Теперь давайте скажем пару слов об автотрансформаторе

Трансформатор

Трансформатор - это статическое электромагнитное устройство, выполненное из двух или более индуктивно взаимосвязанных обмоток намотанных на магнитопроводе и предназначенные для трансформирования за счет электромагнитной индукции переменного напряжения одной величины в другую (или сразу несколько) напряжений с сохранением векторов и частоты.

Главной особенностью трансформатора является то, что в нем первичная и вторичная обмотки гальванически развязаны (то есть, нет непосредственного электрического контакта). Схематически они выглядят так:

Существуют понижающие трансформаторы. В таких аппаратах напряжение преобразуется, например, с 110 кВ на 35 кВ или 10 кВ, либо же с 220 В на 12 В.

Повышающие трансформаторы. В данном случае в трансформаторе идет наоборот повышение рабочего напряжения, например, с 6 кВ до 110 кВ на ГРЭС.

Разделительные трансформаторы. В таком варианте напряжение на входе полностью совпадает с напряжением на выходе. Такие изделия предназначены для формирования гальванической развязки.

Автотрансформатор

Автотрансформатором называют такую разновидность трансформатора, у которого первичная и вторичная обмотка электрически (гальванически) взаимосвязаны. При этом у единой обмотки в наличии минимум три вывода, выполняя подключение к оным можно получить напряжение различного номинала.

Схематически их можно представить следующим образом:

Т.к. у автотрансформаторов отсутствует гальваническая развязка в случае нештатной ситуации (поломки) первичное высокое напряжение вполне может оказаться приложено к низкой стороне, что выведет из строя все приборы, подключенные в качестве нагрузки к низкой стороне.

Автотрансформаторы бывают с зафиксированным выходным напряжением и регулируемым. К регулируемым вариантам относятся такие изделия как ЛАТР (лабораторный автотрансформатор).

Автотрансформаторы могут быть как понижающими, так и повышающими, а вот разделительными они не способны быть в принципе.

Число обмоток у автотрансформатора напрямую связано с количеством фаз. Иначе говоря, если нам нужен автотрансформатор в однофазной сети, то он будет однообмоточным, если же в трехфазной, то трехобмоточным.

Примечание. Далее будут рассмотрены так называемые идеальные трансформаторы, в которых падение напряжения можно пренебречь. А значит, станет верным следующее равенство U1 = E1 и U2 = E2.

У трансформатора есть как минимум пара обмоток, которые намотаны на сердечник и они изолированы друг от друга.

Если на первичную обмотку подать напряжение от сети или же от любого другого источника питания, то протекающий в ней ток породит магнитный поток, который проходя через сердечник и вторичную обмотку наведет в последней ЭДС. Весь принцип взаимодействия реализован на таком явлении, как электромагнитная индукция.

При этом разница напряжений первичной обмотки и вторичной обмотки находится соотношением их витков (коэффициент трансформации).

Теперь давайте скажем пару слов об автотрансформаторе

Допустим на витки W1 обмотки автотрансформатора подсоединен источник переменной энергии, а на витки W2 подсоединен потребитель. Во время протекания переменного тока в обмотке автотрансформатора формируется переменный магнитный поток, образующий в обмотке электродвижущую силу, которая имеет прямую зависимость от числа витков.

У автотрансформатора коэффициент трансформации находится по такому же принципу что и у обычного трансформатора по следующему выражению:

K = U1/U2 = W1/W2

Существенные различия начинаются при рассмотрении протекающих токов.

Так как у нас подключена нагрузка, то в части обмотки c числом витков W2 формируется ток I2.

В верхней половине обмотки, где число витков равно (W1-W2) протекает ток I1 который будет сильно отличаться от тока в части обмотки, где витки W2. Там будет протекать результирующий ток, который согласно правилу Ленца, будет равен I2-I1.

А это означает, что в той части обмотки, с которой выполняется подача напряжения потребителю, ток будет существенно меньше чем в ток в нагрузке, то есть выражение верно.

I2-I1<< I2

Этот эффект позволяет существенно снизить затраты на саму обмотку, что удешевляет изделие.

 

2. Назовите известные системы охлаждения силовых трансформаторов

 

Охлаждение типа С

Буква С в маркировке показывает, что силовой трансформатор сухой – то есть в нем не предусмотрено использование трансформаторного масла для охлаждения. В данном случае обмотки и магнитопровод трансформатора охлаждаются естественной циркуляцией воздуха. Существуют модификации данной системы охлаждения: СГ – герметичное исполнение, СЗ – защищенный корпус.

Возможно наличие принудительной циркуляции воздуха на корпус трансформатора – это охлаждение системы СД.

 

Системы охлаждения С и их модификации характеризуются низкой эффективностью, поэтому применяются на трансформаторах малой мощности, как правило, до 1,6 МВ*А класса напряжения 6 и 10 кВ.

 

Система охлаждения М

Более мощные трансформаторы требуют более производительной системы охлаждения. М – естественная масляная система охлаждения, без принудительной циркуляции воздуха. Система охлаждения М предусматривает естественную циркуляцию масла в баке трансформатора. Тепло масла передается баку трансформатора, который охлаждается окружающим воздухом. Для более эффективного охлаждения на баке трансформатора устанавливаются радиаторы, состоящие из ребер или труб, по которым осуществляется циркуляция масла.

Система охлаждения М используется на силовых трансформаторах номинальной мощностью до 16 МВ*А. Отсутствие дополнительных устройств в конструкции трансформаторов данной системы охлаждения упрощает их эксплуатацию.

Обслуживающему персоналу необходимо лишь проверять уровень масла и температуру его верхних слоев. Уровень масла должен примерно соответствовать среднесуточной температуре окружающей среды с учетом нагрузки трансформатора (это актуально для всех типов охлаждения). Температура верхних слоев масла трансформаторов с охлаждением М и Д не должна превышать 95 град.

 

Охлаждение типа Д

Система охлаждения трансформатора Д – с дутьем и естественной циркуляцией масла. Трансформаторы данной системы охлаждения конструктивно имеют вентиляторы обдува, устанавливаемые в навесные радиаторы, по которым циркулирует трансформаторное масло.

Обдув трансформатора данной системы охлаждения включается при достижении температуры верхнего слоя трансформаторного масла 55 и более град., либо при достижении номинальной нагрузки трансформатора, не зависимо от температуры масла. Система охлаждения Д является более эффективной и используется для трансформаторов номинальной мощностью 16-80 МВ*А.