-за их высокой степени точности эти трансформаторы тока обычно используются коммунальными предприятиями для выставления счетов .

ТТ реле точности

ТТ точности реле не так точны, как ТТ точности измерения. Они предназначены для работы с разумной степенью точности в более широком диапазоне тока.Эти трансформаторы тока обычно используются для подачи тока на защитные реле. Более широкий диапазон тока позволяет защитному реле работать при различных уровнях неисправности.

Вы можете узнать класс точности ТТ, взглянув на его паспортную табличку или на наклейку производителя. Класс точности ТТ состоит из комбинации цифр, букв и цифр, как указано в ANSI C57.13 , и разбит на три части:

.
  1. номинальное отношение класс точности
  2. рейтинг класса
  3. максимальная нагрузка

Класс точности ТТ состоит из комбинации цифр, букв и цифр, как указано в ANSI C57.13

1. Номинальная точность отношения

Это число представляет собой просто номинальную точность отношения , выраженную в процентах . Например, ТТ с классом точности 0.3B0.1 сертифицирован изготовителем как имеющий точность в пределах 0,3 % от значения его номинального коэффициента для первичного тока, равного 100 % от номинального коэффициента.

2. Рейтинг класса

Вторая часть класса точности ТТ — это буква, обозначающая область применения, для которой рассчитан ТТ.Трансформатор тока может иметь двойные номиналы и использоваться для измерения или защиты, если оба номинала указаны на паспортной табличке.

  • C — указывает на то, что ТТ имеет низкий поток рассеяния, что означает, что точность можно рассчитать до изготовления
  • T — Указывает, что ТТ может иметь значительный поток рассеяния, и точность должна определяться на заводе.
  • H — Указывает, что точность ТТ применима во всем диапазоне вторичных токов от пяти до 20-кратного номинала ТТ.Обычно это раневые ТТ.
  • L — Указывает, что точность ТТ применима только при максимальной номинальной вторичной нагрузке в 20 раз больше номинальной. Точность отношения может быть до четырех раз выше, чем указанное значение, в зависимости от подключенной нагрузки и тока короткого замыкания. Обычно это оконные, проходные или стержневые ТТ.

3. Максимальная нагрузка

Третья часть класса точности ТТ — это максимально допустимая нагрузка для ТТ. Как и все трансформаторы, трансформатор тока может преобразовать только ограниченное количество энергии.Энергетическое ограничение ТТ называется максимальной нагрузкой. При превышении этого предела точность КТ не гарантируется.

Для ТТ измерительного класса нагрузка выражается как импеданс Ом . Например, соотношение ТТ с номиналом 0,3B0,1 соответствует 0,3 процента , если импеданс подключенной вторичной нагрузки не превышает 0,1 Ом . ТТ измерительного класса 0,6B8 будет работать с точностью 0,6% , если вторичная нагрузка не превышает 8.0 Ом .

Нагрузки ТТ класса реле выражаются как вольт-ампер и отображаются как максимально допустимое вторичное напряжение, если 20-кратный номинал ТТ (100 А для вторичного ТТ на 5 А) должен проходить через вторичную цепь. Например, защитный ТТ 2,5C100 имеет точность в пределах 2,5% , если вторичная нагрузка меньше 1 Ом (100 вольт/100 ампер).

Как рассчитать нагрузку ТТ
  1. Определите нагрузку устройства, подключенного к ТТ, в ВА или импедансе в Омах.Эта информация обычно находится на паспортной табличке устройства или в техническом паспорте.
  2. Добавьте импеданс участка вторичного провода. Измерьте длину провода между трансформатором тока и нагрузкой устройства, подключенного к вторичной цепи (найденной в шаге 1).
  3. Убедитесь, что общая нагрузка не превышает указанных пределов для ТТ.

Комментарии

всего 3 комментария

Оставить комментарий Войдите или зарегистрируйтесь, чтобы оставить комментарий.

Подключение трансформаторов тока — FLEX-CORE®

Итак, вы приобрели один или несколько трансформаторов тока FLEX-CORE®, подключили их к источнику питания и счетчику, но выходной сигнал не соответствует вашим ожиданиям. Если вы читали нашу последнюю статью «Предотвращение смены полярности в трансформаторах тока», вы, возможно, поняли ошибку, проводку перепутали. Ниже мы опишем, как идентифицировать и правильно подключить трансформатор тока FLEX-CORE®.

Трансформаторы тока с разъемным сердечником модели FCL имеют стрелку, указывающую направление протекания тока «→ Эта сторона к нагрузке», и при данной ориентации клемма X1 (черный провод) является положительной стороной.В качестве бонуса трансформаторы тока FCL имеют выгравированную маркировку h2, обращенную к линии (истоку).

В то время как трансформаторы тока серии FCL имеют черный выводной провод, обозначенный как X1 или положительный, другие трансформаторы тока с выводными проводами, такие как серии 2RL, 5ARL, 7RL со сплошным сердечником, а также трансформаторы тока серии 615 и 616 с разъемным сердечником, имеют белый провод как X1.

Трансформаторы тока имеют вычитаемую полярность с маркировкой h2 и X1 на одной стороне трансформаторов тока, обычно h2 с левой стороны и X1 с правой стороны, если смотреть на трансформатор тока.

Если смотреть на маркировку h2/P1 трансформаторов тока JAK-0C и JAK-0S, маркировка полярности X1 находится слева от вторичных клеммных соединений, которые находятся сверху.

Шинные трансформаторы среднего напряжения, такие как CTWh4-60-T50, JKM-3C и JKM-5C, имеют различное расположение маркировки h2-h3 и X1-X2.

На приведенных выше рисунках показано типичное расположение маркировки полярности h2-h3 и X1-X2 для трансформаторов тока.Другие трансформаторы тока, такие как вспомогательные и суммирующие трансформаторы тока, следуют тем же правилам маркировки полярности, но их размещение может быть другим.

В то время как правильная полярность подключения трансформаторов тока имеет важное значение для точных показаний измерительного устройства, очень важно установить правильную полярность для приложений релейной защиты, поскольку неправильные подключения вызывают неправильную работу реле защиты в условиях отказа, и это может имеют катастрофические последствия для оборудования и безопасности персонала.

Если у вас по-прежнему возникают проблемы с неточными показаниями счетчиков, позвоните нам по телефону (614) 889-6152, и наша опытная служба поддержки поможет вам диагностировать проблему.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.