Трансформатор – это устройство, преобразующее переменное напряжение, ток и полное сопротивление. Принцип работы трансформатора заключается в том, что это статический электрический прибор, созданный по принципу электромагнитной индукции. Существует множество его классификаций. По своим нестандартным функциям его можно разделить на импульсный силовой трансформатор, трансформатор промежуточной частоты, триггерный трансформатор, экранирующий трансформатор и т. д.
Трансформатор — это электрический прибор, который передает электрическую энергию или сигналы из одной цепи в другую, используя принцип электромагнитной индукции. Это важный компонент для передачи электроэнергии или передачи сигнала. Трансформатор – это устройство, преобразующее переменное напряжение, ток и полное сопротивление. Когда переменный ток протекает через первичную катушку, в железном сердечнике (или магнитном сердечнике) генерируется переменный магнитный поток, так что во вторичной катушке индуцируется напряжение (или ток). Трансформатор состоит из железного сердечника (или магнитного сердечника) и катушки. Катушка имеет две или более обмоток, из которых обмотка, подключенная к источнику питания, называется первичной, а остальные обмотки — вторичными.
1. Допустимая температура
Когда трансформатор работает, его катушка и железный сердечник создают потери в меди и железе. Эти потери преобразуются в тепловую энергию, что приводит к повышению температуры железного сердечника и катушки трансформатора. Если температура будет превышать допустимое значение в течение длительного времени, утеплитель постепенно потеряет механическую эластичность и состарится.
Температура каждой части трансформатора во время работы различна. Температура катушки является самой высокой, за ней следует температура сердечника. Температура изоляционного масла ниже, чем температура катушки и сердечника. Верхняя температура масла трансформатора выше нижней температуры масла. Допустимая температура при работе трансформатора проверяется по верхней температуре масла. Для изоляционного трансформатора класса А при нормальной эксплуатации, когда температура окружающего воздуха достигает 40 градусов, предельная рабочая температура обмотки трансформатора составляет 105 градусов. Поскольку температура обмотки на 10 градусов выше температуры масла, во избежание ухудшения качества масла верхняя температура масла трансформатора не должна превышать 95 градусов. В нормальных условиях, чтобы предотвратить чрезмерное окисление изоляционного масла, верхняя температура масла не должна превышать 85 градусов. Для трансформаторов, в которых используется водяное и воздушное охлаждение с принудительной циркуляцией масла, верхняя температура масла не должна часто превышать 75 градусов. (Максимально допустимое значение верхней температуры масла этого трансформатора составляет 80 градусов)
II. Допустимое повышение температуры
Только контроль верхней температуры масла во время работы трансформатора не может гарантировать безопасную работу трансформатора. Также необходимо следить за разницей температур верхней температуры масла и охлаждающего воздуха – то есть за повышением температуры. Разница между температурой трансформатора и температурой окружающего воздуха называется повышением температуры трансформатора. Для изоляционных трансформаторов класса А, когда максимальная температура окружающей среды составляет 40 градусов, национальный стандарт предусматривает, что повышение температуры обмотки составляет 65 градусов, а верхняя температура масла может повышаться до 55 градусов. Пока повышение температуры трансформатора не превышает указанного значения, можно гарантировать безопасную работу трансформатора в течение указанного срока службы при номинальной нагрузке. (Трансформатор может работать непрерывно в течение 20 лет с номинальной нагрузкой при нормальной работе)
III. Разумная емкость
При нормальной работе силовая нагрузка, которую несет трансформатор, должна составлять около 75-90 % номинальной мощности трансформатора.
IV. Разумный диапазон тока
Максимальный несимметричный ток трансформатора низкого напряжения не должен превышать 25% номинального значения; допустимый диапазон изменения напряжения питания трансформатора составляет плюс-минус 5% номинального напряжения.
Если оно превышает этот диапазон, следует использовать переключатель ответвлений для регулировки напряжения до указанного диапазона. (Регулировку следует проводить при отключении электроэнергии) Регулирование напряжения обычно достигается изменением положения отвода первичной обмотки. Устройство, подключающее и переключающее положение ответвителя, называется переключателем ответвлений, которое регулирует коэффициент трансформации путем изменения числа витков высоковольтной обмотки трансформатора. Низкое напряжение не влияет на сам трансформатор, лишь снижает некоторую мощность, но оказывает влияние на электрооборудование; напряжение увеличивается, магнитный поток увеличивается, насыщение железного сердечника, потери в железном сердечнике увеличиваются, а температура трансформатора увеличивается.
В. Перегрузка
Перегрузку разделяют на нормальную перегрузку и аварийную перегрузку. Обычная перегрузка вызвана повышенным энергопотреблением пользователя при нормальных условиях электропитания. Это повысит температуру трансформатора, что приведет к более быстрому старению изоляции трансформатора и сокращению срока его службы. Поэтому работа с перегрузкой обычно не допускается. В особых случаях трансформатор может быть перегружен в течение короткого периода времени, но не должен превышать 30 % номинальной нагрузки зимой и 15 % номинальной нагрузки летом. Кроме того, перегрузочную способность трансформатора следует определять с учетом превышения температуры трансформатора и правил изготовителя.
При возникновении аварии в энергосистеме или пользовательской подстанции в целях обеспечения непрерывного электропитания важного оборудования трансформатор допускается кратковременно работать с перегрузкой, то есть аварийной перегрузкой. Аварийная перегрузка приведет к тому, что температура катушки превысит допустимое значение, поэтому изоляция будет стареть быстрее, чем в нормальных условиях. Однако вероятность аварийной перегрузки невелика, и, как правило, трансформатор недогружен, поэтому кратковременная перегрузка повредит изоляцию трансформатора. Время и кратность аварийной перегрузки должны быть установлены в соответствии с правилами производителя.