Трифазні трансформатори

Зміст

Вступ.........................................................................................................................5

1.Застосування трифазних трансформаторів........................................................8

2.Будова трифазних трансформаторів.................................................................10

3.Види трансформаторів.......................................................................................21

4.Принцип дії трифазних трансформаторів........................................................25

5.Обслуговування трифазних трансформаторів.................................................27

6.Неполадки в трифазних трансформаторів.......................................................39

7.Правила техніки безпеки та обов'язки при обслуговуванні електро устаткування..........................................................................................................41

Висновок.................................................................................................................49

Список використаної літератури..........................................................................50

Вступ

Трансформатором називають статичий електромагнітний пристрій, що має дві або більше число індуктивно-пов'язаних обмоток і призначене для перетворення за допомогою електромагнітної індукції однієї (первинної) системи змінного струму в іншу (вторинну) систему змінного струму. Трансформатори широко використовуються в промисловості та побуті для різних цілей. Зазвичай на електростанціях генератори змінного струму виробляють електричну енергію при напрузі 6-24 кВ, а передавати електроенергію на далекі відстані вигідно при значно більших напругах (110, 220, 330, 400, 500, і 750 кВ). Тому на кожній електростанції встановлюють трансформатори, які здійснюють підвищення напруги.

Для створення трансформаторів необхідно було вивчення властивостей матеріалів: неметалічних, металевих і магнітних, створення їх теорії.

Столетов Олександр Григорович (професор Московського університету) зробив перші кроки в цьому напрямку - виявив петлю гістерезису і доменну структуру феромагнетика (1880-е).

Брати Гопкинсон розробили теорію електромагнітних ланцюгів.

У 1831 році англійським фізиком Майклом Фарадеєм було відкрито явище електромагнітної індукції, лежаче в основі дії електричного трансформатора, при проведенні ним основоположних досліджень в області електрики.

Схематичне зображення майбутнього трансформатора вперше з'явилося в 1831 році в роботах Фарадея і Генрі. Проте ні той, ні інший не відзначали в своєму приладі такої властивості трансформатора, як зміна напруг і струмів, тобто трансформування змінного струму.

У 1848 році французький механік Г. Румкорфа винайшов індукційну котушку особливої конструкції. Вона з'явилася прообразом трансформатора.

30 листопада 1876, дата отримання патенту Яблочкова Павлом Миколайовичем, вважається датою народження першого

трансформаторазмінного струму. Це був трансформатор з розімкненим сердечником, який представляв собою стрижень, на який намотувалися обмотки.

Перші трансформатори із замкнутими сердечниками були створені в Англії в 1884 році братами Джоном і Едуардом Гопкинсон. У 1885 р. угорські інженери фірми «Ганц і К °» Отто Блаті, Карой Циперновський і Микша Дері винайшли трансформатор із замкнутим магнітопроводом, який зіграв важливу роль у подальшому розвитку конструкцій трансформаторів.

Велику роль для підвищення надійності трансформаторів відіграло запровадження масляного охолодження (кінець 1880-х років, Д.Свінберн). Свінберн поміщав трансформатори в керамічні посудини, наповнені олією, що значно підвищувало надійність ізоляції обмоток.

З винаходом трансформатора виник технічний інтерес до змінного струму. Російський електротехнік Михайло Осипович Доліво-Добровольський в 1889 р. запропонував трифазну систему змінного струму з трьома проводами (трифазна система змінного струму з шістьма проводами винайдена Ніколою Тесла, патент США № 381968 від 01.05.1888, заявка на винахід № 252132 від 12.10.1887) , побудував перший трифазний асинхронний двигун з короткозамкненою обмоткою типу «біляча клітка» і трифазною обмоткою на роторі (трифазний асинхронний двигун винайдений Ніколою Тесла, патент США № 381968 від 01.05.1888, заявка на винахід № 252132 від 12.10.1887), перший трифазний трансформатор з трьома стержнями муздрамтеатру, розташованими в одній площині. На електротехнічній виставці у Франкфурті-на-Майні в 1891 р. Доліво-Добровольський демонстрував досвідчену високовольтну електропередачу трифазного струму протяжністю 175 км. Трифазний генератор мав потужність 230 кВт при напрузі 95 В. 1928 можна вважати початком виробництва силових трансформаторів в СРСР, коли почав працювати Московський трансформаторний завод (згодом - Московський електрозавод).

На початку 1900-х років англійський дослідник-металург Роберт Хедфілд провів серію експериментів для встановлення впливу добавок на властивості заліза. Лише через кілька років йому вдалося поставити замовникам першу тонну трансформаторної сталі з добавками кремнію.

Наступний великий стрибок в технології виробництва сердечників був зроблений на початку 30-х років XX в, коли американський металург Норман П. Гросс встановив, що при комбінованому впливі прокатки і нагрівання у кременистої стали з'являються неабиякі магнітні властивості в напрямку прокатки: магнітне насичення збільшувалася на 50 %, втрати на гістерезис скорочувалися в 4 рази, а магнітна проникність зростала в 5 разів.

1.Застосування трифазних трансформаторів.

Для живлення різних вузлів електроприладів потрібні найрізноманітніші напруги. Блоки електроживлення в пристроях, яким необхідно кілька напруг різної величини, містять трансформатори з декількома вторинними обмотками або містять у схемі додаткові трансформатори. Наприклад, в телевізорі за допомогою трансформаторів отримують напруги від 5 вольт (для живлення мікросхем і транзисторів) до декількох кіловольт (для живлення анода кінескопа через помножувач напруги).

У минулому в основному застосовувалися трансформатори, що працюють з частотою електромережі, тобто 50-60 Гц.

У схемах живлення сучасних радіотехнічних та електронних пристроїв (наприклад в блоках живлення персональних комп'ютерів) широко застосовуються високочастотні імпульсні трансформатори. В імпульсних блоках харчування змінна напруга мережі спершу випрямляють, а потім перетворять за допомогою інвертора в високочастотні імпульси. Система управління за допомогою широтно-імпульсної модуляції (ШІМ) дозволяє стабілізувати напругу. Після чого імпульси високої частоти подаються на імпульсний трансформатор, на виході з якого, після випрямлення і фільтрації отримують стабільне постійна напруга.

Минулого мережевий трансформатор (на 50-60 Гц) був однією з найбільш важких деталей багатьох приладів. Справа в тому, що лінійні розміри трансформатора визначаються переданої їм потужністю, причому виявляється, що лінійний розмір мережевого трансформатора приблизно пропорційний потужності в ступені 1/4. Розмір трансформатора можна зменшити, якщо збільшити частоту змінного струму. Тому сучасні імпульсні блоки живлення при однаковій потужності значно легше.

Трансформатори 50-60 Гц, незважаючи на їхні недоліки, продовжують

використовувати в схемах живлення, в тих випадках, коли треба забезпечити

мінімальний рівень високочастотних перешкод, наприклад при високоякісному звуковідтворення.

2.Будова трифазного трансформатора

Потужний трансформатор високої напруги - це пристрій, який складається з великої кількості конструктивних елементів, основними з яких є: магнітна система (магнітопровід), обмотки, ізоляція, виводи, бак, охолоджувальний пристрій, механізм регулювання напруги, захисні та вимірювальні пристрої, візок.

У трансформаторах невеликої потужності бак має верхню знімну кришку, тому під час ремонту необхідно зняти цю кришку, а потім підняти активну частину з бака.

Якщо маса активної частини перевищує 25т, вона встановлюється на донну частину бака, а потім накривається дзвоникоподібною верхньою частиною бака і заливається маслом. Такі трансформатори з нижнім рознімним дном не потребують вантажопідйомних пристроїв, щоб вийняти активну частину, тому що після зливання масла верхня частина бака піднімається, відкриваючи доступ до обмоток і магнітопровода. Для зменшення втрат від потоків розсіювання стальні баки екрануються з внутрішньої сторони пакетами з електротехнічної сталі або пластинами з немагнітних матеріалів (мідь, алюміній).

У магнітній системі наявний магнітний потік трансформатора (звідси назва "магнітопровід"). Магнітопровід є конструктивною і механічною основою трансформатора. Слід зазначити, що якість електротехнічної сталі впливає на допустиму магнітну індукцію та втрати в магнітопроводі.

Магнітопровід і його конструктивні деталі є основою трансформатора, на якій встановлюють обмотки і кріплять провідники, що з'єднують обмотки з вводами, створюючи активну частину.

Магнітопровід з насадженими на його стержні обмотками - це активна частина трансформатора.Інші елементи трансформатора називаються неактивними ( допоміжними) частинами. Розглянемо

детальніше конструкцію основних частин трансформатора.

Магнітопровід в трансформаторі виконує дві функції: по-перше, він утворює магнітне коло, по якому замикається основний магнітний потік трансформатора, а по-друге, є основою для встановлення та кріплення обмоток, виводів, перемикачів. Магнітопровід має шихтовану конструкцію, тобто він виготовляється з тонких (товщиною близько 0,5мм) штампованих пластин з електротехнічної сталі або залізонікелевих сплавів, покритих ізолюючою плівкою (наприклад лаком). Така конструкція магнітопровода зменшує вихрові струми, які індукуються в ньому змінним магнітним потоком, і тим самим, зменшує втрати енергії в трансформаторі. Використовують також феритові магнітопроводи (осердя) з двох однакових половинок. Стержневі сердечники застосовують в трансформаторах потужністю понад 1кВт.

Силові трансформатори залежно від конструкції магнітопровода бувають трьох типів: стержневі, броньові, бронестержневі, а також тороїдальні.

У трансформаторах з тороїдальними магнітопроводами найбільш повно використовуються магнітні властивості матеріалу. Тороїдальні трансформатори мають малі потужності розсіювання і створюють слабі зовнішні магнітні поля.

Магнітопровід у тороїдальних трансформаторів має форму кільця, що виготовлене із сталевої стрічки. Ці трансформатори мають меншу масу, оскільки для їхнього виготовлення потрібно менше сталі та провода для обмоток. У них також майже відсутнє магнітне розсіювання. Індукція в тороїдальних осердях більша ніж у броньових або стержневих, тому можна зменшити розміри і вагу трансформаторів. Трансформатори з тороїдальним осердям мають кращі умови для охолодження обмоток, тому що витки розміщені по всьому тороїду. При цьому зменшується довжина витка, відповідно витрачається менше міді та підвищується коефіцієнт корисної дії трансформатора.

Рис.1. Магнітопровід трифазного трансформатора стержневого типу з обмотками :

а - вертикальні стержні, на яких розміщені обмотки, зверху і знизу замкнені ярмами; б - зовнішній вигляд магнітопровода; 1 - вертикальні стержні; 2 - обмотки; 3 - ярмо

У магнітопроводі стержневого типу ( рис.1, а) вертикальні стержні 1, на яких розміщені обмотки 2, зверху і знизу замкнені ярмами 3. На кожному стержні розміщені обмотки відповідної фази, де проходить магнітний потік цієї фази: у крайніх стержнях - потоки ФА і Фс , а в середньому стержні - потік Фв На рис.1,6 показано зовнішній вигляд Магнітопровіда. При цьому стержні мають ступінчатий переріз, що вписується в круг діаметром d ( рис.2).

а) б)

Рис.2. Форма перерізу стержнів: а - трансформаторів малої і середньої потужності; б - трансформаторів великої потужності; д - діаметр круга, в який вписуються стержні ступінчатого перерізу

Стержні трансформаторів великої потужності мають багато ступенів, що забезпечує краще використання площі круга всередині обмотки. Для поліпшення тепловіддачі інколи між окремими пакетами стержня залишають повітряні зазори 5-6мм, що служать вентиляційними каналами.

Магнітопровід броньового типу - це розгалужена конструкція з стержнем та ярмами, які частково прикривають обмотки (бронюють). Магнітний потік у стержні магнітопровода броньового типу в два рази більший, ніж в ярмах, кожне з яких має переріз, у два рази менший від перерізу стержня. Унаслідок технологічних труднощів виготовлення магнітопроводів броньового типу, їх використовують лише у силових трансформаторах дуже малої потужності (радіотрансформатори).

У трансформаторах великої потужності застосовують бронестержневу конструкцію магнітопровода, яка хоч і вимагає збільшених витрат електротехнічної сталі, але дає змогу зменшити висоту магнітопровода (НБ с

< Не) і висоту трансформатора.

Рис.3. Стикова (а) і шихтована (б) конструкції магнітопроводів

За способом спряження стержнів з ярмами розрізняють стикову і шихтовану конструкцію стержневого магнітопровода (рис.3).

При стиковій конструкції (рис.3, а) стержні і ярма збирають окремо. Обмотки накладають на стержні, а після цього прикладають верхнє і нижнє ярма, підклавши перед цим ізолюючі прокладки між стикуючими елементами, які зменшують вихрові струми, що виникають при взаємному перекритті листів стержнів і ярм. Після встановлення двох ярем всю конструкцію пресують і стягують вертикальними шпильками.

Шихтована конструкція магнітопроводів силових трансформаторів показана на (рис.3, б), в якій стержні та ярма збирають на перепліт. Зазвичай шар складається з 2-3 листів. У наш час магнітопроводи силових трансформаторів виготовляють з холоднокатаної електротехнічної сталі, в якій магнітні властивості вздовж напряму прокатки листів кращі ніж упоперек. Тому при шихтованій конструкції в місцях повороту листів на 90° появляються "зони несуміщення" напряму прокатки з напрямом магнітного

потоку. На цих ділянках спостерігається збільшення магнітного опору і зростання магнітних втрат. Для послаблення цього явища використовують для шихтовки пластини зі скошеними краями. У цьому випадку замість прямого стику (рис.4, а) одержують косий стик (рис.4, б), у якого "зона несуміщення" набагато менша.

Рис.4. Зони несуміщення при прямому (а) і косому (б) стиках

Недоліком магнітопроводів шихтованої конструкції є деяка складність збирання, оскільки для насадження обмоток на стержні потрібно розшихтовувати верхнє ярмо, а після насадження обмоток знов його зашихтовувати.

Рис.5. Опресування ярма:

1 - стержні; 2 - ярмові балки; 3 - ярмо

Стержні магнітопроводів для запобігання розхитування обпресовують (закріплюють), накладаючи на стержні бандаж із склострічки або сталевого дроту. Для обпресування ярем (рис.5) 3 та місць їх спряження з стержнями 1 використовують ярмові балки 2, які в місцях, що виходять за крайні стержні стягують шпильками.

Щоб запобігти виникненню різниці потенціалів між металевими частинами під час роботи трансформатора, що може викликати пробій ізоляційних проміжків, які розділяють ці частини, Магнітопровід і деталі його кріплення обов'язково заземлюють.

Заземлення виковують мідяим" стрічками,які вставляють між сталевими пластинами магнітопровода одними кінцями та прикріпляють їх до ярмових балок другими кінцями.

Обмотки. У сучасних трансформаторах для обмотки використовують транспонований провід, в якому окремі провідники в паралельному пучку

періодично змінюють своє положення. При цьому вирівнюється опір елементарних провідників, збільшується механічна міцність, зменшується товщина ізоляції та розміри магнітопровода.

Обмотки трансформаторів повинні мати достатню електричну та механічну міцність. Ізоляція обмоток і відводів від неї мають бути без пошкоджень, витримувати комутаційні й атмосферні перенапруги. Обмотки повинні витримувати електродинамічні зусилля, які з'являються при протіканні струмів КЗ (короткого замикання). Необхідно передбачити надійну систему охолодження обмоток, щоб не виникав недопустимий перегрів ізоляції.

Рис.6. Обмотки трансформаторів а) концентричні; б) дискові

За взаємним розміщенням на стержні обмотки трансформаторів можуть бути концентричними тадисковими. У першому випадку обмотки низької напруги НН і високої напруги ВН виконують у вигляді циліндрів і розташовуються на стержні концентрично одна відносно іншої (рис.6, а). Така конструкція прийнята в більшості силових трансформаторів. У другому випадку обмотки ВН и НН виконуються у вигляді невисоких

циліндрів з однаковими діаметрами і розташовують на стержні одна над іншою (рис.6, б).

Рис.7. Конструкція концентричних обмоток: а - циліндричні одношарові та двошарові обмотки; б -гвинтові обмотки; в - неперервні обмотки

Для того, щоб всі паралельні проводи мали однакове струмове навантаження, виконують транспозицію (перекладку) цих проводів.

У трансформаторах з масляним охолодженням магнітопровід з обмотками розміщується у баку з трансформаторним маслом (рис.7).

Трансформаторне масло відбирає тепло від обмоток і магнітопровода, які нагрілись внаслідок проходження по них струму. Трансформаторне масло, володіючи більш високою теплопровідністю ніж повітря, через стінки бака 4 і труби радіатора 5 віддає тепло в навколишнє середовище. Наявність трансформаторного масла забезпечує більш надійну роботу високовольтних трансформаторів, оскільки електрична міцність масла набагато більша від повітря. Масляне охолодження інтенсивніше від повітряного, тому габарити та вага масляних трансформаторів менші, ніж сухих трансформаторів такої ж потужності.

Рис.8. Конструкція трансформатора з масляним охолодженням:

1 - магнітопровід; 2\3 - обмотки; 4 - бак; 5 - труби радіатора; 6 - рукоятка перемикача напруги; 7 і 8 -вводи для під'єднання обмоток трансформатора до зовнішнього кола; 9 - розширювальний бачок

У трансформаторах потужністю до 20-30 кВ/А використовують баки з гладкими стінками. Щоб збільшити поверхню потужніших трансформаторів, яка охолоджується, стінки бака виготовляють ребристими або використовують трубчасті баки. Масло нагрівається, піднімається догори, а охолоджуючись, опускається вниз. При цьому масло циркулює в трубах, що сприяє більш швидкому його охолодженню.

Для компенсації об'єму масла при зміні температури, а також для захисту масла від окислення і зволоження при контакті з повітрям в трансформаторах використовують розширювальний бачок 9, що є циліндричною посудиною, яка розміщується над кришкою бака і сполучається з ним трубами. Коливання рівня масла із зміною його температури відбувається не в баку,

який завжди заповнений маслом, а в розширювальному бачку, який сполучений через вивід з атмосферою.

Трансформатор має дві або три обмотки, які розміщені на спільному манітопроводі (осерді), що виготовлений з феромагнітного матеріалу (рис.8). Одна з обмоток (первинна w1приєднується до генератора змінного струму, який потрібно перетворити. Струм первинної обмотки створює в магнітопроводі змінний магнітний потік Ф.

Магнітопровід трансформатора виготовляють завжди замкнутим, щоб магнітний потік проходив по осерді і не розсіювався в повітрі. Змінний магнітний потік індукує у вторинній обмотці змінну ЕРС, яка залежить від кількості витків цієї обмотки та швидкості зміни магнітного потоку згідно з законом електромагнітної індукції.

Широко використовуються броньові трансформатори, які мають розгалужений магнітний потік (рис.9 б). У них магнітопровід з середнім більш широким стержнем і двома боковими стержнями меншої ширини нагадують букву Ш, що замикається додатковою пластинкою. Обмотки розміщують на котушці, що натягується на середній стержень. Найчастіше використовують циліндричні обмотки.

Рис.9.

3.Види трансформаторів

Силовий трансформатор змінного струму - трансформатор, призначений для перетворення електричної енергії в електричних мережах і в установках, призначених для прийому і використання електричної енергії. Слово «силовий» відображає роботу даного виду трансформаторів з великими потужностями. Необхідність застосування силових трансформаторів обумовлена різною величиною робочих напруг ЛЕП (35-750 кВ), міських електромереж (як правило 6,10 кВ), напруги, що подається кінцевим споживачам (0,4 кВ, вони ж 380/220 В) і напруги, необхідного для роботи електромашин і електроприладів (найрізноманітніші від одиниць вольт до сотень кіловольт).

Силовий трансформатор постійного струму використовується для безпосереднього перетворення напруги у колах постійного струму. Термін «силовий» показує відмінність таких трансформаторів від вимірювальних пристроїв класу «Трансформатор постійного струму».

Автотрансформатор

Автотрансформатор - варіант трансформатора, в якому первинна і вторинна обмотки сполучені безпосередньо, і мають за рахунок цього не тільки електромагнітний зв'язок, а й електричну. Обмотка автотрансформатора має кілька висновків (як мінімум 3), підключаючись до яких, можна отримувати різні напруги. Перевагою автотрансформатора є більш високий ККД, оскільки лише частина потужності піддається перетворенню - це особливо істотно, коли вхідна і вихідна напруги відрізняються незначно.

Недоліком є відсутність електричної ізоляції (гальванічної розв'язки) між первинною і вторинною ланцюгом. Застосування автотрансформаторів економічно виправдано замість звичайних трансформаторів для з'єднання ефективно заземлених мереж з напругою 110 кВ і вище при коефіцієнтах

трансформації не більше 3-4. Істотним достоїнством є менша витрата стали для сердечника, міді для обмоток, меншу вагу і габарити, і в результаті - менша вартість.

Трансформатор струму

Трансформатор струму - трансформатор, що живиться від джерела струму. Типове застосування - для зниження первинного струму до величини, використовуваної в ланцюгах вимірювання, захисту, управління і сигналізації, крім того, трансформатор струму здійснює гальванічну розв'язку (відмінність від шунтових схем вимірювання струму). Номінальне значення струму вторинної обмотки 1 А, 5 А. Первинна обмотка трансформатора струму включається в ланцюг з вимірюваним змінним струмом, а у вторинну включаються вимірювальні прилади. Струм, що протікає по вторинній обмотці трансформатора струму, дорівнює струму первинної обмотки, поділеній на коефіцієнт трансформації. УВАГА! Вторинна обмотка токового трансформатора повинна бути надійно замкнена на низкоомную навантаження вимірювального приладу або накоротко. При випадковому або навмисному розриві ланцюга виникає стрибок напруги, небезпечний для ізоляції, оточуючих електроприладів і життя техперсоналу! Тому за правилами технічної експлуатації необхідно невикористовувані вторинні обмотки закорачивать, а всі вторинні обмотки трансформаторів струму підлягають заземленню.

Трансформатор напруги

Трансформатор напруги - трансформатор, що живиться від джерела напруги. Типове застосування - перетворення високої напруги в низьке в ланцюгах, у вимірювальних ланцюгах і ланцюгах РЗіА. Застосування трансформатора напруги дозволяє ізолювати логічні ланцюги захисту і ланцюга вимірювання від ланцюга високої напруги.

Імпульсний трансформатор

Імпульсний трансформатор - це трансформатор, призначений для перетворення імпульсних сигналів з тривалістю імпульсу до десятків мікросекунд з мінімальним спотворенням форми імпульсу. Основне застосування полягає в передачі прямокутного електричного імпульсу (максимально крутий фронт і зріз, відносно постійна амплітуда). Він служить для трансформації короткочасних відеоімпульсів напруги, зазвичай періодично повторюються з високою шпаруватістю. У більшості випадків основна вимога, що пред'являється до ІТ полягає в неспотвореної передачі форми трансформованих імпульсів напруги; при дії на вхід ІТ напруги тієї чи іншої форми на виході бажано отримати імпульс напруги тієї ж самої форми, але, бути може, інший амплітуди або іншої полярності.

Розділовий трансформатор

Розділовий трансформатор - трансформатор, первинна обмотка якого електрично не пов'язана з вторинними обмотками. Силові розділові трансформатори призначені для підвищення безпеки електромереж, при випадкових одночасних доторків до землі і струмоведучих частин або неструмоведучих частин, які можуть опинитися під напругою у разі пошкодження ізоляції. Сигнальні розділові трансформатори забезпечують гальванічну розв'язку електричних ланцюгів.

Узгоджувальний трансформатор

Узгоджувальний трансформатор - трансформатор, застосовуваний для узгодження опору різних частин (каскадів) електронних схем при мінімальному спотворенні форми сигналу. Одночасно узгоджувальний трансформатор забезпечує створення гальванічної розв'язки між ділянками схем.

Пік-трансформатор

Пік-трансформатор - трансформатор, що перетворює напругу синусоїдальної форми в імпульсну напругу з мінливих через кожні полперіода полярністю.

Здвоєний дросель

Здвоєний дросель (зустрічний індуктивний фільтр) - конструктивно є трансформатором з двома однаковими обмотками. Завдяки взаємній індукції котушок він при тих же розмірах більш ефективний, ніж звичайний дросель. Здвоєні дроселі отримали широке поширення в якості вхідних фільтрів блоків живлення; в диференціальних сигнальних фільтрах цифрових ліній, а також в звуковій техніку.

4.Принцип дії трифазних трансформаторів

Принцип роботи трансформатора розглянемо на прикладі однофазного трансформатора з двома обмотками, первинна обмотка Якого з числом вітків w1 включена в однофазних ятір змінного Струму з напругою u1, а вторинна обмотка з числом вітків w2 замкнута на Опір НАВАНТАЖЕННЯ Zн. Під дією прікладеної напруги u1 Первін обмотку протікає струм i1, что створює магніторушійну силу первинної обмотки F1 = i1 · w1, яка виробляти до появи змінного магнітного потоку. Основна частина потоку (Потік взаємоіндукції Ф0) замікається по магнітопроводі, зчіплюється з обома обмотками и наводити в них ЕРС e1 та e2. Невелика частина потоку Ф? 1, названа потоком розсіювання первинної обмотки, замікається по повітрю безпосередно вокруг цієї обмотки.

У вторінній обмотці ЕРС e2 віклікає струм i2, на опорі НАВАНТАЖЕННЯ Zн знімається Вихідна Напруга u2 = i2 · Zн и Вихідна Потужність P2 = u2 · i2. Одночасно струм i2 створює магніторушійну силу вторінної обмотки F2 = i2 · w2, напрямок Якої в контурі магнітопроводу візначається за правилом Ленца. Значення потоку взаємоіндукції Ф0 візначається результуюча дією магніторушійної сили F1 и F2. У обох обмотках ЕРС взаємоіндукції візначаються відповідно до закону електромагнітної індукції:

e1 = - w1dФ0/dt; e2 = - w2dФ0/dt

Потік Ф1 наводити ЕРС самоіндукції в первінній обмотці:

e?1 = - L?1di1/dt

де L?1 – індуктивність первинної обмотки, відповідна до потоку розсіювання.

При збільшенні струму навантаження i2 магніторушійна сила F2 прагне

зменшити потік Ф0 і тим самим – ЕРС e1. Оскільки трансформатори виконують з мінімальними потоками розсіювання і мінімальним активним опором обмоток, основна частина прикладеної напруги u1врівноважується ЕРС e1, яка спрямована в контурі обмотки зустрічно напрузі u1. При незмінній амплітуді напруги u1 струм i1 збільшується. Таким чином, приріст вихідної потужності покривається за рахунок збільшення споживаної потужності P1 = u1·i1. Збільшення струму i1призводить до збільшення магніторушійної сили F1, і потік Ф0 відновлюється до колишнього значення. Невелике зменшення потоку може бути викликане падінням частини прикладеної напруги на опорі обмотки. Ця зміна тим більша, чим менша потужність трансформатора, однак при зміні струму навантаження від нуля (холостий хід) до номінального значення воно не перевищує декількох відсотків.

Трифазні трансформатори потужністю в одиниці і десятки кВ · А зазвичай виготовляютьт з єдиною магнітною системою фаз. В цьому випадку конструкція магнітної системи нагадує конструкцію магнітної системи однофазного броньового трансформатора з тією лише різницею, що тут поперечний переріз всіх трьох стрижнів однаковий. Основні схеми з'єднання обмоток фаз – зірка і трикутник. При схемі зірка кінці обмоток з'єднуються в загальну нульову точку, початки під'єднують до зовнішнього ланцюга. При схемі трикутник по черзі з'єднують початки і кінці обмоток фаз.

Трифазні трансформатори широко використовуються як трансформатори статичних перетворювачів, що застосовуються для живлення електроприводів.

5.Обслуговування трифазних трансформаторів

Дефектацією трансформатора називають комплекс робіт з виявлення характеру і ступеню пошкоджень його окремих частин.Послідовність розбирання трансформатора залежить від його конструкції. Під час повного розбирання трансформатора з розширювачем зливають масло до рівня нижчого від ущільнення прокладки кришки трансформатора і знімають розширювач, попередньо від'єднавши його від кришки. Якщо на

патрубку, що виходить від розширювача до кришки, встановлено газове реле,

розбирання починають з демонтажу реле. Розбирати трансформатор слід обережно.

Кришку з виймальною частиною знімають стропильними захватами та піднімальними механізмами. Припіднявши кришку на 10-15 мм, оглядають положення ущільнювальної прокладки та її зберігають для повторного використання. Тривалість перебування виймальної частини трансформатора поза межами масла не повинна перевищувати 12год при вологій погоді та 16 год при сухій. Починають відлік часу з початку зливання масла з бака трансформатора. Виявлені дефекти фіксують у дефектаційній карті стандартного зразка. При дефектації трансформаторів старих конструкцій з пошкодженими обмотками, відомостей про які може не виявитися, знімають ескізи обмоток і виводів. Для цього використовують різні пристрої, в тому числі дуже прості за конструкцією і зручні у використанні пристрої (шукач, прилад живлення, індикатор).

Рис.10. Прилади для визначення місць виткового замикання в обмотках трансформаторів: а -секційний шукач; б - щільовий шукач; в - секційний прилад живлення; г – індикатор

Прилад живлення виконують у двох варіантах: з П-подібним осердям, аналогічно секційному шукачу, але з більш сильною котушкою і кнопкою у торці для короткочасного вмикання (рис 10, в), або у вигляді стержневої конструкції, довгий стержень з суцільною обмоткою витків по всій довжині.

Індикатор (рис.10, г) складається з мікроамперметра, вмонтованого в одному корпусі з випрямлячем, підсилювачем та регулятором чутливості.

Замикання в секційних однопроводових обмотках виявляють наступним чином. Включають стержневий прилад живлення 2 ( рис.11, а) в мережу напругою 36, 127 або 2205 і вставляють його в обмотку, яку перевіряють, як вказано на рис.18, потім з протилежної приладу живлення сторони вставляють почергово в кожну секцію шукач 3. Прилад дає змогу визначити місце замикання витків в обмотках будь-якого діаметра.

Рис.11. Визначення місця замкнення витків в обмотках силових трансформаторів: a - по вертикалі обмотки; 6-у радіальному напрямі; в - по горизонталі обмотки; г - положення оператора; 1 - секційне джерело живлення; 2 - стержневе джерело живлення; 3 - шукач; 4 – індикатор

Ремонт обмоток трансформаторів