Что такое масляный трансформатор

Масляный трансформатор — это силовое электрическое устройство, предназначенное для преобразования переменного тока с одного уровня напряжения на другой. Его ключевой особенностью является использование трансформаторного масла, которое выполняет функции изоляции и защиты от перегрева посредством охлаждения. Трансформаторы такого типа широко применяются в энергетических системах для стабилизации напряжения и распределения электроэнергии. Масляные трансформаторы используются в различных сферах промышленности, энергетике и на объектах, где требуется надежное преобразование высокого и низкого напряжения.

Виды масляных трансформаторов:

Масляные трансформаторы подразделяются на несколько видов в зависимости от их назначения:

• Силовые трансформаторы — это наиболее распространённый тип масляных трансформаторов. Они используются для передачи, преобразования и распределения электроэнергии в сетях высокого напряжения, как в промышленных, так и в бытовых условиях.
• Измерительные трансформаторы — предназначены для измерения параметров тока и напряжения. Устройства этого типа обеспечивают безопасное измерение высоких напряжений в электрических цепях.
• Автотрансформаторы — масляные автотрансформаторы могут использоваться для регулировки напряжения. Они отличаются от обычных силовых трансформаторов тем, что у них общая обмотка для входного и выходного напряжения.

Устройство масляного трансформатора

Для упрощения понимания принципа работы масляного трансформатора полезно увидеть его внутреннее устройство.

Схема устройства масляного трансформатора:

Масляный трансформатор состоит из нескольких основных компонентов, каждый из которых выполняет важную функцию:

Основные компоненты масляного трансформатора:

• Корпус трансформатора (1):
  

Герметичный бак, в котором размещены основные рабочие элементы трансформатора — сердечник и обмотки. Он заполнен трансформаторным маслом, которое служит для охлаждения и изоляции.

• Обмотки (2):
  

Внутри бака расположены первичная и вторичная обмотки, намотанные вокруг сердечника. Обмотки состоят из провода, сделанного из меди или алюминия, и предназначены для изменения уровней напряжения. Количество витков в обмотке напрямую связано с преобразованием напряжения (например, повышающего или понижающего).

• Радиаторы (3):
  

Элементы системы охлаждения, закрепленные на внешней стороне корпуса. Радиаторы увеличивают площадь теплоотвода, обеспечивая эффективное охлаждение трансформатора за счет естественной циркуляции масла. Тепло, выделяемое при работе обмоток, передается маслу, которое проходит через радиаторы и отдает тепло наружу.

• Сердечник трансформатора (7):
  

Магнитный сердечник находится внутри бака и используется для направления магнитного поля, создаваемого обмотками. Магнитный сердечник изготовлен из пластин стали, что позволяет минимизировать потери на вихревые токи.

• Расширитель (9):

Компонент, который компенсирует расширение трансформаторного масла при нагреве. При увеличении температуры масло расширяется, и расширитель позволяет этому происходить без избыточного давления в баке трансформатора. Это помогает поддерживать стабильное давление внутри системы.

• Маслорасширитель с индикатором (10):

Дополнительный бак для трансформаторного масла. Он компенсирует изменения объема масла из-за изменений температуры и предотвращает попадание воздуха в основной бак.

• Предохранительный клапан (11):

Обеспечивает защиту трансформатора от избыточного давления внутри бака, которое может возникнуть в случае аварийных ситуаций или сильного перегрева. В случае резкого повышения давления клапан открывается и выпускает воздух или избыточное масло, предотвращая разрушение бака.

• Контур заземления (13):
  

Заземление обеспечивает безопасность при работе трансформатора, предотвращая возможность возникновения короткого замыкания или поражения электрическим током.

• Изоляторы (5 и 6):
  

Изоляторы предназначены для предотвращения утечки тока и изоляции проводников высокого напряжения от металлического корпуса трансформатора. Они удерживают клеммы трансформатора в безопасном состоянии и изолируют их от заземленного корпуса.

• Клеммы подключения (15):
  

Клеммы расположены на верхней части трансформатора и предназначены для подключения трансформатора к внешним электрическим цепям. Через эти клеммы электрическая энергия поступает в трансформатор и выводится из него.

• Термосифонный фильтр (12):
  

Этот элемент используется для очистки трансформаторного масла от загрязнений, таких как примеси или продукты окисления. Он поддерживает масло в чистом состоянии, что увеличивает срок службы трансформатора и обеспечивает его стабильную работу.

• Масляный термометр (4):
  

Прибор, измеряющий температуру трансформаторного масла. Это важно для контроля за состоянием трансформатора и предотвращения перегрева. В случае чрезмерного повышения температуры трансформатор можно отключить для предотвращения аварийной ситуации.

• Подвод масла к радиаторам (8):
  

Элемент, через который трансформаторное масло проходит в радиаторы для охлаждения, после чего масло возвращается в основной бак.

Такое строение обеспечивает бесперебойную работу масляного трансформатора на долгое время в условиях высоких нагрузок и переменных температур.

Отличия масляного трансформатора от других видов устройств

Масляный трансформатор отличается от других типов трансформаторов, таких как сухие или газонаполненные трансформаторы, по ряду ключевых параметров:

• Использование масла: В масляных трансформаторах основная изоляция и охлаждение обеспечиваются за счет трансформаторного масла, тогда как в сухих трансформаторах используют воздушное охлаждение или охлаждение посредством газа. Масло в масляных трансформаторах имеет высокие диэлектрические свойства, что многократно повышает уровень изоляции.
• Охлаждение: Масляные трансформаторы обладают лучшими показателями охлаждения за счет задействования радиаторов и теплоотвода через масло. В сухих трансформаторах процесс отвода тепла происходит через вентиляцию, что делает их более подходящими для установки в закрытых помещениях.
• Эксплуатация и обслуживание: Масляные трансформаторы требуют регулярной проверки состояния масла, включая его проверку на наличие примесей, утечек и изменений в химическом составе. Сухие трансформаторы не требуют такого частого обслуживания, поскольку не содержат масла, что снижает вероятность утечек и загрязнений.
• Применение: Масляные трансформаторы широко используются в энергетике и промышленной сфере благодаря своей высокой мощности и эффективности. Сухие трансформаторы применяются в закрытых пространствах или в местах с повышенными требованиями к пожарной безопасности.
• Температурный режим: Масляные трансформаторы лучше справляются с высокими нагрузками, так как масло способствует успешному отводу лишнего тепла. В сухих трансформаторах результативность охлаждения ниже, что может ограничивать их использование в условиях высоких температур.

В результате масляные трансформаторы более универсальны для использования в условиях высоких нагрузок и в промышленных объектах, тогда как сухие трансформаторы чаще применяются в жилых и коммерческих помещениях, где важны безопасность и минимальное обслуживание.