Jeśli chodzi o transformatory, musisz opanować punkty wiedzy!

2. W jaki sposób transformator transformuje napięcie?

Transformatory budowane są w oparciu o zjawisko indukcji elektromagnetycznej. Składają się z rdzenia żelaznego ułożonego warstwami blach ze stali krzemowej (lub blach ze stali krzemowej) oraz dwóch zestawów cewek nawiniętych na rdzeń żelazny. Rdzeń żelazny i cewki są od siebie odizolowane i nie mają połączenia elektrycznego.

Cewka łącząca transformator ze stroną zasilania nazywana jest uzwojeniem pierwotnym (lub stroną pierwotną), a cewka łącząca transformator z urządzeniem elektrycznym nazywana jest uzwojeniem wtórnym (lub stroną wtórną). Po podłączeniu uzwojenia pierwotnego transformatora do źródła zasilania prądem przemiennym, w żelaznym rdzeniu powstają zmienne linie pola magnetycznego.

Ponieważ uzwojenie wtórne jest nawinięte na tym samym żelaznym rdzeniu, linia pola magnetycznego przecina uzwojenie wtórne, co powoduje powstanie indukowanej siły elektromotorycznej na uzwojeniu wtórnym, powodując pojawienie się napięcia na obu końcach cewki. Ponieważ linie pola magnetycznego są zmienne, napięcie na uzwojeniu wtórnym również jest zmienne. Częstotliwość jest dokładnie taka sama jak częstotliwość sieci.

Teoria potwierdziła, że ​​stosunek napięcia między uzwojeniem pierwotnym a wtórnym transformatora jest związany ze stosunkiem liczby zwojów uzwojenia pierwotnego do wtórnego, co można wyrazić następującym wzorem: napięcie uzwojenia pierwotnego / napięcie uzwojenia wtórnego = liczba zwojów uzwojenia pierwotnego / liczba zwojów uzwojenia wtórnego. Wyjaśnij, że im więcej zwojów, tym wyższe napięcie. Wynika z tego, że uzwojenie wtórne jest mniejsze niż uzwojenie pierwotne, co oznacza transformator obniżający napięcie. Przeciwieństwem jest transformator podwyższający napięcie.

3. Jakie są rodzaje konstrukcji transformatorów?

(1) W zależności od liczby faz wyróżnia się transformatory jednofazowe i trójfazowe.

(2) W zależności od przeznaczenia rozróżnia się transformatory mocy, transformatory mocy specjalne, transformatory regulujące napięcie, transformatory pomiarowe (przekładniki napięciowe, przekładniki prądowe), transformatory małej mocy (do urządzeń małej mocy) i transformatory bezpieczeństwa.

(3) Ze względu na konstrukcję wyróżnia się dwa typy: rdzeniowe i powłokowe. Cewki mają podwójne i wielouzwojeniowe autotransformatory.

(4) W zależności od metody chłodzenia rozróżnia się chłodzenie olejowe i chłodzenie powietrzne.

4. Z jakich elementów składa się transformator?

Elementy transformatora składają się głównie z rdzeni i cewek żelaznych, a także zbiorników oleju, poduszek olejowych, tulei izolacyjnych i głowic odczepowych.

5. Do czego służy olej transformatorowy?

(1) Efekt izolacji;

(2) rozpraszanie ciepła;

(3) Wyeliminuj efekt łuku elektrycznego.

6. Czym jest autotransformator?

Autotransformator ma tylko jeden zestaw cewek, a uzwojenie wtórne jest odczepiane od uzwojenia pierwotnego. Oprócz przenoszenia indukcji elektromagnetycznej, uzwojenie wtórne przesyła również energię elektryczną. Ten transformator ma więcej blach ze stali krzemowej i przewodów miedzianych niż zwykłe transformatory. Mniej, często wykorzystywanych do regulacji napięcia.

7. Jak reguluje się regulator napięcia?

Struktura regulatora napięcia jest taka sama jak autotransformatora, ale rdzeń żelazny wykonano w formie cewki toroidalnej nawiniętej wokół toroidalnego rdzenia żelaznego.

Odczep cewki wtórnej wykorzystuje przesuwny styk szczotkowy, który powoduje pierścieniowy ruch styku wzdłuż powierzchni cewki, umożliwiając płynną regulację napięcia.

8. Jaki jest związek prądowy pomiędzy uzwojeniem pierwotnym i wtórnym transformatora?

Gdy transformator pracuje pod obciążeniem, zmiana prądu w uzwojeniu wtórnym powoduje odpowiednią zmianę prądu w uzwojeniu pierwotnym. Zgodnie z zasadą równowagi potencjałów magnetycznych, prąd w uzwojeniu pierwotnym i wtórnym jest odwrotnie proporcjonalny do liczby zwojów cewki. Po stronie z większą liczbą zwojów płynie mniejszy prąd, a po stronie z mniejszą liczbą zwojów większy.

Można to wyrazić następującym wzorem: prąd cewki pierwotnej/prąd cewki wtórnej = liczba zwojów cewki wtórnej/liczba zwojów cewki pierwotnej.

9. Jaka jest szybkość zmiany napięcia transformatora?

Szybkość zmiany napięcia regulatora napięcia jest jednym z głównych wskaźników wydajności transformatora. Gdy transformator dostarcza zasilanie do obciążenia, napięcie po stronie obciążenia transformatora nieuchronnie spada. Porównaj spadek napięcia z wartością napięcia znamionowego i oblicz wartość procentową, czyli szybkość zmiany napięcia.

Można to wyrazić wzorem: szybkość zmiany napięcia = [(wtórne napięcie znamionowe - napięcie na zaciskach obciążenia) / wtórne napięcie znamionowe] × 100%. Po podłączeniu standardowego transformatora mocy do obciążenia znamionowego, szybkość zmiany napięcia wynosi od 4 do 6%.

10. Jak upewnić się, że transformator ma znamionowe napięcie wyjściowe?

Zbyt wysokie lub zbyt niskie napięcie będzie miało wpływ na normalną pracę i żywotność transformatora, dlatego należy wyregulować napięcie.

Metoda regulacji napięcia polega na wyprowadzeniu kilku odczepów z uzwojenia pierwotnego i podłączeniu ich do głowicy odczepowej. Głowica odczepowa zmienia liczbę zwojów cewki poprzez obrót styków. Dopóki przełącznik odczepów jest w odpowiedniej pozycji, można uzyskać wymaganą wartość napięcia znamionowego. Należy pamiętać, że regulację napięcia zazwyczaj przeprowadza się po odłączeniu obciążenia podłączonego do transformatora.

11. Jakie są powszechnie stosowane małe transformatory? Gdzie się je stosuje?

Małe transformatory to jednofazowe transformatory o mocy mniejszej niż 1 kVA, które najczęściej wykorzystuje się jako transformatory mocy do sterowania urządzeniami elektrycznymi, transformatory mocy do urządzeń elektronicznych i transformatory mocy do oświetlenia bezpieczeństwa.

12. Jakie są straty transformatora podczas eksploatacji? Jak je zmniejszyć?

Straty powstające w wyniku pracy transformatora składają się z dwóch części:

(1) jest spowodowane przez rdzeń żelazny. Po wzbudzeniu cewki, z powodu przemiennych linii pola magnetycznego, powstają straty wirowe i histerezy w rdzeniu żelaznym, które zbiorczo określa się jako straty żelaza.

(2) Jest to spowodowane oporem samej cewki. Gdy prąd przepływa przez cewkę pierwotną i wtórną transformatora, następuje strata mocy, nazywana stratą miedzi.

Suma strat w żelazie i miedzi to straty transformatora, które zależą od mocy transformatora, napięcia i wykorzystania urządzeń. Dlatego przy wyborze transformatora należy kierować się jego mocą, aby jak najlepiej dostosować ją do rzeczywistego zużycia, co pozwoli na optymalizację wskaźnika wykorzystania urządzeń. Należy również unikać pracy transformatora pod małym obciążeniem.

13. Jaki jest numer tabliczki znamionowej transformatora? Jakie są główne dane techniczne na tabliczce znamionowej?

Tabliczka znamionowa transformatora zawiera informacje o wydajności, parametrach technicznych i możliwościach zastosowania transformatora, co pozwala użytkownikowi na dokonanie wyboru. Zazwyczaj należy zwrócić uwagę na następujące główne dane techniczne:

(1) KVA mocy znamionowej. Oznacza to moc wyjściową transformatora w stanie znamionowym. Np. moc znamionowa transformatora jednofazowego = linia U × linia I; moc transformatora trójfazowego = linia U × linia I.

(2) Napięcie znamionowe w woltach. Napięcie na zaciskach cewki pierwotnej i napięcie na zaciskach cewki wtórnej (gdy nie jest podłączone do obciążenia) są odpowiednio oznaczone. Należy pamiętać, że napięcie na zaciskach transformatora trójfazowego odnosi się do wartości napięcia sieciowego U.

(3) Prąd znamionowy. Odnosi się do prądu liniowego I, który może przepływać przez uzwojenie pierwotne i wtórne przez długi czas przy znamionowej pojemności i dopuszczalnym wzroście temperatury.

(4) Stosunek napięć. Oznacza stosunek napięcia znamionowego cewki pierwotnej do napięcia znamionowego cewki wtórnej.

(5) Sposób okablowania. Transformatory jednofazowe mają tylko jeden zestaw cewek wysokiego i niskiego napięcia, które są dostępne wyłącznie do użytku jednofazowego, natomiast transformatory trójfazowe mają typ Y/△. Oprócz powyższych danych technicznych, podane są: częstotliwość znamionowa transformatora, liczba faz, wzrost temperatury, procentowa impedancja transformatora itp.

14. Jak wybrać transformator? Jak określić rozsądną moc transformatora?

Przede wszystkim należy zbadać napięcie zasilania w miejscu użytkowania energii elektrycznej, rzeczywiste obciążenie elektryczne użytkownika oraz warunki panujące w miejscu użytkowania, a następnie dokonać wyboru zgodnie z danymi technicznymi podanymi na tabliczce znamionowej transformatora. Zasadniczo należy kompleksowo rozważyć moc, napięcie, prąd i warunki środowiskowe transformatora. Spośród nich należy wybrać odpowiednią moc. Moc transformatora należy dobrać na podstawie mocy, rodzaju i czasu użytkowania urządzeń elektrycznych użytkownika, aby określić wymagane obciążenie.

Podczas normalnej pracy obciążenie transformatora powinno wynosić około 75–90% jego mocy znamionowej. Jeśli podczas pracy zmierzone obciążenie transformatora jest mniejsze niż 50%, należy wymienić transformator małej mocy. Jeśli moc znamionowa transformatora jest większa niż moc znamionowa transformatora, należy natychmiast wymienić transformator dużej mocy.

Jednocześnie, przy doborze transformatora, wartość napięcia uzwojenia pierwotnego transformatora jest określana na podstawie napięcia sieciowego, a wartość napięcia uzwojenia wtórnego na podstawie wyposażenia elektrycznego. Najlepiej wybrać niskonapięciowe, trójfazowe, czteroprzewodowe źródło zasilania. Może ono jednocześnie dostarczać energię elektryczną i oświetlenie.

Przy doborze prądu należy zwrócić uwagę na to, czy obciążenie jest w stanie spełnić wymagania silnika w momencie jego rozruchu (gdyż prąd rozruchowy silnika jest od 4 do 7 razy większy od prądu w fazie rozruchu).

15. Dlaczego transformator nie może być przeciążony?

Praca transformatora przeciążeniowego oznacza pracę transformatora, podczas której przekracza on wartość prądu podaną na tabliczce znamionowej.

Przeciążenie dzieli się na normalne i awaryjne. To pierwsze odnosi się do wzrostu zużycia energii przez użytkownika w normalnych warunkach zasilania. Często powoduje ono wzrost temperatury transformatora, przyspiesza starzenie się izolacji transformatora i skraca jego żywotność. Dlatego praca transformatora w warunkach przeciążenia jest niedozwolona.

W szczególnych okolicznościach przeciążenie transformatora w krótkim czasie nie powinno przekraczać 30% obciążenia znamionowego (zimą), a latem 15%.

16. Jakie rodzaje testów należy przeprowadzać w trakcie eksploatacji transformatora?

Aby zapewnić prawidłową pracę transformatora, należy często przeprowadzać następujące testy:

(1) Test temperaturowy. Niezależnie od tego, czy stan roboczy transformatora jest prawidłowy, czy nie, temperatura ma bardzo duże znaczenie. Przepisy stanowią, że górna temperatura oleju nie powinna przekraczać 85°C (tj. wzrost temperatury wynosi 55°C). Zazwyczaj transformatory są wyposażone w specjalne urządzenia do pomiaru temperatury.

(2) Pomiar obciążenia. Aby poprawić stopień wykorzystania transformatora i zmniejszyć straty energii elektrycznej podczas jego pracy, należy określić rzeczywistą moc zasilania, jaką transformator może wytrzymać. Pomiary przeprowadza się zazwyczaj w szczytowym okresie poboru energii elektrycznej w danym sezonie, a do pomiaru bezpośredniego używa się amperomierza cęgowego. Wartość prądu powinna wynosić od 70% do 80% prądu znamionowego transformatora. Przekroczenie tej wartości oznacza przeciążenie i należy je natychmiast skorygować.

(3) Pomiar napięcia. Przepisy wymagają, aby zakres wahań napięcia mieścił się w granicach ±5% napięcia znamionowego. W przypadku przekroczenia tego zakresu, należy użyć odczepów, aby dostosować napięcie do określonego zakresu. Zasadniczo woltomierz służy do pomiaru napięcia na zaciskach uzwojenia wtórnego i napięcia na zaciskach użytkownika końcowego.

(4) Pomiar rezystancji izolacji. Aby utrzymać transformator w prawidłowym stanie roboczym, należy przeprowadzić pomiar rezystancji izolacji, aby zapobiec jej starzeniu się i wypadkom. Podczas pomiaru należy spróbować zatrzymać transformator i użyć wibratora do pomiaru rezystancji izolacji transformatora. Wymagane jest, aby zmierzona rezystancja nie była niższa niż 70% poprzednio zmierzonej wartości. Po włączeniu wibratora, cewka niskiego napięcia może pracować przy napięciu 500 V.