Какой режим работы трансформатора называется номинальным

Силовые трансформаторы: номинальные режимы работы и величины

Номинальным режимом работы трансформатора называют режим, для которого предназначен трансформатор заводом-изготовителем. Условиями, определяющими номинальный режим работы трансформатора , являются: номинальные напряжения, мощность, токи и частота, обозначенные на его щитке, а также номинальные условия охлаждающей среды.

Номинальные напряжения обмоток

Номинальными напряжениями обмоток трансформаторов называют те напряжения, при которых они предназначены для нормальной работы. У понижающих трансформаторов номинальные напряжения первичных обмоток равны номинальным напряжениям соответствующих электросетей, т. е. электроприемников.

У повышающих, а также у понижающих трансформаторов, присоединяемых непосредственно к сборным шинам или выводам генераторов, номинальные напряжения первичных обмоток на 5% выше номинальных напряжений соответствующих электросетей. У вторичных обмоток номинальным называют междуфазное напряжение, получаемое на зажимах вторичных обмоток трансформатора при его холостом ходе и подведении к зажимам первичной обмотки номинального первичного напряжения.

Превышение напряжения, подводимого к зажимам основного вывода или какого-либо ответвления первичной обмотки, допускается не выше +5% напряжения, указываемого на заводском щитке трансформатора для основного вывода или для данного ответвления.

Номинальной мощностью трансформатора называют мощность, на которую трансформатор может быть непрерывно нагружен в течение всего своего срока службы, нормально принимаемого равным порядка 20 — 25 годам.

Номинальная мощность трансформатора связана с температурными условиями, т. е. зависит от допустимой температуры нагрева его обмоток, от условий охлаждения трансформатора и т. д. Ознакомимся более подробно с этими температурными условиями.

Большинство трансформаторов имеет масляное охлаждение («масляные» трансформаторы). У таких трансформаторов магнитопроводы с обмотками находятся в стальных баках, залитых трансформаторным маслом, являющимся минеральным изоляционным маслом, полученным из нефти. Тепло, выделяющееся в обмотках и магнитопроводе трансформатора в процессе его работы, с помощью масла передается охлаждающей трансформатор среде — воздуху (воздушное охлаждение) или воде (водяное охлаждение).

Для масляных трансформаторов с воздушным охлаждением, установленным в местностях, где наивысшая температура воздуха достигает +35° С, среднее превышение температуры обмоток над температурой воздуха не должно превосходить +70° С (измеренное методом сопротивления). Для отечественных трансформаторов превышение температуры обмоток, равное +70°С, соответствует их номинальной нагрузке. При температуре воздуха +35° С средняя температура нагрева обмоток трансформатора составляет при этом 70°+35° = 105° С.

Если в эксплуатации температуру нагрева обмоток трансформатора постоянно поддерживать равной +105° С, то, как показывают исследования заводов-изготовителей, срок его службы не превысит нескольких лет. Однако при номинальной нагрузке трансформатора температура нагрева обмоток +105° С будет постоянной только в том случае, если постоянной будет температура воздуха, равная +35°С.

В действительности же температура окружающего воздуха никогда не бывает постоянной, а изменяется как в течение суток, так и в течение года, поэтому и температура нагрева обмоток трансформатора изменяется в пределах от + 105° С до некоторого меньшего значения. При этом срок службы трансформатора, естественно, удлиняется. Поэтому указанную выше наибольшую температуру обмоток + 105° С следует понимать как верхний предел средней измеренной по сопротивлению температуры, допустимой для безопасной работы трансформатора на несколько часов в сутки в те сравнительно немногие дни, когда температура окружающего воздуха достигает максимума +35° С.

У трансформаторов без принудительной циркуляции масла наибольшее превышение температуры верхних слоев масла (у крышки) над температурой окружающего воздуха не должно превышать 60° С. При температуре окружающего воздуха +35° С это соответствует наибольшей наблюдаемой (по термометру) температуре масла +95° С. Для трансформаторов с принудительной циркуляцией масла, например с масловодяным охлаждением, температура масла на входе в маслоохладитель допускается не выше 70° С. Для трансформаторов с масловоздушным охлаждением максимально допустимая температура масла указывается заводом-изготовителем.

Учитывая сказанное, под номинальной мощностью трансформатора следует понимать мощность, на которую непрерывно может быть нагружен трансформатор, установленный на открытом воздухе, при номинальных температурных условиях охлаждающей среды, при воздушном охлаждении определяемых как температура воздуха, естественно изменяющаяся на протяжении года. При других видах охлаждения номинальные температурные условия охлаждающей среды указываются заводами-изготовителями трансформаторов.

Отметим, что раньше номинальную мощность трансформаторов, устанавливаемых на открытом воздухе, пересчитывали в зависимости от среднегодовой температуры охлаждающего воздуха. В результате пересчета при среднегодовой температуре окружающего воздуха меньше +5° С номинальную мощность трансформатора увеличивали, а при среднегодовой температуре больше +5° С, наоборот, уменьшали.

Исследования влияния вязкости масла на охлаждение трансформаторов показали, что подобного пересчета делать не надо, так как при пониженной температуре воздуха вязкость масла возрастает, вследствие чего ухудшается теплоотдача от обмоток, а при повышенной температуре воздуха, наоборот, вязкость масла уменьшается, а теплоотдача от обмоток трансформатора увеличивается.

Кроме установки на открытом воздухе, трансформаторы с воздушным охлаждением часто размещают в закрытых неотапливаемых помещениях — камерах, в которых обычно предусматривают естественную вентиляцию с подводом холодного воздуха и отводом нагретого воздуха через специальные вентиляционные отверстия соответственно в нижней и верхней частях камеры. Несмотря на вентиляцию, условия охлаждения трансформаторов в камерах все же хуже, чем установленных на открытом воздухе, что несколько снижает их срок службы. Однако трансформаторы, установленные в камерах с естественной вентиляцией, разрешается при среднегодовых температурах воздуха в камере до 20° С непрерывно нагружать на их номинальную мощность.

Номинальными токами первичной и вторичной обмоток трансформатора называют токи, определенные по номинальным мощностям соответствующих обмоток.

Под номинальной нагрузкой понимают нагрузку, равную номинальному току.

В режиме работы трансформатора без перегрузки при любых положениях переключателя ответвлений, а также при любых значениях подведенного к первичной обмотке напряжения (но не выше +5% величины напряжения данного ответвления) вторичная обмотка трансформатора может быть нагружена не выше ее номинального тока.

Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Трансформаторы. Режим работы

Многие электромагнитные устройства являются многорежимными, таковыми являются и трансформаторы. Режимы работы трансформаторов подразделяются на следующие:

• холостой ход;
• рабочий;
• номинальный;
• аварийный.

Рассмотрим перечисленные выше режимы трансформатора на примере однофазного устройства. Физика работы многофазных трансформаторов в этом смысле ничем не отличается от однофазных. Для простоты понимания воспользуемся электромагнитной схемой идеального трансформатора (см. Рис.1).

На Рис.1 применены следующие обозначения:
индексы 1 относятся к первичной обмотке, 2 к вторичной;
A и N – зажимы подвода переменного напряжения U₁;
U₁ – переменное напряжение на сопротивлении нагрузки Z_n;
W₁ и W₂ – число витков обмоток;
I₁ и I₂ – токи обмоток;
Ф – магнитный поток в магнитопроводе I_m (сердечнике трансформатора);
е – ЭДС витка обмотки, а E₁ и E₂ – суммарные ЭДС обмоток.

Изменение вторичного напряжения трансформатора выражается зависимостью вторичного напряжения от вторичного тока.

Эта зависимость называется внешней характеристикой трансформатора (см. Рис.2).

Холостой ход трансформатора

Холостой ход трансформатора на диаграмме Рис.2 соответствует точке 1. При этом нагрузка отключена от вторичной обмотки, как это изображено на Рис.3.

Холостой режим трансформатора является рабочим для трансформатров напряжения. При этом потребление энергии трансформатором минимально.

Номинальный режим трансформатора

Номинальный режим работы трансформатора обозначен на диаграмме Рис.2 точкой 2. Как правило этот режим ограничивается допустимым нагревом обмоток при номинальных токах. Номинальный режим имеет пониженный КПД (коэффициент полезного действия) работы трансформатора, поэтому в эксплуатации он, как правило, не применяется.

Рабочий режим трансформатора

Рабочий режим трансформатора расположен между точками 1 и 2 на диаграмме Рис.2. На Рис.4 приведена внешняя характеристика силового общепромышленного трансформатора в его рабочем диапазоне.

На Рис.4 коэффициент

– коэффициент нагрузки. Холостой ход β = 0, Номинальный режим β = 1. В рабочем режиме β находится между 0 и 1. Часто рабочий режим выбирают близко к режиму с самым высоким КПД. Зависимость КПД от нагрузки показан на Рис.5.

Аварийный режим трансформатора

Аварийный режим трансформатора возникает в случае, когда трансформатор работает в режиме, значительно правее точки 2 (номинальный режим) на диаграмме Рис.2. Выход на этот режим может быть вызван внешними причинами (механические повреждения, нарушения системы охлаждения и т.д.). К аварийным относится и режим короткого замыкания трансформатора. Он соответствует точке 3 на диаграмме Рис.2, когда U₂ = 0. Такой режим возникает, когда зажимы вторичной обмотки замкнуты между собой, как это показано на Рис.6.

Токи короткого замыкания I_1к и I_2k достигают очень больших величин, что приводит перегреву обмоток и выходу трансформатора из строя.

Некоторые типы трансформаторов, например сварочные, работают в зонах, близких к режиму короткого замыкания, но они специально на это рассчитаны и для них это рабочий режим.

Трансформаторы Поделиться:

• Кабельно-проводниковая продукция
• Продукция для монтажа и прокладки кабеля
• Станки и оснастка
• Складское оборудование
• Электродвигатели
• Подшипники
• Низковольтное оборудование
• Видеонаблюдение
• Транспортерные ленты
• Рукава и шланги
• Стропы
• Ремни приводные
• Шкивы
• Цепи
• Звездочки
• Теплотехника
• Редукторы
• Насосы
• Вентиляторы
• Кабельные лотки и короба
• Кабельные муфты
• Опоры

• Расчет веса кабеля
• Расчет диаметра кабеля
• Размещение кабельной тары (барабанов) в транспорте
• Расшифровка кабеля
• Аналоги/замены кабеля
• Длина кабеля на барабане
• Поиск производителей кабеля
• Расчет сечения кабеля
• Расчет емкости конденсатора
• Аналоги подшипников
• Справочник по кабелю
• Расчет материалов
• Расчет крепежа фланцевого присоединения
• Расчет насоса
• Узнать статус заявки

• О компании
• Доверенности
• Финансы
• Вакансии
• Контакты
• Документы
• Сотрудничество
• Полезные статьи
• Производители
• Отзывы о Кабель.РФ
• Объекты поставок
• Лизинг
• For foreign partners
• Акции

круглосуточно

г. Москва,
Каширское шоссе, 3к2с12,
офис 12-302

Подпишись на новости

Мы принимаем:

• 
• 
• 
• 

• 
• —>

Нам доверяют:

© 2024 Кабель.РФ ® — ООО «Электропоставщик», ИНН 9710008385, ОГРН 1167746214118

Информация на сайте о технических характеристиках, наличии на складе, стоимости и изображениях товаров не является публичной офертой.
Все изображения, размещенные на сайте, зарегистрированы в «Российском авторском обществе». Копирование и использование изображений возможно только с разрешения правообладателя.

Реализация товаров, размещенных в каталоге на сайте, не является дистанционной торговлей и осуществляется по предварительному согласованию наименования, эксплуатационных и технических характеристик, наличия и количества на основании договора Оферты и/или договоров, заключенных в письменной форме.

Силовые трансформаторы: номинальные режимы работы и величины

Номинальным режимом работы трансформатора называют режим, для которого предназначен трансформатор заводом-изготовителем. Условиями, определяющими номинальный режим работы трансформатора , являются: номинальные напряжения, мощность, токи и частота, обозначенные на его щитке, а также номинальные условия охлаждающей среды.

Номинальные напряжения обмоток

Номинальными напряжениями обмоток трансформаторов называют те напряжения, при которых они предназначены для нормальной работы. У понижающих трансформаторов номинальные напряжения первичных обмоток равны номинальным напряжениям соответствующих электросетей, т. е. электроприемников.

У повышающих, а также у понижающих трансформаторов, присоединяемых непосредственно к сборным шинам или выводам генераторов, номинальные напряжения первичных обмоток на 5% выше номинальных напряжений соответствующих электросетей. У вторичных обмоток номинальным называют междуфазное напряжение, получаемое на зажимах вторичных обмоток трансформатора при его холостом ходе и подведении к зажимам первичной обмотки номинального первичного напряжения.

Превышение напряжения, подводимого к зажимам основного вывода или какого-либо ответвления первичной обмотки, допускается не выше +5% напряжения, указываемого на заводском щитке трансформатора для основного вывода или для данного ответвления.

Номинальной мощностью трансформатора называют мощность, на которую трансформатор может быть непрерывно нагружен в течение всего своего срока службы, нормально принимаемого равным порядка 20 — 25 годам.

Номинальная мощность трансформатора связана с температурными условиями, т. е. зависит от допустимой температуры нагрева его обмоток, от условий охлаждения трансформатора и т. д. Ознакомимся более подробно с этими температурными условиями.

Большинство трансформаторов имеет масляное охлаждение («масляные» трансформаторы). У таких трансформаторов магнитопроводы с обмотками находятся в стальных баках, залитых трансформаторным маслом, являющимся минеральным изоляционным маслом, полученным из нефти. Тепло, выделяющееся в обмотках и магнитопроводе трансформатора в процессе его работы, с помощью масла передается охлаждающей трансформатор среде — воздуху (воздушное охлаждение) или воде (водяное охлаждение).

Для масляных трансформаторов с воздушным охлаждением, установленным в местностях, где наивысшая температура воздуха достигает +35° С, среднее превышение температуры обмоток над температурой воздуха не должно превосходить +70° С (измеренное методом сопротивления). Для отечественных трансформаторов превышение температуры обмоток, равное +70°С, соответствует их номинальной нагрузке. При температуре воздуха +35° С средняя температура нагрева обмоток трансформатора составляет при этом 70°+35° = 105° С.

Если в эксплуатации температуру нагрева обмоток трансформатора постоянно поддерживать равной +105° С, то, как показывают исследования заводов-изготовителей, срок его службы не превысит нескольких лет. Однако при номинальной нагрузке трансформатора температура нагрева обмоток +105° С будет постоянной только в том случае, если постоянной будет температура воздуха, равная +35°С.

В действительности же температура окружающего воздуха никогда не бывает постоянной, а изменяется как в течение суток, так и в течение года, поэтому и температура нагрева обмоток трансформатора изменяется в пределах от + 105° С до некоторого меньшего значения. При этом срок службы трансформатора, естественно, удлиняется. Поэтому указанную выше наибольшую температуру обмоток + 105° С следует понимать как верхний предел средней измеренной по сопротивлению температуры, допустимой для безопасной работы трансформатора на несколько часов в сутки в те сравнительно немногие дни, когда температура окружающего воздуха достигает максимума +35° С.

У трансформаторов без принудительной циркуляции масла наибольшее превышение температуры верхних слоев масла (у крышки) над температурой окружающего воздуха не должно превышать 60° С. При температуре окружающего воздуха +35° С это соответствует наибольшей наблюдаемой (по термометру) температуре масла +95° С. Для трансформаторов с принудительной циркуляцией масла, например с масловодяным охлаждением, температура масла на входе в маслоохладитель допускается не выше 70° С. Для трансформаторов с масловоздушным охлаждением максимально допустимая температура масла указывается заводом-изготовителем.

Учитывая сказанное, под номинальной мощностью трансформатора следует понимать мощность, на которую непрерывно может быть нагружен трансформатор, установленный на открытом воздухе, при номинальных температурных условиях охлаждающей среды, при воздушном охлаждении определяемых как температура воздуха, естественно изменяющаяся на протяжении года. При других видах охлаждения номинальные температурные условия охлаждающей среды указываются заводами-изготовителями трансформаторов.

Отметим, что раньше номинальную мощность трансформаторов, устанавливаемых на открытом воздухе, пересчитывали в зависимости от среднегодовой температуры охлаждающего воздуха. В результате пересчета при среднегодовой температуре окружающего воздуха меньше +5° С номинальную мощность трансформатора увеличивали, а при среднегодовой температуре больше +5° С, наоборот, уменьшали.

Исследования влияния вязкости масла на охлаждение трансформаторов показали, что подобного пересчета делать не надо, так как при пониженной температуре воздуха вязкость масла возрастает, вследствие чего ухудшается теплоотдача от обмоток, а при повышенной температуре воздуха, наоборот, вязкость масла уменьшается, а теплоотдача от обмоток трансформатора увеличивается.

Кроме установки на открытом воздухе, трансформаторы с воздушным охлаждением часто размещают в закрытых неотапливаемых помещениях — камерах, в которых обычно предусматривают естественную вентиляцию с подводом холодного воздуха и отводом нагретого воздуха через специальные вентиляционные отверстия соответственно в нижней и верхней частях камеры. Несмотря на вентиляцию, условия охлаждения трансформаторов в камерах все же хуже, чем установленных на открытом воздухе, что несколько снижает их срок службы. Однако трансформаторы, установленные в камерах с естественной вентиляцией, разрешается при среднегодовых температурах воздуха в камере до 20° С непрерывно нагружать на их номинальную мощность.

Номинальными токами первичной и вторичной обмоток трансформатора называют токи, определенные по номинальным мощностям соответствующих обмоток.

Под номинальной нагрузкой понимают нагрузку, равную номинальному току.

В режиме работы трансформатора без перегрузки при любых положениях переключателя ответвлений, а также при любых значениях подведенного к первичной обмотке напряжения (но не выше +5% величины напряжения данного ответвления) вторичная обмотка трансформатора может быть нагружена не выше ее номинального тока.

Телеграмм канал для тех, кто каждый день хочет узнавать новое и интересное: Школа для электрика

Если Вам понравилась эта статья, поделитесь ссылкой на неё в социальных сетях. Это сильно поможет развитию нашего сайта!

Не пропустите обновления, подпишитесь на наши соцсети:

Лекция №10.. Номинальные параметры транс­форматора

1. Номинальное первичное ли­нейное напряжение — напряжение на зажимах первичной обмотки, на ко­торое она рассчитана, .

2. Номинальное вторичное на­пряжение — напряже­ние на зажимах вторичной обмотки при от­ключённой нагрузке (ре­жим холостого хода) и при номинальном напряжении на первичной обмотке, .

3. Номинальный линейный ток в первичной обмотке , .

4. Номинальный линейный ток во вторичной обмотке , .

5. Номинальная полная мощ­ность , .

Каждый трансформатор рассчитан для работы на определённой частоте. В России частота составляет 50 герц.

Режимы работы трансформатора.

1. Номинальный режим – ре­жим работы трансформа­тора при номинальных значениях напряжения и тока в первичной обмотке, то есть , .

2. Рабочий режим – режим ра­боты трансформатора, при котором напряжение в первичной обмотке равно номинальному, то есть , а ток, текущий по первичной нагрузке, опре­деляется нагрузкой транс­форматора.

3. Режим холостого хода – ре­жим работы трансфор­матора, при котором цепь вторичной обмотки ра­зомкнута, то есть .

4. Режим короткого замыка­ния – режим работы трансформатора, при кото­ром вторичная обмотка замкнута накоротко, то есть .

Режимы холостого хода и корот­кого замыкания бывают при авариях или могут быть созданы специально при испытаниях трансформатора.

Коэффициент трансформации приблизительно можно определять по формуле: .

Уравнения напряжений и токов трансформатора.

Токи и помимо основного магнитного потока создают поток рассеивания. Каждый поток рассеи­вания связан только с витками собст­венной обмотки, и индуцирует в ней ЭДС рассеивания. Потоки рассеива­ния не участвуют в передаче энергии.

ЭДС рассеивания в первой в пер­вой обмотке можно найти по фор­муле: , ЭДС рассеива­ния во второй обмотке опре­деляется аналогично: , где — индуктив­ность рассеивания. Тогда: ; , где — индуктивные сопротивления рас­сеивания.

Таким образом, в каждой обмотке трансформатора индуцируется по две ЭДС: от основного потока и от по­тока рассеивания.

Со стороны первичной обмотки трансформатор является потребите­лем энергии, поэтому ток в первич­ной обмотке создаётся совместным действием входного напряжения и двух ЭДС: , где — активное сопротивление первичной обмотки. Тогда: ; ; — уравнение напряжения для первичной обмотки.

Со стороны вторичной обмотки трансформатор является источником энергии, поэтому ток во вторичной обмотке, замкнутой на сопротивление , обусловлен действием двух ЭДС: , где — активное со­противление вторичной нагрузки. То­гда: ; — уравнение напряжений для вторичной обмотки.

Уравнения магнитодвижущих сил и токов.

Предположим, что трансформатор работает в режиме холостого хода, то есть к зажимам первичной обмотки подведено напряжение , а вторичная обмотка разомкнута. При этом по первичной обмотке протекает ток , называемый током холостого хода, который обычно составляет от двух до десяти процентов от номинального тока . Этим током создаётся магнитодвижущаяся сила, которая равна произведению тока и числа витков в первичной обмотке. Положительное направление МДС совпадает с движением острия правого винта, если его вращать по направлению тока в обмотке. МДС наводит в магпитопроводе основной магнитный поток , где — магнитное сопротивление магнитопровода.

Если вторичную обмотку замкнуть на нагрузку , то по ней потечёт ток . При этом ток в первичной обмотке увеличивается до значения в соответствии с законом сохранения энергии. Трансформатор отдаёт энергию нагрузке, поэтому требуется соответствующий приток энергии от сети. Теперь магнитный поток создаётся совместным действием МДС обеих обмоток.

Опыт и расчёт показывают, что если первичное напряжение постоянно, то есть , то при изменении нагрузки от нуля (режим холостого хода) до номинальной (номинальный режим) максимальный магнитный поток остаётся практически постоянным, то есть .

Уравнение МДС: .Тогда: ; ; , где — ток нагрузки, приведённый к числу витков первичной обмотки.

Уравнение токов трансформатора: .

Так как ток то можно приблизительно считать, что , то есть коэффициент трансформации приближённо можно найти по формуле: .

Из-за наличия потерь ток холостого хода опережает по фазе магнитный поток в стальном сердечнике на угол , который называется углом магнитных потерь.

Активная составляющая тока холостого хода идёт на преодоление потерь в стали, а реактивная составляющая тока холостого хода идёт на создание магнитного потока в сердечнике. Поэтому ток холостого хода в основном является намагничивающим током.

Приведение параметров вторичной обмотки и

схема замещения приведённого трансформатора.

Для электрического расчёта трансформатора необходима электрическая схема замещения. Трансформатор представляет собой систему двух магнитно-связанных между собой цепей, поэтому требуется предварительное привидение первичной и вторичной цепи к одному уровню напряжений. Обычно, действительная цепь вторичной обмотки с заменяется расчётной электрически эквивалентной цепью. При этом электромагнитная мощность вторичной обмотки реального трансформатора должна быть равна электромагнитной мощности вторичной обмотки приведённого трансформатора, то есть , где . Так как , то .

Из условия равенства потерь в активном сопротивлении вторичной обмотки можно получить следующее равенство: , следовательно, .

Из условия равенства реактивных мощностей можно получить аналогичные выражения: , следовательно, и .

Таким образом, вместо реального трансформатора мы получаем энергетически эквивалентный трансформатор с коэффициентом трансформации равным единице, который называется приведённым.

Приведённым уравнения соответствует Т-образная электрическая схема замещения.

В этой схеме магнитная связь между первичной и вторичной обмоткой заменена электрической, а именно ветвью намагничивания с параметрами и , которые определяются током холостого хода .

Все параметры, кроме , являются постоянными для данного трансформатора, и могут быть определены с помощью опытов холостого хода и короткого замыкания.

Построим векторную диаграмму следующих уравнений: ; ; . Такая диаграмма называется диаграммой привидения трансформатора для активно-реактивной нагрузки.

Для построения вектора необходимо знать характер нагрузки (в нашем случае нагрузка носит активно-реактивный характер).

Понравилась статья? Добавь ее в закладку (CTRL+D) и не забудь поделиться с друзьями: