Трансформатор связи или автотрансформатор предназначен для преобразования напряжения с коэффициентом k <=3 в сторону снижения или повышения. Это оборудование имеет широкую сферу применения (от домашних хозяйств до ГЭС и ТЭЦ). Доступны одно — и трехфазные модели различных производителей. Обозначение: АО (однофазный) или АТ (трехфазный) с указанием номинальной мощности и сетей, с которыми работает (например, 250000/500/110).
Особенности конструкции
Трансформаторы связи — это низкочастотное оборудование специального назначения, которое по конструкции мало отличается от других видов преобразователей (детали такие же). Если требуется повышение напряжения, первичная обмотка однофазного агрегата является частью вторичной. В линии для снижения – на оборот. Создается не только электромагнитная, но и электрическая связь. Выводы (как минимум, 3) ответвляются от общей точки и основной обмотки. На каждом выводе разный вольтаж. Если оборудование трехфазное, в нем 2 или 3 контура, обмотки соединены в форме звезды.
Сфера применения
Мощность этого вида преобразователей варьирует в достаточно широких пределах – от нескольких киловольт-ампер до сотен мегавольт-ампер. Самые мощные трехфазные встраиваются в высоковольтные сети, предназначенные для передачи электроэнергии от электростанции до потребителей, и для запуска мощных электродвигателей в различных отраслях промышленности (металлургии, добыче и обработке нефти и газа, производстве станков, системах электрификации железных дорог).
Особый вид – лабораторные трансформаторы связи, оснащенные ручкой, позволяющей регулировать напряжение:
- от 0 до 250 В (для однофазных приборов);
- от 0 до 450 В (для трехфазных приборов).
Особенность конструкции – одна обмотка, от одного витка к другому проходит «дорожка» без изоляции. Для подключения к каждому витку используется управляемая ручкой угольная щетка. При повороте ручки меняется количество витков, включенных во вторичную цепь. Приборы с мощностью 0,5-10 Квт используется в процессе испытаний и наладки различного оборудования, в лабораториях учебных заведений.
Приборы с мощностью менее 1 кВ встраиваются в бытовую технику:
- отопительные приборы;
- сварочные аппараты;
- системы сигнализации;
- кондиционеры;
- телефоны;
- выпрямители;
- радиотехнические устройства.
Использование этого вида преобразователей тока целесообразно при необходимости в управлении несколькими нагрузками.
Преимущества и недостатки
К преимуществам автотрансформаторов относят:
- высокий КПД за счет преобразования лишь части энергии (справедливо при коэффициенте преобразования при k <=3);
- небольшие потери электричества;
- плавный съем напряжения с контакта;
- сравнительно низкую цену (требуется меньше стали для изготовления сердечника и меньше меди при создании обмоток);
- небольшой вес, облегчающий перевозку и монтаж;
- возможность изготовить оборудование по заданным размерам и весу.
При выборе обязательно учитываются недостатки:
- необходимость разрядчиков на случай грозы из-за повышенного потенциала напряжения;
- отсутствие изоляции между обмотками;
- при сбоях высокого вольтажа низкий теряет стабильность;
- при заземлении необходимо учесть, что его сопротивление не должно превышать разность потенциалов фаз во время короткого замыкания;
- если прибор понижающий, возникают токи, способствующие образованию короткого замыкания.
Применять силовые модели этого оборудования целесообразно в сетях с напряжением от 110 кВт.
Техника безопасности
В процессе эксплуатации требуется соблюдение определенных правил:
- при появлении трещин на корпусе, шума или вибрации автотрансформатор немедленно отключается;
- запрещено оставлять без присмотра оборудование, для которого предусмотрен непрерывный контроль;
- нельзя подключать двигатель, мощность которого больше чем на 70% превышает мощность автотрансформатора;
- это приборы нельзя использовать открытыми, накрывать, закрывать отверстия для вентиляции, размещать на них другое оборудование или предметы.
При проведении ремонта автотрансформатора или прибора, в состав которого он входит, обязательно отключение от электросети.
Трансформаторы связи для теплоэлектроцентралей и ГЭС
На ГЭС (гидроэлектростанциях) и ТЭЦ (теплоэлектроцентралях) назначение этих трансформаторов – выдать в сеть электроэнергию (в том числе в праздники и выходные), которая остается после собственного потребления и обеспечения работы генераторов. Все автотрансформаторы при необходимости работают реверсивно (возвратно, с обратной связью), то есть, излишки передаются в систему на сохранение. Запасы используются в ситуациях, когда генераторы не вырабатывают достаточный объем электроэнергии.
На ТЭЦ трансформаторный блок монтируется между генераторами и потребительской сетью с напряжением 110-220 кВ. Вырабатываемая генераторами электроэнергия делится по нескольким каналам. Чаще всего на ТЭЦ устанавливаются два преобразователя. Чтобы понять, зачем нужны именно два, необходимо рассмотреть, как станция работает.
При одном автотрансформаторе в потребительскую сеть ток поступает от генератора (например, 10 кВ), на собственные нужды – из преобразователя 10/6 кВ, то есть, в распределительном устройстве одна или две секции. Автотрансформаторы должны обеспечить нужный режим работы при любых условиях.
Если единственный отключить для ремонта, станция не сможет работать. Такая же ситуация сложится и при аварии.
ТЭЦ и ГЭС строятся поблизости от потребителей. Вольтаж их генераторов может достигать 60 МВТ. Сила тока распределительного устройства 6-10 кВ (если потребители не далеко) или 35-500 кВ (если потребители далеко). Автотрансформаторы ставят на площадке недалеко от нижнего или верхнего бьефа (у водохранилища или по другую сторону станции).
Передаваемая мощность может меняться, так как зависит от нагрузки, используемой потребителями, и режима работы генераторов. Это требует установки в систему устройства регулирования, передающего напряжение с неизменной нагрузкой. Распределительные устройства бывают открытые (на открытом воздухе для напряжения от 27,5 кВ) и закрытые (в помещениях или специальном кожухе).
Выбор трансформаторов связи
Определение ТЭЦ тепловая станция, потребителям передаются только излишки энергии. Из-за частых реверсов (возвратов в систему) мощности не желательно устанавливать один трансформатор связи. Больше монтируется, если это оправдано экономически. Чтобы определить выгоду, проводятся расчеты на основе суточного и годового потребления электроэнергии.
Перед покупкой обязательна проверка ГОСТ 14209-85 на перегрузочную способность (допустима перезагрузка на 40%). Второй важный показатель – мощность генераторов и соответствие силы тока обмоток силе тока распределительно устройства.
Схема подключения разрабатывается, исходя из показателей структуры ТЭЦ и состава потребителей.
Трансформаторы связи имеют широкий спектр применения. В быту потребители чаще всего ничего не знают об их существовании, просто пользуются приборами. В лабораториях, на производстве, в ТЭЦ и ГЭС это важное оборудование, от которого зависит стабильность работы организации (предприятия), качество услуги, которая предоставляется потребителям электроэнергии.
