Мощность трансформатора: Мощность трансформатора

Содержание

Мощность трансформатора, какая должна быть, как правильно выбрать, рассчитать.

Трансформатор является преобразователем электрической энергии. С его помощью можно легко трансформировать одну величину тока и/или напряжения в другую. Конструкция его достаточно проста. Он состоит из следующих основных функциональных частей: магнитопровод определенной формы, катушки, каркас, на который и наматываются рабочие катушки. Магнитопровод делают в виде тора (круглой формы), Ш-образной и П-образной формы. Каждая форма имеет свои особенности в работе.

Магнитопровод трансформатора, рассчитанный на работу с низкой частотой (промышленная частота в 50 Гц) делают из листового железа. Это позволяет снизить потери при работе устройства. Трансформатор, что работает на более высоких частотах уже имеет магнитопровод из феррита  различных марок. Мощность трансформатора напрямую связана с размерами магнитопровода, материалом (из которого он сделан), частотой, на которой устройству приходится работать.

Самый простой вариант трансформатора содержит в себе две обмотки, называемые первичной и вторичной. Первичная обмотка является входной, вторичная — выходной. Первичная может состоять из нескольких обмоток (или одной, но с отводом), рассчитанных на различное входное напряжение (обычно можно встретить на 220 вольт и на 110). У вторичной может быть гораздо больше обмоток, в зависимости от количества различных напряжений, что нужно получить под разные нужды от одного трансформатора.

Теперь, что касается самой электрической мощности трансформатора. На практике обычно бывает так — есть электротехническое устройство потребитель (нагрузка), которое нужно запитать. Известно напряжение его питания и сила тока, что оно потребляет при своей работе. Под это устройство нужно подобрать соответствующий блок питания. Напомню, что электрическую мощность можно найти по следующей простой формуле: P=U*I (мощность в ваттах равна напряжение в вольтах умноженное на силу тока в амперах). Следовательно, зная напряжение и ток нагрузки мы легко вычисляем мощность устройства. Блок питания должен иметь чуть большую мощность, чем нагрузка, которую он будет питать (запас по мощности должен быть не менее 25%).

Поскольку трансформатор является основным функциональным элементом, определяющий общую мощность блока питания (трансформаторного), то именно его мощность должна быть правильно рассчитана и подобрана под нагрузку. Итак, к примеру, есть небольшой, двухканальный усилитель звуковой частоты, мощность которого 20 ватт на канал. Питание у него 12 вольт. Под него нужно собрать (найти) подходящий трансформаторный блок питания. Общая мощность этого усилителя будет равна 40 ватт (два канала по 20 ватт). Следовательно, с учетом запаса, нам нужно найти понижающий силовой трансформатора, у которого мощность будет не меньше 50 ватт. Поскольку нагрузка нуждается в 12 вольтах, то и вторичная обмотка трансформатора должна быть рассчитана на это напряжение.

Минимальные размеры (при той же мощности) будет у трансформатора круглой формы (тора), но его сложнее мотать (если это делать самому). Ш-образные и П-образные легче наматывать, они проще в своей разборке и сборке, хотя и имеют чуть большие размеры и вес. Мощность трансформатора (если говорить о трансформаторах, рассчитанных на стандартную частоту сети 50 герц, имеющие железные магнитопровод) имеет прямую зависимость от площади поперечного сечения основной части сердечника, где намотан провод обмоток. Формулу зависимости площади сечения магнитопровода трансформатора от его мощности можно выразить так: мощность трансформатора (ватты) равна квадрату площади поперечного сечения основной части магнитопровода (квадратные сантиметры).

То есть, если мы имеем понижающий силовой трансформатор (с металлическим сердечником), но мощность его нам неизвестна, то нужно взять и измерить его толщину и ширину основной его части (где намотан провод). Далее узнаем сечение этой части, перемножаем эту ширину и толщину (в сантиметрах). Полученный результат возводится в квадрат. Вот и получаем мощность, которой обладает этот трансформатор, с этим магнитопроводом. Либо при покупке сразу смотрим или узнаем номинальную мощность приобретаемого трансформатора.

Поскольку электрическая мощность равна произведению силы тока на напряжение, то при одной и той же мощности нам нужно будет учитывать, что если мы увеличиваем напряжение, то придется жертвовать уменьшением силы тока (уменьшая диаметр, сечение провода вторичной обмотки), и наоборот, увеличивая ток на выходе трансформатора, мы будем вынуждены снижать напряжение (уменьшая количество витков в обмотке). Если важен и ток и напряжение на выходе трансформатора, а вся вторичная обмотка не помещается в магнитопровод, то, естественно, нужно увеличивать размеры этого магнитопровода, повышая общую мощность трансформатора.

P.S. В каком-то смысле импульсные трансформаторы, рассчитанные на работу с более высокими частотами, нежели стандартные 50 герц, можно назвать резиновыми по своей мощности. То есть, при пропускании через них тока одной частоты они будут выдавать одну мощность, если же частоту этого тока увеличить, то и мощность этого трансформатора также будет увеличена, при тех же самых его размерах магнитопровода. Но для таких высокочастотных трансформаторов уже используются специальные электронные схемы преобразователей, и содержат в себе сердечники из феррита различных марок (вместо железа).

Мощность трансформатора и окружающая температура

Нагрузочная способность трансформатора определяется его полной мощностью (S), единица измерения – Вольт-Ампер (ВА).

В случае чисто резистивной нагрузки эффективная мощность нагрузки равна полной мощности трансформатора.

Эффективная выходная мощность (P): P = S cos φ

Если нагрузка имеет, например, индуктивную составляющую (двигатели, дроссели, разрядные лампы), трансформатор нужно выбирать, принимая во внимание коэффициент мощности (cos φ).

Пример:

Во всех приведённых ниже случаях полная мощность трансформатора  Sn должна быть 500 ВА, однако эффективная мощность в нагрузке  Pn различается.

  Cos φ Pn Sn
Резистивный электронагреватель  1 500 Вт  500 / 1 = 500 ВА
Электрический двигатель  0,8 400 Вт  400 / 0,8 = 500 ВА
Разрядная лампа (без компенсации)  0,5  250 Вт  250 / 0,5 = 500 ВА

Мощность трансформатора указывается как полная номинальная мощность при номинальной температуре окружающей среды. Поэтому всегда нужно учитывать температуру места установки трансформатора при его выборе. При повышении температуры окружающей среды нагрузочная способность трансформатора уменьшается почти экспоненциально.

Esimerkki taulukko

Mitat

Graafit

Taulukot

Kuvat

мощность трансформатора напряжения предельная — это.

.. Что такое мощность трансформатора напряжения предельная?
мощность трансформатора напряжения предельная

3.1.17 мощность трансформатора напряжения предельная : Кажущаяся мощность, которую трансформатор напряжения длительно отдает при номинальном первичном напряжении, вне классов точности, и при которой нагрев всех его частей не выходит за пределы, допустимые для класса нагревостойкости данного трансформатора.

3.1.4 мощность трансформатора напряжения предельная : Кажущаяся мощность, которую трансформатор напряжения длительно отдает при номинальном первичном напряжении, вне классов точности, и при которой нагрев всех его частей не выходит за пределы, допустимые для класса нагревостойкости данного трансформатора.

Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации. academic. ru. 2015.

  • Мощность стационарной газотурбинной установки
  • Мощность трубчатого электронагревателя удельная поверхностная

Полезное


Смотреть что такое «мощность трансформатора напряжения предельная» в других словарях:

  • предельная мощность трансформатора напряжения — Кажущаяся мощность, которую трансформатор напряжения длительно отдает при номинальном первичном напряжении, вне классов точности, и при которой нагрев всех его частей не выходит за пределы, допустимые для класса нагревостойкости данного… …   Справочник технического переводчика

  • мощность — 3.6 мощность (power): Мощность может быть выражена терминами «механическая мощность на валу у соединительной муфты турбины» (mechanical shaft power at the turbine coupling), «электрическая мощность турбогенератора» (electrical power of the… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • СТО 70238424. 17.220.20.001-2011: Измерительные трансформаторы. Условия поставки. Нормы и требования — Терминология СТО 70238424.17.220.20.001 2011: Измерительные трансформаторы. Условия поставки. Нормы и требования: 3.1.13 класс точности трансформатора тока (напряжения) номинальный : Класс точности, гарантируемый трансформатору тока (напряжения)… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • СТО 70238424.17.220.20.002-2011: Измерительные трансформаторы. Организация эксплуатации и технического обслуживания. Нормы и требования — Терминология СТО 70238424.17.220.20.002 2011: Измерительные трансформаторы. Организация эксплуатации и технического обслуживания. Нормы и требования: 3.1.4 мощность трансформатора напряжения предельная : Кажущаяся мощность, которую трансформатор… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • Измерительный трансформатор — электрический трансформатор для контроля напряжения, тока или фазы сигнала первичной цепи. Измерительный трансформатор рассчитывается таким образом, чтобы оказывать минимальное влияние на измеряемую (первичную) цепь; минимизировать искажения… …   Википедия

  • испытание — 3.10 испытание: Техническая операция, заключающаяся в определении одной или нескольких характеристик данной продукции, процесса или услуги в соответствии с установленной процедурой. Источник: ГОСТ Р 51000.4 2008: Общие требования к аккредитации… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • ГОСТ 16022-83: Реле электрические. Термины и определения — Терминология ГОСТ 16022 83: Реле электрические. Термины и определения оригинал документа: 138. Абсолютная погрешность электрического реле D.Absoluter Fehler Е. Absolute error F. Erreur absolue Определения термина из разных документов: Абсолютная… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • нагрузка — 3.27 нагрузка: Общий термин для обозначения «мощности» или «крутящего момента», используемый для двигателей, приводящих в действие оборудование, и обычно соответствующий объявленной мощности или крутящему моменту.

    Примечание Термин «нагрузка»… …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • напряжение — 3.10 напряжение: Отношение растягивающего усилия к площади поперечного сечения звена при его номинальных размерах. Источник: ГОСТ 30188 97: Цепи грузоподъемные калиброванные высокопрочные. Технические условия …   Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

  • Пентод — Условное графическое обозначение пентода косвенного накала. Сверху вниз:  • анод,  • антидинатронная сетка,  • экранирующая сетка,  • управляющая сетка,  • катод и  • подогреватель (два вывода) …   Википедия

Особенности работы выпрямителей, или как правильно рассчитать мощность силового трансформатора — Начинающим — Теория

Хороший и надёжный силовой трансформатор — это уже половина собираемой и разрабатываемой конструкции.

В настоящее время выбор силовых трансформаторов, предлагаемых рынком, для радиолюбителей довольно широк. Но не смотря на это, не все предлагаемые трансформаторы идеально подходят для нужд радиолюбителя (по току, напряжению, количеству обмоток и т.д.), и поэтому довольно часто ему приходится самостоятельно изготавливать силовые трансформаторы для своих разработок и собираемых конструкций.
В этой статье я попробую объяснить, как правильно выбрать, или рассчитать силовой трансформатор для своей конструкции.
Нового я здесь ничего не открою, и постараюсь как можно проще и на примерах, объяснить Вам то, что уже давно доказано и решено. Просто в силу каких либо обстоятельств, не все это могут знать.

В основном радиолюбителю приходится изготавливать силовые трансформаторы средней мощности 50 — 300 Вт.
КПД таких трансформаторов достигает 0,88 — 0,92. У более мощных промышленных трансформаторов, при мощностях более 1 кВт, КПД может достигать 0,97-0,98, так как обмотки их намотаны толстым проводом и потери в них на активное сопротивление минимальны.

У менее мощных трансформаторов, с мощностью до 40 Вт, КПД понижается и обычно не превышает 0,8 — 0,85.

Чтобы правильно рассчитать трансформатор, нужны довольно сложные вычисления, радиолюбители-же пользуются для этих целей упрощёнными формулами и радиолюбительскими программами, которые в принципе тоже довольно точно позволяют это сделать, поэтому я тоже постараюсь не отходить от этой традиции и всё попробую объяснить на практических примерах и готовых расчётах, используя по минимуму формулы и вычисления.

Как обычно производится расчёт силового трансформатора.
Зная напряжение и ток, который должна давать вторичная (или несколько вторичных) обмотка (U2 и I2), находим мощность вторичной цепи: При наличии нескольких вторичных обмоток мощность подсчитывают путем сложения мощностей отдельных обмоток.

Мощность вторичной обмотки Р2 по Закону Ома равна;

Отсюда можно найти и мощность первичной обмотки, где для трансформаторов средней мощности к нашим расчётам мы берём КПД трансформатора 0,9 (90%). Для трансформаторов меньшей мощности соответственно и КПД берётся меньше (0,8).
Мощность первичной обмотки Р1 (мощность трансформатора) в этом случае будет равна;

То есть поясню, если расчётная мощность вторичной (вторичных) обмотки у нас получилась например 100 Вт, то общая мощность трансформатора будет равна 111,1 Вт (100/0,9). Это ещё не учитывая ток холостого хода, который тоже прибавляется к общей мощности трансформатора.

Как определить мощность первичной обмотки мы уяснили, теперь как правильно определить мощность вторичной обмотки?

Для этого у нас имеется какая либо нагрузка, которая потребляет определённый ток при определённом напряжении. Например имеется нагрузка, потребляющая ток 2 Ампера при напряжении 15 Вольт.
Кажется что может быть проще, по Закону Ома умножаем 2 на 15 и вуаля — получаем 30 Вт. Да, это так, ток отдаваемый вторичной обмоткой будет равен току потребления нагрузкой, но только тогда, когда вторичная обмотка нагружена на активную нагрузку! Например обмотка накала ламп.
Если же вторичная обмотка нагружена на нагрузку через элементы выпрямителя, или выпрямителя и фильтра, то ситуация приобретает совсем другой оборот. Ток отдаваемый вторичной обмоткой будет больше тока, потребляемого нагрузкой!
Почему так, давайте попробуем вместе с этим разобраться.
Работа вторичной обмотки на активную нагрузку мы рассматривать не будем, здесь всё ясно, давайте пойдём дальше.

 

Работа выпрямителя на активную нагрузку.

Однополупериодный выпрямитель.

Поставим перед нагрузкой выпрямительный диод. То есть у нас получился однополупериодный выпрямитель.

Соберём такую же схемку. Трансформатор у меня тороидальный, мощностью 60 Вт, с напряжением ХХ вторичной обмотки около 20 вольт (номинальный ток нагрузки 3,8 А, номинальное напряжение 16,5 Вольт), ток ХХ трансформатора 7 мА.
В разрыв первичной обмотки, для измерения её тока, я поставил резистор, величиной 1,0 Ом, в разрыв вторичной (последовательно с нагрузкой) резистор, величиной 0,1 Ом. Для измерения в цепях переменного и пульсирующего тока и напряжения, я использовался среднеквадратичный (RMS) микровольтметр В3-57, ну и для измерения в цепях постоянного тока — цифровой мультиметр «Mastech MY64».

Для безопасности измерений, вся эта конструкция подключалась через разделительный трансформатор. В качестве нагрузочных резисторов использовались проволочные переменные сопротивления различных величин, мощностью 25 Вт.
Действующий ток нагрузки был установлен 0,5 ампер (рисунок выше). Предел измерения 100 мВ, шунт во вторичной цепи 0,1 Ом.
Сопротивление переменного резистора получилось 19 Ом, действующее напряжение на нагрузке 9,5 вольт. То есть мощность потребляемая нагрузкой получилась 4,75 Вт.
Измерим ток, потребляемый первичной обмоткой.

Ток первичной обмотки получился 97 мА, минус 7 мА ХХ, итого 90 мА. Напряжение на первичной обмотке 215 вольт. Мощность потребляемая первичной обмоткой получилась 19,35 Вт, то есть в 4 (четыре) раза больше мощности потребляемой нагрузки. Почему так? Кому интересны все подробности происходящих процессов в трансформаторе, рекомендую почитать первоисточники, приведённые в конце статьи, кому лень читать, попробую объяснить по простому.

При установке диода последовательно с нагрузкой, у нас получается однополупериодный выпрямитель. На нагрузку подаётся импульс напряжения (тока) только в положительный полупериод, а в отрицательный ничего нет (пауза). В результате чего среднее напряжение на нагрузке уменьшается более, чем в два раза (точнее в 2,2) по сравнению с напряжением на вторичной обмотке. Средний ток через диод соответствует току нагрузки, а действующий ток диода и самой вторичной обмотки — больше тока нагрузки в 1,57 раза.
Давайте подсчитаем мощность вторичной обмотки;
Ток нагрузи 0,5 А, умножаем на 1,57=0,785 (ток вторичной обмотки). Полученный ток умножаем на напряжение вторичной обмотки (19 Вольт) 0,785х19=14,9 Вт — это получается отдаваемая мощность вторичной обмотки, плюс сюда ещё добавляются и переходные процессы при работе диода (вентиля), плюс реактивные токи, которые просто нагревают обмотку, в итоге мощность трансформатора получается минимум в 3,5 раза больше мощности потребляемой нагрузкой.
Ещё при работе этой схемы во вторичной обмотке возникает постоянная составляющая (из-за того, что ток в обмотке протекает только в одном направлении в один полупериод), которая намагничивает сердечник трансформатора и тем больше, чем больше ток нагрузки. Из-за этого свойства сердечника ухудшаются и увеличивается ток ХХ, в последствии чего повышается потребляемая мощность трансформатора (у нас получилась мощность в 4 раза больше).

Например уже при токе нагрузки в 1,0 Ампер, напряжение на нагрузке получилось 9,0 Вольт, сопротивление нагрузки 9,0 Ом, мощность нагрузки 9,0 Вт. Ток первичной обмотки получился 230 мА (минус 7 мА) итого 223 и напряжение на первичной обмотке 210 вольт. Итоговая потребляемая мощность трансформатора 46,83 Вт, то есть больше мощности потребляемой нагрузкой уже в 5,2 раза. Сильно увеличился ток ХХ с увеличением тока нагрузки (от которого увеличилось намагничивание сердечника).

Двухполупериодный выпрямитель.

Ну, с однополупериодным выпрямителем разобрались, давайте пойдём дальше. Посмотрим как ведёт себя двухполупериодная схема.
Что из себя представляет двухполупериодная схема выпрямителя. Это два однополупериодных выпрямителя, которые работают на общую нагрузку. Каждый выпрямитель имеет свою обмотку, но в отличии от другого — противофазную, в результате чего выпрямляются (поступают в нагрузку) оба полупериода, за счёт чего эффективность такого выпрямителя, по сравнению с однополупериодным, повышается два раза.

Посмотрим, как он себя ведёт. Соберём схему двухполупериодного выпрямителя. Для этой схемы нужен трансформатор с отводом от средней точки вторичной обмотки. Трансформатор другой, вторичная обмотка имеет напряжение 193-193 Вольт, ток ХХ у него 36 мА (какой нашёл).
Проволочными резисторами выставил ток нагрузки 150 мА.

Нагрузочный резистор получился с сопротивлением 1,17 кОм, измеренное напряжение на нём 175 Вольт. Мощность потребляемая нагрузкой получилась 26,17 Вт. Смотрим ток первичной обмотки.

Ток первичной обмотки 210 мА, минус ток ХХ (36) итого 174 мА. Мощность потребляемая трансформатором получилась 38,28 Вт. Это больше мощности потребляемой нагрузкой в 1,46 раз.
Как видите, здесь показатели гораздо лучше, чем у однополупериодного выпрямителя.
Идём дальше.

Мостовая схема выпрямителя.

Проверим, как поведёт себя мостовая схема выпрямителя.
Для этого соберём следующую схему.

Трансформатор возьмём тот, что был и раньше, с одной вторичной обмоткой из первого рассматриваемого случая для однополупериодного выпрямителя.
Ток нагрузки я выставил 0,5 А, проволочное переменное сопротивление получилось величиной 32 Ома. Напряжение на нагрузке 16 Вольт. Мощность потребляемая нагрузкой получилась 8 Вт.

Смотрим ток потребляемый первичной обмоткой.

Ток первички 53 мА минус ток ХХ (7 мА) = 45 мА. Мощность потребляемая первичной обмоткой получилась 9,9 Вт. Это в 1,23 раза больше, чем мощность потребляемая нагрузкой.
Как видите, здесь показатели ещё лучше, чем у двухполупериодного выпрямителя, не говоря уже об однополупериодном.

Работа выпрямителя на нагрузку с ёмкостной реакцией.

В основном радиолюбители используют в своей практической деятельности выпрямители с сглаживающими фильтрами, начинающимися с ёмкости (конденсатора), то есть нагрузка с ёмкостной реакцией.
Переписывать учебники не имеет смысла, кому интересно, список литературы в конце статьи. Просто я здесь дальше кратко изложу основные схемы выпрямителей применяемых радиолюбителями, их особенности и приближённые электрические характеристики, и как они влияют на общую мощность трансформатора.

Однополупериодный выпрямитель.

Начнём как обычно с однополупериодного выпрямителя.

У такого выпрямителя конденсатор фильтра заряжается до амплитудного значения напряжения вторичной обмотки (при отсутствии нагрузки). То есть если напряжение вторички 10 Вольт, то конденсатор зарядится до 10х1,41=14,1 Вольта (это без падения напряжения на диоде).
Достоинства выпрямителя;
Простота схемы, используется всего один вентиль (диод, кенотрон).
Недостатки;
Большая зависимость выходного напряжения от тока нагрузки, пониженная частота пульсаций по отношению с другими схемами, что требует применение конденсаторов в два раза большей ёмкости, плохое использование трансформатора (низкий КПД), присутствует вынужденное намагничивание сердечника. При пробое вентиля, переменное напряжение поступает на конденсатор, что ведёт его к выходу из строя и взрыву.
Особенности схемы;
Применяется радиолюбителями для питания слаботочных цепей. Обратное напряжение в этой схеме прикладываемое к вентилю, приблизительно в три раза больше напряжения вторичной обмотки (точнее в 2,82 раза), почему так происходит — попробуйте сами определить. То есть если у Вас вторичка имеет напряжение 100-110 Вольт, то диод необходимо ставить на обратное напряжение не менее 400 Вольт, на 300 Вольт может пробить.
Средний ток через вентиль здесь соответствует току нагрузки, а действующее значение тока через вентиль в два раза больше тока нагрузки.

 

Вторичная обмотка для однополупериодного выпрямителя выбирается в 1,8 -1,9 раз больше по току (лучше в 2 раза), чем ток потребления нагрузки. К общей расчётной мощности трансформатора, если есть ещё другие обмотки, добавьте мощность этой Вашей нагрузки умноженной на 2.

Двухполупериодный выпрямитель.

Двухполупериодный выпрямитель обладает гораздо лучшими параметрами, чем однополупериодный. Выходное напряжение этого выпрямителя (напряжение на конденсаторе) в 1,41 раз выше, чем напряжение вторичной обмотки (половины). Это при отсутствии нагрузки.

Достоинства выпрямителя;
Малое количество используемых вентилей (2). Среднее значение тока через вентиль почти в два раза меньше тока нагрузки. Уровень пульсаций у этой схемы в 2 раза меньше по сравнению с однополупериодной схемой выпрямления. Емкость конденсатора при одинаковом с однополупериодной схемой коэффициенте пульсаций, может быть в 2 раза меньше. Отсутствует вынужденное намагничивание сердечника, но это зависит от конструкции трансформатора и способа намотки обмоток, о чём будет сказано ниже.
Недостатки;
Сложная конструкция трансформатора, вторичная обмотка состоит из двух половин, откуда не рациональное использование меди. Обратное напряжение на один вентиль здесь также больше напряжения (половины) вторичной обмотки в 2,82 раза. Плохое использование трансформатора, так как общая расчётная мощность всей вторичной обмотки получается в 2,2 раза больше мощности потребляемой нагрузкой.
Особенности схемы;
Так как за один период, в этой схеме работают обе половины вторичной обмотки по очереди, соответственно и вентили (диоды) тоже работают по очереди, то среднее значение тока через один вентиль (за период) здесь получается почти в два раза меньше, чем ток нагрузки. То есть например, если поставить в эту схему диоды с допустимым постоянным током на 5 Ампер, то снять с этого выпрямителя можно будет 7-8 Ампер без особого риска выхода из строя диодов, естественно обеспечив им необходимое охлаждение. Действующий же ток через вентиль и вторичную обмотку здесь будут в 1,1 раза больше тока нагрузки.
Провод для вторичной обмотки в этой схеме, можно выбирать на 30-40% меньше по току (сечение), чем ток нагрузки, так как половины вторичной обмотки так же работают по очереди и среднее значение тока вторичной обмотки получается меньше тока нагрузки. Но лучше, если позволяют размеры трансформатора и возможности, мотать вторичку проводом соответствующего сечения с током нагрузки.

Насчёт вынужденного намагничивания сердечника. Если сердечник трансформатора Ш-образный, броневой, и все обмотки размещены на одном каркасе, то вынужденного намагничивания сердечника здесь не будет.
Если сердечник трансформатора стержневой и в конструкции трансформатора предусмотрены два каркаса, на которых размещены обмотки, и сетевая обмотка состоит из двух половин, размещённых на разных стержнях (ТС-180, ТС250), то вторичную обмотку в таких трансформаторах необходимо выполнять следующим образом;
Каждая половина вторичной обмотки делится ещё раз пополам и наматывается на разных стержнях, потом всё соединяется последовательно, сначала четверти одной половины, затем другой. Как ниже на рисунке. Иначе будет намагничивание сердечника.

 

Так как кенотроны обладают большим внутренним сопротивлением, то при выборе кенотронной схемы выпрямителя, напряжение вторичной обмотки (половины) выбирается в среднем примерно на 10-15% меньше планируемого выходного напряжения выпрямителя. Это ещё зависит от тока нагрузки. Чем больше ток нагрузки, тем меньше должна быть разница.
Ещё запомните, что во всех выпрямителях и с кенотронами и с диодами, конденсаторы фильтра при отсутствии нагрузки, всегда заряжаются до амплитудного напряжения вторичной обмотки (UC = U2 x 1,41). Это учитывайте при выборе напряжения конденсаторов фильтра.

Как примерно определить здесь, какая мощность добавится к общей мощности трансформатора? Не углубляясь глубоко в теорию, так как там очень много зависящих друг от друга факторов, можно поступить следующим образом;

Зная расчётный ток нагрузки, умножаем его на 1,7 (схема с кенотронами), или на 1,6 (схема с диодами), потом полученный результат умножаем на напряжение нагрузки. Это будет приблизительный результат полученной мощности, которая добавится к общей мощности трансформатора. Большой ошибки здесь не будет.

 

Мостовой выпрямитель.

Мостовой выпрямитель, так же как и двухполупериодный, обладает гораздо лучшими параметрами, чем однополупериодный и немного получше КПД, чем у двухполупериодного. Поэтому это наиболее распространённая схема.

Достоинства выпрямителя;
Среднее значение тока через вентиль почти в два раза меньше тока нагрузки. Уровень пульсаций у этой схемы в 2 раза меньше по сравнению с однополупериодной схемой выпрямления. Емкость конденсатора при одинаковом с однополупериодной схемой коэффициенте пульсаций, может быть в 2 раза меньше. Отсутствует вынужденное намагничивание сердечника. Используется всего одна вторичная обмотка.
Недостатки;
Плохое использование трансформатора, так как приходится увеличивать расчётную мощность вторичной обмотки на величину амплитудного значения напряжения вторичной обмотки, т. е. в 1,41 раз. Увеличенное число используемых вентилей (4) и необходимость их шунтирования резисторами, для выравнивания обратного напряжения на каждом их них. Хотя это уже не столь актуально при современном качестве их исполнения. Ещё в два раза большее падение напряжения, по сравнению с другими схемами, так как выпрямляемый ток проходит по двум вентилям последовательно. Но это заметно только при низком выходном напряжении и больших токах нагрузки.
Особенности схемы;
В этой схеме так же, как и в двухполупериодной, среднее значение тока через один вентиль (за период) получается почти в два раза меньше, чем ток нагрузки. То есть также можно использовать диоды с меньшим рабочим током (на 30-40%), чем ток нагрузки.
А вот действующий ток вторичной обмотки всегда будет выше, чем ток нагрузки, минимум на 1,41. Поэтому провод для вторичной обмотки в этой схеме нужно выбирать в 1,5 раза больше по току (сечение), чем ток нагрузки. Почему, потому что выпрямитель всегда будет заряжать конденсатор фильтра до амплитудного значения напряжения вторичной обмотки, и от величины этого напряжения и подсчитывается мощность. А так, как по закону сохранения энергии она никуда не пропадает, то вторичной обмотки ничего не остаётся, как постоянно восполнять эту разницу. То есть у нас например вторичная обмотка имеет напряжение 14 Вольт. На конденсаторе фильтра будет напряжение около 20-ти Вольт. Нагрузили мы её током 0,5 Ампер. Мощность получилась 10 Вт. Значит и вторичка должна отдавать 10 Вт, а при выходном напряжении 14 Вольт это будет ток примерно 0,71 Ампера, то есть больше тока нагрузки в 1,41 раз.

Вторичная обмотка в мостовой схеме выпрямителя, всегда будет отдавать энергию на заряд конденсатора до амплитудного значения напряжения, а нагрузка разряжать его. То есть это как повышающий преобразователь, где низковольтная часть — это вторичная обмотка, а высоковольтная — конденсатор фильтра. Поэтому и ток вторичной обмотки всегда будет выше тока нагрузки на эту разницу напряжений, то есть минимум в 1,41 раз.

Например нашли Вы трансформатор с выходным напряжением 24 Вольта и током нагрузки 5 Ампер (120 Вт). Собрали линейный регулируемый блок питания, подключили к нему нагрузку 12 Вольт и током потребления 5 Ампер (60 Вт). Вроде всё нормально должно быть. Погоняли с полчаса-час, запахло палёным, потрогали трансформатор — обожглись. Как так?

Давайте проверим что у нас было с трансформатором;
Ток нагрузки 5 Ампер, напряжение на конденсаторе фильтра в режиме ХХ будет 24х1,41=33,84 Вольта. Мощность потребляемая нагрузкой будет 33,84х5=169,2 Вт, притом это не зависит от выходного напряжения Вашего БП, хоть 5 Вольт, хоть 25. Остальная мощность просто потеряется на регулирующем транзисторе.
И вот оказывается, что в течении часа наш транс отдавал мощность нагрузке 170 Вт!!!, хотя его мощность 120.

Вывод; Для схемы мостового выпрямителя, сечение провода вторичной обмотки необходимо выбирать на 50% или в 1,5 раза больше планируемого тока нагрузки для обеспечения нормальных условий работы трансформатора, или же выбирать трансформатор для своей конструкции с током вторичной обмотки выше планируемого на такую же величину, так как ток нагрузки на трансформаторах указан для активной нагрузки.

Ну и соответственно мощность вторичной обмотки подсчитывается так: Ток нагрузки умножаем на напряжение вторичной обмотки и полученный результат умножаем на 1,5.

 

Схема удвоения напряжения.

Схема удвоения напряжения, тоже довольно часто применяется на практике. Схема состоит из двух однополупериодных выпрямителей, включенных последовательно и работающих на общую нагрузку. Особенностью данной схемы является то, что в одном полупериоде от вторичной обмотки “заряжается” один конденсатор, а во втором полупериоде от той же обмотки – другой. Поскольку конденсаторы включены последовательно, то результирующее напряжение на обоих конденсаторах (на нагрузке) в два раза выше, чем можно получить от той же вторичной обмотки в схеме с однополупериодным выпрямителем. То есть максимальное выходное напряжение ХХ выпрямителя равно U2 х 2,82 , почти в три раза больше напряжения вторичной обмотки.

Достоинства выпрямителя;
Вторичную обмотку трансформатора можно рассчитывать на значительно меньшее напряжение. Отсутствует вынужденное намагничивание сердечника. Используется всего одна вторичная обмотка.
Недостатки;
Большая зависимость выходного напряжения от тока нагрузки. Значительные токи через вентили выпрямителя и вторичную обмотку. Уровень пульсаций значительно выше, чем в схемах двухполупериодных выпрямителей.
Особенности схемы;
Схемы эти на практике применяются для получения высоких напряжений при малых токах нагрузки. Например вполне можно использовать такую схему для питания анодных цепей в маломощных ламповых усилителях, если нет подходящего трансформатора а перематывать лень, в предварительных каскадах мощных ламповых усилителях, сеточных цепей, и т.д.. Пульсации на нагрузке здесь такие же, как в мостовой или двухполупериодной схеме выпрямителей. Ток протекающий через вентиль соответствует току нагрузки. Обратное напряжение на вентиль равно амплитудному значению напряжения вторичной обмотки.

Действующий ток вторичной обмотки здесь больше тока нагрузки почти в три раза (2,82). Мощность вторичной обмотки подсчитывается так, ток нагрузки умножаем на 2,9 и полученный результат умножаем на напряжение вторичной обмотки. Сечение провода вторичной обмотки для этой схемы, выбирается по току в три раза больше, чем ток потребляемый нагрузкой.

Почему так, теперь Вы сами вполне сможете догадаться. Если напряжение ХХ вторичной обмотки например 10 Вольт, то при положительном полупериоде конденсатор С1 здесь зарядится до какого напряжения? Правильно, до 14,1 вольта (до амплитудного значения напряжения вторичной обмотки, которое больше действующего в 1,41 раз). При отрицательном полупериоде конденсатор С2 так же зарядится до 14,1 вольт. Какое будет итоговое напряжение на нагрузке (R), 28,2 Вольта, то есть в 2,82 раза больше напряжения вторичной обмотки. Отсюда и вторичке ничего не остаётся, как всё время компенсировать эту разницу.

Удачи Вам в конструировании!

Список литературы;

  • Терентьев Б.П. «Электропитание радиоустройств» (1958).
  • Белопольский И.И. «Электропитание радиоустройств» (1965).
  • Рогинский В. «Электропитание радиоустройств» (1970).
 

Расчет мощности силовых трансформаторов

Трансформатор – элемент, использующийся для преобразования напряжений. Он входит в состав трансформаторной подстанции. Ее задача – передача электроэнергии от питающей линии (воздушной или кабельной) потребителям в объеме, достаточном для обеспечения всех режимов работы их электрооборудования.

Встраиваемая комплектная трансформаторная подстанция

В роли потребителей выступают жилые многоэтажные здания, поселки или деревни, заводы или отдельные их цеха. Подстанции, в зависимости от условий окружающей среды и экономических факторов, имеют различные конструкции: комплектные (в том числе киосковые, столбовые), встраиваемые, расположенные на открытом воздухе или в помещениях. Они могут располагаться в специально предназначенном для них здании или занимать отдельное помещение здания.

Выбор трансформаторов подразумевает определение его мощности и количества трансформаторов. От результатов зависят габариты и тип трансформаторных подстанций. При выборе учитываются факторы:

Критерий выбора

Определяемый параметр

Категория электроснабженияЧисло трансформаторов
Перегрузочная способностьМощность трансформаторов
Шкала стандартных мощностей
График распределения нагрузок по времени суток и дням недели
Режимов работы их соображений экономии

Выбор числа трансформаторов

Для трансформаторных подстанций используют схемы с одним или двумя трансформаторами. Распределительные устройства, в состав которых входит более 2 трансформаторов, встречаются только на предприятиях или электрических станциях, где применение небольшого их числа не соответствует условиям бесперебойности электроснабжения, условиям эксплуатации. Там экономически целесообразнее установить несколько трансформаторов сравнительно небольшой мощности, чем один или два мощных. Так проще проводить ремонт, дешевле обходится замена неисправного аппарата.

Устанавливают однотрансформаторные подстанции в случаях:

  • электроснабжения потребителей III категории надежности;
  • электроснабжения потребителей любых категорий, имеющих другие независимые линии питания и собственную автоматику резервирования, переключающую их на эти источники.

Но к однотрансформаторным подстанциям есть дополнительное требование. Потребители III категории по надежности электроснабжения, хоть и допускают питание от одного источника, но перерыв его ограничен временем в одни сутки. Это обязывает иметь эксплуатирующую организацию складской резерв трансформаторов для замены в случае аварийной ситуации. Расположение и конструкция подстанции не должны затруднять эту замену. При обслуживании группы однотрансформаторных подстанций мощности их трансформаторов, по возможности, выбираются одинаковыми, либо максимально сокращается количество вариантов мощностей. Это минимизирует количество оборудования, находящегося в резерве.

Киосковая подстанция

К потребителям третьей категории относятся:

  • деревни и села;
  • гаражные кооперативы;
  • небольшие предприятия, остановка которых не приведет к массовому браку выпускаемой продукции, травмам, экологическому и экономическому ущербу, связанному с остановкой технологического процесса.
Схема питания потребителей III категории

Для потребителей, перерывы электроснабжения которых не допускаются или ограничиваются, применяют двухтрансформаторные подстанции.

Категория электроснабженияВремя возможного перерыва питанияСхема питания
IНевозможноДва независимых источника с АВР и собственный генератор
IIНа время оперативного переключения питанияДва независимых источника
III1 суткиОдин источник питания

Отличие в питании категорий I и II – в способе переключения питания. В первом случае оно происходит автоматически (схемой автоматического ввода резерва – АВР) и дополнительно имеется собственный независимый источник питания. Во втором – переключение осуществляется вручную. Но минимальное количество трансформаторов для питания таких объектов – не менее двух.

Схема питания потребителей II категории

В нормальном режиме работы каждый из двух трансформаторов питается по своей линии и снабжает электроэнергией половину потребителей подстанции. Эти потребители подключаются к шинам секции, питаемой трансформатором. Второй трансформатор питает вторую секцию шин, соединенную с первой секционным автоматом или рубильником.

В аварийном режиме трансформатор должен взять на себя нагрузку всей подстанции. Для этого включается секционный автоматический выключатель. Для потребителей первой категории его включает АВР, для второй включение производится вручную, для чего вместо автомата устанавливают рубильник

Поэтому мощность трансформаторов выбирается с учетом питания всей подстанции, а в нормальном режиме они недогружены. Экономически это нецелесообразно, поэтому, по возможности, усложняют схему электропитания. Имеющиеся потребители III категории в аварийном режиме отключают, что приводит к снижению требуемой мощности.

Выбор конструкции трансформатора

По способу охлаждения и изоляции обмоток трансформаторы выпускают:

  • масляными;
  • с синтетическими жидкостями;
  • воздушными.
Масляный трансформатор

Наиболее распространенные – масляные трансформаторы. Их обмотки размещены в баках, заполненных маслом с повышенными изоляционными характеристиками (трансформаторное масло). Оно выполняет роль дополнительной изоляции между витками обмоток, обмотками разных фаз, разных напряжений и баком трансформатора. Циркулируя внутри бака, оно отводит тепло обмоток, выделяемое при работе. Для лучшего теплоотвода к корпусу трансформатора привариваются трубы дугообразной формы, позволяющие маслу циркулировать вне бака и охлаждаться за счет окружающего воздуха. Мощные масляные трансформаторы комплектуются вентиляторами, обдувающими элементы, в которых происходит охлаждение.

Недостаток масляных трансформаторов – риск возникновения пожара при внутренних повреждениях. Поэтому их можно устанавливать только в подстанциях, расположенных отдельно от зданий и сооружений.

Трансформатор с воздушным охлаждением (сухой)

При необходимости установить распределительное устройство с трансформатором поближе к нагрузке или во взрыво- или пожароопасных цехах, используются трансформаторы с воздушным охлаждением. Их обмотки изолированы материалами, облегчающими передачу тепла. Охлаждение происходит либо за счет естественной циркуляции воздуха, либо с помощью вентиляторов. Но охлаждение сухих трансформаторов все равно происходит хуже масляных.

Решить проблему пожарной безопасности позволяют трансформаторы с синтетическим диэлектриком. Их устройство похоже на конструкцию масляного трансформатора, но вместо масла в баке находится синтетическая жидкость, которая не так склонна к возгоранию, как трансформаторное масло.

Группы и схемы соединений

Критериями выбора группы электрических соединений разных фаз обмоток между собой являются:

  1. Минимизация в сетях уровней высших гармоник. Это актуально при увеличении доли нелинейных нагрузок потребителей.
  2. При несимметричной загрузке фаз трансформатора токи первичных обмоток должны выравниваться. Это стабилизирует режим работы сетей питания.
  3. При питании четырехпроводных (пятипроводных) сетей трансформатор должен иметь минимальное сопротивление нулевой последовательности для токов короткого замыкания. Это облегчает защиту от замыканий на землю.

Для соблюдения условий №1 и №2 одна обмотка трансформатора соединяется в звезду, при соединении другой – в треугольник. При питании четырехпроводных сетей наилучшим вариантом считается схема Δ/Yo. Обмотки низшего напряжения соединяются в звезду с выведенным наружу нулевым ее выводом, используемым в качестве PEN-проводника (нулевого проводника).

Еще лучшими характеристиками обладает схема Y/Zo, у которой вторичные обмотки соединяются по схеме «зигзаг» с нулевым выводом.

Схема Y/Yo имеет больше недостатков, чем достоинств, и применяется редко.

Выбор мощности трансформатора

Типовые мощности трансформаторов стандартизированы.

Стандартные мощности трансформаторов
2540601001602504006301000

Для расчета присоединенной к трансформатору мощности собираются и анализируются данные о подключенных к нему мощностях потребителей. Однозначно цифры сложить не получится, нужны данные о распределении нагрузок по времени. Потребление электроэнергии многоквартирным домом варьируется не только в течение суток, но и по временам года: зимой в квартирах работают электрообогреватели, летом – вентиляторы и кондиционеры. Типовые графики нагрузок и величины потребляемых мощностей для многоквартирных домов определяются из справочников.

Для расчета мощностей на промышленных предприятиях требуется знание принципов работы их технологического оборудования, порядок его включения в работу. Определяется режим максимальной загрузки, когда в работу включено наибольшее число потребителей (Sмакс). Но все потребители одновременно включиться не могут никогда. Но при расчетах требуется учитывать и возможное расширение производственных мощностей, а также – вероятность в дальнейшем подключения дополнительных потребителей к трансформатору.

Учитывая число трансформаторов на подстанции (N) мощность каждого рассчитывают по формуле, затем выбирают из таблицы ближайшее большее значение:

В этой формуле Кз – коэффициент загрузки трансформатора. Это отношение потребляемой мощности в максимальном режиме к номинальной мощности аппарата. Работа с необоснованно пониженным коэффициентом загрузки экономически не выгодна. Для потребителей, в зависимости от категории бесперебойности электроснабжения, рекомендуются коэффициенты:

Категория потребителейКоэффициент загрузки
I0,65-0,7
II0,7-0,8
II0,9-0,95

Из таблицы видно, что коэффициент загрузки учитывает взятия одним трансформатором дополнительной нагрузки, переходящей к нему при выходе из строя другого трансформатора или его питающей линии. Но он ограничивает перегрузку трансформатора, оставляя по мощности некоторый запас.

Систематические перегрузки трансформаторов возможны, но их время и величина ограничиваются требованиями заводов-изготовителей этих устройств. По правилам ПТЭЭП длительная перегрузка трансформаторов с масляным или синтетическим диэлектриком ограничивается до 5%.

Отдельно ПТЭЭП определяется длительность аварийных перегрузок в зависимости от их величины.

Для масляных трансформаторов:

Величина перегрузки, %30456075100
Длительность, мин12080452010

Для сухих трансформаторов:

Величина перегрузки, %2030405060
Длительность, мин604532185

Из таблиц видно, что сухие трансформаторы к перегрузкам более критичны.

Оцените качество статьи:

Как выбрать габаритную мощность трансформатора?

Габаритная мощность трансформатора – это довольно условное понятие, применяющееся при расчете трансформатора.

Согласно теории магнитных цепей, геометрические размеры сердечника трансформатора не зависят от напряжений, токов и мощности трансформатора. Однако число витков обмотки и диаметр провода пропорциональны соответственно напряжению и току в этой обмотке. Поэтому размер сердечника должен быть такой, чтобы обмотки поместились на нем, но не слишком большим. То есть существует взаимосвязь между мощностью трансформатора и размерами его сердечника (по размерам обмоток), и такие вот размеры и называются габаритной мощностью.

Так что габаритная мощность трансформатора на деле равна «обычной» мощности.

Термин «габаритная» относится к процессу расчета трансформатора. Исходя из габаритной мощности подбирается сердечник, и проектируются обмотки. Но реальный трансформатор после своего изготовления может иметь другую мощность (обычно больше, редко когда чуть-чуть меньше).

Например, нам нужен трансформатор мощностью 76 Вт. Габаритная мощность как раз и составляет 76 Вт и по ней производится расчет: определяется материал и тип сердечника, сечения проводов обмоток, числа витков обмоток. Но сердечники трансформаторов бывают не любых размеров, а только стандартных. Допустим, некоторый сердечник позволяет сделать на нем трансформатор мощностью (это ориентировочная габаритная мощность сердечника, хотя такого термина не существует) 70 Вт. Нам это не подходит. Тогда выбираем сердечник большего размера. А на  нем можно получить трансформатор мощностью 85 Вт. И в реальности так обычно и делают (серийно – всегда).

То есть при необходимой нам мощности трансформатора  76 Вт, мы берем это число за основу расчета в качестве габаритной мощности, и получаем трансформатор реальной мощности. В просторечии под габаритной мощностью трансформатора иногда подразумевают ориентировочную мощность трансформатора, исходя из его габаритов. Это когда мощность трансформатора не известна.

Как измерить мощность трансформатора с помощью мультиметра. | Электроник

Когда то давно я делал себе зарядное устройство из трансформатора. Его я взял из старого черно белого телевизора ВЭЛС. Убрал все вторичные обмотки и намотал одну на 16 вольт. Мощности этого трансформатора хватало даже для зарядки 190 аккумуляторов.

Когда этот трансформатор у меня появился, обмотка его была обернута бумагой. На ней было написано напряжение, которое выдают вторичные обмотки. Их там было много, наверное, 7 или 8. Но вот мощности трансформатора на ней написано не было.

Для того, что бы определить мощность трансформатора нужно измерить ток и напряжение в нагрузке. Проверять буду 2 способами. С начало посмотрю ток короткого замыкания.

Для этого беру провод по толще и устанавливаю на него токовые клещи. Замыкаю вторичную обмотку.

Ток, короткого замыкания составляет 93 ампера.

Напряжение без нагрузки составляет 16,5 вольт.

Теперь нужно нагрузить трансформатор до такого уровня, при котором напряжение во вторичной обмотке просядет. Это делается для того, что бы можно было определить, какую максимальную мощность может выдать трансформатор. Нагружать буду стартером.

Нагружать нужно до такого уровня, при котором напряжение во вторичной обмотке просядет не менее чем на 15% от напряжения без нагрузки. Именно 15% будет оптимально. Но можно нагрузить и больше.

Напряжение просело до 8,5 вольт, а ток составил 55 ампер. Теперь для того, что бы вычислить мощность трансформатора нужно напряжение умножить на ток.

Получается, что мощность данного трансформатора составляет около 467 ватт.

Из этого трансформатора можно сделать зарядное устройство. Статья об этом находится здесь.

На этом все, спасибо за прочтение статьи, если она была вам полезна, ставьте лайк, и подписывайтесь на канал.

Можете еще прочитать следующие статьи.

Снял клемму с аккумулятора при работающем двигателе.

Подрезал боковой электрод свечи болгаркой и вкрутил ее в двигатель.

Программа обеспечения отказоустойчивости трансформаторов и передовых компонентов (TRAC)

Программа Управления электроснабжения по обеспечению отказоустойчивости трансформаторов и передовых компонентов (TRAC) ускоряет модернизацию сети, решая проблемы, связанные с большими силовыми трансформаторами (LPT), твердотельными силовыми подстанциями (SSPS) и другие критически важные аппаратные компоненты энергосистемы.

По мере того, как сеть развивается, чтобы обеспечить более устойчивое и чистое энергетическое будущее, необходимы исследования, разработки и испытания, чтобы понять, какое физическое воздействие изменения оказывают на LPT и другое оборудование, а также для поощрения внедрения новых технологий и подходов. Разработка передовых аппаратных компонентов поможет избежать сдерживания инфраструктуры устаревшими технологиями, которые являются долгоживущими и дорогими, а также обеспечат физические возможности, необходимые для сетей будущего.

Программа TRAC поддерживает проекты, которые стимулируют инновационный дизайн LPT, которые будут более гибкими и адаптируемыми, повышая устойчивость энергосистемы страны; и разработка прототипов строительных блоков SSPS, которые могут обеспечить новые функции, новые топологии и улучшенное управление потоком мощности и напряжением.

Гибкие силовые трансформаторы большой мощности


Отказ крупного силового трансформатора может прервать подачу электроэнергии большому количеству потребителей, и быстро заменить один часто бывает сложно. LPT могут весить сотни тонн, стоить миллионы долларов и, как правило, изготавливаются на заказ со сроком поставки один год или более. Эти компоненты, как правило, адаптированные к спецификациям клиентов, не могут быть взаимозаменяемы друг с другом, а их высокая стоимость не позволяет иметь обширные запасы запасных частей. Кроме того, многие из них приближаются к своему расчетному сроку или превышают его, что дает возможность для трансформаторов следующего поколения, которые могут предоставить новые возможности, необходимые в энергосистеме будущего, а также оживить внутреннее производство.

Объявление о возможностях финансирования (FOA) на сумму 7,5 млн долларов США в 2018 году было направлено на разработку более гибких и адаптируемых прототипов LPT. Эти проекты позволяют корпорациям, малому бизнесу и академическим учреждениям в Джорджии, Техасе, Нью-Йорке и Иллинойсе стимулировать инновационные проекты и прототипы LPT, которые являются более гибкими и адаптируемыми.

В 2016 году 1,5 миллиона долларов были направлены на разработку гибких и адаптируемых LPT, которые можно легко использовать на различных подстанциях. Эти проекты позволяют корпорациям, малому бизнесу и академическим учреждениям в Джорджии, Иллинойсе, Нью-Йорке и Северной Каролине создавать новые конструкции, которые помогут производить LPT следующего поколения. Были также выбраны проекты, посвященные испытаниям и моделированию геомагнитных возмущений (GMD) и электромагнитных импульсов (EMP). Эти проекты улучшат понимание физики, лежащей в основе того, как GMD и EMP влияют на LPT, и ущерб, который могут причинить такие события.

Твердотельные подстанции

Твердотельная электрическая подстанция определяется как подстанция или «сетевой узел» со стратегической интеграцией высоковольтных силовых электронных преобразователей, которые могут обеспечить преимущества системы и поддержать развитие сети. Проектирование и разработка гибкого стандартизованного силового электронного преобразователя, который может применяться во всем диапазоне сетевых приложений и конфигураций, может обеспечить экономию за счет масштаба, необходимую для ускорения сокращения затрат и повышения надежности.

В конечном итоге задуманная как система, состоящая из модульных, масштабируемых, гибких и адаптируемых блоков питания, которые могут использоваться во всех приложениях подстанции, преобразователи SSPS будут служить в качестве силовых маршрутизаторов или концентраторов, которые могут электрически изолировать компоненты системы и обеспечивать двунаправленный переменный ток. или управление потоком мощности постоянного тока от одного или нескольких источников к одной или нескольким нагрузкам — независимо от напряжения или частоты.

Программа TRAC в настоящее время возглавляет SSPS 1 стоимостью 9 миллионов долларов.0 Консорциум прототипов оборудования, состоящий из 8 институтов, нацеленных на разработку стандартизированных прототипов оборудования и программных интерфейсов Smart Universal Power Electronics Regulators (SUPER) с функцией plug and play, а также демонстрацию совместимости в SUPER с автономными интеллектуальными каскадами питания (IPS).

Дополнительные ресурсы

Дорожная карта технологии твердотельных электрических подстанций (июнь 2020 г.)

Видение и рамки программы ПРОФ (июнь 2020 г.)

Обзор программы отказоустойчивости трансформаторов и передовых компонентов 2019

Четырехгодичный обзор технологий, 2015 г.

OE Power Electronics информационный бюллетень
HVDC Control Analysis

Проект «Инициатива по нитриду галлия для сетевых приложений» (GIGA)

Мастерская по проектированию твердотельных электрических подстанций (2017)

Семинар по планированию программ НИОКР по компонентам сетей нового поколения (2016)

Семинар по инновациям в материалах для компонентов передающих и распределительных сетей нового поколения (2015)

Совещание по стратегии в области сверхпроводящей меди (2015)

Приложения для семинара по технологиям HVDC (2013)

Программа по высокотемпературной сверхпроводимости

Трансформатор передачи мощности — Трансформаторы — Высшее — AQA — GCSE Physics (Single Science) Revision — AQA

мощность = разность потенциалов × ток

\ [P = VI \]

Это когда:

  • мощность ( P ) измеряется в ваттах (Вт)
  • разность потенциалов ( В ) измеряется в вольтах (В)
  • ток ( I ) измеряется в амперах — также называемые амперами (A)

разность потенциалов на первичной обмотке × ток в первичной обмотке = разность потенциалов во вторичной обмотке × ток во вторичной обмотке

\ [V_s \ times I_s = V_p \ times I_p \]

Пример

Понижающий трансформатор преобразует 11500 В в 230 В.Выходная мощность используется для работы чайника мощностью 2000 Вт. Рассчитайте ток, протекающий в первичной катушке.

\ (V_s \ times I_s = 2000 ~ W \) (от \ (P = VI \))

\ [V_s \ times I_s = V_p \ times I_p \]

\ [I_p = 2,000 \ div 11,500 \]

входной ток \ ((I_ {p}) = 0,174 \: A \)

Передача электроэнергии

Национальная сеть передает электричество по всей Великобритании. Чем выше ток в кабеле, тем больше энергии передается окружающей среде при нагревании.Это означает, что большие токи тратят больше энергии, чем низкие токи.

Для уменьшения передачи энергии в окружающую среду Национальная электросеть использует повышающие трансформаторы для повышения напряжения на электростанциях до тысяч вольт, что снижает ток в кабелях передачи. Затем используются понижающие трансформаторы для снижения напряжения на передающих кабелях, поэтому его безопаснее распределять по домам и фабрикам.

ABB представляет первый в мире силовой трансформатор с цифровой интеграцией

ABB Ability

TM Ассортимент продуктов, позволяющих перевести трансформаторы в эпоху цифровых технологий, повышая надежность и эффективность

Силовой трансформатор TM ABB Ability , , представленный на Ганноверской ярмарке 2018 в Германии, станет первым в мире интегрированным решением для силовых трансформаторов с цифровой поддержкой, коренным образом меняющим парадигму трансформаторов.Все силовые трансформаторы, покидающие заводы ABB, скоро будут оснащены цифровыми возможностями, что позволит осуществлять удаленный мониторинг и анализ данных об их жизненно важных параметрах в режиме реального времени. Это повысит надежность и позволит более эффективно использовать сетевые активы и электрические сети.

Трансформатор будет оснащен цифровым концентратором, который может использовать портфель интеллектуальных устройств на модульной платформе с возможностью plug-and-play. Эта модульность и масштабируемость делают систему перспективной, предоставляя пользователям полный контроль над их цифровым путешествием.

«Решение ABB Ability TM Power Transformer меняет правила игры. Помимо предоставления действенной информации на местном уровне, это позволит пользователям использовать всю экосистему программных решений и услуг на уровне станции и предприятия, например нашу ведущую в отрасли систему управления производительностью активов ABB Ability TM Ellipse® », сказал Клаудио Факчин, президент подразделения ABB Power Grids. «Помимо повышения эффективности и срока службы продукта, новые цифровые возможности повысят надежность и снизят вероятность простоев за счет профилактических мер.”

ABB AbilityTM Power Transformer

Компания ABB также объявила о запуске ABB Ability TM TXplore, сервисного решения, в котором используется робот для проверки погружных трансформаторов. Беспроводным роботом можно управлять с помощью силового трансформатора, заполненного жидкостью, для быстрого, безопасного и экономичного внутреннего осмотра, который можно совместно использовать удаленно в режиме реального времени с мировыми экспертами. Этот инновационный подход, еще один первый в мире, повышает безопасность за счет снижения риска для персонала, сокращает время простоя, поскольку проверка выполняется часами, а не днями, и снижает затраты на проверки на 50 процентов и более.

ABB также демонстрирует свой недавно представленный распределительный трансформатор ABB Ability TM TXpert TM , первый в мире цифровой распределительный трансформатор. TXpert предоставляет интеллектуальные возможности для максимального повышения надежности, оптимизации эксплуатационных расходов и затрат на техническое обслуживание и более эффективного управления активами, опираясь на платформу ABB Ability ™ и подключенные устройства для генерации действенной информации. Этот продукт является первым в своем роде, в котором сенсорная технология интегрирована непосредственно в трансформатор во время производственного процесса, что обеспечивает более высокую точность.

Трансформаторы

выполняют важную функцию адаптации уровней напряжения, повышения для эффективной передачи высокого напряжения на большие расстояния и понижения для распределения и безопасного использования потребителями. Они также помогают поддерживать качество и контроль электроэнергии.

Компания ABB была пионером в области трансформаторной техники в 1890-х годах и с тех пор находится в авангарде рекордных инноваций, включая самые мощные в мире трансформаторы постоянного и переменного тока на 1,1 и 1,2 миллиона вольт соответственно.Как крупнейший в мире производитель трансформаторов и поставщик услуг, ABB имеет беспрецедентную глобальную установленную базу и обширный портфель силовых, распределительных и специальных трансформаторов. Как мировой лидер рынка и технологий, ABB обслуживает коммунальные предприятия, а также промышленных и коммерческих клиентов в качестве предпочтительного партнера для создания более прочных, интеллектуальных и экологически чистых сетей.

ABB (ABBN: SIX Swiss Ex) — ведущий технологический лидер в области продуктов электрификации, робототехники и движения, промышленной автоматизации и электросетей, обслуживающий клиентов в сфере коммунальных услуг, промышленности, транспорта и инфраструктуры во всем мире. Продолжая историю инноваций, охватывающую более 130 лет, ABB сегодня строит будущее промышленной цифровизации с двумя четкими ценностными предложениями: подача электроэнергии от любой электростанции к любой электрической сети и автоматизация отраслей от природных ресурсов до готовой продукции. В качестве титульного партнера Formula E, полностью электрического международного класса FIA по автоспорту, ABB раздвигает границы электронной мобильности, чтобы внести свой вклад в устойчивое будущее. ABB работает более чем в 100 странах, в ней работает около 135 000 сотрудников.www.abb.com

Повышение

против трансформатора против блока распределения питания — какой из них мне нужен?

Предприятия в промышленном секторе имеют несколько вариантов выполнения выпрямления или преобразования напряжения на рабочем месте. На самом базовом уровне для таких целей обычно используются трансформаторы.

По определению, трансформатор — это устройство, используемое для уменьшения (понижения) или увеличения (повышения) напряжения (от первичного к вторичному). Кроме того, некоторые блоки сконфигурированы для преобразования из переменного тока в постоянный, обеспечивая операторам доступ к току низкого напряжения (полезно для наружных помещений, систем освещения низкого напряжения и горючих объектов).

Трансформаторы

могут работать сами по себе или как часть более крупной системы, например, электростанции. В зависимости от электрических требований на рабочем месте предприятия должны выбрать правильный тип трансформатора или блока распределения питания, чтобы максимально использовать его возможности.

В этой статье сравниваются и подробно рассматриваются понижающие / повышающие трансформаторы, временные распределительные устройства и обычные трансформаторы.

Понижающий / повышающий трансформатор

Понижающий-повышающий трансформатор — это тип трансформатора, который используется для незначительного выпрямления линейного напряжения (ключевое слово здесь «второстепенное»). Легкие и компактные устройства очень экономичны и обеспечивают экономию места. Важно учитывать, что повышающие трансформаторы не могут создавать нейтраль и не обеспечивают изоляцию цепи.Кроме того, этот тип трансформатора предназначен для распределения однофазного или трехфазного напряжения (через два или три блока).

Термин «понижающий» относится к понижению напряжения, а «повышающий» — к повышению напряжения. Коррекция напряжения с помощью понижающих-повышающих трансформаторов небольшая, например, от 240 В до 208 В, от 220 В до 240 В, от 450 В до 480 В, от 120 В до 110 В и т. Д. Устройства также могут применяться для управления распределением низкого напряжения (12 В, 24 В, 32 В или 48 В). .

В применении, блоки помогают снизить риски, связанные с отказом оборудования, износом машин, чрезмерным тепловыделением, падениями в линии и скачками напряжения.Понижающие трансформаторы можно найти в промышленных диспетчерских, центрах обработки данных, источниках бесперебойного питания, телекоммуникациях, соляриях, системах освещения и многом другом.

Переносная распределительная станция

Переносные распределительные устройства предназначены для временных проектов и рабочих площадок (ключевое слово — «переносной»). Компании или проекты, которые часто используют этот тип трансформатора: ТОиР, строительство, горнодобывающая промышленность, удаленные объекты, военные городки, службы скорой медицинской помощи, верфи, аэрокосмическая промышленность, техническое обслуживание предприятий, производство, лаборатории, центры обработки данных и многое другое.

Диапазон выпрямления напряжения включает следующее: от 480 В до 120/240 В, 3 фазы, от 480 В до 240 D / 208–120 В, от 120 В до 12/24 В переменного тока, от 240 В до 120 В, 1 фаза и другие. Мощность варьируется от 10 кВА до 150 кВА.

Переносная распределительная станция может состоять из трансформатора для выпрямления напряжения, выключателя для электробезопасности, различных панелей (удерживающих автоматические выключатели, розетки и другие соединения), сетевого шнура питания, набора розеток и других устройств или принадлежностей. , например, счетчики, крышки розеток, наконечники заземления и многое другое.

Благодаря портативным форм-факторам временная распределительная станция обеспечивает гибкость на рабочем месте за счет расширения труднодоступных источников питания. Такие агрегаты обычно устанавливаются на прочных тележках или устойчивых платформах. Для максимальной мобильности агрегаты могут быть оснащены кармашками для вилочного погрузчика, подъемными проушинами и фиксирующими роликами.

Станции также могут быть настроены (в процессе производства) для удовлетворения потребностей конкретных проектов. Например, вместо тележки с резиновыми колесами временный блок распределения энергии может быть оборудован высокими опорами для неровной местности или затопленных мест.Более того, специальные материалы, в том числе нержавеющая сталь, и корпуса, соответствующие требованиям NEMA (NEMA 3R или NEMA 4X), также могут использоваться на рабочих площадках, подверженных воздействию коррозионных элементов. Взрывозащищенные модели подходят для легковоспламеняющихся объектов и взрывоопасных зон.

Трансформатор (изолирующий, автоматический, сухого типа, маслонаполненный, монтаж на подставке)

Автономные трансформаторы — это специализированные устройства, используемые для регулирования или выпрямления напряжения. Этот тип блока разработан для работы с большими диапазонами напряжения, такими как от 480 В до 120/240 В, от 12470 В до 208Y / 120 звезд и от 13400 В до 400 В треугольник, что также полезно, когда нейтраль отсутствует, и для приложений, которые требуют ее. .Мощность может варьироваться от 30 кВА до 500 кВА и 2500 кВА или выше. Конфигурации также могут различаться в зависимости от требований к питанию объекта: однофазный, трехфазный, треугольник (3 фазы) и звезда (3 фазы).

Трансформаторы

идеально подходят для точного преобразования и распределения напряжения с существующим оборудованием на рабочем месте. Когда доступная линия питания отличается от напряжения, требуемого для машин, применяется трансформатор для обеспечения совместимости.

Трансформаторы

можно разделить на категории в зависимости от их использования.Изолирующий трансформатор — это предохранительное устройство с соотношением витков 1: 1 и отдельными первичными / вторичными обмотками, которое в основном не работает как преобразователь напряжения. Вместо этого устройство изолирует цепи и способствует эффективной передаче электроэнергии, что приводит к снижению шума, переходных напряжений и воздействия «грязной» энергии.

Автотрансформатор — это блок с соединенными между собой обмотками (одна обмотка), в котором размещены первичная и вторичная обмотки. Эти блоки эффективны для стандартного и эффективного преобразования напряжения на рабочих местах.

Наконец, для крупномасштабного выпрямления напряжения и распределения мощности рекомендуются блоки сухого типа, маслонаполненные или устанавливаемые на площадках. Блоки среднего напряжения используются для распределения на большие расстояния, например, от энергосистемы до промышленного здания или коммерческого объекта.

Сухие трансформаторы являются твердотельными и во время работы используют естественное охлаждение. Подходящие для внутреннего и наружного размещения, блоки могут поставляться с охлаждающими каналами или жалюзи для удовлетворения требований оптимальной рабочей температуры. Жидкостные или маслонаполненные трансформаторы используют жидкости для охлаждения и в основном используются на открытом воздухе. Блоки для монтажа на площадках относятся к сухим трансформаторам среднего напряжения или трансформаторам среднего напряжения для наружного применения или в подземных системах распределения электроэнергии. Закрытые станции могут использоваться для отключения и распределения электроэнергии по районам, крупным предприятиям и коммерческим предприятиям, включая торговые центры.

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.