Общие сведения о трансформаторах: вопросы и ответы

Каковы типы силовых трансформаторов и каковы их основные компоненты?

Ответ: С развитием энергосистем возрос спрос на силовые трансформаторы, что привело к появлению различных типов. По числу фаз различают однофазные и трёхфазные трансформаторы. По взаимному расположению обмоток и магнитопровода — стержневые и броневые трансформаторы. По способам охлаждения существуют сухие трансформаторы, с воздушным охлаждением, с принудительной циркуляцией масла и воздушным охлаждением, а также с водяным охлаждением. По изоляции нейтрали трансформаторы могут быть с полной или частичной изоляцией. По материалам обмоток существуют классы изоляции A, E, B, F и H. Различные типы трансформаторов имеют специфические эксплуатационные требования. Основные компоненты силового трансформатора включают магнитопровод, обмотки, вводы, бак, расширитель (маслорасширитель), радиатор и вспомогательное оборудование.

Что такое бросок тока намагничивания в трансформаторах и чем он вызывается?

Ответ: Бросок тока намагничивания в трансформаторах — это переходные токи, возникающие в обмотках при первичной подаче напряжения.

Когда остаточный магнитный поток в магнитопроводе трансформатора при включении совпадает по направлению с магнитным потоком рабочего напряжения, суммарный магнитный поток значительно превышает поток насыщения магнитопровода, что приводит к значительному броску тока. Пиковое значение броска тока может в 6–8 раз превышать номинальный ток трансформатора. Величина броска тока зависит от таких факторов, как фазовый угол системного напряжения в момент включения, остаточный магнитный поток в магнитопроводе трансформатора и импеданс системы источника питания. Максимальный бросок тока возникает в момент перехода напряжения через ноль (пик потока). Бросок тока содержит постоянную составляющую и высшие гармонические составляющие и затухает со временем под влиянием активного и реактивного сопротивления цепи; для крупных трансформаторов это обычно занимает 5–10 секунд, а для малых — около 0,2 секунды.

Каковы способы регулирования напряжения в трансформаторах?

Ответ: Существуют два способа регулирования напряжения в трансформаторах: регулирование напряжения под нагрузкой и регулирование напряжения без возбуждения.

Регулирование под нагрузкой позволяет изменять положение ответвлений во время работы для изменения коэффициента трансформации и регулирования напряжения. Два распространённых типа регулирования под нагрузкой — линейный отвод и отвод нейтрали. Отвод нейтрали имеет такие преимущества, как сниженные требования к изоляции, но требует прямого заземления при работе трансформатора.

Регулирование без возбуждения предполагает изменение положения ответвлений при отключённом трансформаторе или во время технического обслуживания для достижения регулирования напряжения.

Что такое трансформатор с полной изоляцией и что такое трансформатор с частичной изоляцией?

Ответ: Трансформатор с полной изоляцией, также называемый трансформатором с равномерной изоляцией, имеет одинаковые уровни изоляции по всей обмотке. Напротив, трансформатор с частичной изоляцией, или с градуированной изоляцией, имеет более низкие уровни изоляции вблизи нейтрали, чем на концах обмотки.

В чём различие принципов работы трансформаторов напряжения и трансформаторов тока?

Ответ: Трансформаторы напряжения используются главным образом для измерения напряжения, а трансформаторы тока — для измерения тока.

(1) Вторичную сторону трансформатора тока можно замкнуть накоротко, но нельзя оставлять разомкнутой. Напротив, вторичную сторону трансформатора напряжения можно оставить разомкнутой, но нельзя замыкать накоротко.

(2) По отношению к нагрузке на вторичной стороне первичный импеданс трансформатора напряжения пренебрежимо мал, что делает его практически источником напряжения. Напротив, трансформатор тока имеет высокий первичный импеданс и фактически ведёт себя как источник тока с бесконечным внутренним сопротивлением.

(3) В нормальном режиме магнитная индукция трансформатора напряжения близка к насыщению, что вызывает падение напряжения при повреждениях в системе. Трансформатор тока, напротив, работает с низкой магнитной индукцией в нормальных условиях, но при коротком замыкании первичный ток возрастает, что приводит к значительно более высокой индукции и может вызвать увеличение погрешностей выходного тока. Поэтому целесообразно выбирать трансформаторы тока, менее подверженные насыщению.