Силовые трансформаторы и автотрансформаторы, их принципы устройства, системы охлаждения

СТ предназначен для преобразования электроэнергии с одного напряжения на другое.

По кол-ву обмоток различного напряжения на каждую фазу, трансформаторы разделяются на двухобмоточные и трехобмоточные.

Обмотки одного и того же напряжения, обычно низшего, могут состоять из двух и более параллельных ветвей, изолированных друг от друга и заземленных частей. Такие трансформаторы называются трансформаторами с расщепленными обмотками.

К основным параметрам относятся:

Ø Номинальная мощность трансформатора называется указанная в заводском паспорте значение полной мощности на которую непрерывно может быть нагружен трансформатор в номинальных условиях места установки и охлаждающей среды при номинальных частоте и напряжении.

Ø Номинальное напряжение обмоток – это напряжение вторичной и первичной обмоток при холостом ходе трансформатора.

Ø Номинальный ток любой обмотки трансформатора определяется по её номинальной мощности и напряжению.

Ø Напряжение КЗ – это напряжение при подведении которого к одной из обмоток трансформатора при замкнутой накоротке другой обмотке в ней проходит ток равной номинальному.

Ø Ток ХХ характеризует активные и реактивные потери в стали и зависит от магнитных свойств стали, конструкции и от магнитной индукции.

Ø Потери ХХ и потери КЗ определяют экономичность работы трансформатора. Потери ХХ состоят из потерь в стали на перемагничивание и вихревые токи. Потери КЗ состоят из потерь в обмотках при протекании по ним токов нагрузки и добавочных потерь в обмотках и конструкции трансформатора.

Силовой трансформатор состоит из большого числа конструктивных элементов, основными из которых являются: магнитная система, обмотки, изоляция, выводы, бак, охлаждающее устройство, механизм регулирования напряжения.

В магнитной системе проходит основной магнитный поток трансформатора. Магнитопровод является конструктивной и механической основой трансформатора.

Обмотки трансформатора могут быть концентрические и чередующие. Обмотки должны обладать достаточной электрической и механической мощностью.

Изоляция трансформатора является ответственной частью, так как надежность работы трансформатора определяется в основном надежностью его изоляции. Активная часть трансформатора вместе с отводами и переключающими устройствами для регулирования напряжения помещают в бак.

Система охлаждения.

Естественное воздушное охлаждение трансформатора осуществляется путем естественной конвенции воздуха и частично лучеиспусканием в воздухе, такие трансформаторы получили название сухие.

Естественное масляное охлаждение выполняется для трансформаторов мощность до 16000 кВ·А включительно. В таких трансформаторах тепло выделяемое в обмотках и магнитопроводе, передаётся окружающему маслу которое, циркулируя по баку и радиаторным трубам, передает её окружающему воздуху.

Масляное охлаждение с дутьем и естественной циркуляцией масла. В данном случае навесных охладителей из радиаторных труб помещаются вентиляторы. Вентилятор засасывает воздух снизу и обувает нагретую верхнюю часть труб.

Масляное охлаждение с дутьем и принудительной циркуляцией масла через воздушные охладители. Электронасосы, встроенные маслопроводы создают непрерывную принудительную циркуляцию через охладители.

Масляно-водяное с принудительно циркуляцией масла охладителя состоят из трубок по которым циркулирует вода, а между трубками движется масло.

Автотрансформаторы.

Однофазный автотрансформатор имеет ОВ и ОС. Часть обмотки заключенная между выводами В и С называется последовательными, а между С и О общей.

При работе автотрансформатора в режиме понижения напряжения последовательно обмотки проходит ток Iв, который создает магнитный поток, наводит в общей обмотке ток Io. Ток нагрузки вторичной обмотки Ic складывается из тока Iв, проходящего благодаря гальванической связи обмоток и тока Io, созданного магнитной связью этих обмоток.

Ic = Ib + Io => Io = Ic - Ib

Полная мощность передаваемая авто трансформатором из первичной сети во вторичную называется проходной.

(Ub – Uc)·Ib = S_T - трансформаторная мощность;

Uc·Ib = Sэ - электрическая мощность

Преимущества автотрансформаторов по сравнению с трансформаторами той же мощности:

Ø Меньше расход материала.

Ø Меньшая масса, габариты.

Ø Меньшие потери и КПД

Ø Более легкие условия охлаждения

Недостатки автотрансформаторов:

Ø Необходимость глухого заземления нейтрали, что приводит к увеличению токов однородного КЗ.

Ø Сложность регулирования напряжения.

Ø Опасность перехода атмосферных перенапряжений вследствие электрической связи обмоток ВН и СН.