Что такое высоковольтный трансформатор?
Высоковольтный трансформатор — это трансформатор, который вводит высокое напряжение в качестве первичного напряжения и выводит пониженное или повышенное вторичное напряжение.
Трансформатор — это устройство, которое преобразует напряжение входного тока в другое напряжение для выхода. Преобразование в более низкое напряжение, чем входное напряжение, называется понижающим, и наоборот, преобразование в более высокое напряжение называется повышающим. Существует три типа стандартов напряжения электропитания: низкое напряжение, высокое напряжение и специальное высокое напряжение.
Применение высоковольтных трансформаторов
Высоковольтные трансформаторы обычно используются для подачи электроэнергии на крупные объекты с высоким энергопотреблением, такие как заводы, больницы и коммерческие объекты.
Электричество, вырабатываемое на электростанциях, имеет очень высокое напряжение, десятки тысяч вольт. Эту мощность нельзя использовать, если она передается напрямую потребителям. Однако с точки зрения эффективности передачи мощность передается при высоком напряжении и низком токе вблизи поставщика, а затем понижается до напряжения, которое может использоваться высоковольтным трансформатором.
Высоковольтные трансформаторы обычно встраиваются в высоковольтные приемные устройства, называемые ячейками, и размещаются на крышах.
Принцип работы высоковольтных трансформаторов
Трансформатор состоит из двух катушек. Две катушки электрически разделены, но магнитно соединены железным сердечником.
Катушка на входной стороне является первичной катушкой, а выходная сторона является вторичной катушкой. Когда ток протекает через первичную катушку, на основе закона Ампера создается магнитный поток. Этот магнитный поток передается через железный сердечник во вторичную катушку, и на основе закона электромагнитной индукции Фарадея создается напряжение, соответствующее числу витков катушки. Таким образом, используя катушку и железный сердечник, можно преобразовать напряжение между входным и выходным источниками питания.
Другая информация о высоковольтных трансформаторах
1. Система охлаждения высоковольтного трансформатора
Поскольку внутри трансформатора из-за потери мощности выделяется тепло, вводится система охлаждения. Существует два типа методов охлаждения: «масляный метод», при котором обмотки охлаждаются изоляционным маслом, и «формованный метод», при котором масло не используется.
Поскольку высоковольтные трансформаторы используются на объектах, где требуются строгие меры по предотвращению стихийных бедствий, часто применяется «литой тип» из-за его низкого риска возгорания. В случае масляных трансформаторов в качестве изоляционного масла используется нефть класса 3. Обратите внимание, что по мере увеличения мощности высоковольтного трансформатора и превышения объема масла в 400 л само масло считается опасным материалом.
Кроме того, по мере увеличения мощности становится все труднее использовать самоохлаждающиеся трансформаторы, поэтому используется тип с принудительной циркуляцией.
2. Цена высоковольтных трансформаторов
Высоковольтные трансформаторы относительно недороги среди промышленного оборудования из-за их простого механизма. Для трансформатора с типичным временным напряжением 6600 В/3300 В и вторичным напряжением 400 В/200 В/105 В, каталожные продукты доступны у различных компаний, производящих тяжелые электроприборы.
Продукция каталога считается имеющей верхний предел около 2000 кВА, и все, что выше этого, изготавливается на заказ. Средняя цена масляного самоохлаждающегося трансформатора составляет несколько сотен тысяч иен за трансформатор мощностью в несколько десятков кВА и от нескольких миллионов до 20 миллионов иен за трансформатор мощностью 2000 кВА (по состоянию на 2021 год). Формованные системы стоят дороже.
Указанные выше цены указаны для обычных понижающих трансформаторов, но трансформаторы со специальными характеристиками изготавливаются на заказ, поэтому для определения цены требуются консультации с компаниями, производящими тяжелое электрооборудование.
3.Мощность высоковольтного трансформатора
Мощность высоковольтного трансформатора определяется допустимым значением тока обмоток и емкостью магнитного сердечника. Если через обмотки протекает ток, превышающий допустимое значение, трансформатор защищается реле максимального тока для предотвращения перегорания.
Мощность трехфазного двигателя, например, измеряется в киловаттах (кВт), тогда как мощность высоковольтного трансформатора измеряется в киловольтах (кВА). Каталожные изделия однофазных трехпроводных высоковольтных трансформаторов имеют верхний предел около 300 кВА, в то время как трехфазные трансформаторы 400 В/200 В имеют верхний предел 2000 кВА.
В случае шкафного типа верхний предел для коммерческих изделий составляет около 750 кВА из-за размера корпуса и охлаждающей способности.
4. Коэффициент мощности высоковольтных трансформаторов
Важно отметить, что объем работы, приложенной к высоковольтному трансформатору, варьируется в зависимости от коэффициента мощности нагрузки. Чем дальше коэффициент мощности от 1, тем меньше работы можно приложить. Поддерживая коэффициент мощности вторичной обмотки высоковольтного трансформатора на уровне 1, высоковольтный трансформатор может использоваться на полную мощность без потерь.
Поскольку промышленное оборудование имеет много двигателей, коэффициент мощности часто колеблется в сторону отставания. В качестве общей меры, силовой конденсатор подключается параллельно нагрузке для компенсации.
Высоковольтные трансформаторы рассчитаны на максимальную эффективность при нагрузке около 60%. Поэтому важно выбрать конденсатор с большим запасом, чтобы обычно используемая мощность составляла около 60%.
