Принцип работы силового трансформатора

Введение

Главная задача проведения испытаний силовых трансформаторов – постоянный мониторинг неисправностей во всех узлах такого оборудования, их своевременное устранение после обнаружения

Все это делается с одной целью – продолжение непрерывной работы важного узла в системе энергоснабжения многих энерго потребителей

Оценить, насколько надежен, экономически выгоден, безопасен и технически исправен силовой электроагрегат позволяют ряд его испытаний. Познакомится ближе с многими испытаниями электроустановки помогают их подробные рассмотрения на конкретных примерах. К примеру, детальное описание инструкции, как мегомметром проверить силовой трансформатор мощностью 250 кВа, в этой статье – наиболее эффективный выбор для такого знакомства.

Приемо-сдаточные испытания силового трансформатора являются финишным этапом проверки качества готового преобразователя после его монтажа. Проводится такая процедура только при полностью собранном оборудовании и с залитым трансформаторным маслом. Изучить подробнее условия работ вы сможете на сайте “Мегаватт-Сервис”.

Немного об этапах развития

При производстве трансформаторов используют свойства материалов: металлические, магнитные, неметаллические. Для производства современного оборудования применили свои знания и открытия многие исследователи прошлых лет. А. Г. Столетов выявил петлю гистерезиса и особенную структуру ферромагнитного сплава. Теорию электромагнитных цепей разработали Братья Гопкинсоны.

Электромагнитная индукция открыта М. Фарадеем, это явление заложено в основу действия трансформатора. Схема первого трансформатора впервые появилась в работах Генри и Фарадея в 1831 году. Но ученые тогда еще не рассматривали прибор в качестве преобразователя переменного тока.

Француз-механик в 1848 году запатентовал индукционную катушку, которая стала прообразом трансформатора. В 1876 году впервые изобрел трансформатор Яблочков П. Н. , прибор представлял собой стержень с несколькими обмотками. Трансформаторы, имеющие замкнутые сердечники, были сконструированы братьями Гопкинсами в 1884 году.

С применением масляного охлаждения прибор стал выполнять свои функции более надежно. Устройство помещалось в сосуды из керамики с маслом, это вело к повышению надежности обмоток. Русский изобретатель механик Доливо-Добровольский М. О. сконструировал первый трехфазный двигатель асинхронного типа, трехфазную систему переменного тока и впервые сделал трёхфазный трансформатор с мощностью 230 КВт, работающий от напряжения 5 В.

Силовые трансформаторы начали выпускать в 1928 году с открытием Московского завода трансформаторов. В начале 1900 годов английский металлург сделал первую тонну трансформаторной стали для производства сердечников. А в начале 30-х годов XX века отмечено появление магнитного насыщения на 50%, уменьшение потерь на гистерезис в 4 раза, возрастание магнитной проницаемости в 5 раз при комбинированном применении нагревания и прокатки.

Устройство трехфазного силового трансформатора

Основными частями трансформатора являются магнитопровод и обмотка. Магнитопровод собирается из листов электротехнической стали толщиной 0,3-0,5мм. Изоляция листов представляет собой покрытие лаковой пленкой листа стали с обеих сторон. Магнитопровод разделяется на стержни и ярмо. Стержень это вертикальная часть магнитопровода, на которую насаживается обмотка. Ярмо – это горизонтальная часть, которая замыкает магнитный поток.

Трехфазные трансформаторы чаще всего выполняются с тремя стержнями (стержневой тип), на которых располагаются три обмотки. Соединение стержней и ярма бывает двух видов – стыковое и шихтованное. Стыковое соединение – ярмо и стержни крепятся соединительными деталями, при этом удобно снимать обмотки. При шихтованном соединении – ярмо и стержни собираются листами стали внахлест, в этом случае уменьшается магнитное сопротивление магнитопровода за счет уменьшения воздушного зазора. Также механическая прочность шихтованного соединения выше, чем у стыкового соединения.

Обмотки трансформатора выполняют из медного проводника круглого или квадратного сечения. Изоляцией выступает кабельная бумага или хлопчатобумажная пряжа.

Магнитопровод с баком заземляют, для безопасности на случай обрыва обмотки.

В масляных трансформаторах магнитопровод с обмоткой опускают в бак, залитый трансформаторным маслом. Масло отбирает тепло от обмоток. Характеристики масла выше, чем у воздуха, следовательно, габариты масляного трансформатора и сухого трансформатора одной мощности более выигрышны у масляного трансформатора.

При изменении климатических условий уровень масла может меняться. Происходит это не в баке трансформатора, а в специальном расширителе, который представляет собой сосуд на крышке бака, сообщающимся с ним.

При ненормальных режимах, таких как короткие замыкания, может изменяться давление масла, из-за выделения газов в масле. Для сброса этого давления на трансформаторах используют выхлопную трубу. На верхней части трубы находится стеклянная пластина. При повышении давления пластина разлетается, и давление выходит из трансформатора.

На мощных трансформаторах предусмотрено газовое реле. При повышении давления из-за выброса газов (например, при коротких замыканиях внутри трансформатора) происходит срабатывание реле и идет сигнал на отключение выключателя. После чего трансформатор отключается от сети.

Соединение обмоток с сетью происходит через ввода трансформатора. Они бывают различной конструкции: с главной изоляцией фарфоровой покрышки, конденсаторные проходные изоляторы, с бумажно-масляной, полимерной, элегазовой, маслобарьерной изоляцией.

В трансформаторах встречается возможность изменять число витков обмоток (группы соединения обмоток). Для этих целей используются ПБВ (переключатель числа витков без возбуждения) и РПН (регулирование числа витков под нагрузкой).

Испытание силовых трансформаторов повышенным напряжением промышленной частоты.

Испытание изоляции обмоток трансформаторов повышенным напряжением переменного тока от постороннего источника производится вместе с вводами. Испытательное напряжение зависит от класса изоляции оборудования. Схема для испытания трансформатора повышенным напряжением частоты 50 Гц показана на рисунке 5. Время испытания составляет 1 мин. При отсутствии испытательной установки необходимой мощности испытание обмоток трансформаторов может не производится. Значение испытательного напряжения частотой 50 Гц приведено в таблице3.

таблица 3. испытательное напряжение силовых трансформаторов.рисунок 5. испытание силового трансформатора повышенным напряжением.

Определение коэффициента трансформации силовых трансформаторов.

Измерение коэффициента трансформации выполняется на всех ступенях переключателя ответвлений. Коэффициент трансформации необходимо измерять методом двух вольтметров при одновременном измерении напряжения на обмотках. Испытание производится путем подачи напряжения 380/220В на обмотку высшего напряжения.Схемы определения коэффициента трансформации приведены на рисунке

Для того чтобы не допускать ошибок, при измерении коэффициента трансформации, необходимо производить измерение напряжения одновременно на всех вольтметрах, что важно при возможных колебаниях в сети 380/220 В. Измеренный коэффициент трансформации не должен отличаться более чем на 2% от коэффициента трансформации того же ответвления других фаз

измерение коэффициента трансформации измерение коэффициента трансформации прибором коэффициент-3

Требования к распределительным устройствам: ОРУ, ЗРУ, ВРУ

ЛЭП подключается с ввода удалённой подстанции. Распределительные устройства: ОРУ, ВРУ, ЗРУ рассчитывают на протяжённость участка линии. СТ, ВЛ в РУ защищают от перенапряжения, токов короткого замыкания. Между РУ генерации электроэнергии и потребителем ставятся системы понижения напряжения. На 2 узлах: РУ, электрической подстанции ставятся мощные сивые установки. Они занимаются трансформацией электроэнергии большой мощности.

К промышленным относят мощные установки:

1. Силовые трансформаторы.
2. Автотрансформаторы.

Транспорт электрической энергии на далёкие расстояния требует уменьшать потери в РУ, оборудовании, магистральной сети. Применяется метод трансформации электричества. С генераторов электрический ток подаётся в СТ. Повышается напряжение до амплитуды ЛЭП.

Также вы можете прочитать информацию в книге, со страницы 55 до 76:Открыть книгу для чтения

Зачем нужно испытывать трансформаторы

Силовой трансформатор – важный передающий узел в составе мощной и сложной энергосистемы, обеспечивающей электропитанием значительное количество промышленных и бытовых энерго потребителей. Такой узел должен быть надежным и исправным продолжительное время, чтобы не происходило сбоя в полезной работе промышленных потребителей, не было недостачи в потреблении электроэнергии в быту обычными людьми.

Именно поэтому масляные и сухие силовые преобразователи напряжения постоянно испытывают:

• На заводах производителях многочисленными проверками и испытаниями на работоспособность – с целью гарантированного понимания, что сложное техническое устройство преобразования напряжения из одного класса в другой после изготовления полностью исправно и готово к дальнейшей работе на объекте;
• При монтаже в ансамбле системы снабжения, тестируя согласно специальной методике приемосдаточных испытаний – с целью понимания, что в момент транспортировки и последующей установки энергооборудования не произошло или не создано никаких дефектов или ошибок монтажа, которые не смогут обеспечить должное, стабильное питание необходимому количеству потребителей;
• Периодически в течении эксплуатации электроустановок и узлов, в результате которых также могут возникнуть определенные сбои или дефекты сложного передающего оборудования – для предотвращения предаварийных или аварийных режимов. Для выявления дефектов на ранних этапах и своевременного их устранения в эксплуатационном режиме с наименьшими потерями для всех энерго потребителей.

Подобный мониторинг, проверки работы силовых передающих устройств обеспечивают максимальное качество работы энергосистем в целом, а значит обеспечивается получение максимального количества и качества электроэнергии в промышленности и в бытовом секторе, что благоприятно влияет на уровень их коэффициента полезного действия.

Проверка группы соединения обмоток.

Проверка группы соединения обмоток трехфазных трансформаторов производится для установления идентичности групп соединения трансформаторов предназначенных для параллельной работы. Проверка производится при монтаже в случае отсутствия паспортных или заводских данных. В эксплуатации проверка производится при ремонтах с частичной или полной сменой обмоток. Схема проверки полярности и группы соединения обмоток приведена на рисунке 3. На обмотку ВН подают напряжение 2-4В постоянного тока, а к обмотке НН попеременно к каждой фазе подключают гальванометр с нулём по средине шкалы. По отклонению стрелки гальванометра вправо или влево и отсутствию отклонения при помощи таблицы 2 определяют группу соединения трансформатора. При определении правильности обозначений выводов необходимо руководствоваться тем, что при одноименных выводах отклонение прибора будет максимальным по сравнению с отклонением прибора при подключении к разноименным выводам.

рисунок 3. Проверка группы соединения обмоток гальванометром.таблица 2. зависимость группы от отклонения стрелки гальванометра.

Порядок проведения работ

• Выполнение в полном объёме организационных мероприятий согласно Правилам по охране труда при эксплуатации электроустановок, глава 4 пункт 4.1, глава 5 пункт 5.1
• Выполнение в полном объёме технических мероприятий, в том числе отключение подачи электроэнергии сторонними организациями.
• Поочерёдное отключение питания со стороны подачи высокого напряжения с созданием видимого разрыва, отключение рубильников и автоматов со стороны низкого напряжения, обязательная проверка отсутствия напряжения.
• Выполнение необходимых измерений и испытаний.
• Оформление технической документации.

Как устроены силовые трансформаторы

Ключевой узел каждого устройства – магнитопровод (сердечник) с двумя и более обмотками. Его изготавливают из стали с высокой магнитной проницаемостью. Он обладает способностью быстро намагничиваться даже в слабых магнитных полях и быстро размагничиваться при отсутствии магнитного поля. Сердечник изготавливают из тонких листов металла таким образом, чтобы стержни были вписаны в окружность.

Обмотки силового трансформатора производят из меди или алюминия. Каждый виток в обмотке изолирован от магнитопровода и других витков обмотки. Между основными элементами так называемой активной части трансформаторов, а именно обмотками, магнитопроводом и другими конструкционными элементами, специально оставляют пространство, чтобы охлаждающая жидкость (масло) могла циркулировать и тем самым отводить тепло от обмоток и магнитопровода. Электрический ток подается на первичную обмотку, а после его преобразования в трансформаторе с вторичной обмотки снимается вторичный ток, отличающийся от первичного на коэффициент трансформации, который зависит от соотношения количества витков в первичной и вторичной обмотках (рис. 1).

Рис. 1. Устройство силового трансформатора: 1 – первичная обмотка с числом витков w₁; 2 – вторичная обмотка с числом витков w₂; 3 – стержень магнитопровода; 4, 5 – ярмо магнитопровода

Основные элементы конструкции силовых трансформаторов

1. Для электрического присоединения обмоток высокого (ВН), среднего (СН) или низкого (НН) напряжения к соответствующим устройствам электрической сети (генераторам, двигателям, линиям электропередач и так далее) на трансформаторах устанавливаются вводы различного типа и конструкционного исполнения. Так, например, вводы на стороне ВН имеют высокое номинальное напряжение, а вводы на стороне НН рассчитаны на высокие номинальные токи, что непосредственно влияет на их конструкцию и размеры.

2. Для регулирования напряжения и, соответственно, тока на первичной и вторичной обмотках трансформатора путем изменения коэффициента трансформации за счет электрического соединения различного количества витков обмоток применяются два типа переключателей. Один из них производит переключение, т.е. регулирование, под нагрузкой (РПН), а другой производит переключение без нагрузки и без напряжения (ПБВ), что означает переключение без возбуждения

Оба типа переключателей, как правило, устанавливаются в обмотках ВН, так как они имеют меньшие значения номинального тока, что особенно важно для РПН из-за необходимости гашения возникающей при переключении дуги меньшей энергии, чем если бы это было на стороне НН.

3. На масляных трансформаторах большой мощности устанавливается масляная система охлаждения. Масляное охлаждение бывает:

• естественное;
• естественное с дутьем;
• принудительное – с направленным движением масла;
• принудительное с дутьем;
• принудительное масляно-водяное.

Дополнительное навесное оборудование

Дополнительное навесное оборудование совершенствует работу силовых трансформаторов (рис. 2). К нему относятся:

1) защита, отключающая трансформатор или подающая оповещающие сигналы, – газовое реле. Принцип действия газового реле для защиты трансформатора основан на контроле давления газа. Реле врезают в маслопровод трансформатора между баком и расширителем. В случае резкого повышения температуры, которое может возникнуть, например, из-за электрического разряда внутри бака трансформатора, начинает разлагаться масло, отчего внутри трансформатора образуется газ. Разогретые газы стремятся попасть в расширитель устройства, проходя через корпус реле;

2) система защиты от повышения давления охладителя, которая работает автоматически;

3) индикаторы температуры – измеряют температуру масла в маслонаполненном оборудовании;

4) прибор, измеряющий уровень масла;

5) система фильтрации и сушки масла;

6) влагопоглотители конденсата, образующегося под крышкой трансформатора, препятствуют его попаданию в масло.

ВЫБОР СИЛОВОГО ТРАНСФОРМАТОРА

Основным критерием выбора трансформатора на предприятии является его мощность и требования к надежности питания. Для отдельных категорий потребителей необходимо увеличивать количество устанавливаемых устройств для обеспечения бесперебойного питания.

Залогом высокой финансовой эффективности оборудования является грамотное проектирование оптимальной сети распределения электроэнергии. Но, кроме текущих затрат на приобретение и обслуживание установленных устройств преобразования электроэнергии, следует продумать перспективу развития или переоборудования производства, что повлечет за собой изменение требований к техническим характеристикам силовых трансформаторов.

Для обеспечения бесперебойного питания на предприятиях устанавливается два силовых трансформатора. Их мощность рассчитывается с тем условием, чтобы при неисправности одного из них, второй мог обеспечить потребителей нормальным питанием с учетом перегрузочной способности.

То есть, если на предприятии установлены два трансформатора, и они работают с коэффициентом загрузки по 0.7 каждый, то при отказе одного из них, второй будет работать с перегрузкой 40 %.

Использовать оборудование с низким коэффициентом загрузки экономически нецелесообразно.Также нужно учитывать колебания величины нагрузки в зависимости от времени.

При выборе силовых трансформаторов также необходимо уделять внимание защите. Защита бывает двух основных видов — защита от перегрузок т от внутренних повреждений

Для защиты от перегрузок применяется дифференциальная защита, в основе которой лежат трансформаторы тока, установленные на каждой фазе.

К внутренней защите относятся устройства, которые контролируют:

• уровень и давление масла;
• температуру обмоток и сердечника;
• наличие газов.

Измерение сопротивления изоляции:

1) обмоток с определением R60/R15. Проводится при капитальном, текущем ремонтах и в межремонтный период. Измерение сопротивления изоляции обмоток производится как до ремонта, так и после его окончания. Измерение проводят мегаомметром 2500 В по схемам табл. 2.2. При текущем ремонте измерение производится, если специально для этого не требуется расшиновка трансформатора. Для трансформаторов на напряжение 220 кВ сопротивление изоляции рекомендуется измерять при температуре не ниже 30°С, а до 150 кВ – не ниже 10°С. Наименьшие допустимые значения сопротивления изоляции, при которых возможно включение трансформаторов в работу после капитального ремонта, регламентируются табл. 2.17. При текущем ремонте и межремонтных испытаниях R60 и R60/R15 не нормируются, но они не должны снижаться за время ремонта более чем на 30% и должны учитываться при комплексном рассмотрении всех результатов измерений параметров изоляции и сопоставляться с ранее полученными. О порядке проведения измерений и оценке значения отношения R60/R15 следует руководствоваться также указаниями п. 2.2.3.

Таблица 2.17. Наименьшие допустимые сопротивления изоляции R60 обмоток трансформатора в масле

Номинальное напряжение обмотки высшего напряжения, кВ	Значения R60, МОм, при температуре обмотки, °С
10	20	30	40	50	60	70
До 35	450	300	200	130	90	60	40
110	900	600	400	260	180	120	80
Свыше 110	Не нормируется

Примечание: Данные табл. 2 ПЭЭП. Значения, указанные в таблице, относятся ко всем обмоткам данного трансформатора

2) ярмовых балок, прессующих колец и доступных для выявления замыкания стяжных шпилек. Проводится при капитальном и текущем ремонтах. Проверка изоляции доступных стяжных шпилек, ярмовых балок и прессующих колец для выявления замыкания производится у силовых масляных трансформаторов только при капитальном ремонте, а у сухих трансформаторов и при текущем ремонте.

Сопротивление изоляции доступных стяжных шпилек, ярмовых балок, прессующих колец измеряют мегаомметром на 2500 В для масляных трансформаторов и 1000 В для сухих силовых трансформаторов. Величина сопротивления изоляции не нормируется, но, для ориентировки, она находится в пределах 2-3 МОм для масляных трансформаторов для номинального напряжения 10 кВ и 10-20 МОм для трансформаторов 110 кВ и выше. Для сухих трансформаторов величина сопротивления изоляции находится в пределах 1-2 МОм. Стяжные шпильки и прессующие кольца проверяются относительно стали магнитопровода и ярмовых балок. Ярмовые балки проверяются относительно магнитопровода. При удовлетворительных результатах измерения изоляции стяжных шпилек и ярмовых балок последующие испытания проводятся напряжением 1000 В частотой 50 Гц. Продолжительность испытания 1 мин. В эксплуатации изоляция шпилек, ярмовых балок и прессующих колец считается неудовлетворительной при снижении более, чем на 50% от исходных величин. Наиболее распространенной причиной низкой изоляции являются заусеницы и грязь под стальными шайбами. После производства измерений заземление всех четырех ярмовых балок и магнитопровода должно быть восстановлено. Незаземленными остаются только стяжные шпильки ярма.

ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Силовые трансформаторы характеризуются:

• мощностью;
• значением напряжений высоковольтной и низковольтной обмоток;
• типом соединения и количеством катушек.

Для удобства классификации все силовые трансформаторы разбиты на 9 габаритных групп по своим основным характеристикам. Так, силовые трансформаторы с мощностью от 4 до 100 кВА и напряжением не выше 35 кВ, входят в первую группу.

Трансформаторы, у которых мощность выше 200000 кВА, а напряжение от 35 до 330 кВ, входят в 8-ю группу. Более мощные силовые трансформаторы находятся в 9-й группе.

Кроме мощности важной характеристикой является количество и исполнение обмоток. Большинство силовых трансформаторов имеют две трехфазных обмотки.. Два основных класса трансформаторов — сухие и масляные, характеризуются способами охлаждения – естественное или принудительное.

Два основных класса трансформаторов — сухие и масляные, характеризуются способами охлаждения – естественное или принудительное.

Отдельное место занимает способ изменения напряжения на низковольтной вторичной обмотке. Таких способов два — регулируемые под нагрузкой и требующие отключения нагрузки. Обычно регулировка выполняется со стороны высоковольтной обмотки, поскольку по ней протекает меньший ток и снижаются требования к контактным группам.

Такое решение также увеличивает точность регулировки, поскольку для переключения на одну и ту же величину, количество витков обмотки высокого напряжения больше.

Регулировка с отключением нагрузки (переключатель без возбуждения — ПБВ) конструктивно проще, но имеет небольшой предел изменения напряжения — не больше ± 5% и требует полного отключения питания и нагрузки во время переключения. Более сложно выполняется регулировка под нагрузкой — РПН, но там гораздо больший предел регулирования — вплоть до 16 % в обе стороны.

Следующая характеристика силовых трансформаторов — конструктивные особенности и климатическое исполнение. Основным параметром здесь является степень защиты электрооборудования.

Измерение сопротивления изоляции у трансформатора

Для измерений используется мегаомметр на напряжение 2500 В. Важная особенность: сопротивление изоляции на стороне НН, имеющей глухозаземленную нейтраль, невозможно измерить без отсоединения этой самой нейтрали от контура.

. Если же он невозможен, а при измерениях результаты будут сильно искажены, то при текущем ремонте можно их не производить. Но при капремонте они обязательны, измерения проводятся до и после его выполнения.

При измерениях на двухобмоточных трансформаторах мегаомметр подключается минимально по двум схемам. Сначала один из его выводов подключается к обмотке ВН, при этом обмотка НН соединяется с заземленным баком трансформатора и вторым выводом мегаомметра. Затем обмотки меняются местами: заземляется ВН, выводы от прибора подключаются к НН и баку.

При наличии трех обмоток логика подключения мегаомметра остается той же самой, только соединяется с баком не одна, а две обмотки. Для трансформаторов 16 кВА и выше добавляются еще два измерения: соединенных вместе обмоток ВН и СН относительно обмотки НН, соединенной с баком, а также всех обмоток относительно бака.

Видео об испытаниях высоковольтных трансформаторов:

Допустимые значения измеренных величин, относящиеся ко всем без исключения обмоткам трансформатора, указаны в таблице.

Измеренным значением сопротивления изоляции считается величина, которую показал прибор через 60 секунд после приложения измерительного напряжения (R60). Но при капремонте требуется и измерение коэффициента абсорбции (R60/R15). После ремонта и заливки маслом измеренные величины должны укладываться в нормы, приведенные в следующей таблице.

Принцип работы трансформатора

Принцип работы трансформатора основан на явлении электромагнитной индукции. Если на первичную обмотку подать переменное напряжение , то по виткам обмотки потечет переменный ток , который вокруг обмотки и в магнитопроводе создаст переменное магнитное поле. Магнитное поле образует магнитный поток , который проходя по магнитопроводу пересекает витки первичной и вторичной обмоток и индуцирует (наводит) в них переменные ЭДС – и . И если к выводам вторичной обмотки подключить вольтметр, то он покажет наличие выходного напряжения , которое будет приблизительно равно наведенной ЭДС (рис. 3).

Рис. 3 – Работа трансформатора без нагрузки

При подключении к вторичной обмотке нагрузки, например, лампы накаливания, в первичной обмотке возникает ток , образующий в магнитопроводе переменный магнитный поток изменяющийся с той же частотой, что и ток . Под воздействием переменного магнитного потока в цепи вторичной обмотки возникает ток , создающий в свою очередь противодействующий согласно закону Ленца магнитный поток , стремящийся размагнитить порождающий его магнитный поток (рис. 4).

Рис. 4 – Работа трансформатора с нагрузкой

В результате размагничивающего действия потока в магнитопроводе устанавливается магнитный поток равный разности потоков и и являющийся частью потока , т.е.

Результирующий магнитный поток обеспечивает передачу магнитной энергии из первичной обмотки во вторичную и наводит во вторичной обмотке электродвижущую силу , под воздействием которой во вторичной цепи течет ток . Именно благодаря наличию магнитного потока и существует ток , который будет тем больше, чем больше . Но и в то же время чем больше ток , тем больше противодействующий поток и, следовательно, меньше .

Из сказанного следует, что при определенных значениях магнитного потока и сопротивлений вторичной обмотки и нагрузки устанавливаются соответствующие значения ЭДС , тока и потока , обеспечивающие равновесие магнитных потоков в магнитопроводе, выражаемое формулой приведенной выше.

Таким образом, разность потоков и не может быть равна нулю, так как в этом случае отсутствовал бы основной поток , а без него не мог бы существовать поток и ток . Следовательно, магнитный поток , создаваемый первичным током , всегда больше магнитного потока , создаваемого вторичным током .

Величина магнитного потока зависит от создающего его тока и от числа витков обмотки, по которой он проходит.

Напряжение, которое выдает нам трансформатор на вторичной обмотке, зависит от количества витков, которые намотаны на первичной и вторичной обмотке!

где  – напряжение на вторичной обмотке – напряжение на первичной обмотке – количество витков первичной обмотки – количество витков  вторичной обмотки – сила тока первичной обмотки –  сила тока вторичной обмотки

Из этой формулы можно сделать вывод: увеличиваем напряжение – уменьшается ток, уменьшаем напряжение – увеличивается ток.

Отношение напряжений между первичной и вторичной обмотками называют коэффициент трансформации.

В трансформаторе соблюдается закон сохранения энергии, то есть  какая мощность в трансформатор заходит, такая и выходит.

Для переменного тока мощность определяется также, но только вместо постоянного напряжения берется среднеквадратичное напряжение.

Мощность трансформатора зависит от размеров сердечника, рабочей частоты преобразования.

Трансформаторы, которые выдают одинаковые напряжения на выходе и на входе, называют разделительными (развязывающими) (рис. 5).

Рис. 5 – Схематичное изображение разделительного трансформатора

Если вторичная обмотка содержит больше витков, чем первичная, то развиваемое в ней напряжение будет больше напряжения, подаваемого на первичную обмотку, и такой трансформатор называют повышающим (рис. 6). У повышающего трансформатора вторичная обмотка наматывается более тонким проводом, чем первичная, так как максимальный ток вторичной обмотки будет меньше тока первичной обмотки.

Рис. 6 – Схематичное изображение повышающего трансформатора

Если же вторичная обмотка содержит меньшее число витков, чем первичная, то и напряжение ее будет меньше, чем напряжение подаваемое на первичную обмотку, и такой трансформатор называют понижающим (рис. 7). Первичная обмотка понижающего трансформатора всегда будет намотана более тонким проводом, чем вторичная. Связано это с тем, что при понижении напряжения возможно увеличение тока во вторичной обмотке, следовательно, нужен провод большего сечения.

Рис. 7 – Схематичное изображение понижающего трансформатора

Защиты трансформатора

Ставятся стандартного типа защиты по ПУЭ:

1. Токовая защита нулевой последовательности от внешних замыканий на землю п.3.2.63.
2. Защиту от токов, вызванных внешними КЗ п.3.2.64.
3. Оперативное ускорение защиты от токов, обусловленных внешними КЗ с выдержкой времени 0,5 сек п.3.2.65 (АТ подстанций, блок-генератор СТ).
4. Газовая защита добавочного трансформатора п.3.2.71.
5. Защита контактного устройства РПН с реле давления, отдельным газовым реле п.3.2.71.
6. Дифференциальная токовая защита цепей стороны низшего напряжения (АТ) п.3.2.70 – 3.2.71.
7. Дифференциальная защита перегруза фаз.
8. От внутренних повреждений: уровень + давление масла, температура обмотки, стали сердечника, наличию газов.