ТУЛЬСКИЙ ЗАВОД ТРАНСФОРМАТОРОВ

Производство тороидальных трансформаторов и дросселей ОСМ

8 (800) 700-24-13
8 (4872) 70-33-60
8 (4872) 70-33-61

Информационные материалы и статьи сотрудников предприятия


Раскрывающиеся блоки "div" на JavaScript. Демонстрация.

1. Расчет теплового режима для трансформаторов тороидального типа

Скачать (формат.pdf)

Опубликовано: "Практическая силовая электроника", №10,2003,с.21-25

2. Основные параметры трансформаторов малой мощности

Евсеев А.Н., к.т.н., генеральный директор и главный конструктор ЗАО «Тэнси-Электро»

 

В статье описаны основные параметры трансформаторов малой мощности (до 5 кВА), которые необходимо знать проектировщику радиоэлектронной аппаратуры для правильного формулирования технического задания на изготовление трансформаторов.

В соответствии с ГОСТ 19294-84 (СТ СЭВ 4133-83) к трансформаторам малой мощности относятся трансформаторымощностью до 5 кВА, питающиеся от сети переменного тока частотой 50 или 60 Гц с номинальным напряжением до 1000 В. Такие трансформаторы широко используются для питания узлов радиоэлектронной аппаратуры различного назначения. За последние десять лет производство трансформаторов малой мощности, продолжая развиваться на созданных в советское время предприятиях, было также освоено и на вновь созданных малых предприятиях. При этом значительно увеличилась гибкость в работе с потребителями трансформаторов, поскольку появилась возможность изготовления изделий по техническому заданию заказчика. Такой возможности не было ранее, и проектировщик аппаратуры вынужден был довольствоваться неким стандартным рядом трансформаторов, приведенным в справочниках. Хотя этот ряд и был достаточно обширен, но он не мог охватить весь спектр потребностей, что вынуждало разработчика использовать трансформаторы с избыточным запасом по мощности и другим параметрам. В настоящее время многие предприятия рассчитывают и изготавливают трансформаторы с характеристиками, необходимыми заказчику.

Для грамотного формулирования технического задания на разработку и производство трансформатора проектировщик должен четко представлять основные параметры трансформаторов, о которых и пойдет речь ниже.

Номинальная мощность трансформатора должна выбираться из следующего ряда (в кВА): 0,010, 0,016, 0,025, 0,040, 0,063, 0,100, 0,160, 0,250, 0,400, 0,630, 1,000, 1,600, 2,500, 4,000. Допускаются также следующие промежуточные значения мощностей (в кВА): 0,012, 0,020, 0,032, 0,050, 0,080, 0,125, 0,200, 0,315, 0,500, 0,800, 1,250, 2,000, 3,150, 5,000. При выборе номинальной мощности трансформатора разработчик должен помнить, что этот параметр находится путем деления суммарной мощности всех вторичных обмоток на коэффициент полезного действия трансформатора. Полученное значение округляется в большую сторону до ближайшего значения из рекомендуемого ряда мощностей.

Коэффициент полезного действия зависит от мощности потерь в стали и меди и для трансформаторов мощностью 0,010 кВА примерно составляет 75…85%, а для трансформаторов мощностью 5 кВА – 96…98%.

Номинальные напряжения обмоток должны выбираться в соответствии с государственными стандартами. Например, ГОСТ 21128-83 устанавливает следующий ряда напряжений в вольтах: 6; 12; 28,5; 42; 115; 230; указанные напряжения могут иметь отклонения в большую или меньшую стороны на 0,5; 1; 2; 3; 5; 10; 15 %. Как правило, производители идут навстречу заказчику и при необходимости изготавливают трансформаторы с напряжениями, отличающимися от гостированного ряда. Номинальные напряжения вторичных обмоток указываются при нагрузке, то есть при номинальных токах обмоток при установившейся температуре.

Напряжение короткого замыкания представляет собой напряжение на первичной обмотке при замкнутых выводах вторичной обмотки и протекании номинального тока во вторичной обмотке. Как правило, этот параметр указывают в процентах от номинального напряжения первичной обмотки и обозначают символами DUкз. Для трансформаторов мощностью 0,010 кВА этот параметр составляет 15…20%, для трансформаторов мощностью 5 кВА – 1,5…2,5%.

Напряжение короткого замыкания показывает величину относительного превышения напряжения на вторичной обмотке на холостом ходу по сравнению с напряжением полностью нагруженной обмотки. Указанный параметр определяется величиной падения напряжения на омическом сопротивлении (то есть сопротивлении постоянному току) первичной и вторичных обмоток трансформатора при номинальной нагрузке.

Напряжения холостого хода вторичных обмоток – это значения напряжений при номинальном напряжении первичной обмотки ненагруженного трансформатора. Эти напряжения превышают номинальные напряжения на величину напряжения короткого замыкания. Обычно этот параметр производитель не указывает в паспорте на трансформатор, но во избежание недоразумений покупатель трансформатора должен себе четко представлять, что при отсутствии нагрузки напряжения вторичных обмоток всегда несколько больше их номинальных значений.

Ток холостого хода – это ток первичной обмотки ненагруженного трансформатора при номинальном напряжении. Ток холостого хода состоит из двух составляющих: активной и реактивной. Активная составляющая определяется потерями в стали на вихревые токи, реактивная – магнитным потоком рассеяния. Величина тока холостого хода может лежать в диапазоне от 1 мА (для трансформаторов мощностью 0,010 кВА) до 1 А (для трансформаторов мощностью 5 кВА). Наименьшие значения этого параметра имеют тороидальные трансформаторы, у которых реактивная составляющая тока в несколько раз меньше активной и ею можно пренебречь. Так, для трансформаторов мощностью 5 кВА значение тока холостого хода не превышает 200 мА.

Ток переходного процесса включения (пусковой ток) – это максимальное (импульсное) значение тока, которое может протекать через первичную обмотку трансформатора в момент подключения трансформатора к питающей сети. Этот параметр ГОСТом не нормируется и о нем крайне редко упоминается в литературе по трансформаторам. Тем не менее, для разработчика аппаратуры знание этого параметра имеет большое значение. Величина пускового тока может в десятки раз превышать величину номинального тока и для трансформатора мощностью 5 кВА может достигать 2000…3000 А. Величина пускового тока для мощных трансформаторов зависит от мгновенного значения напряжения в момент включения, омического сопротивления первичной обмотки (оно может составлять менее 0,1 Ом) и внутреннего сопротивления питающей сети (зачастую оно превышает сопротивление первичной обмотки). Разработчик должен предусматривать меры для ограничения пускового тока трансформатора соответствующими схемотехническими решениями. Можно рекомендовать следующие меры: включение последовательно с первичной обмоткой ограничительного резистора, замыкаемого через 0,1…0,2 с контактами реле; включение последовательно с первичной обмоткой терморезистора с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления; включение и выключение трансформатора в определенной фазе питающего напряжения (например, при переходе напряжения через максимум своего значения). Если же применение схемотехнических решений затруднительно или экономически неоправданно, следует использовать автоматические выключатели с большим запасом по току. Рекомендуется применять автоматы защиты с характеристиками отключения «D» (стандарт IEC/МЭК 898) и «К» (стандарт ДИН ВДЕ 0660). Автоматы с такими характеристиками разработаны специально для активно-индуктивной нагрузки (электродвигатели, трансформаторы), характеризующейся высокой кратностью номинального значения тока (то есть отношением пускового тока к номинальному значению). Для автоматов с характеристикой «D» кратность равна около 15, а для автоматов с характеристикой «К» – около 10. В любом случае проблема пускового тока — это проблема разработчика аппаратуры, а не производителя трансформаторов, поскольку производитель трансформаторов на величину этого параметра никак повлиять не может.

Превышение температуры (температура перегрева) – это разница между температурой трансформатора и температурой окружающей среды (обычно принимается 25°С) при работе трансформатора на номинальную нагрузку. При этом температура трансформатора равна сумме температур перегрева и окружающей среды. Как правило, производитель трансформаторов определяет в технических условиях (ТУ) допустимую температуру перегрева 50…60°С, а предельную температуру окружающей среды – 55°С. Предельная температура трансформатора определяется классом нагревостойкости по ГОСТ 8865- 70: А – 105°С, Е – 120°С, В – 130°С, F – 155°С. Большинство трансформаторов широкого применения имеет класс В. Следует заметить, что температура перегрева определяется в условиях свободной конвекции воздуха вокруг трансформатора, при этом трансформатор не должен быть установлен в корпусе. Проектировщик, разрабатывая изделие, должен учитывать иные источники тепла, имеющиеся в одном корпусе с трансформатором, и если температура трансформатора может превысить предельное значение, принять меры к принудительному отводу тепла (например, путем использования вентилятора). Необходимо также помнить, что номинальные напряжения вторичных обмоток трансформатора указываются для установившегося значения температуры перегрева: если температура трансформатора равна 25°С (так называемое холодное состояние трансформатора), то номинальные напряжения вторичных обмоток примерно на 20 % больше, чем при увеличении температуры трансформатора на 50°С.

Испытательное напряжение рабочей частоты. Этот параметр характеризует электрическую прочность трансформатора, то есть способность без пробоя выдерживать напряжение указанной в ТУ величины. Как правило, производитель обычно нормирует испытательное напряжение между выводами первичной и вторичной обмоток (типовое значение параметра – 3500 В) и между выводами обмоток и токопроводящими частями устройства (типовое значение параметра – 1750 В).

Конструктивные признаки определяются в основном конфигурацией и конструкцией магнитопровода. Конструктивно магнитопроводы трансформаторов подразделяются на броневые, стержневые и тороидальные. Напомним, что магнитопровод броневого трансформатора имеет Ш-образную форму, все обмотки располагаются на среднем стержне, то есть частично охватываются магнитопроводом (бронируются). Магнитопровод стержневого трансформатора выполняется П-образным и имеет два стержня с обмотками. Магнитопровод тороидального трансформатора имеет форму тороида, то есть кольца с прямоугольным сечением. Броневые и стержневые сердеч- ники выполняются шихтованными (из отдельных пластин трансформаторной стали) или витыми ленточными. Тороидальные сердечники изготавливаются только витыми.

Остановимся подробнее на тороидальных трансформаторах, как имеющих ряд существенных преимуществ перед броневыми и стержневыми.

В России тороидальные трансформаторы получили широкое распространение начиная с 60-х годов прошлого века в отечественной оборонной промышленности. Это было связано с необходимостью снижения массогабаритных показателей изделий и уменьшения полей рассеяния в условиях высокой плотности монтажа аппаратуры. В изделиях гражданского назначения тороидальные трансформаторы не полу чили в прошлом веке широкого применения из-за их более высокой стоимости по сравнению с трансформаторами рядовой намотки. Причина лежит в относительной сложности намотки провода на замкнутый магнитопровод. Однако создание станочного оборудования для намотки на тороид и микропроцессорных систем управления станками позволяет в настоящее время трансформаторам данного типа успешно конкурировать по критерию стоимости по сравнению с броневыми и стержневыми трансформаторами.

В тороидальном трансформаторе, как известно, обмотки равномерно распределены по всей длине магнитопровода. Это приводит к снижению массы медного провода и резкому уменьшению полей рассеяния. Круглая форма магнитопровода позволяет снизить его массу при той же габаритной мощности, что для трансформаторов с прямоугольной формой магнитопровода. Расчеты, подтвержденные практикой, позволяют говорить о следующих преимуществах тороидальных трансформаторов перед трансформаторами других типов:

1. меньшая масса (на 20…40 %) и габаритные размеры;

2. меньший ток холостого хода (до 3…4 раз);

3. сниженные поля рассеяния (до нескольких раз);

4. значительно меньший уровень шума;

5. более высокий коэффициент полезного действия.

Учет изложенных в статье требований и рекомендаций позволит разработчику аппаратуры правильно подойти к выбору и заказу трансформаторов питания.

ЛИТЕРАТУРА


1. ГОСТ 19294-84 (СТ СЭВ 4133-83). Трансформаторы малой мощности общего назначения. Общие технические условия.
2. ГОСТ 21128-83. Системы электроснабжения, сети, источники, преобразователи и приемники электрической энергии. Номинальные напряжения до 1000 В.
3. Каретникова Е.И., Рычина Т.А., Ермаков А.И. Трансформаторы питания и дроссели фильтров для радиоэлектронной аппаратуры. М.: Советское радио, 1973. 180 с.
4. Сидоров И.Н., Скорняков С.В. Трансформаторы бытовой радиоэлектронной аппаратуры: Справочник. – М.: Радио и связь, 1994. 320 с.
5. Котенев С.В., Евсеев А.Н. Расчет теплового режима для трансформатора тороидального типа // Практическая силовая электроника, 2003, ‹10, С. 21–25.

Опубликовано: "Электронные компоненты", №11,2004,с.101-102

3. Лабораторный трансформатор

Евсеев Андрей Николаевич

 

В радиолюбительской практике часто возникает необходимость получения регулируемых переменных напряжений, причем регулировка может быть плавной или дискретной с определенным шагом. Это бывает необходимо при разработке электронных устройств, при зарядке аккумуляторных батарей и в других случаях. Если при этом допускается искажение синусоидальной формы напряжения, можно применять тиристорные регуляторы; если же искажение формы недопустимо, следует применять трансформатор. Удобными для таких целей являются лабораторные автотрансформаторы, обмотка которых выполнена на тороидальном (кольцевом) сердечнике, а подвижный контакт скользит по торцевой поверхности обмотки, очищенной от изоляции. Однако надежность подвижного контакта со временем ухудшается, ток через контакт ограничен. Кроме того, гальваническая связь с сетью выходных зажимов не всегда допустима.

Один из путей решения указанной проблемы — применение трансформаторов с отводами во вторичной обмотке или с несколькими отдельными обмотками. При этом важно, чтобы количество обмоток или отводов было минимальным, а коммутация их была бы, предельно простой.

Рис. 3.14. Принципиальная схема первого варианта лабораторного трансформатора

 

Ниже рассмотрены два варианта такого лабораторно­го трансформатора.

Принципиальная схема первого варианта представлена на рис. 3.14. Трансформатор Т1 содержит одну первичную обмотку и три вторичных, причем две из них - с отводами. Коммутируя выводы вторичных обмоток в соответствии с табл. 3.1, можно получить выходное напряжение от 1 до 65 В с дискретностью 1 В. Гнезда 1а и 6а необходимы для параллельного соединения выводов обмоток 1-6 и 7-12 в целях увеличения в 2 раза допустимого значения тока.

Трансформатор Т1 выполнен на магнитопроводе ШЛ32х50 (использован магнитопровод от стандартного трансформатора ОСМ-0,25). Намоточные данные всех обмоток и максимальные токи указаны в табл. 3.2. Начала обмоток на принципиальной схеме обозначены точками. Марка обмоточного провода - ПЭТВ-2.

При проверке намотанного трансформатора следует иметь в виду, что напряжения вторичных обмоток при отсутствии нагрузки (т. е. на холостом ходу) должны быть больше указанных в таблице примерно на 5%.

При последовательном соединении обмоток ток нагрузки определяется наименьшим допустимым током одной из включенных обмоток. При кратковременном режиме работы нагрузки (несколько минут, что в ряде случаев вполне достаточно для проведения эксперимента) ток через обмотки может быть в 2...3 раза больше указанного в табл. 3.2, однако при этом значения напряжений на обмотках могут быть ниже указанных в таблице.

На рис. 3.15 представлена схема второго варианта лабораторного трансформатора, имеющего более широкий диапазон регулирования выходного напряжения — от 1 до 347 В ступенями через 1 В.

 

Таблица 3.1.

Выходное напряжение, ВВыходное напряжение снимается с выводовВыводы, соединенные перемычкамиВыходное напряжение, ВВыходное напряжение снимается с выводовВыводы, соединенные перемычками
1 1-2 - 34 2-10 6-9
2 2-3 - 35 1-10 6-9
3 1-3 - 36 2-10 6-8
4 3-4 - 37 1-10 6-8
5 1-10 2-9 3 8 1-10 6-7
6 2-4 - 39 1-11 6-10
7 1-4 - 40 3-11 6-9
S 4-5 - 41 1-14 6-7, 10-13
9 4-S 5-7 42 3-11 6-8
10 4-9 5-8 43 1-11 6-9
11 4-9 5-7 44 3-12 6-11
12 3-5 - 45 1-11 6-8
13 3- 8 5-7 46 1-11 6-7
14 2-5 - 47 1-12 6-11
15 1-5 - 4 8 4-12 6-10
16 5-6 - 49 2-14 6-11, 12-13
17 1-8 6-7 50 1-14 6-11, 12-13
IS 1-9 6- 8 51 2-13 6-10, 12-14
19 1-9 6-7 52 3-12 6-10
20 1-10 6-9 53 3-13 6-9, 12-14
21 2-10 5-7 54 2-12 6-10
22 2-11 5-10 55 1-12 6-10
23 5-10 6-7 56 3-12 6-9
24 4-6 - 57 2-14 6-10, 12-13
25 4- 8 6-7 58 2-12 6-9
26 4-9 6-8 59 1-12 6-9
27 4-9 6-7 60 2-12 6-8
28 3-6 - 61 1-12 6-8
29 3-8 6-7 62 1-12 6-8
30 2-6 - 63 2-14 6-8, 12-13
31 1-6 - 64 1-14 6-8, 12-13
32 1- 8 6-7 65 1-14 6-7, 12-13
33 8-14 12-13      
 
Таблица 3.2.

Номера выводов обмотки

Напряжение обмотки, В

Число витков

Диаметр провода, мм

Ток обмотки, А

Первичная

220

420

0,71

1,2

1-2

1

2

2,5

15

2-3

2

4

2,5

15

3-4

4

8

2,5

15

4-5

8

16

2,0

9

5-6

16

32

1,32

4

7-8

1

2

2,5

15

8-9

2

4

2,5

15

9-10

4

8

2,5

15

10-11

8

16

2,0

9

11-12

16

32

1,32

4

13-14

3

6

1,32

4

 

Изменение выходного напряжения производится в трех поддиапазонах, которые выбираются переключателями SA8 «Прибавить-Вычесть» и SA9 «Вольтодобавка». При указанном на схеме положении переключате­лей SA8 и SA9 напряжение на выходных гнездах XS1 определяется положением контактов переключателей SA1-SA7. Напряжения обмо­ток имеют значения, равные в вольтах степеням числа 2: 20, 21, ...,26. Переключением в нижнее по схеме положение контактов переключа­телей включают обмотки II-VIII в любом сочетании, что позволяет получить выходное напряжение в диапазоне от 1 до 127 В ступенями через 1 В. В показанном на схеме положении переключателей все об­мотки выключены и напряжение на выходе равно нулю. Гальваниче­ская связь с сетью вторичных обмоток при этом отсутствует.

Для выбора двух других диапазонов выходного напряжения переключатель SA9 переключают в нижнее положение. При этом, в зависимости от положения контактов переключателя SA8, напряжение обмоток II-VIII суммируется с напряжением сети или вычитается из него. В первом случае выходное напряжение может изменяться от 220 В (220 В + 0 В) до 347 В (220 В + 127 В). Во втором случае (когда контакты переключателя SA8 находятся в нижнем по схеме положении) выходное напряжение можно регулировать от 93 В (220 В -127 В) до 220 В (220 В - 0 В). Следует помнить, что в этих двух поддиапазонах имеется гальваническая связь нагрузки и питающей сети.

Рис. 3.15. Принципиальная схема второго варианта лабораторного трансформатора

 

Трансформатор Т1 выполнен на таком же магнитопроводе, как и в первом варианте устройства (ШЛ32х50). Намоточные данные и допустимые токи обмоток приведены в табл. 3.3.

Первой наматывают обмотку I, затем VIII, VII,..., II. Такая «обратная» очередность намотки обмоток вызвана тем, что из технологи­ческих соображений провод большего диаметра целесообразно мотать поверх провода меньшего диаметра. Начало обмоток желательно обо­значить маркировкой.

В качестве выключателя питания Q1 (рис. 3.14 и 3.15), переключателей SA1-SA7 (рис. 3.15) можно использовать тумблеры типа ТВ1-4, ТВ2-1 или ТП1-2, а также аналогичные элементы зарубежного произ­водства. Переключатели SA8, SA9 (рис. 3.14) необходимо использо­вать с нейтральным положением, чтобы замыкание контактов одной группы происходило гарантированно после размыкания контактов другой группы. Подойдут переключатели отечественного ироизводства типа П2Т-1, а также зарубежные аналоги. В качестве гнезд 1 - 14, 1а—6а (рис. 3.14) используют одинарные гнезда с внутренним диаметром 4 мм. Для коммутации обмоток в первом варианте устройства используют перемычки, изготовленные из монтажного провода сечением 1…1,5 мм2 и длиной 20...25 см, к которым с обеих сторон подпая­ны одинарные вилки типа Г4 или аналогичные им.

 

Таблица 3.3.

Номер обмотки

Напряжение обмотки, В

Число витков

Диаметр провода, мм

Ток обмотки, А

I

220

420

0,71

1,2

II

1

2

2,5

15

III

2

4

2,5

15

IV

4

8

2,5

15

V

8

16

2,0

9

VI

16

32

1,32

4

VII

32

64

0,95

2

VIII

64

128

0,85

1,7

 

Если в распоряжении конструктора имеются сердечники трансформаторов другого типа, то они также могут быть использованы для изготовления лабораторного трансформатора. При этом число витков обмоток N; должно быть рассчитано по формуле:

 

где U, - напряжение соответствующей обмотки, 30 - коэффициент, учитывающий свойства трансформаторной стали, S - площадь сечения керна сердечника трансформатора.

Число витков вторичных обмоток должно быть увеличено на 3...5% относительно расчетных значений, так будет учтено падение напряжения на омическом сопротивлении обмоток под нагрузкой. Диаметры D, проводов обмоток рассчитываются исходя из предельных токов обмоток Ii и плотности тока J, которая выбирается равной 2...4 А/мм2, по формуле:

 

Так, для мощности трансформатора 0,4 кВА может быть использован сердечник ШЛ40х50 (от трансформатора ОСМ-0,4), для мощног сти 0,63 кВА - сердечник ШЛ50х50 (от трансформатора ОСМ-0,63), для мощности 1 кВА - сердечник ШЛ50х80 (от трансформатора ОСМ-1,0). После расчета числа витков обмоток и диаметра провода следует проверить вычислением, разместится ли провод в окне сер­дечника. При отсутствии провода большого диаметра можно исполь­зовать два провода меньшего диаметра эквивалентного сечения.

Для изменения напряжения вторичных обмоток в небольших пределах (1...3%) целесообразно выполнить отводы в первичной обмотке, соответствующие напряжениям 214, 216 и 218 В.

        Другие статьи по тороидальным трансформаторам ОСМ и автотрансформаторам:

Расчет теплового режима для трансформаторов тороидального типа (формат .pdf)

Опубликовано: "Радиомир", №1,2006,с.16-18

4. Переходные процессы при включении трансформатора в сеть с синусоидальным напряжением.

Скачать (формат.pdf)

Опубликовано: Ж-л "Силовая электроника". Приложение к ж-лу "Компоненты и технологии". №4,2005,с.34-37

5. Котенёв С.В., Евсеев А.Н. "Расчёт и оптимизация тороидальных трансформаторов".

Опубликовано: М.: Изд-во «Горячая линия — Телеком», 2011. — 287 с.: ил.

6. Сюжет о Тульском заводе трансформаторов в телепередаче "Хочу знать"

Выпуск от 10 ноября 2011 г. Ведущий Михаил Ширвиндт.

Опубликовано: "Хочу знать", выпуск от 10 ноября 2011 г.

7. Пусковые токи трансформатора и борьба с ними

Как известно, пусковые токи трансформаторов достигают значений, значительно превосходящих рабочие токи. Так, для тороидального трансформатора номинальной мощностью 5 кВА импульс пускового тока достигает величины 1000…2000 А. Пусковые токи могут приводить к срабатыванию устройств защиты по току (например, автоматических выключателей). Можно предложить следующие пути снижения пусковых токов.

  1. Применение трансформаторов с пониженной индукцией. Так, уменьшение индукции вдвое относительно номинального значения (обычно оно составляет 1,5 Тл) уменьшает пусковой ток до величины, не превышающий номинального значения тока холостого хода. Однако уменьшение индукции приводит к увеличению потерь в проводах обмоток трансформатора и, как следствие, к увеличению массогабаритных показателей трансформатора и его стоимости. Такие трансформаторы изготавливаются по специальному заказу на Тульском заводе трансформаторов.
  2. Подключение трансформатора к питающей сети в момент, когда сетевое напряжение имеет максимальное значение (то есть в момент φ = π/2 ). Этот способ является наиболее эффективным, однако он требует применения специальных коммутационных устройств.
  3. Включение активного сопротивления (резистора) последовательно с первичной обмоткой трансформатора. Недостатком этого способа является нагрев такого резистора, а также связанное с этим снижение КПД.

    Более эффективно использование термистора — т.е. резистора с отрицательным температурным коэффициентом сопротивления. У термистора сопротивление в горячем состоянии значительно меньше, чем в холодном, поэтому тепловые потери также значительно меньше, чем при использовании обычного резистора. Так, например, для использования совместно с трансформатором мощностью 2 кВА может быть рекомендован термистор типа SCK-2R515, имеющий сопротивление в холодном состоянии 2,5 Ом и рассчитанный на номинальный ток 15 А.

    В последнее время на рынке появились так называемые однофазные ограничители пускового тока серий ESB, ESBH и ICL на номинальные токи от 6 А до 40 А. Их принцип действия основан на включении последовательно с нагрузкой токоограничительного резистора (обычно 5 Ом), причём этот резистор замыкается контактами реле с некоторой задержкой (регулируется от 20 до 50 мс). Самым доступным решением является серия ICL, например ICL-28L.

  4. Автоматические выключатели (автоматы защиты), используемые для подключения трансформатора к питающей сети, должны иметь характеристики отключения «D» (стандарт IEC/МЭК 898) и «К» (стандарт ДИН ВДЕ 0660). Автоматы с такими характеристиками разработаны специально для активно-индуктивной нагрузки (электродвигатели, трансформаторы), характеризующейся высокой кратностью номинального значения тока (то есть отношением пускового тока к номинальному значению). Для автоматов с характеристикой «D» кратность равна около 15, а для автоматов с характеристикой «К» – около 10. Если под рукой нет автоматических выключателей с указанными буквами, а трансформатор необходимо подключить срочно, можно использовать и приборы с буквами B, C (наиболее распространенные), но тогда их необходимо взять с 2-3-кратным запасом по току. Следует помнить, что в этом случае срабатывание автоматического выключателя будет происходить при токе в 2-3 раза больше номинального, то есть защитная функция выключателя ухудшится.
  5. Применение трансформаторов стержневой конструкции. В таких трансформаторах сердечник выполнен из отдельных пластин, что обеспечивает наличие воздушных зазоров; это делает кривую намагничивания стали сердечника более плавной и способствует значительному снижению пускового тока включения. Целесообразно использовать такой способ при мощности трансформатора 4 кВА и более.
  6. Применение специальной технологии изготовления тороидального трансформатора. Это увеличивает его стоимость на 12…20 % (в зависимости от мощности), а также увеличивает реактивную составляющую тока холостого хода. Такой способ целесообразно использовать при мощности трансформатора 1 кВА и более.

В зависимости от конкретной ситуации конструктор-разработчик решает, какой способ снижения пускового тока выбрать. Для трансформаторов мощностью менее 1 кВА обычно нет необходимости бороться с пусковыми токами. Следует заметить, что в ряде случаев относительно большое внутреннее сопротивление питающей сети может уменьшать пусковой ток до приемлемой величины.

Редакция от 8 июля 2020 г.

8. Котенёв С.В., Евсеев А.Н. "Расчёт и оптимизация тороидальных трансформаторов и дросселей".

Опубликовано: М.: Изд-во «Горячая линия — Телеком», 2013. — 360 с.: ил.

9. Повышающий автотрансформатор (корректор сетевого напряжения) Штиль АТ 200/230-2,5-50

АО «Тульский завод трансформаторов»

ПАСПОРТ

Автотрансформатор повышающий Штиль
(корректор сетевого напряжения)

Модель: АТ 200/230-2,5-50

Общие указания. Назначение изделия

Изделие представляет собой повышающий однофазный автотрансформатор в корпусе, предназначенный для электропитания приборов, аппаратуры и устройств переменным током напряжением 220-230 В от стандартной электросети с напряжением 220 В в условиях пониженного напряжения сети. Изделие работает таким образом, что выходное напряжение всегда больше входного напряжения в 1,15 раза.

Допускается последовательное включение двух устройств, при этом выходное напряжение больше напряжения сети в 1,32 раза. При последовательном включении первое устройство включают в сеть, к выходу первого подключают второе устройство, а к выходу второго устройства подключают нагрузку.

Технические и эксплуатационные требования

Электрические параметры

Входное напряжение, В 150…230
Частота напряжения питающей сети, Гц 50±2,5
Номинальная  мощность нагрузки, кВА

2,4 (при входном напряжении 150…165 В)

2,6 (при входном напряжении 165…180 В)

2,9 (при входном напряжении более 180 В)

Выходной ток, не более, А 14
Выходное напряжение

+15 % к величине фактического

входного напряжения

КПД, не менее, % 98,5
Конструктивные характеристики
220*220*100  
Масса,  не более, кг 7,2

Условия эксплуатации

Климатическое исполнение

УХЛ 4.2 (ГОСТ 15150)

(эксплуатация в закрытых помещениях с температурой окружающей среды от +10 до +35ºС)
Механические воздействия группа М13 (ГОСТ 17516.1)
Степень защиты IP 30 (ГОСТ 14254)

Устройство изделия

Изделие состоит из следующих основных частей: металлический корпус, повышающий автотрансформатор на тороидальном магнитопроводе, выключатель «СЕТЬ», автоматический выключатель (для защиты изделия и подключённой к нему нагрузки от превышения потребляемого тока), сетевой шнур с евровилкой, две розетки для подключения приборов.

В целях улучшения качества изделий дизайн и электрическая схема могут быть изменены без предварительного уведомления покупателя.

Комплект поставки

 Наименование

Количество
Автотрансформатор повышающий  в корпусе 1
Упаковка 1
Паспорт 1

Требования безопасности

ВНИМАНИЕ!

Общая потребляемая мощность электроприборов, подключаемых к изделию, не должна превышать номинальную мощность, указанную в разделе «Технические и эксплуатационные требования» настоящего паспорта.

Заземление осуществляется ТОЛЬКО через заземляющий контакт евровилки.

Изделие не имеет гальванической развязки с входной электросетью!

В процессе эксплуатации устройства допустим нагрев корпуса до температуры 60 °С..

При включении устройства в сети выключателем устройства допустимо срабатывание предохранителя-автомата. В этом случае следует произвести повторное включение, предварительно включив предохранитель нажатием кнопки.

ЗАПРЕЩАЕТСЯ производить любые доработки изделия. Внутри корпуса изделия имеется опасное напряжение 220 В, 50 Гц.

Необходимо бережно обращаться с изделием, нельзя подвергать его ударам, электрическим перегрузкам и воздействию грязи.

ЗАПРЕЩАЕТСЯ работа изделия с поврежденной штепсельной вилкой, нечеткой работой выключателя, при появлении запаха дыма, повреждениях корпуса.

ЗАПРЕЩАЕТСЯ работа изделия в помещениях со взрывоопасной или химически активной средой, разрушающей металлы и изоляцию, в условиях воздействия капель или брызг, а также на открытых площадках.

Поскольку напряжение на выходе устройства всегда превышает входное сетевое напряжение в 1,15 раза, при определенной величине напряжения сети выходное напряжение может принимать значения, опасные для подключенных к устройству изделий. Поэтому недопустимо оставлять изделие на длительное время без присмотра. Выходное напряжение рекомендуется контролировать с помощью вольтметра, включаемого в одну из розеток устройства. При отсутствии такого контроля возможен выход из строя подключенных к устройству приборов.

Устройство способно выдерживать 1,5-кратный ток нагрузки в течение 30 с , 1,2-кратный ток нагрузки в течение 2 мин.

Устройство допускает подачу на вход повышенного напряжения до 250 В,, однако при этом напряжение на выходе может быть опасным для подключенных приборов.

Порядок подготовки изделия к работе

После транспортирования или хранения изделия при отрицательных температурах перед включением необходимо выдержать его в указанных условиях эксплуатации не менее 4-х часов.

Изделие рекомендуется закрепить на стене или иной вертикальной поверхности с помощью двух шурупов. Рядом с изделием не должно быть легковоспламеняющихся предметов (бумага, дерево, пластмасса и пр.).

Возможные неисправности и способы их устранения

Признак неисправности

Вероятная причина
Способ устранения
Отсутствует выходное напряжение Сработал автомат защиты

Устранить причину;

включить автомат защиты

Обрыв в сетевом кабеле

Неисправен выключатель

Прочие неисправности

Ремонт на предприятии-изготовителе

Хранение и транспортирование

Транспортирование на значительные расстояния автотрансформатора Штиль осуществляется в заводской транспортной таре автомобильным, железнодорожным, воздушным или водным транспортом в порядке, установленном действующим законодательством с учетом следующих требований, подлежащих неукоснительному исполнению:

- упаковка с изделием не должна подвергаться резким ударам и воздействию атмосферных осадков;

- температура окружающей среды должна быть в диапазоне от -50С до +50С.

Изделие может храниться только в упакованном виде в закрытых помещениях при соблюдении следующих условий:

- температура окружающей среды должна быть в диапазоне от -50С до +50С;

- относительная влажность при температуре окружающей среды +25С не более 80 %;

- отсутствие в помещениях веществ, вызывающих коррозию металлов.

Гарантийные обязательства

Изготовитель гарантирует соответствие изделий требованиям настоящего технического описания и технической документации при соблюдении потребителем условий эксплуатации, транспортирования, хранения и эксплуатации.

Гарантийный срок эксплуатации изделия – 24 месяца со дня продажи через розничную торговую сеть. При отсутствии даты продажи и штампа магазина гарантийный срок исчисляется со дня выпуска изделия изготовителем. В течение гарантийного срока эксплуатации в случае нарушения работоспособности изделия по вине предприятия-изготовителя потребитель имеет право на бесплатный ремонт.

Производитель не несет ответственности за ущерб здоровью и собственности, если он вызван несоблюдением норм установки и эксплуатации, предусмотренных данным паспортом.

Гарантийное обслуживание не производится:

- при несоблюдении правил хранения, транспортировки, установки и эксплуатации, установленных в данном паспорте;

- без оригинала правильно заполненного паспорта (с серийным номером изделия, датой изготовления, датой продажи, четкой печати торговой фирмы и подписи продавца);

- при наличии механических повреждений, несанкционированного ремонта, попадании внутрь изделия посторонних предметов, веществ и насекомых;

- при нарушении пломбы;

- при ущербе вследствие обстоятельств непреодолимой силы (стихии, пожара, молнии, несчастных случаев и т.п.);

- при использовании автотрансформатора не по назначению.

Свидетельство о приёмке

Автотрансформатор
повышающий Штиль
АТ 200/230-2,5-50

Заводской номер ____________________, изделие соответствует требованиям ТУ БАГР.670111.002 и признано годным для эксплуатации.

Автотрансформатор тип ОСМ в составе изделия имеет сертификат соответствия № РОСС RU.МО04.H00386

Дата выпуска «____» _____________ 2013 г. ОТК предприятия-изготовителя

Дата продажи «____» _____________ 20__ г. М.П. торговой организации

Сведения о производителе

Предприятие-изготовитель: АО «Тульский завод трансформаторов»
Адрес: 300004, г. Тула, Венёвское шоссе, д.4, корп. 6-А
Тел./факс (4872) 75-33-60, 75-33-61, E-mail: trans@tula.net
Web: http://www.tula-transformator.ru
10. Трансреактор и его использование в электротехнических устройствах

Трансреактором называется устройство, обладающее свойствами трансформатора и реактора (дросселя). Отсюда происходит и название этого электротехнического устройства.

Трансреактор, как и дроссель переменного тока, выполняется на магнитопроводе с немагнитным зазором. Он содержит одну первичную обмотку и одну или более вторичных обмоток. Первичная обмотка трансреактора включается в последовательную цепь, по которой протекает переменный ток. В этом имеется аналогия с трансформатором тока, первичная обмотка которого также включается последовательно в цепь измерения тока. При этом в трансформаторе тока вторичная обмотка обязательно должна быть замкнута — либо через цепь измерительного прибора, либо через любую другую цепь с малым сопротивлением, в противном случае на зажимах вторичной обмотки может возникнуть высокое напряжение, которое способно вывести из строя трансформатор тока. Высокое напряжение возникает по следующим причинам. В нормальном режиме работы трансформатора тока магнитные потоки первичной и вторичной обмоток взаимно уравновешиваются, и результирующий магнитный поток близок к нулю. При этом индукция в магнитопроводе также близка к нулю. При размыкании цепи вторичной обмотки магнитный поток первичной обмотки ничем не уравновешивается, индукция возрастает в сотни раз (она ограничивается только магнитным насыщением стали магнитопровода), и напряжение вторичной обмотки также многократно возрастает.

В трансреакторе (равно как и в дросселе), благодаря наличию немагнитного (воздушного) зазора в магнитопроводе, насыщение магнитопровода наступает при значительно больших токах, чем в трансформаторе тока, поэтому здесь вторичная обмотка может быть разомкнута. При этом напряжение вторичной обмотки U2 трансреактора пропорционально величине тока i1 в первичной обмотке. Коэффициентом пропорциональности является реактивное сопротивление первичной обмотки RL, умноженное на коэффициент трансформации n, то есть , а поскольку , получим итоговую формулу:

Трансреакторы широко применяются в устройствах релейной защиты линий электропередач в качестве приборов, преобразующих ток в напряжение; при этом осуществляется гальваническая развязка приборов релейной автоматики от высоких напряжений ЛЭП. Трансреактор также удобно использовать для измерения величины тока в цепи с помощью вольтметра.

При заказе трансреактора необходимо указывать максимально допустимый ток и напряжение вторичной обмотки.

А. Н. Евсеев 13 ноября 2014 г.

11. Трансформаторы симметрирующие трёхфазно-однофазные (ТСТО, 3 в 1).
      Трансформаторы симметрирующие трёхфазные (ТСТ).

Иногда возникает необходимость подключить мощную однофазную нагрузку к трехфазной сети. Самый простой путь – подключить нагрузку к любой из трех фаз (то есть между фазным проводом и нейтралью) – подходит далеко не всегда. Во-первых, это может привести к так называемому перекосу фаз, т.е. к возникновению существенной разницы между напряжениями разных фаз. Перекос фаз нарушает нормальную работу трехфазных приборов (например, электродвигателей), а также приводит к понижению или повышению напряжения питания однофазных потребителей. Во-вторых, во многих случаях разрешенная мощность сети ограничивается автоматическими выключателями («автоматами»), которые могут срабатывать при питании мощной однофазной от одной из фаз, даже если мощность однофазного потребителя не превышает разрешенную мощность трехфазной сети в целом.

Для решения указанных проблем можно использовать устройство, преобразующее трехфазное напряжение сети в однофазное.На Тульском заводе трансформаторов разработаны, запатентованы и производятся трансформаторы, преобразующие трёхфазную сеть в однофазную. Сокращенно такие трансформаторы называются ТСТО – трансформатор симметрирующий трёхфазно-однофазный. Трансформаторы производятся двух видов. В ТСТО с гальванической развязкой (ГР) выходные зажимы не имеют гальванической связи с питающей сетью; в ТСТО без гальванической развязки (обозначаются буквами НГР) выходные зажимы имеют гальваническую связь с питающей сетью. Цифры в наименовании указывают мощность в кВА. ТСТО обеих разновидностей (как ГР, так и НГР) подключаются к питающей сети с помощью трех проводов, нейтральный провод сети не используется. Токи потребления по фазам распределяются в соотношении 1:2:1, или 25-50-25 %, при этом ток через нейтральный провод отсутствует.

При принятии решения о том, применять ли ТСТО с гальванической развязкой или без гальванической развязки, необходимо учитывать следующее.

Трансформатор без гальванической развязки (ТСТО-ХХ-НГР) можно применять в том случае, если имеется возможность разделить нейтральный провод сети и нейтральный провод потребителей (нагрузки) – последний будет подключаться к ТСТО. Если же нейтрали сети и нагрузки не разделять, то распределение тока по фазам может отличаться от заявленного, т.е. симметрирование может быть нарушено. При применении ТСТО с гальванической развязкой (ТСТО-ХХ-ГР) нейтрали сети и потребителей можно разделять, можно не разделять распределение токов по фазам в любом случае будет соответствовать указанному в паспорте (1:2:1). Кроме того, ТСТО с ГР позволяет создать систему электропитания, не имеющую гальванической связи с землёй.

Таким образом, ТСТО с гальванической развязкой обладают большей универсальностью, но они являются и более дорогими – цена примерно в полтора раза больше.

Следует также учитывать, что потребляемая от сети полная мощность в 1,33 раза больше мощности, потребляемой нагрузкой от ТСТО.

Симметрирующий трансформатор ТСТ – это устройство, которое уменьшает (устра- няет) несимметрию напряжений (перекос фаз) в трёхфазных электрических сетях низкого напряжения (0,4 кВ), а также выравнивает токи нагрузки по фазам. Кроме того, ТСТ снижает несинусоидальность напряжения, увеличивает ток короткого замыкания, повышает пропускную способность линии и уменьшает в ней потери. ТСТ обеспечивает работу при наличии как трехфазной нагрузки с значительной несимметрией токов, так и при питании подключённых к разным фазам сети однофазных нагрузок разной мощности.

Принцип действия ТСТ состоит в выравнивании фазных напряжений путём перераспределения мощности между фазами. При подключении нагрузки к одной из фаз происходит перераспределение мощности этой нагрузки: половина мощности отбирается от той фазы, к которой подключена нагрузка, а от двух других фаз отбирается по одной четвертой части мощности нагрузки. Это создает более равномерное распределение мощности между фазами, что уменьшает разницу между величинами фазных напряжений. Поскольку на практике нагрузки подключены ко всем трём фазам, эффект симметрирования возрастает. Важно отметить, что ТСТ формирует искусственный нулевой провод, который соединяется с нулевым проводом нагрузки.
    В разделе "Продукция → Трансформаторы симметрирующие трёхфазные ТСТ" представлен видеосюжет, наглядно демонстрирующий работу данного устройства

Если сравнивать ТСТ с трёхфазными стабилизаторами напряжения, то ТСТ обладает рядом достоинств в сравнении со стабилизаторами. Главным достоинством является более высокая надёжность, поскольку ТСТ не содержит, в отличие от стабилизатора, подвижных элементов, электронных компонентов. ТСТ при прочих равных условиях обладают меньшими массогабаритными показателями, меньшей стоимостью. В отличие от стабилизатора, к одной фазе может быть подключена нагрузка равная полной номинальной мощности ТСТ (в обычных стабилизаторах – только 33 % нагрузки). Вместе с тем, ТСТ не поможет в тех случаях, когда фазные напряжения сети постоянно завышены или занижены – в этом случае придётся воспользоваться стабилизатором напряжения.

Фотографии некоторых устройств приведены ниже:

Ниже приведен материал, который позволяет лучше понять суть проблемы и наглядно показывает суть явления перекоса фаз. Данный материал взят с электронного ресурса и отредактирован.

Симметрирование (выравнивание) фазных напряжений и нагрузок (устранение перекоса фаз)

Устранение перекоса фаз (напряжений), перекоса фазных нагрузок, выравнивание (симметрирование) напряжений (фаз), равномерное распределение нагрузок по фазам питающей сети существенно снижает расход электроэнергии, топлива генератора, обеспечивает безотказную работу электроприемников.

Сущность явления перекоса фаз

Явление перекоса фаз известно практически всем, кто, так или иначе, сталкивается с проблемами, связанными с потреблением электроэнергии. Перекос фаз проявляется в трехфазных четырех- (пяти-) проводных сетях с глухозаземленной нейтралью напряжением до 1000 В.

В идеальном состоянии фазное напряжение (напряжение между каждой из трех фаз и нулевым рабочим проводником) составляет 220 В. Векторная диаграмма напряжений генератора (модель, отображающая взаимосвязь и взаиморасположение фазных и линейных напряжений) показана на рис. 1.

Линейные напряжения образуют равносторонний треугольник с вершинами UA, UB, UC. Фазные напряжения 0A, 0B и 0C равны между собой и сдвинуты друг относительно друга на угол 120°. Данная модель является идеальной и перекос фазных напряжений в ней отсутствует.


Рис. 1. Векторная диаграмма напряжений генератора.

При подключении нагрузки на разные фазы, которая всегда отличается и по величине, и по характеру - резистивная и реактивная (индуктивная и емкостная), в питающей сети возникает перекос фазных напряжений. Помимо вреда, который наносит электроэнергия низкого качества непосредственно электроприемникам, возникают уравнительные токи, вызывающие дополнительный расход электроэнергии, и, соответственно, топлива, масла, охлаждающей жидкости при питании от генератора. Схема, иллюстрирующая условия возникновения перекоса фаз (напряжений) представлена на рис. 2, где RA, RB, RC - активные сопротивления нагрузок по фазам, причем RA > RB > RC ≠ 0.

Если бы сопротивления нагрузки были равны, то токи, через них протекающие так же были равны между собой. Учитывая то, что угол сдвига между ними равен 120°, то их геометрическая сумма равнялась бы нулю.

Однако при их неравенстве в результате суммирования возникает ток I00', который называется уравнительным (см. рис. 2.). А, следовательно, напряжение U00', которое называется напряжением смещения. Графически напряжение смещения показано на рис. 3. красной сплошной линией. Красным пунктиром обозначены фазные напряжения, сдвинутые друг относительно друга на произвольный угол и отображающие перекос фаз. Белым пунктиром показана идеальная ситуация без перекоса фазных напряжений.


Рис. 2 Схема, иллюстрирующая условия возникновения перекоса фаз.

Чем больше уравнительный ток, тем больше Ваши потери электроэнергии. Чем больше напряжение смещения, тем выше риск повреждений, отключений, отказов, неустойчивой работы Ваших электроприемников, генератора электроэнергии, тем быстрее они изнашиваются, тем больше потребляют ресурсов.


Рис. 3. Напряжение смещения.

Последствия перекоса фаз

Последствия перекоса фаз проявляются в увеличении электропотребление из сети; в неправильной работе электроприемников, их сбоях, отказах, отключениях, перегорании предохранителей, износе изоляции. Для трехфазных автономных источников неравномерность загрузки их фаз чревата механическими повреждениями подшипников валов, подшипниковых щитов генератора и приводного двигателя, закоксовыванию форсунок.

Условно негативные последствия перекоса фаз можно разделить на три группы:

1) последствия для электроприемников (приборов, оборудования), связанные с их повреждениями, отказами, увеличением износа, уменьшением периода эксплуатации;

2) последствия для источников электроэнергии (увеличение износа, повреждения, увеличение энергопотребление при питании от госсети, повышенный расход топлива, масла, охлаждающей жидкости при питании от генератора, повреждения генератора, уменьшение периода его эксплуатации);

3) последствия для потребителей, связанные с безопасностью, так как ухудшение качества изоляции может привести:

• к электротравматизму;

• к возгоранию электропроводки или электроприемников;

а также последствия, связанные с увеличением расходов на:

• электроэнергию;

• расходные материалы для генератора;

• ремонт электроприемников, поврежденных вследствие перекоса фаз;

• приобретение новых электроприемников, отказавших вследствие перекоса фаз.

Традиционные способы решения проблем, связанных с электроэнергией низкого качества

Для обеспечения заданного напряжения на каждой из фаз традиционно используются стабилизаторы напряжения. В бытовых условиях применяют однофазные стабилизаторы напряжения, которые обеспечивают защиту отдельных электроприемников или небольшой их группы. В промышленных условиях используются трехфазные стабилизаторы напряжения различной мощности, которые конструктивно состоят из трех однофазных стабилизаторов напряжения.

Принцип их действия таков, что они реагируют на отклонения на каждой отдельно взятой фазе и поднимают или опускают напряжение до необходимого уровня на своей фазе, провоцируя изменения напряжений на двух других фазах и являясь, таким образом, вторичной причиной возникновения перекоса фаз.

Из изложенного выше ясно, что трехфазные стабилизаторы напряжения фактически не решают поставленную перед ними задачу, так как сами провоцируют несимметрию трехфазной системы. Помимо своего основного недостатка, трехфазные стабилизаторы напряжения потребляют значительное количество электроэнергии и требуют значительных сервисных расходов, так как обладают низкой надежностью - и электромеханические, и электронные стабилизаторы напряжения имеют быстроизнашивающиеся и часто отказывающие детали.

Альтернативная технология

Для решения задачи по устранению перекоса фазных напряжений и обеспечения заданного фазного напряжения необходимо использовать технологию, которая позволит выравнивать напряжение не на каждой из фаз по отдельности, а симметрировать фазы между собой, то есть симметрировать всю трехфазную систему. Такое устройство обладает значительно большей эффективностью, оно не только само потребляет меньше электроэнергии, но и снижает электропотребление из сети для электроприемников.

Использование такой технологии даёт ряд преимуществ. Рассмотрим главные из них.

Экономичность

• снижение уровня энергопотребления из сети при сохранении нагрузки;

• снижение расходов на электроэнергию для питания электроприемников;

• снижение расходов электроэнергии и других ресурсов на обеспечение необходимой величины фазных напряжений;

• снижение расходов на топливо, масло, охлаждающую жидкость при питании от генератора;

• снижение расходов на генератор, так как технология позволяет использовать генератор меньшей мощности для той же группы приборов;

• снижение расходов на ремонт, сервисное обслуживание, приобретение электроприемников, поврежденных вследствие перекоса фаз;

• снижение расходов на ремонт, сервисное обслуживание, приобретение устройств, предназначенных для обеспечения заданной величины напряжения и обладающих низкой надежностью и низкой эффективностью (например, электромеханических и электронных трехфазных стабилизаторов напряжения).

• обеспечение возможности подключения фазных потребителей мощностью до 70% от трехфазной мощности.

Надежность

1. Надежность электроприемников. Защита, обеспечение их устойчивой и безотказной работы.

2. Надежность устройства для симметрирования фазных нагрузок и устранения перекоса фазных напряжений. Принцип работы устройства основан на перемагничивании обмоток. Отсутствие подвижных и электронных частей делает устройство исключительно надежным, практически безотказным.

3. Надежность источника электроэнергии. Защита генератора от механических повреждений подшипников валов генератора и приводного двигателя вследствие перекоса фаз.

Безопасность

1. Защита от электротравматизма, возгорания электропроводки или электроприемников, вызванных износом изоляции вследствие перекоса фаз.

2. Обеспечения безопасности за счет применения такой защитной меры, как зануление.

Ниже на рисунках представлены варианты подключения нагрузки без использования представленной технологии и с использованием представленной технологии.

Рис. 4. Подключение нагрузки напрямую к сети.

Максимальная нагрузка на одну фазу составляет треть от трехфазной мощности источника электроэнергии.

Подключение мощного однофазного электроприемника вызывает перекос фаз и повышает риск его повреждений и повреждений других электроприемников. Если мощность такого фазного потребителя превышает треть трехфазной мощности, это вызывает его неправильную работу (сбой, отключение, отказ).

Рис. 5. Подключение более мощной нагрузки к тому же источнику электроэнергии с использованием представленной технологии.

Максимальная нагрузка на одну фазу может составлять 70% от трехфазной мощности источника электроэнергии. Источник электроэнергии воспринимает нагрузку как равномерно распределенную по фазам.

Рис. 6. Подключение той же нагрузки к генератору меньшей мощности с использованием представленной технологии.

Представленная технология позволяет подключать ту же группу электроприемников к генератору электроэнергии меньшей мощности, при этом источник электроэнергии будет воспринимать нагрузку как равномерно распределенную по фазам.

Представленная технология запатентована, не имеет аналогов в России и за рубежом. Оборудование, производимое на основе данной технологии, сертифицировано и соответствует ТУ.

Результат повышения энергоэффективности при массовом внедрении

Массовое внедрение такой технологии позволит более рационально использовать электроэнергию, снизить ее потери; обеспечивать тех же потребителей (группы электроприемников) меньшим количеством электроэнергии; снизить затраты на электроэнергию, затраты на топливо, масло, охлаждающую жидкость при питании от генератора; продлить срок службы электроприемников, уменьшить их износ, обеспечить безотказную работу электроприемников; снизить расходы на источники электроэнергии, так как для той же группы электроприемников возможно использование генератора меньшей мощности.

Прогноз эффективности технологии (метода) в перспективе с учетом:

• роста цен на энергоресурсы: эффективность технологии повышается при росте цен на энергоресурсы, так как позволяет снизить их расход.

• роста благосостояния населения: тхнология способствует росту благосостояния населения, так как защищает электроприемники от износа и отказов, то есть позволяет снизить расходы не только на электроэнергию, но и на сервисное обслуживание электроприемников.

• введением новых экологических требований: технология способствует защите окружающей среды, так как экономия электроэнергии способствует экономии энергоресурсов, а использование источников электроэнергии меньшей мощности позволяет меньше загрязнять окружающую среду.

• других факторов: технология позволяет отогревать конструкции и коммуникации (при обледенении проводов, промерзании трубопроводов и т.д.); подключать оборудование, чувствительное к значительным отклонениям от номинала, так как устраняет эти отклонения; однофазное оборудование, потребляющее до 50% трехфазной мощности; преобразовывать трехфазную сеть в одно(двух)фазную, трехфазную трехпроводную сеть в трехфазную четырехпроводную сеть, обеспечивать заданный уровень напряжения, отличающийся от напряжения в исходной сети.

Технология повышает надежность энергоснабжения, изменяет экономические показатели.

12. Каталог ТЗТ 2023-2024

Скачать (формат.pdf)

Опубликовано: Брошюра предприятия

13. Евсеев А.Н. Расчёт и оптимизация тороидальных трансформаторов и дросселей. 2-е изд., перераб. и доп.

Опубликовано: М.: Горячая линия — Телеком, 2017. — 368 с.: ил.

14. Исследование влияния постоянной составляющей в сети переменного тока на работу трансформатора.

Постоянная составляющая в сети переменного тока может возникать вследствие нагружения сети нагрузками, содержащими существенные нелинейности, как то: импульсные блоки питания светодиодных ламп, компьютеров и прочей оргтехники, зарядные устройства, тиристорные регуляторы мощности и пр. Очевидно, что влияние нелинейных нагрузок на величину постоянной составляющей тем больше, чем больше внутреннее сопротивление сети.

При проведении эксперимента нелинейная нагрузка создавалась последовательно соединёнными диодом и бытовым нагревателем мощностью 1 кВт. Использовался тороидальный трансформатор ОСМ Т мощностью 0,63 кВА.

Результаты эксперимента представлены в таблице.

Описание условия эксперимента
Значения электрических параметров холостого хода
Примечание
Мощность активная, Вт
Мощность полная, ВА
Косинус ФИ
Нелинейная нагрузка не подключена к сети
4,8
11,5
0,42
Акустический гул («гудение») тр-ра отсутствует
Нелинейная нагрузка подключена к сети
12
265
0,045
Акустический гул («гудение») тр-ра отчётливо слышен
Нелинейная нагрузка подключена к сети, но к другой фазе
5,6
55
0,1
Акустический гул («гудение») тр-ра едва слышен

Электрические клещи не фиксировали наличие постоянной составляющей в сети при подключении нелинейной нагрузки (второй эксперимент), однако вольтметр постоянного тока показал наличие в сети постоянного напряжения 0,2…0,5 В.

Было также установлено, что при использовании трансформатора с шихтованным сердечником полная мощность при включении нелинейной нагрузки возрастает в меньшей степени, чем для тороидального трансформатора, но акустический шум слышим.

Измерение уровня шума производилось в режиме холостого хода. При работе трансформатора под нагрузкой акустический шум сохраняется.

Наличие постоянной составляющей в сети переменного тока можно измерить с помощью измерительных приборов, в которых имеется функция измерения коэффициента гармоник, амплитуд напряжения гармоник сети и постоянной составляющей (такие фунции предусмотрены во многих моделях электрических клещей).

Выводы.

Наличие даже небольшой постоянной составляющей в сети переменного тока, вызванной относительно небольшой нелинейной нагрузкой, оказывает существенное влияние на работу тороидального трансформатора: потребляемая мощность возрастает более чем в 20 раз, появляется отчётливый акустический шум («гудение»). Увеличивается (незначительно) нагрев тр-ра (вызван увеличением потерь в сердечнике и увеличением омических потерь в проводе первичной обмотки).

Покупателям понижающих автотрансформаторов в корпусах (АТ) в случае возникновения шума изделия можно рекомендовать питать АТ через инверторный стабилизатор «Инстаб», на выходе которого постоянная составляющая заведомо отсутствует.

А.Н. Евсеев. 20 декабря 2021 г.