Что касается трансформаторов, вам необходимо освоить основные понятия!

2. Каким образом трансформатор преобразует напряжение?

Трансформаторы изготавливаются на основе электромагнитной индукции. Они состоят из железного сердечника, покрытого листами кремниевой стали (или листами кремниевой стали), и двух комплектов катушек, намотанных вокруг железного сердечника. Железный сердечник и катушки изолированы друг от друга и не имеют электрического соединения.

Обмотка, соединяющая трансформатор со стороной источника питания, называется первичной обмоткой (или первичной обмоткой), а обмотка, соединяющая трансформатор с электрооборудованием, называется вторичной обмоткой (или вторичной обмоткой). Когда первичная обмотка трансформатора подключается к источнику переменного тока, в железном сердечнике создаются изменяющиеся силовые линии магнитного поля.

Поскольку вторичная обмотка намотана на тот же железный сердечник, силовая линия магнитного поля пересекает вторичную обмотку, и на ней должна генерироваться индуцированная электродвижущая сила, вызывающая появление напряжения на обоих концах обмотки. Поскольку линии магнитного поля переменные, напряжение на вторичной обмотке также переменное. И частота точно совпадает с частотой сети.

Теоретически подтверждено, что отношение напряжений между первичной и вторичной обмотками трансформатора связано с соотношением витков первичной и вторичной обмоток, которое можно выразить следующей формулой: напряжение первичной обмотки / напряжение вторичной обмотки = количество витков первичной обмотки / количество витков вторичной обмотки. Поясним: чем больше витков, тем выше напряжение. Следовательно, можно видеть, что напряжение на вторичной обмотке меньше, чем на первичной, что соответствует понижающему трансформатору. Противоположная ситуация — повышающий трансформатор.

3. Какие типы конструкций трансформаторов существуют?

(1) В зависимости от количества фаз существуют однофазные и трехфазные трансформаторы.

(2) В зависимости от назначения существуют силовые трансформаторы, специальные силовые трансформаторы, трансформаторы регулирования напряжения, измерительные трансформаторы (трансформаторы напряжения, трансформаторы тока), маломощные трансформаторы (для маломощного оборудования) и предохранительные трансформаторы.

(3) В зависимости от конструкции существуют два типа: сердечниковый и оболочечный. Катушки бывают двухвитковыми и многовитковыми, автотрансформаторами.

(4) В зависимости от способа охлаждения, существуют варианты с охлаждением в масле и с охлаждением воздухом.

4. Из каких компонентов состоит трансформатор?

Компоненты трансформатора в основном состоят из железных сердечников и обмоток, а также масляных баков, масляных подушек, изоляционных втулок и отводных головок.

5. Для чего используется трансформаторное масло?

(1) Эффект изоляции;

(2) рассеивание тепла;

(3) Устранить эффект дуги.

6. Что такое автотрансформатор?

Автотрансформатор имеет только один комплект обмоток, а вторичная обмотка отводится от первичной. Помимо передачи электромагнитной индукции, вторичная обмотка также передает электричество. В этом трансформаторе больше листов кремниевой стали и медных проводов, чем в обычных трансформаторах. Меньше проводов, и он часто используется для регулировки напряжения.

7. Как регулируется стабилизатор напряжения?

Конструкция стабилизатора напряжения аналогична конструкции автотрансформатора, но железный сердечник выполнен в виде тороидальной катушки и намотан вокруг тороидального железного сердечника.

В отводе вторичной катушки используется скользящий щеточный контакт, обеспечивающий кольцевое скольжение контакта вдоль поверхности катушки для плавной регулировки напряжения.

8. Каково текущее соотношение между первичной и вторичной обмотками трансформатора?

Когда трансформатор работает под нагрузкой, изменение тока во вторичной обмотке вызывает соответствующее изменение тока в первичной обмотке. Согласно принципу баланса магнитных потенциалов, ток в первичной и вторичной обмотках обратно пропорционален числу витков. Сторона с большим числом витков имеет меньший ток, а сторона с меньшим числом витков — больший ток.

Это можно выразить следующей формулой: ток в первичной обмотке / ток во вторичной обмотке = количество витков вторичной обмотки / количество витков первичной обмотки.

9. Какова скорость изменения напряжения трансформатора?

Коэффициент изменения напряжения стабилизатора напряжения является одним из основных показателей работоспособности трансформатора. Когда трансформатор подает питание на нагрузку, напряжение на конце трансформатора, подключенном к нагрузке, неизбежно падает. Сравнивая значение падения напряжения с номинальным значением напряжения, вычисляем процентное изменение, то есть коэффициент изменения напряжения.

Это можно выразить формулой: скорость изменения напряжения = [(номинальное напряжение на вторичной обмотке - напряжение на клеммах нагрузки) / номинальное напряжение на вторичной обмотке] × 100%. При подключении обычного силового трансформатора к номинальной нагрузке скорость изменения напряжения составляет от 4 до 6%.

10. Как убедиться, что трансформатор имеет номинальное выходное напряжение?

Слишком высокое или слишком низкое напряжение повлияет на нормальную работу и срок службы трансформатора, поэтому напряжение необходимо регулировать.

Метод регулирования напряжения заключается в выводе нескольких отводов из первичной обмотки и подключении их к головке отвода. Головка отвода изменяет количество витков обмотки путем вращения контактов. Поворотом переключателя отводов можно получить требуемое номинальное значение напряжения. Следует отметить, что регулирование напряжения обычно следует проводить после отключения нагрузки, подключенной к трансформатору.

11. Какие малогабаритные трансформаторы наиболее распространены? Где они используются?

Малые трансформаторы — это однофазные трансформаторы мощностью менее 1 кВА, которые в основном используются в качестве силовых трансформаторов для управления электрооборудованием, силовых трансформаторов для электронного оборудования и силовых трансформаторов для систем аварийного освещения.

12. Каковы потери трансформатора во время работы? Как уменьшить потери?

Потери при работе трансформатора состоят из двух частей:

(1) вызвано железным сердечником. Когда катушка находится под напряжением, из-за линий переменного магнитного поля возникают вихревые токи и потери на гистерезис в железном сердечнике, которые в совокупности называются потерями в железе.

(2) Это вызвано сопротивлением самой катушки. Когда через первичную и вторичную обмотки трансформатора проходит ток, возникают потери мощности, и эти потери называются медными потерями.

Сумма потерь в железе и медных проводниках представляет собой потери в трансформаторе, и эти потери зависят от мощности трансформатора, напряжения и коэффициента использования оборудования. Поэтому при выборе трансформатора мощность оборудования должна максимально соответствовать фактическому использованию, чтобы повысить коэффициент использования оборудования, и следует избегать работы трансформатора при малой нагрузке.

13. Что указано на паспортной табличке трансформатора? Каковы основные технические характеристики, указанные на паспортной табличке?

Паспортная табличка трансформатора указывает на его характеристики, технические параметры и области применения, и используется для выбора пользователем. Как правило, основные технические данные, на которые следует обратить внимание, следующие:

(1) Номинальная мощность в кВА. То есть выходная мощность трансформатора в номинальном состоянии. Например, номинальная мощность однофазного трансформатора = U линия × I линия; мощность трехфазного трансформатора = U линия × I линия.

(2) Номинальное напряжение в вольтах. На клеммах первичной обмотки и на клеммах вторичной обмотки (при отсутствии подключения к нагрузке) указаны соответствующие значения. Обратите внимание, что клеммное напряжение трехфазного трансформатора соответствует линейному напряжению U.

(3) Номинальный ток в амперах. Относится к линейному току I, который может проходить через первичную и вторичную обмотки в течение длительного времени при условиях номинальной мощности и допустимого повышения температуры.

(4) Коэффициент напряжения. Относится к отношению номинального напряжения первичной обмотки к номинальному напряжению вторичной обмотки.

(5) Способ подключения. Однофазные трансформаторы имеют только один комплект высоковольтных и низковольтных обмоток, которые предназначены только для однофазного использования, в то время как трехфазные трансформаторы имеют тип Y/△. Помимо вышеуказанных технических данных, следует учитывать номинальную частоту трансформатора, количество фаз, повышение температуры, процентное сопротивление трансформатора и т. д.

14. Как выбрать трансформатор? Как определить оптимальную мощность трансформатора?

Прежде всего, необходимо исследовать напряжение электросети в месте потребления электроэнергии, фактическую электрическую нагрузку потребителя и условия окружающей среды, а затем последовательно выбирать трансформаторы в соответствии с техническими характеристиками, указанными на паспортной табличке. Как правило, следует всесторонне учитывать мощность, напряжение, ток и условия окружающей среды трансформатора. При этом необходимо выбрать необходимую мощность. Мощность трансформатора следует выбирать в соответствии с мощностью, характером и сроком службы электрооборудования потребителя для определения требуемой нагрузки.

В нормальном режиме работы нагрузка трансформатора должна составлять примерно 75-90% от номинальной мощности трансформатора. Если в процессе работы измеренная фактическая нагрузка трансформатора составляет менее 50%, трансформатор малой мощности следует заменить. Если номинальная мощность трансформатора превышает номинальную мощность трансформатора, трансформатор большой мощности следует немедленно заменить.

При этом, при выборе трансформатора, значение напряжения первичной обмотки определяется в соответствии с сетью электроснабжения, а значение напряжения вторичной обмотки выбирается в соответствии с электрооборудованием. Наилучшим вариантом является выбор низковольтного трехфазного четырехпроводного источника питания. Это позволит одновременно обеспечивать электропитание и освещение.

При выборе тока следует учитывать, что нагрузка должна соответствовать требованиям двигателя при его запуске (поскольку пусковой ток двигателя в 4-7 раз больше, чем при работе в режиме пониженного напряжения).

15. Почему трансформатор не может быть перегружен?

Режим перегрузки — это режим работы трансформатора, превышающий значение тока, указанное на паспортной табличке.

Перегрузка подразделяется на нормальную и аварийную. Первая относится к увеличению потребления электроэнергии потребителем при нормальных условиях электроснабжения. Она часто приводит к повышению температуры трансформатора, ускоряет старение изоляции и сокращает срок его службы. Поэтому эксплуатация трансформатора в условиях перегрузки не допускается.

При особых условиях кратковременная перегрузка трансформатора не должна превышать 30% от номинальной нагрузки (зимой) и 15% летом.

16. Какие виды испытаний должен проводить трансформатор во время работы?

Для обеспечения нормальной работы трансформатора следует регулярно проводить следующие проверки:

(1) Температурная проверка. Температура имеет очень важное значение для нормального или ненормального рабочего состояния трансформатора. Нормативы предусматривают, что верхняя температура масла не должна превышать 85°C (т.е. повышение температуры должно составлять 55°C). Как правило, трансформаторы оснащаются специальными устройствами для измерения температуры.

(2) Измерение нагрузки. Для повышения коэффициента использования трансформатора и снижения потерь электроэнергии необходимо определить реальную мощность, которую трансформатор может выдержать при работе. Измерения обычно проводятся в пиковый период потребления электроэнергии в каждом сезоне, для прямого измерения используется клещевой амперметр. Значение тока должно составлять от 70% до 80% от номинального тока трансформатора. Превышение этого значения означает перегрузку и требует немедленной регулировки.

(3) Измерение напряжения. Согласно нормативным требованиям, диапазон изменения напряжения должен находиться в пределах ±5% от номинального напряжения. Если этот диапазон превышен, следует использовать отводы для регулировки, чтобы привести напряжение в заданный диапазон. Как правило, для измерения напряжения на клеммах вторичной обмотки и напряжения на клеммах конечного пользователя используется вольтметр.

(4) Измерение сопротивления изоляции. Для поддержания трансформатора в нормальном рабочем состоянии необходимо проводить измерение сопротивления изоляции, чтобы предотвратить старение изоляции и аварии. При измерении следует постараться остановить работу трансформатора и использовать вибростенд для измерения значения сопротивления изоляции трансформатора. Измеренное сопротивление должно быть не ниже 70% от ранее измеренного значения. При выборе вибростенда можно использовать низковольтную катушку с напряжением 500 вольт.