Как работят силови трансформатори?
Силовите трансформатори пренасят електрическа енергия чрез променящо се магнитно поле. Променливо напрежение, приложено към една намотка, създава променлив магнитен поток, който индуцира напрежение в друга намотка, свързана с този поток. Когато товарът е свързан, токът протича в изходната верига и трансформаторът черпи съответната входна мощност, заедно със своите загуби.
Съотношението на навивките на намотката определя основното съотношение на напрежението. Не създава допълнителна енергия. Това обяснение използва конвенционален AC трансформатор с две намотки като начална точка; практичните дизайни добавят изолация, охлаждане и други функции, за да поддържат този процес в рамките на електрическите и термичните ограничения на оборудването.
Как променливото напрежение създава магнитен поток
Намотката, свързана към източника, се нарича първична намотка. Когато се приложи променливо напрежение, магнитният поток се променя непрекъснато. В конвенционален трансформатор магнитната сърцевина осигурява път, който свързва намотките и поддържа тяхното електромагнитно свързване.
Последователността е по-лесна за разбиране като процес: AC напрежение се прилага към първичната обмотка, променливият поток свързва намотките и напрежението се индуцира във вторичната. Това са свързани електромагнитни ефекти, а не отделни механични въздействия. В конвенционален силов трансформатор няма въртящ се генератор.
Ролята на ядрото е магнитна. Това не е проводник, пренасящ първичния ток във вторичната верига. В обикновен трансформатор с отделни намотки енергията се пренася чрез магнитно свързване, докато изолационната система осигурява проектираното разделяне между веригите.
Как се индуцира напрежение в другата намотка
Намотка, свързана чрез промяна на магнитния поток, развива индуцирано напрежение. Следователно вторичната намотка има напрежение на клемите си дори преди външен товар да изтегли ток от нея. Свързването на подходящ товар завършва изходна верига и позволява на трансформатора да захранва този товар.
Това разграничение разделя напрежението от доставената мощност. Захранвана вторична обувка без свързан товар може да има напрежение, без да доставя полезна мощност на товара. Не трябва да се третира като безопасно само защото никой уред или верига не черпи ток.
„Първичен“ и „вторичен“ идентифицират входните и изходните роли в обяснението. Те не означават автоматично високо напрежение и ниско напрежение. При повишено приложение входната намотка работи при по-ниско напрежение; при понижаващо приложение, той работи при по-високо напрежение.
Как коефициентът на завъртане променя напрежението
В идеалния модел с две намотки съотношението на напрежението на намотката следва съотношението на завъртанията:
V2 / В1 = N2 / Н1
V1 и В2 са напреженията на първичната и вторичната намотка; Н1 и Н2 са съответните номера на завъртания. Повече вторични завои дават по-високо вторично напрежение. По-малкото вторични навивки дават по-ниско напрежение.
За чисто илюстративен идеален трансформатор, съотношение 2:1 първични към вторични завои би намалило 200 V през първичната намотка до 100 V през вторичната. Това е учебен пример, а не продуктова оценка на JSGK или препоръка за дизайн.
Стъпка нагоре и стъпка надолу
| Връзка | Резултат от напрежението | Значение |
|---|---|---|
| Повече вторични завои, отколкото първични завои | По-високо напрежение на вторичната намотка | Операция за увеличаване |
| По-малко вторични завои от първични завои | По-ниско напрежение на вторичната намотка | Понижаваща операция |
| Равни завои | Еднакви идеални напрежения на намотките | Няма промяна на номиналното напрежение в този опростен модел |
Реалните клемни напрежения се влияят от импеданса, натоварването и работните условия. За трифазен трансформатор връзката между напреженията на намотките и линейните напрежения също зависи от връзките на намотките. Не прилагайте формула за еднофазна намотка директно към номиналните стойности линия-до-линия, без да проверите разположението на връзката.
Какво се променя, когато товарът е свързан?
Когато вторичният захранва товар, вторичният ток произвежда магнитен ефект, който се противопоставя на допълнителен компонент на първичния ток. Трансформаторът черпи повече входен ток, колкото е необходимо за захранване на товара, в зависимост от неговите номинални стойности и работни условия.
Товарът определя колко ток се изисква; номиналната стойност на табелката на трансформатора е ограничение при определени условия, а не ток, който той насилва във всяка свързана верига. Леко натоварен трансформатор не осигурява непрекъснато пълната си номинална мощност.
| Състояние | Вторична страна | Първична страна |
|---|---|---|
| Под напрежение без външен товар | Може да има напрежение, без ток на външен товар | Токът на възбуждане и реалните загуби на празен ход остават |
| Подаване на товар | Токът на натоварване протича според свързаната верига | Входящият ток включва търсенето, необходимо за захранване на товара |
Защо по-високото напрежение не създава допълнителна мощност
В идеален трансформатор баланс на входната и изходната мощност. Увеличаването на напрежението съответства на по-нисък ток за същата прехвърлена мощност и сравними условия на фактор на мощността. Действителната изходна мощност е по-малка от входната, защото реалните трансформатори имат загуби.
Капацитетът на трансформатора обикновено се изразява в kVA или MVA, които описват привидната мощност. Тези стойности не трябва да се третират като идентични на kW или MW без да се вземе предвид факторът на мощността. Само съотношението на напрежението е недостатъчно за изчисляване на необходимия трансформаторен капацитет на проекта.
Защо истинските трансформатори имат загуби и температурни граници
Токът, протичащ през съпротивлението на намотката, произвежда топлина. Променливият магнитен поток също води до загуби в сърцевината, включително хистерезис и ефекти на вихрови токове. Други загуби зависят от конструкцията и условията на работа.
Някои загуби остават, докато трансформаторът се захранва с малко или без натоварване; други се увеличават с натоварване. Ето защо практическият трансформатор не може да бъде представен само чрез уравнение за идеално съотношение напрежение.
Охлаждането премахва топлината, така че оборудването да може да работи в определените температурни граници. Той не елиминира електрическите загуби и не прави възможно неограничено натоварване. Допустимото натоварване зависи от действителния трансформатор, охлаждащата му система и околната среда. Нито една цифра за ефективност или повишаване на температурата не се прилага за всеки силов трансформатор.
Работят ли по различен начин сухите и потопените в масло трансформатори?
И двете семейства използват електромагнитна индукция. Техните важни разлики се отнасят до това как активният модул е изолиран, охладен и инсталиран, а не до различен основен метод за промяна на напрежението.
Сухият трансформатор използва определената си твърда изолация и охлаждане, свързано с въздух. Дизайнът, потопен в масло, използва изолационна течност заедно с твърда изолация, със специфични за дизайна средства за пренос на топлина. Конкретните материали, корпуси и охладително оборудване трябва да бъдат проверени в одобрените технически документи.
The Преглед на трансформатора JSGK препратки към фамилии от сух тип и потопени в масло като поддържащо оборудване за интегрирани електрически проекти. Тези препратки помагат да се оформи дискусия за избор; те не са проверен каталог на самостоятелни модели за производство на трансформатори JSGK.
Какво означава това за проект за подстанция
Разбирането на процеса помага да се обясни защо спецификациите на проекта изискват напрежение, честота, капацитет, разположение на връзката и условия на охлаждане. Всеки описва различна част от необходимото работно задължение.
- Входно и изходно напрежение: дефинирайте електрическия интерфейс от всяка страна.
- Честота: трябва да съответства на предвидените условия на работа на оборудването.
- Капацитет: установява необходимото натоварване при определени условия.
- Връзки: засягат системния интерфейс, включително трифазни връзки.
- Охлаждане и околна среда: влияят на разрешената топлинна работа.
JSGK конфигурация на подстанция тип кутия поставя изискванията към трансформаторите наред с шкафовете за високо и ниско напрежение, загражденията и спомагателните системи. Трансформаторът пренася енергия между нивата на напрежение; заобикалящото оборудване осигурява собствени комутационни, защитни и разпределителни функции.
Често задавани въпроси
Може ли конвенционален силов трансформатор да работи при постоянен DC?
Не може да се захранва с постоянен постоянен ток по същия начин, както номиналното захранване с променлив ток. Постоянният постоянен ток не осигурява непрекъснатия променлив поток, необходим за нормална работа и може да причини повреден ток. Това не означава, че базираните на трансформатор електронни преобразуватели не могат да използват източник на постоянен ток; такива преобразуватели създават променяща се форма на вълната чрез комутационни вериги.
Трансформаторът променя ли честотата?
Конвенционалният променливотоков трансформатор не преобразува захранващата честота. Преобразуването на напрежението е различно от преобразуването на честотата.
Всички трансформатори електрически изолирани ли са?
Не. Конструкциите с отделни намотки и автотрансформаторите имат различно разположение на вериги. Не правете извод за галванична изолация само от думата „трансформатор“; проверете действителния дизайн.
Свържете принципа с необходимото задължение
Силовият трансформатор работи чрез променящ се поток, индуцирано напрежение и зависим от товара трансфер на енергия. Действителната му производителност зависи от дизайна и условията на работа. За интегриран проект за разпространение, обсъдете вашите изисквания за напрежение, капацитет и системен интерфейс с JSGK използвайки проектната еднолинейна схема и одобрените технически изисквания.