Силовые трансформаторы имеют широкое практическое применение. Эти электромагнитные устройства используют, если нужно увеличить напряжение на стороне нагрузки.

Как работают силовые трансформаторы

Работа силового трансформатора происходит благодаря электромагнитной индукции. При подаче тока на первичную обмотку образуется сцепление между обмотками, вызывая электродвижущую силу. Это способствует появлению переменного магнитного потока в магнитопроводе.

При этом для получения напряжения на вторичной обмотке значение имеет соотношение витков между обмотками силового трансформатора. Это соотношение определяется тем, какую задачу должен решить трансформатор: повысить или понизить напряжение.

Как устроены силовые трансформаторы

Ключевой узел каждого устройства – магнитопровод (сердечник) с двумя и более обмотками. Его изготавливают из стали с высокой магнитной проницаемостью. Он обладает способностью быстро намагничиваться даже в слабых магнитных полях и быстро размагничиваться при отсутствии магнитного поля. Сердечник изготавливают из тонких листов металла таким образом, чтобы стержни были вписаны в окружность.

Обмотки силового трансформатора производят из меди или алюминия. Каждый виток в обмотке изолирован от магнитопровода и других витков обмотки. Между основными элементами так называемой активной части трансформаторов, а именно обмотками, магнитопроводом и другими конструкционными элементами, специально оставляют пространство, чтобы охлаждающая жидкость (масло) могла циркулировать и тем самым отводить тепло от обмоток и магнитопровода. Электрический ток подается на первичную обмотку, а после его преобразования в трансформаторе с вторичной обмотки снимается вторичный ток, отличающийся от первичного на коэффициент трансформации, который зависит от соотношения количества витков в первичной и вторичной обмотках (рис. 1).

Силовые трансформаторы: назначение, устройство, типы и виды Рис. 1. Устройство силового трансформатора: 1 – первичная обмотка с числом витков w1; 2 – вторичная обмотка с числом витков w2; 3 – стержень магнитопровода; 4, 5 – ярмо магнитопровода

Основные элементы конструкции силовых трансформаторов

1. Для электрического присоединения обмоток высокого (ВН), среднего (СН) или низкого (НН) напряжения к соответствующим устройствам электрической сети (генераторам, двигателям, линиям электропередач и так далее) на трансформаторах устанавливаются вводы различного типа и конструкционного исполнения. Так, например, вводы на стороне ВН имеют высокое номинальное напряжение, а вводы на стороне НН рассчитаны на высокие номинальные токи, что непосредственно влияет на их конструкцию и размеры.

2. Для регулирования напряжения и, соответственно, тока на первичной и вторичной обмотках трансформатора путем изменения коэффициента трансформации за счет электрического соединения различного количества витков обмоток применяются два типа переключателей. Один из них производит переключение, т.е. регулирование, под нагрузкой (РПН), а другой производит переключение без нагрузки и без напряжения (ПБВ), что означает переключение без возбуждения. Оба типа переключателей, как правило, устанавливаются в обмотках ВН, так как они имеют меньшие значения номинального тока, что особенно важно для РПН из-за необходимости гашения возникающей при переключении дуги меньшей энергии, чем если бы это было на стороне НН.

3. На масляных трансформаторах большой мощности устанавливается масляная система охлаждения. Масляное охлаждение бывает:

  • естественное;
  • естественное с дутьем;
  • принудительное – с направленным движением масла;
  • принудительное с дутьем;
  • принудительное масляно-водяное.

Дополнительное навесное оборудование

Дополнительное навесное оборудование совершенствует работу силовых трансформаторов (рис. 2). К нему относятся:

1) защита, отключающая трансформатор или подающая оповещающие сигналы, – газовое реле. Принцип действия газового реле для защиты трансформатора основан на контроле давления газа. Реле врезают в маслопровод трансформатора между баком и расширителем. В случае резкого повышения температуры, которое может возникнуть, например, из-за электрического разряда внутри бака трансформатора, начинает разлагаться масло, отчего внутри трансформатора образуется газ. Разогретые газы стремятся попасть в расширитель устройства, проходя через корпус реле;

2) система защиты от повышения давления охладителя, которая работает автоматически;

3) индикаторы температуры – измеряют температуру масла в маслонаполненном оборудовании;

4) прибор, измеряющий уровень масла;

5) система фильтрации и сушки масла;

6) влагопоглотители конденсата, образующегося под крышкой трансформатора, препятствуют его попаданию в масло.

Силовые трансформаторы: назначение, устройство, типы и виды Рис. 2. Дополнительные функции управления, мониторинга и диагностики трансформаторов, применяемые в производстве силовых трансформаторов «Группы СВЭЛ»

Типы и виды силовых трансформаторов

Какие бывают силовые трансформаторы? Силовые трансформаторы можно разделить по различным основаниям.

По количеству фаз выделяют однофазные и трехфазные трансформаторы. Трехфазные используют на подстанциях, они более распространены.

По числу обмоток – двухобмоточные и трехобмоточные трансформаторы.

По задаче или назначению трансформаторы бывают повышающие или понижающие напряжение.

По месту установки – устанавливаемые внутри помещений и устанавливаемые снаружи помещений (рис. 3).

Силовые трансформаторы: назначение, устройство, типы и виды Рис. 3. Трансформатор, установленный на Курской АЭС

По преобразуемому параметру электрического напряжения выделяют силовой трансформатор тока и силовой трансформатор напряжения.

Силовые трансформаторы тока преобразуют силу тока без изменения его мощности.

Силовые трансформаторы напряжения помогают получить нужное напряжение от источника переменного тока, например, промышленной сети.

По виду диэлектрика выделяют сухие силовые трансформаторы (с литой или воздушно-барьерной изоляцией) и силовые маслонаполненные трансформаторы.

Сухие силовые трансформаторы с литой изоляцией (рис. 4) имеют ряд преимуществ:

  • компактный размер;
  • широкий диапазон допустимых температур (до –60 °С);
  • повышенная пожарная и экологическая безопасность;
  • пониженный уровень шума;
  • простота монтажа;
  • устойчивость обмоток к увлажнению и загрязнению.

Силовые трансформаторы: назначение, устройство, типы и виды Рис. 4. Основные элементы конструкции сухих трансформаторов

Трансформатор силовой масляный имеет широкий спектр применения в промышленности. По конструкции он представляет собой корпус (бак) с погруженными в него сердечником и обмотками и заполненный трансформаторным маслом.

Масляные трансформаторы производства «Группы СВЭЛ» характеризуются:

  • низким уровнем шума;
  • отсутствием необходимости подпрессовки обмоток и капремонта в процессе всего срока эксплуатации;
  • незначительными добавочными потерями в металлоконструкциях.

«Группа СВЭЛ» имеет площадки по производству сухих и масляных трансформаторов в Екатеринбурге. Все трансформаторы производятся с полным контролем на каждом этапе изготовления, сборки и проверки и соответствуют необходимым стандартам качества.