Принцип работы трехфазного трансформатора
Трансформаторы – статические электромагнитные аппараты, с помощью которых возможно преобразовать переменный ток из одного класса напряжения в другой, при этом с неизменной частотой.
В энергосистемах трансформатор, преобразовывающий электроэнергию трехфазного напряжения, называют трехфазным силовым. Для передачи электроэнергии от генераторов электростанций к линиям электропередач (ЛЭП) применяют повышающие трансформаторы (они увеличивают класс напряжения), от ЛЭП к распределительным подстанциям и далее к потребителям – понижающие (они уменьшают класс напряжения).
Конструктивная особенность
Трехфазный трансформатор имеет основу – магнитный сердечник, собранный из трёх ферромагнитных стержней. На стержнях располагаются первичная обмотка высокого напряжения и вторичная обмотка низкого напряжения. Для соединения фаз первичных обмоток применяют схемы «треугольник» либо «звезда». Аналогичным способом соединения выполняются и вторичные обмотки.
На первичную обмотку подаётся электроэнергия из питающей сети, а на вторичную подключается нагрузка. Электроэнергия передаётся за счет электромагнитной индукции. Главная функция магнитопровода – обеспечить между обмотками магнитную связь. Магнитопровод изготавливают из тонких стальных пластин (так называемая, электротехническая листовая сталь). Чтобы сократить потери, стальные листы между собой изолируют, используя оксидную пленку или специальный лак.
Обмотки с магнитопроводом погружаются в бак, в котором находится трансформаторное масло. Оно одновременно выполняет функцию изоляции и охлаждающей среды. Такие трансформаторы называются масляными. Трехфазный трансформатор, у которого в качестве охлаждения и изоляции используется воздух, называют сухим. Недостаток масляных трансформаторов заключается в повышенной пожароопасности.
Принцип действия
Электромагнитная индукция – базовое явление в работе трансформатора.
Из электрической сети подается питание к первичной обмотке, в ней появляется переменный ток, в магнитопроводе при этом образуется магнитный переменный поток. Как известно из физики, если поместить второй проводник в магнитное поле, в нем также появляется переменный ток. В качестве второго проводника в трансформаторе выступает вторичная обмотка. Таким образом, в ней появляется напряжение.
Разница между первичным и вторичным напряжением зависит от коэффициента трансформации, который определяется числом витков в обмотках.
Назначение трехфазного трансформатора
Трансформаторы применяются для передачи электроэнергии на большие расстояния. Она вырабатывается на электростанциях и при ее передаче происходят потери, вызванные нагреванием проводов. Чтобы снизить их, требуется уменьшить силу тока. Это достигается за счет увеличения напряжения. При этом его показатель должен находиться в диапазоне от 6 до 500 кВ.
Кратность увеличения рассчитывается на основе значений передаваемой мощности и расстояния, через которое нужно передать электроэнергию. Мощность, передаваемая при этом, зависима от напряжения и силы тока.
После того как совершилась передача электроэнергии, нужно снизить напряжение до требуемой потребителями величины.
Именно для изменения напряжения используются трехфазные трансформаторы. Перед передачей электроэнергии они служат для того, чтобы повысить, а после – чтобы понизить его.
Принцип действия трехфазного трансформатора
Основные рабочие элементы трёхфазного трансформатора – магнитопровод и обмотки. На каждую фазу приходится по паре обмоток: понижающая и повышающая. Так как оборудование является трехфазным, соответственно и обмоток 3 пары. Они никак не соединяются между собой. Принцип работы трансформатора основан на электромагнитной индукции.
При подаче питания на первичную обмотку в ней начинает протекать переменный ток. Он приводит к появлению в сердечнике магнитопровода магнитного потока, который воздействует на обмотки во всех фазах. В каждом витке начинает появляться одинаковая по своим параметрам электродвижущая сила.
Если витков вторичной обмотки больше, чем первичной, то напряжение на выходе возрастает. Этот же принцип действует и в обратную сторону. При меньшем количестве витков вторичной обмотки – напряжение на выходе падает.
Разное соединение обмоток изменяется разница в напряжении между фазами. При соединении звездой начальное напряжение в 1.73 раза больше, чем конечное. Соединение треугольником обеспечивает одинаковое фазное и линейное напряжение. Использование звезды выгодно при работе с высокими напряжениями, а треугольника – при повышенных токах. В зависимости от типа расположения стержней выделяются: плоская и пространственная, а также симметричная и несимметричная магнитные системы.
Строение трехфазного трансформатора
Трансформатор состоит из нескольких ключевых элементов, позволяющих обеспечить безопасную работу принципа электромагнитной индукции:
· Магнитопровод – служит в качестве крепежного элемента для всех частей оборудования. За счет его формируется направление движение основного магнитного потока. Особенности крепления обмоток к сердечнику магнитопровода определяют его тип. Он может быть броневым, стержневым или бронестержневым.
· Обмотки – 3 высшего напряжения и 3 низшего. При изготовлении обмоток небольшой мощности используется медь. Провод может иметь круглое или прямоугольное сечение.
· Бак – элемент трансформатора, внутри которого устанавливается его активная часть. Чаще всего он представлен в виде стального овального резервуара. При небольшой мощности охлаждение происходит естественным путем, а для трансформаторов высокой мощности требуется охлаждение при участии минерального масла. Оно выполняет 2 функции: охлаждение и повышение изоляции.
· Ввод – изготовленный из фарфора проходной изолятор.
· Вывод.
В зависимости от проводимых мощностей, на трехфазный трансформатор может устанавливаться дополнительная аппаратура:
· Расширительный бак – резервуар, объем которого равен примерно 10% объема трансформаторного масла. Он служит для компенсации изменений температуры при работе оборудования. С его помощью обеспечивается постоянное заполнения бака маслом, независимо от температуры воздуха и воздействующих нагрузок.
· Выхлопная труба – служит для защиты от разрушения бака в случаях, когда повышается давление внутри бака. Это происходит при внутренних повреждениях: КЗ, пробои и т.д. При этом выхлопная труба является вторым элементом защиты, который начинает работать в случае, если не произошло автоматическое отключение поврежденного трансформатора.
· Пробивной предохранитель – используется для предотвращения роста потенциала со стороны обмотки низшего напряжения при пробое между обмотками.
· Контрольные приборы и сигнализация – устройства, которые используются для отслеживания правильности работы и подачи сигналов при обнаружении неисправностей.
Использование дополнительных элементов позволяет обеспечить правильное и стабильное функционирование при работе трансформатора. С его помощью добиваются повышения безопасности работы, защиты от внутренних повреждений и разрывов изоляции.
Область применения трехфазных трансформаторов
Трехфазные трансформаторы чаще всего применяются в промышленности. Их используют в сетях, где требуется питать большие нагрузки, например, при работе станков ЧПУ. Они незаменимы для обеспечения производственных мощностей электроэнергией.
Сделайте заказ на трёхфазный трансформатор в нашей компании, и мы быстро осуществим доставку и монтаж оборудования. Мы оказываем всестороннее проектирование, внедрение и обслуживание оборудования на объектах.
Сколько стержней должен иметь магнитопровод трехфазного трансформатора?
Сколько стержней должен иметь магнитопровод трехфазного трансформатора?
Лучший ответ
смотря какой. либо 3 либо 5. иного не дано.
Федорено гореУченик (71) 4 года назад
классный зачёт по электротехнике. Училка рассказывала про бытовуху.
Остальные ответы
Да скоко хошь !
Федорено гореУченик (71) 4 года назад
спасибо большое
минимум один.
всё зависит от того как расположить обмотки
Похожие вопросы
Ваш браузер устарел
Мы постоянно добавляем новый функционал в основной интерфейс проекта. К сожалению, старые браузеры не в состоянии качественно работать с современными программными продуктами. Для корректной работы используйте последние версии браузеров Chrome, Mozilla Firefox, Opera, Microsoft Edge или установите браузер Atom.
Сколько стержней должен иметь магнитопровод трехфазного трансформатора
ОСОБЕННОСТИ КОНСТРУКЦИИ И РАСЧЁТ ТРАНСФОРМАТОРА ДЛЯ ТРЁХФАЗНОГО ПОЛУАВТОМАТА.
В статье 3-ф полуавтомат мы уже вкратце рассматривали трансформатор. Здесь же я расскажу о нём подробнее: каким он бывает, основные характеристики, требования, условия работы, расчёт, конструкция и многое другое.
Начнём с того что же такое трансформатор и зачем он нужен. Трансформатор это электрическое устройство, для повышения или понижения напряжения т.е. напряжение на его вторичной обмотке может не совпадать в напряжением на первичной. Напряжение на вторичной обмотке, зависит от напряжения на первичной и количества витков в обмотках. Вторая функция трансформатора заизолировать вторичную обмотку от сети, а это оченю важно для безопасной работы. Отношение витков первичной обмотки к количеству витков во вторичной обмотке называется коэфициент трансформации, он нам впоследствии потребуется при расчётах. Коэфициент трансформации показывает во сколько раз напряжение на вторичной обмотке будет меньше, чем напряжение на первичной. Так же коэфициент трансформации можно найти разделир первичное напряжение на вторичное. Ну так вот трансформатор конструктивно состоит из сердечника (или сердечников) и обмоток. Сердечники бывают торообразными (круглые в виде бублика), стержневыми (прямоугольные) и Ш образные. Каждый вид сердечника имеет свои плюсы и минусы. Наилучшей формой я считаю торообразные магнитопроводы, так как при одной и той же мощности со стержневыми и Ш образными формами, торы имеют меньшую массу, и по «жёсткости» наиболее подходят для полуавтомата. Для трёхфазного полуавтомата нужен трёхфазный сердечник, он хоть и редко встречается, но достать можно. Он представляет собой сердечник, очень похожий на Ш образный, только все три стержня у него одинаковые. Можно использовать сердечник от разнооьразных трансформаторов ТЗСИ. Если вам неудалось найти трёхфазный сердечник, это не беда, трансформатор можно будет намотать на трёх отдельных сердечниках (торы, стержневые, Ш образные). На сварочные характеристики это не повлияит, а в некоторых случаях будет даже лучше. Трёхфазный трансформатор должен иметь три первичные обмотки и три вторичные, и первичные и вторичные соединяются между собой звезда/звезда т.е. три конца первичных обмоток трансформатора, соединяются вместе, а оставшиеся три конца и отводы через переключатель идут в сеть. Вторичные обмотки соединяются аналогично, только три оставшихся провода идут на трёхфазный мост Ларионова.
Теперь расчёт трёхфазного трансформатора с регулировкой отводами: Напряжение на выходе полуавтомата должно находиться в пределах от 16 -минимальная ступень, до 30-максимальная ступень. Это позволит варить металл от жестянки до 6-10мм. Независимо от того на чём будет мотаться трансформатор, на одном или на нескольких сердечниках, напряжение каждой из трёх обмоток должно изменяться в пределах от 16/2,34=6,8 -минимальная ступень, до 30/2,34=12,8 -максимальная ступень. Далее определяем коэфициент трансформации 220 вольт (напряжение сети) делим на напряжение на вторичке на минимальной ступени: 220/6,8=32,3 на максимальной ступени 220/12,8=17,2. Далее считаем количество витков любой из вторичных обмоток трансформатора: W2=(45/S)*U2, где 45-специальный коэфициент, S-площадь поперечного сечения сердечника, U2- напряжение на вторичке на максимальной ступени (считали выше). Далее считаем количество витков любой из первичных обмоток. Первичка должна содержать: W1=W2*Ктр. ,где W1-количество витков первичной обмотки на максимальной ступени, Ктр-коэфициент трансформации на максимальной ступени (считали выше). На минимальной ступени первичка должна содержать витков: W1=W2*Ктр, где W1-количество витков первичкм на минимальной ступени, Ктр- коэфициент трансформации на минимальной ступени (считали выше). В итоге мы уже сосчитали количество витков в каждой вторичке, количество витков в первичке на максимальной и минимальной ступенях. Отводов по первичке можно распологать сколько угодно, эти отводы делаются в промежутке от максимального до минимального количества витков. Желательное количество отводов не менее 4-5, можно больше. Теперь расчитаем сечение обмрточных проводов. Есть такое понятие как плотность тока в проводе, от него зависит как будет греться трансформатор. Для обмоток из меди он берётся от2-3 А/мм2 -еле греется, до 7-8 А/мм2 -греется уже ощутимо и долго работать нельзя. В зависимости от того как долго вы будите работать выбераите плотность. Д ля алюминия (если мотаите обмотку им) плотность для меди нужно умножить на 1,5 и вы получите плотность тока для алюминия.
Другие интересные статьи:
- Сварочный полуавтомат своими руками.
- Сварочный из электродвигателя.
- Сварочный трансформатор — без схем и формул.
- Сварочный аппарат на тороидальном сердечнике