Развитие трансформаторостроения
Изобретателем трансформатора является русский, учённый П.Н. Яблочков. В 1876 г. Яблочков использовал индукционную катушку с двумя обмотками в качестве трансформатора для питания изобретённых им электрических свечей. Трансформатор Яблочкина имел незамкнутый сердечник. Трансформаторы с замкнутым сердечником, появились значительно позднее, в 1884 г. С изобретением трансформатора возник технический интерес к переменному току, который до этого времени не применялся.
Выдающийся русский электротехник М.О. Доливо-Добровольский в 1889 г. предложил трехфазную систему переменного тока, построил первый трехфазный асинхронный двигатель и первый трехфазный трансформатор. На электротехнической выставке во Франкфурте-на-Майне в 1881 г. Доливо-Добровольский демонстрировал опытную высоковольтную электропередачу трехфазного тока протяжённостью 175 км. (из местечка Лауфена во Франкфурте-на Майне); трехфазный генератор имел мощность 230 ква при напряжении 95 в.
При помощи трехфазных трансформаторов напряжение генератора в Лауфене повышалось до 15000 в и понижалось во Франкфурне-на-Майне до 65 в (фазное значение), при котором осуществлялось питание трехфазного асинхронного двигателя для насосной установки мощностью 75 квт. При дальнейших опытах напряжение в линии электропередачи повышалось до 28000 в посредством последовательного включения обмотки ВН двух трансформаторов. К.П.Д. электропередачи был 77,4% и считался тогда высоким.
В дальнейшем начали применяться масляные трансформаторы, т.к. было установлено, что масло является не только хорошей изоляцией, но и хорошей охлаждающей средой для трансформаторов.
ХХ столетие характеризовалось быстрым ростом промышленности и транспорта на базе электрификации. К трансформаторам и электрическим машинам предъявлялись более высокие требования в отношении повышения их экономичности, уменьшения массы и габаритов. Проводилась большая работа по изучению электромагнитных и тепловых процессов, происходящих при работе трансформаторов и электрических машин, изысканию новых изоляционных материалов и улучшению свойств Электротехнической стали.
В царской России не было своей трансформаторной и электромашиностроительной промышленности. Имевшиеся в России трансформаторные и электромашиностроительные заводы принадлежали иностранным фирмам и по существу являлись сборочными мастерскими, где машины и трансформаторы собирались из частей, привозимых из-за границы.
В настоящее время электромашинно- и трансформаторостроение развилось в крупнейшую отрасль электропромышленности. Отечественные заводы выпускают трансформаторы различных мощностей и конструкций.
Назначение трансформаторов
Трансформатор представляет собой статический электромагнитный аппарат с двумя (или более) обмотками, предназначенный чаще всего для преобразования переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения. Преобразование в трансформаторе осуществляется переменным магнитным полем. Трансформаторы широко применяются при передаче электрической энергии на большие расстояния, распределении её между приёмниками, а также в различных выпрямительных, усилительных, сигнализационных и других устройствах.
При передаче электрической энергии от электростанции к потребителям сила тока в линии обуславливает потери энергии в этой линии и расход цветных металлов на её устройство. Если при одной и той же передаваемой мощности увеличить напряжение, то сила тока в такой же мере уменьшиться, а следовательно, можно будет применить провода с меньшим поперечным сечением. Это сократит расход цветных металлов при устройстве линии электропередачи и снизит потери энергии в ней.
Электрическая энергия вырабатывается на электростанциях синхронными, генераторами при напряжение 11-20 кв; в отдельных случаях применяют напряжение 30-35 кв. Хотя такие напряжения являются слишком высокими для их непосредственного использования в производстве и для бытовых нужд, они недостаточны для экономической передачи электроэнергии на большие расстояния. Дальнейшее повышение напряжения в линиях электропередачи (750 кв и более) осуществляется повышающими трансформаторами.
Приёмники электрической энергии (лампы накаливания, электродвигатели и т.д.) из соображений безопасности рассчитывают на более низкое напряжение (110-380 в). Кроме того, изготовление электрических аппаратов, приборов и машин на высокое напряжение связано со значительными конструктивными сложностями, так как токоведущие части этих устройств при высоком напряжении требуют усиленной изоляции. Поэтому высокое напряжение, при которой происходит передача энергии, не может быть непосредственно использовано для питания приёмников и подводится к ним через понижающие трансформаторы.
Электрическую энергию переменного тока по пути от электростанции, где она вырабатывается, до потребителя приходится трансформировать 3-4 раза. В распределительных сетях понижающие трансформаторы нагружаются неодновременно и не на полную мощность. Поэтому полная мощность трансформаторов, используемых для передачи и распределения электроэнергии, в 7-8 раз больше мощности генераторов, устанавливаемых на электростанциях.
Номинальные данные трансформатора
Полезная мощность, на которую рассчитан трансформатор по условиям нагревания, т.е. мощность его вторичной обмотки при полной (номинальной) нагрузки называется номинальной мощностью. Эта мощность выражается в единицах полной мощности - вольтамперах (ва) или киловольт-амперах (ква). В ваттах или киловаттах выражается активная мощность трансформатора, т.е. та мощность, которая может быть преобразована из электрической в механическую, тепловую, химическую, световую и т.д.
Сечения проводов обмоток и всех частей трансформатора, так же как и любого электротехнического аппарата или электрической машины, определяются не активной составляющей тока или активной мощностью, а полным током, протекающему по проводнику и, следовательно, полной мощностью. Все прочие величины, характеризующие работу трансформатора, в условиях, на которые не рассчитан, также называются номинальными.
Каждый трансформатор снабжён из материала, не подверженного атмосферным влияниям. Щиток прикреплен к баку трансформатора на видном месте и содержит его номинальные данные, которые нанесены травлением, гравировкой, выбиванием или другим способом, обеспечивающим долговечность знаков. На щитке трансформатора указаны следующие данные:
1. Марка завода-изготовителя.
2. Год выпуска.
3. Заводской номер.
4. Обозначение типа.
5. Номер стандарта, которому соответствует изготовленный трансформатор.
6. Номинальная мощность (ква).
7. Номинальное напряжение и напряжения ответвления обмоток (в или кв).
8. Номинальные токи каждой обмотки (а).
Скачать реферат