Классификация и принцип работы силовых трансформаторов

Силовые трансформаторы можно классифицировать по нескольким категориям в зависимости от назначения, конструкции и других характеристик:

1. По назначению:

Повышающий трансформатор: повышает напряжение электроэнергии с низкого до высокого, что облегчает передачу на большие расстояния по линиям электропередачи.

Понижающий трансформатор: понижает напряжение электроэнергии с высокого до низкого, снабжая электроэнергией ближайшие или относительно близко расположенные нагрузки через распределительные линии.

2. По числу фаз: однофазный трансформатор; трёхфазный трансформатор

3. По схеме расположения обмоток: трансформатор с одной обмоткой (также известный как автотрансформатор, обеспечивающий два уровня напряжения); двухобмоточный трансформатор; трёхобмоточный трансформатор

4. По материалу обмоток: трансформатор с медной обмоткой; трансформатор с алюминиевой обмоткой

5. По способу регулирования напряжения: трансформатор с переключением отпаек без возбуждения (без нагрузки); трансформатор с регулированием напряжения под нагрузкой

6. По охлаждающей среде и способу охлаждения:

Масляный трансформатор: способы охлаждения включают естественное охлаждение, принудительное воздушное охлаждение (с вентиляторами, установленными на радиаторах) и принудительное воздушное охлаждение с принудительной циркуляцией масла (с использованием масляного насоса для циркуляции масла). Кроме того, крупные трансформаторы могут использовать принудительную циркуляцию масла с воздушным или водяным охлаждением.

Сухой трансформатор: обмотки размещаются в газовой среде (воздух или элегаз — шестифтористая сера) либо заливаются изоляцией из эпоксидной смолы. Такие трансформаторы широко применяются в качестве распределительных трансформаторов в части распределительной сети. В настоящее время сухие трансформаторы могут изготавливаться на напряжение до 35 кВ и имеют широкие перспективы применения.

Принцип работы трансформаторов:

Трансформаторы работают на основе принципа электромагнитной индукции. Их работа опирается на электромагнитные процессы, аналогичные процессам в электрических машинах (генераторах и двигателях), с тем отличием, что трансформатор работает при нулевой скорости вращения (то есть неподвижен). Основные элементы трансформатора — обмотки и магнитопровод (сердечник). В процессе работы обмотки служат «электрической» цепью, тогда как магнитопровод выполняет роль «магнитной» цепи и обеспечивает конструктивную опору для обмоток. При подаче электрической энергии на первичную сторону в магнитопроводе создаётся переменное магнитное поле (электрическая энергия преобразуется в энергию магнитного поля). Вследствие потокосцепления магнитные силовые линии во вторичных обмотках непрерывно изменяются, наводя вторичную электродвижущую силу (ЭДС). При подключении внешней цепи протекает индукционный ток и происходит отдача электрической энергии (то есть энергия магнитного поля преобразуется обратно в электрическую). Этот процесс преобразования энергии, известный как преобразование «электричество — магнетизм — электричество», осуществляется на основе принципа электромагнитной индукции и составляет рабочий процесс трансформатора.