Bagaimanakah transformator disusun dan berfungsi, ciri-ciri apa yang diambil kira semasa operasi

Dalam bidang kejuruteraan tenaga, elektronik dan cabang kejuruteraan elektrik yang terpakai, peranan besar diberikan kepada transformasi tenaga elektromagnetik dari satu jenis ke satu sama lain. Banyak peranti pengubah, yang dicipta untuk pelbagai tugas pengeluaran, menangani isu ini.

Sebahagian daripada mereka, yang mempunyai reka bentuk yang paling kompleks, melakukan transformasi aliran tenaga voltan tinggi yang kuat, sebagai contoh. 500 atau 750 kilovolt dalam 330 dan 110 kV atau dalam arah yang bertentangan.

Lain-lain bekerja sebagai sebahagian daripada peranti bersaiz kecil perkakas rumah, peranti elektronik, sistem automasi. Mereka juga digunakan secara meluas. dalam pelbagai bekalan kuasa peranti mudah alih.

Transformer beroperasi hanya dalam litar voltan selang frekuensi berbeza dan tidak digunakan untuk litar DC yang menggunakan jenis penukar lain.

Transformer dibahagikan kepada dua kumpulan utama: fasa tunggal, dikuasakan oleh satu rangkaian fasa ganti selari dan tiga fasa, yang dikuasai oleh rangkaian arus tiga fasa semasa.

Transformer sangat pelbagai dalam reka bentuk. Elemen utama pengubah ialah: teras keluli tertutup (teras magnet), belitan dan bahagian yang digunakan untuk melampirkan litar magnetik dan gegelung dengan belitan dan memasang pengubah dalam peranti penerus. Pipa teras direka bentuk untuk membuat jalan tertutup untuk fluks magnetik.

Bahagian litar magnet di mana lilitan terletak disebut rod, dan bahagian-bahagian di mana tidak ada lilitan dan yang berfungsi untuk menutup fluks magnetik dalam litar magnet disebut yokes. Bahan untuk litar magnet pengubah adalah lembaran keluli elektrik (pengubah keluli). Keluli ini boleh terdiri daripada pelbagai gred, ketebalan, rolling panas dan sejuk.

Prinsip umum operasi transformer

Kita tahu bahawa tenaga elektromagnet tidak dapat dilepaskan. Tetapi ia adalah adat untuk mewakilinya dalam dua komponen:

1. elektrik;

2. magnet.

Ia lebih mudah untuk memahami fenomena yang berlaku, menggambarkan proses, membuat pengiraan, reka bentuk pelbagai peranti dan litar. Seluruh bahagian kejuruteraan elektrik dikhaskan untuk mengasingkan analisis operasi litar elektrik dan magnetik.

Arus elektrik, seperti fluks magnet, mengalir hanya sepanjang litar tertutup dengan rintangan (elektrik atau magnet). Ia dicipta oleh kuasa pakai luaran - sumber voltan tenaga yang sepadan.

Walau bagaimanapun, apabila mempertimbangkan prinsip-prinsip operasi alat-alat pengubah, ia perlu untuk mengkaji kedua-dua faktor ini secara serentak dan mengambil kira kesannya yang rumit terhadap penukaran kuasa.

Pengubah paling mudah terdiri daripada dua belitan yang dibuat oleh penggulungan gegelung dawai terlindung di mana arus elektrik mengalir dan satu baris untuk fluks magnetik. Ia biasanya dipanggil teras atau teras magnetik.

Voltan dari sumber kuasa elektrik U1 digunakan untuk input satu penggulungan, dan dari terminal yang kedua, selepas penukaran kepada U2, dibekalkan ke beban yang disambung R.

Di bawah tindakan voltan U1 dalam penggulungan pertama, aliran I1 semasa mengalir melalui litar tertutup, nilai yang bergantung pada impedans Z, yang terdiri daripada dua komponen:

1. rintangan aktif wayar yang berliku;

2. komponen reaktif dengan sifat induktif.

Besarnya induktansi mempunyai pengaruh yang besar terhadap operasi pengubah.

Tenaga elektrik yang mengalir melalui penggulungan utama dalam bentuk I1 saat ini adalah sebahagian daripada tenaga elektromagnetik, medan magnet yang diarahkan secara serentak dengan pergerakan tuduhan atau lokasi lilitan wayar. Inti pengubah terletak di dalam pesawatnya - litar magnet, di mana fluks magnet F.

Semua ini jelas ditunjukkan dalam gambar dan diperhatikan dengan ketat semasa pembuatan. Litar magnet itu sendiri juga ditutup, walaupun untuk tujuan tertentu, misalnya, untuk mengurangkan fluks magnet, jurang dapat dibuat di dalamnya, meningkatkan daya tahan magnetnya.

Oleh kerana aliran arus utama melalui penggulungan, komponen magnet medan elektromagnetik menembusi litar magnetik dan beredar melaluinya, menyebarkan giliran penggulungan sekunder, yang ditutup kepada rintangan keluaran R.

Di bawah pengaruh fluks magnet, arus elektrik I2 diinduksi dalam penggulungan sekunder. Nilainya dipengaruhi oleh nilai kekuatan komponen magnet yang digunakan dan impedans litar, termasuk beban yang disambung R.

Apabila pengubah sedang beroperasi di dalam litar magnet, fluks magnet biasa F dan komponennya F1 dan F2 dicipta.

Bagaimana autotransformer disusun dan berfungsi

Antara alat pengubah, pembinaan mudah dipermudahkan, dengan menggunakan tidak dua lilitan yang dibuat secara berasingan, tetapi satu perkara biasa, dibahagikan kepada bahagian. Mereka dipanggil autotransformer.

Prinsip pengoperasian litar seperti ini hampir sama dengannya: tenaga elektromagnet input ditukar kepada output. Arus utama I1 mengalir melalui lilitan penggulungan W1, dan aliran I2 menengah melalui W2. Litar magnetik memberikan laluan untuk fluks magnetik F.

Autotransformer mempunyai sambungan galvanik antara litar input dan output. Memandangkan tidak semua kuasa penggunaan sumber ditukar, tetapi hanya sebahagian daripadanya, kecekapan yang lebih tinggi dibuat daripada pengubah konvensional.

Rekaan sedemikian boleh menjimatkan bahan: keluli untuk litar magnetik, tembaga untuk belitan. Mereka mempunyai berat dan kos yang kurang. Oleh itu, ia digunakan secara berkesan dalam sistem tenaga dari 110 kV ke atas.

Terdapat praktikal tiada perbezaan khas dalam mod operasi pengubah dan autotransformer.

Mod Operasi Transformer

Semasa operasi, mana-mana pengubah boleh berada di salah satu daripada negeri berikut:

• daripada kerja;

• mod diberi nilai;

• melahirkan;

• litar pintas;

• overvoltage.

Mod Penutupan

Untuk menciptanya, sudah cukup untuk menghapuskan voltan bekalan sumber tenaga elektrik dari penggulungan utama dan dengan itu tidak mengetepikan laluan arus elektrik menerusinya, yang selalu mereka lakukan tanpa gagal dengan peranti yang serupa.

Walau bagaimanapun, dalam praktiknya, apabila bekerja dengan struktur pengubah kompleks, langkah ini tidak memberikan langkah keselamatan sepenuhnya: voltan boleh kekal di belitan dan menyebabkan kerosakan pada peralatan, membahayakan kakitangan akibat pendedahan tidak sengaja untuk pelepasan semasa.

Bagaimana keadaan ini berlaku?

Untuk transformer bersaiz kecil yang berfungsi sebagai bekalan kuasa, seperti yang ditunjukkan dalam foto atas, voltan luaran tidak akan menyebabkan sebarang bahaya. Dia tidak mempunyai tempat untuk mengambilnya. Dan mengenai peralatan kuasa itu mesti diambil kira. Kami akan menganalisis dua sebab biasa:

1. menyambungkan sumber luaran elektrik;

2. kesan voltan yang diinduksi.

Pilihan pertama

Pada transformer kompleks, bukan satu, tetapi beberapa belitan digunakan, yang digunakan dalam litar yang berbeza. Kesemuanya mestilah terputus voltan.

Di samping itu, di substesen yang dikendalikan dalam mod automatik tanpa kakitangan operasi yang berterusan, transformer tambahan disambungkan ke bas transformer kuasa, dengan menyediakan keperluan sendiri pencawangnya dengan kuasa elektrik 0.4 kV.Ia direka bentuk untuk perlindungan kuasa, peranti automasi, pencahayaan, pemanasan dan lain-lain tujuan.

Mereka dipanggil jadi - TSN atau transformer tambahan. Sekiranya voltan dikeluarkan dari input pengubah kuasa dan litar sekundernya terbuka, dan kerja-kerja dijalankan di TSN, maka terdapat kemungkinan transformasi terbalik apabila voltan 220 volt dari bahagian bawah menembusi tinggi melalui bas kuasa yang disambungkan. Oleh itu, mereka mesti dimatikan.

Tindakan voltan teraruh

Sekiranya garis voltan tinggi yang berjalan di bawah voltan mengalir berhampiran bas pengubah yang terputus, maka arus yang mengalir melaluinya boleh menyebabkan voltan pada tayar. Ia adalah perlu untuk memohon langkah-langkah untuk menghapusnya.

Mod operasi yang dinilai

Ini adalah keadaan biasa pengubah semasa operasi yang dibuat. Arus dalam belitan dan tegasan yang dikenakan kepada mereka sesuai dengan nilai yang dikira.

Pengubah dalam mod beban nominal menggunakan dan menukarkan kapasiti sepadan dengan nilai reka bentuk untuk keseluruhan sumber yang disediakan untuknya.

Mod Idle

Ia dibentuk apabila voltan dibekalkan kepada pengubah dari sumber kuasa, dan beban diputuskan pada terminal penggulungan output, iaitu, litar terbuka. Ini menghilangkan arus arus melalui penggulungan sekunder.

Pengubah dalam mod terbiar memakan kuasa yang paling rendah, ditentukan oleh ciri reka bentuknya.

Mod litar pintas

Inilah keadaan ketika beban yang terhubung ke pengubah ternyata dipendekkan, dihancurkan dengan rantai dengan rintangan elektrik yang sangat rendah dan keseluruhan bekalan kuasa sumber voltan bertindak di atasnya.

Dalam mod ini, arus arus litar pintas yang besar hampir tidak terhad. Mereka mempunyai tenaga haba yang besar dan dapat membakar wayar atau peralatan. Lebih-lebih lagi, mereka bertindak sehingga litar kuasa melalui penggulungan menengah atau primer terbakar, pecah di tempat yang paling lemah.

Ini adalah mod yang paling berbahaya yang boleh berlaku semasa operasi pengubah, dan, pada bila-bila masa, masa yang paling tidak dijangka dalam masa. Penampilannya boleh diramalkan, dan pembangunan haruslah terhad. Untuk tujuan ini, mereka menggunakan perlindungan yang memantau lebihan arus yang dibenarkan pada beban dan mematikannya secepat mungkin.

Mod overvoltage

Gelombang transformer ditutup dengan lapisan penebat, yang dicipta untuk bekerja di bawah voltan tertentu. Semasa operasi, ia mungkin melebihi pelbagai sebab yang timbul di dalam sistem elektrik dan akibat pendedahan kepada fenomena atmosfera.

Di kilang, nilai voltan berlebihan yang ditentukan ditentukan, yang boleh bertindak pada penebat selama beberapa jam dan overvoltage jangka pendek yang dicipta oleh transien semasa menukar peralatan.

Untuk mengelakkan impak mereka, mereka membuat perlindungan terhadap kenaikan voltan, yang, sekiranya berlaku kecemasan, matikan kuasa dari litar dalam mod automatik atau had denyutan pelepasan.

Penerusan artikel:Jenis-jenis utama reka bentuk pengubah