Какой режим работы трансформатора называется номинальным

Всё об энергетике

Трансформатор, как любое электромагнитное устройство, имеет несколько устойчивых режимов, в которых может (и должен) работать неограниченно долго.

Режимы работы трансформатора

Существует пять характерных режимов работы трансформатора:

1. Рабочий режим;
2. Номинальный режим;
3. Оптимальный режим;
4. Режим холостого хода;
5. Режим короткого замыкания;

Рабочий режим

Режим характеризуется следующими признаками:

• Напряжение первичной обмотки близко к номинальному значению или равно ему \(\dot_1 ≈ \dot_\);
• Ток первичной обмотки меньше своего номинального значения или равен ему \(\dot_1 ≤ \dot_1ном\).

В рабочем режиме эксплуатируются большинство трансформаторов. Например, силовые трансформаторы работают с напряжениями и токами обмоток отличными от номинальных. Так происходит из-за переменчивого характера их нагрузки.

Измерительные, импульсные, сварочные, разделительные, выпрямительные, вольтодобавочные и другие трансформаторы, также обычно эксплуатируются в рабочем режиме просто из-за того, что напряжение сети к которой они подключены отличается от номинального.

Номинальный режим работы

Характерные признаки режима:

• Напряжение первичной обмотки равно номинальному \(\dot_1 = \dot_\);
• Ток первичной обмотки равен номинальному \(\dot_1 = \dot_\).

Номинальный режим работы является частным случаем рабочего режима. В таком режиме могут работать все трансформаторы, но как правило, с б&#243льшими в сравнении с рабочим режимом потерями и как следствие, с меньшим КПД (коэффициентом полезного действия). Из-за этого при эксплуатации трансформатора его избегают.

Оптимальный режим работы

Режим характеризуется условием:

Где \(P_\) — потери холостого хода;
\(P_\) — потери короткого замыкания;
\(k_\) — коэффициент нагрузки трансформатора, определяемый по формуле:

Где \(P_2\) — ток нагрузки вторичной обмотки;
\(P_\) — номинальный ток вторичной обмотки.

В оптимальном режиме работы трансформатор работает с максимальным КПД, поэтому выражение (1) по существу представляет собой условие максимального КПД [2, с.308] (Смотри «Трансформаторы. Оптимальный режим работы»).

Режим холостого хода

Характерные признаки режима:

• Вторичная обмотка трансформатора разомкнута или к ней подключена нагрузка с сопротивлением гораздо большим сопротивления номинальной нагрузки обмотки (1) трансформатора;
• К первичной обмотке приложено напряжение \(\dot_ = \dot_\);
• Ток вторичной обмотки \(\dot_2 ≈ 0\) (для трехфазного трансформатора — \(\dot_ ≈ \dot_ ≈ 0\).

На рисунке 1 изображена схема опыта холостого хода однофазного, а на рисунке 2 — трехфазного двухобмоточных трансформаторов.

Рисунок 1 — Схема опыта холостого хода однофазного двухобмоточного трансформатора

Рисунок 2 — Схема опыта холостого хода трехфазного двухобмоточного трансформатора

По существу в режиме холостого хода трансформатор представляет собой катушку на магнитопроводе, к которой подключен источник напряжения. Режим холостого хода является рабочим для трансформаторов напряжения. Кроме того, этот режим служит для определения тока \(i_х\), мощности \(ΔQ_хх\) холостого хода и ряда других параметров [2, c. 291][3, с. 207] (смотри «Опыт холостого хода трансформатора»).

Примечание:
1. Под сопротивлением номинальной нагрузки обмотки понимается величина \(R_\), равная отношению номинального напряжения обмотки \(U_\) к её номинальному току обмотки \(I_\)

Режим короткого замыкания

Режим короткого замыкания характеризуется:

• Вторичная обмотка замкнута накоротко или к ней подключена нагрузка сопротивлением гораздо меньшим внутреннего сопротивления трансформатора;
• К первичной обмотке приложена такая величина напряжения \(\dot_1\), что ток первичной обмотки равен её номинальному току \(\dot_1 = \dot_\)
• Напряжение вторичной обмотки \(\dot_2 = 0\) (для трехфазного трансформатора — \(\dot_ = \dot_ = 0\).

Схема опыта короткого замыкания изображена на рисунке 3 для однофазного, а на рисунке 4 — для трехфазного двухобмоточных трансформаторов.

Рисунок 3 — Схема опыта короткого замыкания однофазного двухобмоточного трансформатора

Рисунок 4 — Схема опыта короткого замыкания трехфазного двухобмоточного трансформатора

Режим короткого замыкания является рабочим режимом для трансформаторов тока и сварочных трансформаторов, в тоже время являясь аварийным для других трансформаторов. Также он используется для определения напряжения \(u_к\), мощности \(ΔP_кз\) короткого замыкания и других параметров трансформатора [2, c. 294][3, с. 209] (смотри «Опыт короткого замыкания трансформатора»).

Список использованных источников

1. Бессонов, Л.А. Теоретические основы электротехники: учебник / Л.А. Бессонов — Москва: Высшая школа, 1996 — 623 с.
2. Вольдек, А.И. Электрические машины: учебник для студентов вузов / А.И. Вольдек — СПб.: Энергия, 1978 — 832 с.
3. Касаткин А.С. Электротехника: учебное пособие для вузов / А.С. Касаткин, М.В. Немцов — Москва: Энергоатомиздат, 1995 — 240 с.

Статьи схожей тематики

• Климатическое исполнение, категория установки. Климатические факторы. Расшифровка обозначений
• Идеальный трансформатор. Уравнения работы
• Трансформаторы, автотрансформаторы. Виды, назначение, особенности
• Трансформаторы. Расшифровка наименований. Примеры

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
• Строительное 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:

Какой режим работы трансформатора называется номинальным

Режимы работы трансформаторов. Номинальным называется режим работы трансформатора при номинальных значениях напряжения, частоты и нагрузки, параметрах охлаждающей среды и условиях места установки, оговоренных соответствующими стандартами или техническими условиями. Трансформатор может длительно работать в этом режиме. Номинальные данные указываются предприятием-изготовителем на щитке, установленном на корпусе трансформатора.

Нормальным называется режим работы трансформатора, при котором его параметры отклоняются от номинальных не более чем это допускается стандартами, техническими условиями или инструкциями.

Для масляных трансформаторов классов напряжения 110 кВ и выше допускаются при работе на любом ответвлении обмотки превышения напряжений в 1,3 раза по отношению к номинальному значению в течение 20 с (предшествующая нагрузка номинальная) и в 1,15 раза в течение 20 мин (предшествующая нагрузка не более 0,5 номинальной).

Трансформаторы классов напряжения до 35 кВ включительно мощностью свыше 630 кВ«А и все трансформаторы классов напряжения от 110 до 1150 кВ включительно допускают продолжительную работу (при нагрузке не более номинальной), если превышение напряжения на любом ответвлении любой обмотки на 10% более номинального напряжения данного ответвления.

Допустимые продолжительные повышения напряжения для трансформаторов классов напряжения до 35 кВ включительно установлены в стандартах или технических условиях на эти трансформаторы.

Нагрузочная способность трансформатора Под нагрузочной способностью понимают свойство трансформатора работать со сверхноминальной нагрузкой при определенных условиях эксплуатации (предшествующая нагрузка трансформатора, температура охлаждающей среды).

Естественным сроком службы трансформатора, работающего непрерывно с номинальной нагрузкой, называется время работы, по истечении которого изоляция обмоток трансформатора становится физически изношенной и трансформатор находится под постоянной угрозой аварии. Срок службы трансформаторов составляет от 20 до 40 лет в зависимости от графика нагрузки.

Средний срок службы трансформатора, работающего в номинальном режиме, составляет примерно 20 лет. Если в течение срока службы трансформатора его изоляция работает безотказно, трансформатор называют термически стойким. При этом за номинальную температуру в наиболее нагретой точке для класса нагревостойкости изоляции А принимается 98°С (наибольшая длительно допустимая температура для этого класса

Относительный износ изоляции L показывает, во сколько раз износ изоляции при данной температуре больше (или меньше) износа при номинальной температуре за то же время работы. Имея в виду, что при температуре 98°С относительный износ изоляции равен 1, можно определить, что при температуре, например, 8б°С он составит 0,25 (относительный срок службы равен 4), а при температуре 110°С — соответственно L — 8, и = 0,125.

Трансформаторы обычно работают с переменной нагрузкой. При этом, если максимум изменяющейся нагрузки равен (или меньше) номинальной, температура обмоток и масла колеблется от допустимой в сторону меньших значений, вследствие чего износ изоляции уменьшается. Это дает возможность без ущерба для срока службы трансформатора в эксплуатации повышать его нагрузку сверх номинальной.

Перегрузки разделяют на систематические и аварийные. Систематические перегрузки имеют место при переменном суточном графике нагрузки; аварийные возникают при ситуациях, когда требуется обеспечить электроснабжение потребителей, несмотря на перегрузку трансформатора. Допустимые величины систематических и аварийных перегрузок установлены для масляных трансформаторов мощностью до 100 MB-А включительно по ГОСТ 14209—85 «Нагрузочная способность трансформаторов», для остальных — в соответствии с требованиями стандартов, технических условий или инструкций.

Величина систематических перегрузок ограничивается средним износом изоляции \ который должен быть не больше единицы (Lcp^l). При этом вводятся дополнительные ограничения: температура обмотки в наиболее нагретой точке дОбм.н.н.т^140°С, температура масла в верхних слоях Ом^95°С, мощность не должна быть выше 1,5 Shom (последнее условие лимитируется параметрами вводов и параметрами устройств регулирования напряжения).

Вопрос о допустимости систематических перегрузок решается с учетом графика нагрузки трансформатора. Для упрощения расчетов используют понятие «эквивалентная температура охлаждающей среды»—такая неизменная за расчетный период температура (сутки, месяц, год), при которой износ изоляции будет таким же, как при изменяющейся температуре за тот же период. В общем случае для определения длительности систематических перегрузок график фактической нагрузки трансформатора преобразовывают в эквивалентный, как правило двухступенчатый; определяют эквивалентную температуру охлаждающей среды фэк (например, среднесуточную или среднелогарифмическую за сутки); рассчитывают установившееся значение температуры масла в верхних слоях для каждой ступени нагрузки и превышения температуры обмоток, считая, что температура обмотки изменяется при изменении нагрузки скачком от одного установившегося значения к другому, а далее изменяется соответственно изменению температуры масла и определяют величину относительного износа изоляции для каждой ступени нагрузки, при этом должно быть выполнено условие Lcp^l.

Смотрите также:

При эксплуатации за наибольшую допустимую температуру верхних слоев масла принимают температуру, которая наблюдается в процессе длительной работы трансформатора с номинальной нагрузкой при температуре окружающего воздуха.

Коэффициент мощности трансформаторов — переменная величина, зависящая от величины и характера нагрузки.
Кратковременный и повторно-кратковременный режимы работы по сравнению с длительными режимами для данного.

Силовые трансформаторы. Трансформатор представляет собой электромагнитный аппарат, в котором переменный ток
Работа измерительных трансформаторов основана на том же принципе, что и работа силовых трансформаторов.

Для снижения нагрузки на трансформаторы необходимо прежде всего стремиться сократить величину реактивной мощности, загружающей трансформатор, но не совершающей полезную работу.

различных нарушениях, но и для проверки допустимости того или иного режима работы оборудования и линий электропередачи по
Полярность выводов обмоток трансформаторов тока легко проверить при помощи магнитоэлектрического прибора.