Устройство и принцип действия силового трансформатора простыми словами

Содержание

• Силовые трансформаторы — это переходник между линией и потребителем
• Из чего состоит силовой трансформатор
• Устройство и принцип работы силового трансформатора: как это работает
• Устройство силового трансформатора снаружи
• Конструкция силового трансформатора разных серий
• Вопросы и ответы

Силовой трансформатор состоит из трёх частей: стального сердечника, двух обмоток (входной и выходной) из медного или алюминиевого провода и масла, которое их охлаждает и изолирует (в сухих моделях масла нет, обмотки залиты смолой). Обмотки между собой не соединены: энергию из одной в другую переносит магнитное поле в сердечнике. Напряжение на каждой обмотке зависит от количества витков, поэтому сетевые 10 кВ превращаются в 0,4 кВ для потребителей. Теряется при этом мало: ТМ-630 по паспортным потерям отдаёт потребителям около 98,9 % полученной мощности.

Силовые трансформаторы — это переходник между линией и потребителем

По линиям электроэнергию передают на 10 или 35 кВ, потому что на высоких киловольтах провода меньше греются. Станкам, освещению и розеткам нужны 400 В. Между ними стоит силовой аппарат, чаще всего в подстанции рядом с объектом. Вот что с электричеством происходит внутри:

• напряжение снижается в 25 раз, с 10 до 0,4 кВ;
• сила тока, наоборот, возрастает примерно во столько же раз;
• частота остаётся той же, 50 Гц;
• мощность почти не теряется, потери составляют несколько процентов и меньше.

Энергии он не добавляет, лишь превращает 10 кВ с малым током в 0,4 кВ с большим.

Из чего состоит силовой трансформатор

Главных деталей шесть, и каждая отвечает за что-то одно. Проще всего представить их таблицей.

Работают здесь только сердечник и обмотки. Масло, бак и переключатель нужны, чтобы эта пара не перегревалась, не пробивалась и выдавала нужные 400 В.

Устройство и принцип работы силового трансформатора: как это работает

Всё держится на явлении электромагнитной индукции: переменное магнитное поле создаёт напряжение в проводе, сквозь который проходит. Последовательность такая:

1. На обмотку ВН подают переменный ток из сети.
2. Ток в ней намагничивает сердечник, и в стали возникает магнитное поле, которое 50 раз в секунду меняет направление.
3. Это поле проходит сквозь витки обмотки НН и создаёт в каждом витке одинаковое напряжение.
4. Эти доли складываются: чем меньше витков, тем ниже напряжение на выходе.

Условный пример: если в обмотке ВН 2500 витков, а в обмотке НН 100, напряжение снизится в 25 раз. Поэтому на постоянном токе схема не работает: он даёт неизменное поле, а наводит напряжение только поле, которое меняется.

Устройство силового трансформатора снаружи

Обмотки и сердечник спрятаны в баке, а всё, что за ними следит, выведено наружу. Вот что можно увидеть на масляной модели:

• Вводы ВН и НН на крышке или по бокам: фарфоровые изоляторы, сквозь которые к обмоткам подключают кабели.
• Ручка переключателя имеет пять положений, и крутить её можно только после отключения от сети.
• Над баком серии ТМ стоит маслорасширитель — небольшой бачок, куда масло расширяется, когда нагревается. Осушитель на нём не пускает внутрь влагу.
• Термометр на крышке показывает, насколько нагрелось масло.
• Пробки служат, чтобы долить масло, слить его или взять пробу на анализ.
• Болт заземления соединяет корпус с землёй.

На более мощных моделях добавляются газовое реле и предохранительный клапан. Они отключают питание или сбрасывают давление, если внутри произошла авария. Что означает каждая буква в названии серии, объясняет отдельная таблица с расшифровкой маркировки.

Конструкция силового трансформатора разных серий

Сердечник и обмотки у всех серий устроены одинаково. Отличается то, как защищены масло и обмотки, и можно ли менять напряжение без отключения.

Масляные серии дешевле и лучше охлаждаются, сухие безопаснее внутри зданий. Но сухой аппарат на 630 кВА без нагрузки теряет 1750 Вт против 600 Вт у масляного, поэтому выбор между сухим и масляным зависит от места установки.

Вопросы и ответы