Рпн трансформатора: расшифровка, схема, принцип действия и устройство

Классификация

Различают несколько типов РПН, отличающихся следующими характеристиками:

• разновидностью токоограничивающего элемента – с реакторами или резисторами;
• наличием или отсутствием контактора;
• количеством фаз – однофазные и трёхфазные;
• типом токовой коммутации.

Расшифровка маркировки для РПН типа UBB… В зависимости от способа коммутации тока, существуют следующие разновидности устройств:

• дуга разрывается в объёме, заполненном трансформаторным маслом – устройство предполагает использование дугогасительных контактов, не требующих применения специальных элементов для гашения дуги;
• дуга разрывается в разреженном пространстве – предполагают использование вакуумных дугогасительных камер, производимых промышленным способом;
• отключение производится посредством тиристоров, бездуговым способом;
• комбинированные способы – с сочетанием различных типов коммутации.

Также читайте: Оказание первой помощи при поражении электрическим током

Чтобы обеспечить безопасность и функциональность РПН, они снабжаются автоматическими контролирующими элементами и регуляторами напряжения.

Кроме указанных устройств, для изменения характеристик напряжения в мощных агрегатах могут применяться специальные вольтодобавочные трансформаторы. Данное оборудование подключается последовательно и используется вместе с основным агрегатом в качестве вспомогательного. Но указанный способ не получил широкого применения в связи с дороговизной и высокой сложностью схемы.

Разновидности регуляторов мощности

Для разных целей используются различные регуляторы мощности.

Тиристорный прибор управления

Конструкция устройства довольно простая. Обычно тиристоры применяются в маломощных приборах. Тиристорный терморегулятор состоит из биполярных транзисторов, самого тиристора, конденсатора и нескольких резисторов.

Тиристорный транзисторный регулятор

Транзисторы образуют импульсный сигнал, когда конденсаторное напряжение уравнивается с рабочим, они открываются. Электросигнал передается на вывод тиристора, после чего происходит разрядка конденсатора и запирание ключа. Вся последовательность действий повторяется циклически.

Обратите внимание! Величина задержки обратно пропорциональна мощности, которая поступает в нагрузку

Симисторный преобразователь мощности

Симистор — подвид тиристора, в котором несколько больше переходов p-n, из-за чего его принцип работы несколько иной. Но часто симистор считают отдельным видом стабилизатора мощности. Конструкция представляет собой 2 тиристора, подключенных параллельно и имеющих общее управление.

К сведению! Отсюда и происходит название «симистор» — «симметричные тиристоры». Иногда он еще называется ТРИАК (TRIAC).

Схема 2 параллельно подключенных тиристоров (слева) и симистора (справа)

На схеме видно, что у симистора вместо анода и катода указаны обозначения Т1 и Т2. Все потому, что понятия «катод» и «анод» в данном случае не имеют смысла, так как электроток может выходить через оба вывода.

Симисторные универсальные регуляторы имеют ряд плюсов, в их числе небольшая цена, долгий срок службы и отсутствие подвижных контактов, которые могут быть источниками помех. Но есть и недостатки: подверженность помехам и шумам, отсутствие поддержки высоких частот переключения.

Важно! Их не применяют в мощных промышленных установках, вместо этого там используют тиристоры или IGBT транзисторы. Вам это будет интересно Как составлять схемы

Вам это будет интересно Как составлять схемы

Фазовый способ трансформации

Фазовая трансформация происходит в так называемых диммерах. Используются такие приборы, к примеру, для изменения интенсивности освещения галогенных ламп или лампочек накаливания. Электросхема обычно воплощается на специальных микроконтроллерах, в которых используется своя интегрированная электросхема снижения напряжения. Благодаря своей конструкции диммеры могут плавно снижать мощность.

Светодиодный диммер

Из минусов таких устройств высокая чувствительность к помехам, высокий коэффициент пульсаций и маленький коэффициент мощности сигнала на выходе. Чтобы стабилизировать диммер, используются сдвоенные тиристоры.

Преимущества и недостатки регулирования посредством РПН

Преимущества регулирования без отключения нагрузки в возможности поддержания параметров сети на выходе трансформатора на заданном уровне при изменении характеристик подаваемого напряжения. Также это устройство позволяет регулировать параметры, с учётом необходимой величины. Выполнение указанных функций достигается без отключения агрегата.

Недостатки связаны с необходимостью усложнения конструкции трансформатора, связанной с использованием дополнительных элементов. Одновременно снижается надёжность работы агрегата, увеличивается его масса и габаритные размеры.

Устройство анцапфы

Анцапфа трансформатора – это простое устройство в виде виткового соединения, которое сопряжено с переключателем и обмоткой по высокой стороне. Корректировка выполняется в два направления: на повышение (убавление) и на понижение (добавление). Все это характеризуется физическим законом Ом, которое предполагает пропорциональное соотношение сопротивления к уровню напряжения.

Чтобы понять, в каком положении анцапфа трансформатора, необходимо посмотреть на условные обозначения шильды. Каждый шаг предполагает изменение на 2,5% в сторону уменьшения или увеличения. Для поддержания стабильности сопротивления контактов используется пружинное приспособление.

Заметим, что с течением времени сопротивление изоляции может снижаться, поэтому перевод устройства необходимо выполнять не менее 2 раз в год. Раз в год следует осуществлять физические измерения обмоток с использованием мегомметра или других приспособлений службы изоляции.

Похожие

	Российской Федерации Руководящий нормативный документ типовая технологическая…Инструкция предназначена для персонала электростанций, предприятий электрических сетей, ремонтных предприятий и организаций Минэнерго…		Российской Федерации Руководящий нормативный документ типовая технологическая…Инструкция предназначена для персонала электростанций, предприятий электрических сетей, ремонтных предприятий и организаций Минэнерго…
	Контроль за состоянием трансформаторовРазличное назначение, нередко связанное с различиями в конструкции, разнообразные условия работы и другие особенности требуют различного…		Типовая инструкция по эксплуатации генераторов на электростанциях рд 34. 45. 501-88Разработано всесоюзным научно-исследовательским институтом электроэнергетики (внииэ)
	Типовая инструкция по эксплуатации автоматических установок водяного…Разработано акционерным обществом Фирма по наладке, совершенствованию технологии		С. Д. Лизунов сушка и дегазация трансформаторов высокого напряженияВ предлагаемом обзоре зарубежной литературы последних лет рассматриваются вопросы сушки и вакуумной обработки изоляции трансформаторов…
	Учебного курса, содержание лекцииПроверка силовых трансформаторов перед включением в работу Способы сушки изоляции трансформаторов		Инструкция по проверке трансформаторов напряженияВ инструкции приведены программа и методы проверки трансформаторов напряжения (ТВ) и их вторичных цепей. Даны основные сведения о…
	Встраиваемые светодиодные светильники al 501 Инструкция по эксплуатацииСветильник предназначен для общего освещения помещений офисов, торговых и выставочных залов, помещений общественного питания, магазинов…		Книга рассчитана на подготовленного читателя, знакомого с теорией…Книга предназначена для студентов и аспирантов энергетических вузов и инженерно-технического персонала трансформаторных заводов,…
	Руководство по эксплуатации рукю 442273. 501 РэНастоящее руководство по эксплуатации, объединенное с паспортом, удостоверяет основные технические характеристики прибора для определения…		Техническое задание на выполнение работ по техническому переоснащению…Аскуэ, трансформаторов тока и трансформаторов напряжения турбогенераторов тг-1, тг-2 и тсн 21Т, 22т симферопольской тэц на современные…
	Инструкция по вводу в эксплуатацию и погрузочно-разгрузочным работам…Каждый служащий, имеющий какое-либо отношение к транспортировке, установке, уходу и использованию трансформаторов тока (в сокращении…		Руководство по эксплуатации сварочного аппарата с горячим клином тн-501Пвх), eva, hdpe (пнд), pp (полипропилен) и других материалов, подлежащих термосплавке
	Методические указания по эксплуатации мазутных хозяйств тепловых…Утверждено главным инженером Филиала ОАО «Инженерный центр еэс» «Фирма оргрэс» В. А. Купченко 04. 04. 2005 г		Техническое описание и инструкция по эксплуатации -1Установка типа им-65 (в дальнейшем по тексту- установка) предназначена для испытания выпрямленным напряжением изоляции силовых кабелей,…

Руководство, инструкция по применению

Инструкция, руководство по применению

РОСПРИРОДНАДЗОР

Он значительно упрощает процесс: подготовка документа в нужном формате по каждому из видов загрязнений, его проверка и отправка непосредственно на сайт исполнительного органа в «Контуре» происходят автоматически. После декларант получает письмо о состоянии доставки документа. Если по каким-то причинам загрузить его на портал Росприроднадзора не удалось, он сохраняется в архиве и, как только нагрузка на сайте станет меньшей, подгружается из «очереди».

Основными преимуществами системы Контур.Экстерн являются:

• Законодательная актуальность: сервис обновляется в соответствии с каждым новым законом или правками.
• Легкий и быстрый расчет: достаточно при первой загрузке «Контура» указать полную информацию о предприятии, ее деятельности, источниках загрязнения, при следующих отправках данные будут загружаться автоматически.
• Всегда 100-процентная правильность заполнения, после автоматической проверки системой пользователь получает предложение исправить найденные ошибки.
• Отчетный документ отправляется в один клик.

Важно знать:
Стоимость тарифа «Отчетность в РПН» – 4300 рублей в год.
Для абонентов Контур.Экстерн дополнительный сертификат не нужен. Если подключение первичное и нужно сдать отчетность только в РПН, то выпуск сертификата входит в стоимость тарифа «Отчетность в РПН».
Для выпуска сертификата нужны: паспорт, СНИЛС и заявление на выдачу сертификата.

Особенности фазовращающих устройств

Особенностью фазосдвигающего трансформатора является возможность его использования только в промышленных целях, масштабы которых оправдывают затраты на изготовление такого агрегата. Для личных потребительских нужд (в частных хозяйствах, например) его применение неоправданно и совершенно бессмысленно.

К специфике этих устройств также относят:

• Значительные габариты, сравнимые с размерами линейных трансформаторов питающих подстанций.
• Низкий КПД, определяемый потерями в собственных электрических цепях.
• Высокая стоимость изготовления и установки преобразовательного оборудования.

Стоимость фазоповоротных трансформаторов из-за сложности их схемы довольно велика. Однако затраченные на них средства с лихвой окупаются тем выигрышем, который удается получить за счет оптимизации работы нагрузочных цепей. Особую актуальность приобретает это обстоятельство при эксплуатации линий, в которых устанавливаются достаточно мощные потребительские нагрузки.

↑ Защита нагрузки от перенапряжения

В классической схеме включения LM317 регулирующий резистор включается между входом ADJ и общим проводом. Обрыв резистора приводит к тому, что входное нестабилизированное напряжение попадает в нагрузку. В схеме регулировка выходного напряжения осуществляется посредствам потенциометра R29. C помощью транзистора T5 организована защита нагрузки от перенапряжения при обрыве ползунка потенциометра R29. Рано или поздно обрыв происходит. При обрыве, транзистор T5 открывается через резистор R32 и на входе ADJ LM317 потенциал падает и как следствие на выходе стабилизатора тоже. Включение резистора R32 вносит небольшую нелинейность в регулировку напряжения с помощью R29. Поэтому его сопротивление должно быть как можно выше, но в связи с этим придется подобрать транзистор T5 с наиболее высоким коэффициентом усиления, иначе открытие транзистора может быть неполным.

Цепь регулировки выходного напряжения включена относительно отрицательного напряжения -5V. Это дает возможность регулировать выходное напряжение от 0V. Резистором R28 устанавливается минимальное выходное напряжение. Максимальное выходное напряжение можно подстроить резистором R9 на плате A2.

Для чего используется система переключений обмоток трансформатора

При самостоятельном изготовлении блока питания с такими характеристиками исполнителю приходится решать целый ряд проблем, важнейшая из которых – обеспечение требуемой передаточной характеристики во всем спектре выходных напряжений. Рассмотрим пример, когда имеется источник питания, рассчитанный на максимальное напряжение до 50-ти Вольт.

Если в определенной ситуации потребовалось установить точное значение выходного напряжения всего в 5 Вольт при токе в нагрузке 5 Ампер – в выходных цепях будет бесполезно рассеиваться мощность 225 Ватт. Эта цифра получается из расчета 50-5=45 (Вольт), что после умножения на 5 Ампер дает означенною величину потерянной без всякого эффекта мощности.

Важно! В данной ситуации КПД такого источника будет предельно низким. Для устранения указанного недостатка приходится принимать специальные меры, позволяющие существенно снизить потери в индуктивных выходных каскадах

Для этого потребуется предпринять следующее:

Для устранения указанного недостатка приходится принимать специальные меры, позволяющие существенно снизить потери в индуктивных выходных каскадах. Для этого потребуется предпринять следующее:

• Каким-то образом коммутировать вторичные обмотки силового трансформатора (ТС), что позволит при необходимости отбирать от него меньшую по величине мощность.
• Использовать более экономичный импульсный режим преобразования электроэнергии.
• Воспользоваться заранее изготовленным предварительным регулятором, работающим по тому же импульсному принципу.

С другой стороны, общеизвестно, что надежный и многофункциональный лабораторный блок питания не должен иметь импульсных узлов, приводящих к появлению нелинейных искажений. Более рациональным и эффективным в этом случае считается чисто линейное преобразование.

Однако для наладки более точной электронной аппаратуры потребуется стандартное устройство, содержащее узлы с линейной передаточной характеристикой.

Струйная защита бака РПН

Силовые трансформаторы 110 кВ имеют, как правило, встроенное устройство регулировки напряжения под нагрузкой (РПН).

Устройство РПН находится в отдельном отсеке бака трансформатора, изолированного от основного бака с обмотками. Поэтому для данного устройства предусмотрено отдельное защитное устройство — струйное реле.

Все повреждения внутри бака РПН сопровождаются выбросом трансформаторного масла в расширитель, поэтому в случае наличия потока масла мгновенно срабатывает струйная защита, осуществляя автоматическое отключение силового трансформатора от электрической сети.

Ремонт переключающих устройств (РПН трансформатора)

При ремонте устройств переключения без возбуждения (ПБВ) тщательно осматривают все контактные соединения переключателя и отводов; определяют плотность прилегания контактов, проверяя зазор между ламелями щупом; измеряют переходное электрическое сопротивление.

Особое внимание обращают на состояние контактной поверхности. При наличии подгаров или оплавлений устройство заменяют (в зависимости от характера или степени повреждения устройство иногда восстанавливают)

При наличии подгаров или оплавлений устройство заменяют (в зависимости от характера или степени повреждения устройство иногда восстанавливают).

Для удаления налета, образующегося при работе в масле, контактную часть переключателя тщательно протирают технической салфеткой, смоченной в ацетоне или бензине. Остальную часть устройства промывают чистым трансформаторным маслом.

При ремонте переключающих устройств регулирования под нагрузкой (РПН) кроме общих работ по очистке, протирке и промывке наружных и внутренних поверхностей деталей и частей устройства проверяют контактные поверхности избирателя ступеней, контакторов и электрической части приводного механизма. Подгоревшие контакты избирателя, главные контакты контактора и привода тщательно зачищают и проверяют на плотность прилегания, после чего выясняют и устраняют причину подгорания.

Отказ в работе привода переключателя может быть вызван попаданием влаги из-за плохой герметичности дверцы шкафа, а также из-за значительных люфтов соединительных валов. Выявленные дефекты устраняют. Со дна бака контактора удаляют осадки, оставшиеся после слива масла, а также выполняют другие работы в соответствии с инструкцией по эксплуатации устройства РПН.

Защита РПН

Для обеспечения штатной работы устройства применяется газовая защита. Выполняется дополнительная ёмкость (расширитель), соединённая с основной масляной средой трансформатора специальным каналом, в котором установлено реле и сигнальный элемент.

При незначительном газообразовании сигнальный элемент указывает на снижение уровня масла. В случае выброса, расширившееся масло вытесняется в расширитель. Если интенсивность выброса достигает установленного значения, срабатывает реле, отключая трансформатор. Таким способом предохраняется от разрушения контакторы РПН.

Преимущества и недостатки регулирования посредством РПН

Преимущества регулирования без отключения нагрузки в возможности поддержания параметров сети на выходе трансформатора на заданном уровне при изменении характеристик подаваемого напряжения.

Также это устройство позволяет регулировать параметры, с учётом необходимой величины.

Выполнение указанных функций достигается без отключения агрегата.

Недостатки связаны с необходимостью усложнения конструкции трансформатора, связанной с использованием дополнительных элементов.

Одновременно снижается надёжность работы агрегата, увеличивается его масса и габаритные размеры.

Требования безопасности и охрана окружающей среды

Общие технические условия для силовых трансформаторов приведены в []. ГОСТ включает в себя технические требования, требования безопасности, включая требования пожарной безопасности, требования охраны окружающей среды, указания по эксплуатации, транспортирование и хранение. Требования безопасности, должны так же соответствовать . По стандарту [] выполняется заземление баков трансформаторов.

Степень защиты трансформаторов определяет стандарт []. В нем говорится, что все трансформаторы, кроме встроенных, должны выполняться с 1 или 2 классом защиты и иметь степень защиты не ниже IP20. Стационарные трансформаторы, в свою очередь, допускается изготовлять со степенью защиты IP00. Система стандартов [] приводит требования по утилизации трансформатора. В нем описан следующий ряд действий:

• трансформаторное масло следует слить и отправить на регенерацию;
• металлические составляющие трансформатора необходимо сдать на переработку;
• фарфоровые изоляторы, электрокартон, резиновые уплотнения нужно отправить на полигон твердых бытовых отходов.

Устройство РПН: принцип работы

Как отмечалось выше, регулировка анцапфы трансформатора может выполнять через РПН. Особый тип переключений предполагает постоянную корректировку напряжения в зависимости от времени суток и нагрузки. Регулирование осуществляется в пределах от +/- 10 до 16%. В некоторых случаях устанавливается полностью автоматических механизм, который поддерживает нужный режим работ самостоятельно. Прочие варианты зависят от оперативного управления из диспетчерского пункта или ОПУ.

Что касается принципа работы, то он выполнен следующим образом:

1. Имеется анцапфа, которая путем выкручивания пружины меняет число обмоток. При обычных условиях 33 оборота предполагает изменение количества витков на 1 единицу. Мера регулирования во многом определяется отстройкой шага.
2. Для автоматизации процесса подключается механический мотор, который отстроен для выполнения ровно одной операции. Из ОПУ подается сигнал на электродвигатель, после чего происходит регулирование.
3. Для более быстрого реагирования необходимо задействовать телемеханику, которая обеспечивает процесс из диспетчерского пункта.

Варианты схематических решений

При конструировании блоков питания, обеспечивающих экономное расходование электроэнергии и исключающих тепловые потери в сердечнике трансформатора, возможны следующие варианты:

• Установка в выходных цепях обычных переключателей витков.
• Применение в тех же цепочках коммутаторов релейного типа.
• Использование в выходных управляющих линиях современных симисторных переключателей.
• Применение в преобразовательной схеме программируемого электронного коммутатора (контроллера).

Далее каждый из этих способов управления выходным напряжением будет рассмотрен более подробно.

Простой блок переключения

Этот тип коммутатора может быть выполнен в виде обычного галетного переключателя, рассчитанного на определенное число положений ручки управления. Каждому из них соответствует заданное количество витков вторичной катушки трансформатора, с увеличением числа которых возрастает его выходное напряжение.

Важно! К преимуществам этого способа следует отнести простоту реализации, а к недостаткам – неудобство постоянного переключения ручки, которой приходится управлять вручную. Кроме того, коммутации в этом случае происходят очень медленно и приводят к паразитным переходным процессам в выходных цепях, обладающих высокой индуктивностью. Кроме того, коммутации в этом случае происходят очень медленно и приводят к паразитным переходным процессам в выходных цепях, обладающих высокой индуктивностью

Кроме того, коммутации в этом случае происходят очень медленно и приводят к паразитным переходным процессам в выходных цепях, обладающих высокой индуктивностью.

Релейный

Принцип этого метода управления выходными каскадами БП основан на применении специальных коммутирующих элементов, называемых реле. С их помощью удается существенно повысить скорость переключений и исключить появления больших всплесков напряжения (тока). Со схемой такого коммутатора можно ознакомиться на приведенном справа рисунке.

Из нее видно, что для управления положением контактов реле используется отдельная катушка, напряжение с которой выпрямляется и подается на простейший электронный модуль, выполненный на основе транзисторов.

Поэтому переходные процессы в данной схеме заметно меньше, а опасность возникновения перенапряжений в выходных цепях существенно снижается. С другой стороны, контакты реле со временем снашиваются, а сильное искрообразование зачастую приводит к нарушениям в нормальной работе преобразователя. Гораздо надежнее некоторые типы полупроводниковых приборов (симисторы, например), при коммутации которых в цепях исключаются паразитные помехи.

Симисторный

Симисторная схема управления переключением обмоток (точнее – ее пример) приведена на рисунке слева. В данной ситуации коммутация витков выходной катушки осуществляется посредством электронных переходов специальных полупроводниковых приборов – симисторов. Для управления их переключением в схеме предусмотрен электронный модуль, срабатывающий по сигналу, поступающему от пользователя.

В данном случае для развязки управляющих и коммутирующих цепей применены оптические пары того же симисторного типа. Сигнал на их входные элементы поступает с выходов транзисторов, управляемых электронным коммутатором на операционных усилителях. В состав симистороной схемы управления выходными напряжениями входят:

• Блок питания на стабилизаторе VR1.
• Модуль задержки включения, выполненный на транзисторах VT1-VT3.
• Блок индикации на светодиодных элементах LED1-LED3.
• Типовой сдвоенный компаратор LM393.
• Логика типа 74HC86.
• Оптроны MOC3083.
• Входной делитель R6-R7.

В процессе настройки этой схемы резистором R7 выставляется фиксированное входное напряжение, поделенное делителем R6-R7 на десять. Пример: при поступлении с БП напряжения 20 Вольт, его величина на не инвертируемых входах LM393 составит всего 2 Вольта. А резисторы R8, R10 служат для выставления пороговых напряжений переключения