Виды трансформаторов по назначению и устройству¶

Трансформатор — статический электромагнитный аппарат, преобразующий переменное напряжение, ток и сопротивление нагрузки без изменения частоты. Основан на явлении электромагнитной индукции: первичная обмотка, подключённая к сети, создаёт переменный магнитный поток в магнитопроводе, который наводит ЭДС во вторичной обмотке. Отношение чисел витков обмоток определяет коэффициент трансформации. По назначению, конструкции, числу фаз, способу охлаждения и другим признакам трансформаторы делятся на множество типов.

¶Классификация по назначению

Основной признак разделения — роль в электрической цепи.

¶Силовые трансформаторы

Предназначены для преобразования и передачи электроэнергии в электрических сетях. Разделяются по классу напряжения:

• Напрягающие — повышают напряжение (например, на электростанциях с 10–20 кВ до 110–750 кВ для магистральной передачи).
• Понижающие — снижают напряжение (например, с 110 кВ до 10 кВ на распределительных подстанциях и с 0,4 кВ до 220 В — в бытовых понижающих устройствах).

По числу обмоток выделяют двухобмоточные, трёхобмоточные (с третьей обмоткой пониженного напряжения для собственных нужд подстанции) и автотрансформаторы, у которых обмотки электрически связаны.

¶Распределительные трансформаторы

Устанавливаются в сетях 6–35 кВ для понижения напряжения до 0,4 кВ с целью электроснабжения потребителей. Могут быть масляными, сухими или с литой изоляцией.

¶Измерительные трансформаторы

Служат для понижения высоких напряжений и токов до значений, пригодных для работы приборов учёта и релейной защиты. Делятся на:

• Трансформаторы напряжения (ТН) — понижают высокое напряжение до 100 В.
• Трансформаторы тока (ТТ) — понижают ток до стандартных значений 5 А или 1 А.

¶Специальные трансформаторы

• Сварочные — понижают напряжение сети до 12–80 В и обеспечивают высокий ток для электродуговой сварки; бывают однофазными и трёхфазными, с регулированием тока.
• Лабораторные — имеют плавное регулирование выходного напряжения (обычно до 250–650 В) для испытаний электрооборудования.
• Вспомогательные — питают цепи управления, освещения и автоматики подстанций.
• Испытательные высоковольтные — генерируют повышенные напряжения для диэлектрических испытаний.

¶Классификация по конструкции магнитопровода и обмоток

¶Стержневые и броневые

По конструкции магнитопровода различают стержневые (обмотки расположены на вертикальных стержнях) и броневые (обмотки на центральном стержне, замыкающие части сверху и снизу) трансформаторы. Стержневые применяются в силовых трансформаторах высокого напряжения, броневые — в маломощных и измерительных.

¶Автотрансформаторы

Обмотки имеют электрическую связь, что снижает массу и стоимость аппарата при коэффициенте трансформации, близком к единице. Широко используются в линиях электропередачи (например, АВЗ на 500 кВ), в электротранспорте и бытовых понижающих устройствах (адаптеры 220/12 В).

¶Трансформаторы с разомкнутым магнитопроводом

Имеют стержень без замыкающих частей; применяются в электронике, дросселях, источниках питания.

¶Классификация по среде изоляции и охлаждению

¶Масляные

Обмотки и магнитопровод находятся в баке с трансформаторным маслом, которое служит изоляцией и теплоносителем. Наиболее распространённый тип силовых трансформаторов. По способу охлаждения масляные трансформаторы делятся на:

• с естественной циркуляцией масла и воздуха (Д — без принудительной циркуляции);
• с принудительной циркуляцией масла (Ц);
• с принудительной циркуляцией масла и воздуха (ДЦ);
• с принудительной циркуляцией масла, воды и воздуха (ДЦН).

¶Сухие

Изоляция обмоток выполнена из литых или намотанных компаундов, эпоксидной смолы, фарфора. Применяются внутри помещений, на объектах с повышенными требованиями пожарной безопасности.

¶Заливные (с литой изоляцией)

Обмотки заливаются эпоксидным компаундом под вакуумом. Используются в распределительных устройствах, комплектных подстанциях.

¶С газовой изоляцией и с жидкостной изоляцией

Применяют элегаз (SF₆) или синтетические жидкие диэлектрики вместо масла — на объектах, где исключена возможность возгорания.

¶Классификация по другим признакам

¶Трансформаторы тока и напряжения: особенности

Измерительные трансформаторы имеют вторичную обмотку, нагруженную на приборы с малым сопротивлением (для ТТ) или большое (для ТН). Вторичные обмотки ТН и ТТ обязательно заземляются для безопасности. Токовые трансформаторы не допускают размыкания вторичной цепи под нагрузкой, напряжения — короткого замыкания.

¶Применение

Трансформаторы применяются практически во всех областях электротехники: в системах генерации, передачи и распределения электроэнергии, в электротранспорте (тяговые подстанции), в электронике и радиотехнике (понижающие, согласующие, импульсные трансформаторы), в сварочном оборудовании, в измерительной технике, в бытовых приборах (адаптеры питания).

Источники:

• ГОСТ 11677-85 «Трансформаторы силовые. Технические условия»
• Копылов И. П. «Электрические аппараты»
• Бызов А. А., Фомин Б. Н. «Электрические аппараты»
• Справочник по электротехнике под ред. В. Г. Герасимова
• Электротехнический справочник, том 2