Máy biến áp được bố trí và làm việc như thế nào, những đặc điểm nào được tính đến trong quá trình vận hành

Trong năng lượng, điện tử và các ngành khác của kỹ thuật điện ứng dụng, một vai trò lớn được trao cho việc biến đổi năng lượng điện từ loại này sang loại khác. Nhiều thiết bị biến áp, được tạo ra cho các nhiệm vụ sản xuất khác nhau, giải quyết vấn đề này.

Một số trong số họ, có thiết kế phức tạp nhất, thực hiện việc chuyển đổi các dòng năng lượng điện áp cao mạnh, chẳng hạn. 500 hoặc 750 kilovolt trong 330 và 110 kV hoặc theo hướng ngược lại.

Những người khác làm việc như một phần của các thiết bị cỡ nhỏ của thiết bị gia dụng, thiết bị điện tử, hệ thống tự động hóa. Chúng cũng được sử dụng rộng rãi. trong các nguồn cung cấp năng lượng khác nhau của thiết bị di động.

Máy biến áp chỉ hoạt động trong các mạch điện xoay chiều có tần số khác nhau và không được sử dụng cho các mạch DC sử dụng các loại bộ chuyển đổi khác.

Máy biến áp được chia thành hai nhóm chính: một pha, được cung cấp bởi mạng điện xoay chiều một pha và ba pha, được cung cấp bởi mạng điện xoay chiều ba pha.

Transformers rất đa dạng về thiết kế. Các yếu tố chính của máy biến áp là: lõi thép kín (lõi từ), cuộn dây và các bộ phận dùng để gắn mạch từ và cuộn dây với cuộn dây và lắp đặt máy biến áp trong thiết bị chỉnh lưu. Các ống lõi được thiết kế để tạo ra một đường dẫn kín cho từ thông.

Các phần của mạch từ mà trên đó các cuộn dây được đặt được gọi là các thanh và các phần trên đó không có cuộn dây và phục vụ để đóng từ thông trong mạch từ được gọi là các cuộn dây. Vật liệu cho mạch từ máy biến áp là thép tấm (thép biến áp). Thép này có thể có nhiều loại, độ dày, cán nóng và lạnh.

Nguyên tắc hoạt động chung của máy biến áp

Chúng ta biết rằng năng lượng điện từ là không thể khắc phục được. Nhưng nó là thông lệ để đại diện cho nó trong hai thành phần:

1. điện;

2. từ tính.

Nó dễ hiểu hơn các hiện tượng xảy ra, mô tả các quá trình, tính toán, thiết kế các thiết bị và mạch khác nhau. Toàn bộ các phần của kỹ thuật điện được dành cho các phân tích riêng biệt về hoạt động của các mạch điện và từ tính.

Dòng điện, giống như từ thông, chỉ chảy dọc theo một mạch kín có điện trở (điện hoặc từ). Nó được tạo ra bởi các lực ứng dụng bên ngoài - nguồn điện áp của các năng lượng tương ứng.

Tuy nhiên, khi xem xét các nguyên tắc hoạt động của các thiết bị máy biến áp, sẽ cần phải nghiên cứu đồng thời cả hai yếu tố này và tính đến tác động phức tạp của chúng đối với việc chuyển đổi năng lượng.

Máy biến áp đơn giản nhất bao gồm hai cuộn dây được tạo bởi các cuộn dây của một dây cách điện, qua đó dòng điện chạy qua và một dòng cho từ thông. Nó thường được gọi là lõi hoặc lõi từ tính.

Điện áp từ nguồn điện U1 được đặt vào đầu vào của một cuộn dây và từ các cực của giây thứ hai, sau khi chuyển đổi sang U2, được cung cấp cho tải R.

Dưới tác dụng của điện áp U1, dòng I1 chạy trong mạch kín trong cuộn dây thứ nhất, giá trị của nó phụ thuộc vào trở kháng Z, bao gồm hai thành phần:

1. điện trở hoạt động của dây của cuộn dây;

2. thành phần phản ứng với một nhân vật quy nạp.

Độ lớn của cuộn cảm có ảnh hưởng rất lớn đến hoạt động của máy biến áp.

Năng lượng điện chạy qua cuộn sơ cấp dưới dạng I1 hiện tại là một phần của năng lượng điện từ, từ trường được định hướng vuông góc với chuyển động của điện tích hoặc vị trí của các vòng dây. Lõi biến áp được đặt trong mặt phẳng của nó - mạch từ, thông qua đó từ thông F.

Tất cả điều này được phản ánh rõ ràng trong hình ảnh và được tuân thủ nghiêm ngặt trong quá trình sản xuất. Bản thân mạch từ cũng được đóng lại, mặc dù đối với một số mục đích nhất định, ví dụ, để giảm từ thông, các khoảng trống có thể được tạo ra trong nó, làm tăng sức kháng từ của nó.

Do dòng điện sơ cấp chạy qua cuộn dây, thành phần từ trường của điện từ xuyên qua mạch từ và lưu thông qua nó, đi qua các vòng của cuộn thứ cấp, được đóng vào điện trở đầu ra R.

Dưới ảnh hưởng của từ thông, một dòng điện I2 được cảm ứng trong cuộn dây thứ cấp. Giá trị của nó bị ảnh hưởng bởi giá trị cường độ thành phần từ tính ứng dụng và trở kháng của mạch, bao gồm cả tải kết nối R.

Khi máy biến áp hoạt động bên trong mạch từ, một từ thông chung F và các thành phần F1 và F2 của nó được tạo ra.

Cách thức tự động chuyển đổi được sắp xếp và hoạt động

Trong số các thiết bị máy biến áp, các thiết kế đơn giản đặc biệt phổ biến, không sử dụng hai cuộn dây riêng biệt khác nhau, mà là một cuộn chung, được chia thành các phần. Chúng được gọi là autotransformers.

Nguyên lý hoạt động của một mạch như vậy thực tế vẫn giống nhau: năng lượng điện từ đầu vào được chuyển đổi thành đầu ra. Dòng điện sơ cấp I1 chảy qua cuộn dây của cuộn dây W1 và dòng I2 thứ cấp chảy qua W2. Mạch từ cung cấp một đường dẫn cho từ thông F.

Bộ truyền tự động có kết nối điện giữa các mạch đầu vào và đầu ra. Vì không phải tất cả công suất ứng dụng của nguồn đều được chuyển đổi, mà chỉ là một phần của nó, hiệu suất cao hơn được tạo ra so với máy biến áp thông thường.

Thiết kế như vậy có thể tiết kiệm vật liệu: thép cho mạch từ, đồng cho cuộn dây. Họ có trọng lượng ít hơn và chi phí. Do đó, chúng được sử dụng hiệu quả trong hệ thống năng lượng từ 110 kV trở lên.

Thực tế không có sự khác biệt đặc biệt nào trong các chế độ vận hành của máy biến áp và tự động chuyển đổi.

Chế độ vận hành máy biến áp

Trong quá trình vận hành, bất kỳ máy biến áp nào cũng có thể ở một trong các trạng thái sau:

• nghỉ việc;

• chế độ định mức;

• nhàn rỗi;

• đoản mạch;

• quá điện áp.

Chế độ tắt máy

Để tạo ra nó, nó là đủ để loại bỏ điện áp cung cấp của nguồn điện từ cuộn sơ cấp và do đó loại trừ dòng điện đi qua nó, điều mà chúng luôn làm mà không gặp sự cố với các thiết bị tương tự.

Tuy nhiên, trong thực tế, khi làm việc với các cấu trúc máy biến áp phức tạp, biện pháp này không cung cấp đầy đủ các biện pháp an toàn: điện áp có thể vẫn ở trên cuộn dây và gây hại cho thiết bị, gây nguy hiểm cho nhân viên do vô tình tiếp xúc với phóng điện.

Làm thế nào điều này có thể xảy ra?

Đối với máy biến áp cỡ nhỏ hoạt động như một nguồn cung cấp năng lượng, như trong hình trên, điện áp bên ngoài sẽ không gây ra bất kỳ tác hại nào. Anh ta chỉ đơn giản là không có nơi nào để lấy từ đó. Và trên thiết bị điện phải được tính đến. Chúng tôi sẽ phân tích hai nguyên nhân phổ biến:

1. kết nối một nguồn điện bên ngoài;

2. ảnh hưởng của điện áp cảm ứng.

Tùy chọn đầu tiên

Trên các máy biến áp phức tạp, không phải một, mà một vài cuộn dây được sử dụng, được sử dụng trong các mạch khác nhau. Tất cả chúng phải được ngắt điện áp.

Ngoài ra, tại các trạm biến áp hoạt động ở chế độ tự động không có nhân viên vận hành liên tục, các máy biến áp bổ sung được kết nối với các xe buýt của máy biến áp, cung cấp nhu cầu riêng của trạm biến áp với nguồn điện 0,4 kV.Chúng được thiết kế để bảo vệ nguồn điện, thiết bị tự động hóa, chiếu sáng, sưởi ấm và các mục đích khác.

Chúng được gọi như vậy - TSN hoặc máy biến áp phụ. Nếu điện áp được loại bỏ khỏi đầu vào của máy biến áp và các mạch thứ cấp của nó được mở và công việc được thực hiện trên TSN, thì có khả năng biến đổi ngược lại khi điện áp 220 volt từ phía thấp xuyên qua đến mức cao thông qua các bus công suất được kết nối. Do đó, chúng phải được tắt.

Hành động điện áp cảm ứng

Nếu một đường dây cao thế chạy dưới điện áp đi gần các xe buýt của máy biến áp đã tắt, thì dòng điện chạy qua nó có thể tạo ra điện áp trên các xe buýt. Nó là cần thiết để áp dụng các biện pháp để loại bỏ nó.

Chế độ hoạt động định mức

Đây là trạng thái bình thường của máy biến áp trong quá trình hoạt động mà nó được tạo ra. Dòng điện trong cuộn dây và điện áp đặt vào chúng tương ứng với các giá trị tính toán.

Máy biến áp ở chế độ tải danh nghĩa tiêu thụ và chuyển đổi công suất tương ứng với các giá trị thiết kế cho toàn bộ tài nguyên được cung cấp cho nó.

Chế độ không tải

Nó được tạo ra khi điện áp được cung cấp cho máy biến áp từ nguồn điện và tải bị ngắt ở các đầu nối của cuộn dây đầu ra, nghĩa là mạch đang mở. Điều này giúp loại bỏ dòng chảy qua cuộn thứ cấp.

Máy biến áp ở chế độ không tải tiêu thụ năng lượng thấp nhất có thể, được xác định bởi các tính năng thiết kế của nó.

Chế độ ngắn mạch

Đây là tên của tình huống khi tải kết nối với máy biến áp bị rút ngắn, bị xiết chặt bởi các chuỗi có điện trở rất thấp và toàn bộ nguồn điện của nguồn điện áp tác động lên nó.

Trong chế độ này, dòng chảy ngắn mạch rất lớn thực tế là không giới hạn. Chúng có năng lượng nhiệt rất lớn và có thể đốt dây hoặc thiết bị. Hơn nữa, chúng hoạt động cho đến khi mạch điện qua cuộn dây thứ cấp hoặc sơ cấp bị cháy, phá vỡ ở điểm yếu nhất.

Đây là chế độ nguy hiểm nhất có thể xảy ra trong quá trình vận hành máy biến áp, và tại bất kỳ thời điểm bất ngờ nhất trong thời gian. Sự xuất hiện của nó có thể thấy trước, và sự phát triển nên bị hạn chế. Để kết thúc này, họ sử dụng các biện pháp bảo vệ theo dõi sự dư thừa của dòng điện cho phép trên tải và tắt chúng càng nhanh càng tốt.

Chế độ quá áp

Các cuộn dây máy biến áp được phủ một lớp cách điện, được tạo ra để hoạt động dưới một điện áp nhất định. Trong quá trình vận hành, nó có thể bị vượt quá vì nhiều lý do phát sinh cả bên trong hệ thống điện và là kết quả của việc tiếp xúc với các hiện tượng khí quyển.

Trong nhà máy, giá trị của điện áp vượt quá cho phép được xác định, có thể tác động lên lớp cách điện trong vài giờ và quá áp ngắn hạn được tạo ra bởi quá độ trong quá trình chuyển đổi thiết bị.

Để ngăn chặn tác động của chúng, chúng tạo ra sự bảo vệ chống quá áp, trong trường hợp khẩn cấp, hãy tắt nguồn từ mạch ở chế độ tự động hoặc hạn chế các xung phóng điện.

Tiếp tục bài viết:Các loại thiết kế máy biến áp chính

Comments

[#1 Rumani]

Thật tuyệt vời