Трансформатор трехфазный и его три основных типа

Трансформатор – простейший прибор для преобразования напряжения или тока. Он настолько распространен в промышленной и бытовой технике, что, казалось бы, объяснять, как он устроен и работает, ни к чему, все и так знают. Однако и столь простое устройство во многих случаях вызывает вопросы. Например, чем трансформатор трехфазный отличается от однофазного? Зачем он нужен? Каким он вообще может быть?

Виды трансформаторов

Эти устройства бывают разными, от огромных на подстанциях до буквально микроскопических в сложных электронных приборах и радиотехнике. Различаются они по частоте напряжения питания, коэффициенту трансформации и общему назначению. Самые большие служат для передачи электроэнергии на большие расстояния. С их помощью напряжение сначала повышается (на входе линии), а затем понижается (в пункте подключения потребительских сетей). В общем, основных типов всего три:

- силовые;

- измерительные;

- специальные.

Трансформатор трехфазный может относиться к любому из этих типов, если он предназначен для работы в трехфазной сети, изобретенной великим русским электротехником Доливо-Добровольским, доказавшим ее целесообразность. Его отличие от однофазного собрата состоит в том, что он представляет собой его тройное повторение. Он имеет как минимум три входные и три выходные обмотки. Конструктивно каждая пара может быть смонтирована на собственном магнитопроводе или иметь общий, это принципиального значения не имеет. Каждая обмотка трехфазного трансформатора рассчитывается на определенный ток нагрузки, в зависимости от него выбирается сечение провода и размеры магнитопровода, изготовляемого из ферромагнитного материала. Все три вида заслуживают отдельного, пусть и не очень подробного рассмотрения.

Силовые

Самый распространенный тип служит для повышения или понижения напряжения. Внутри каждой подстанции - районной, домовой, городской, сельской или поселковой, находится трансформатор трехфазный, обеспечивающий электропитанием какую-то часть населения, живущую иногда на нескольких улицах, или предприятие. Состоит он из шести обмоток, трех первичных (с большим количеством витков) и трех вторичных (с меньшим). На первичные обмотки подается высокое напряжение, измеряемое в киловольтах, а со вторичных снимается потребительское (промышленное 380 В, называемое также линейным или межфазным, или фазное 220 В между нейтралью и фазой). Подключение трехфазного трансформатора может производиться двумя способами ("треугольником" или "звездой").

Устанавливаются подстанции из экономических соображений, для снижения потерь при транспортировке энергии. Дело в том, что чем меньше ток, тем меньше нагрев проводов линий электропередач, причем зависимость квадратичная. Увеличив напряжение в пять раз, например при одинаковой передаваемой мощности, можно уменьшить ток в такое же количество раз, а потери при этом снизятся в 25 раз.

Измерительные

Измерение параметров электрической цепи – важнейшая задача энергетики. Если необходимо определять токи относительно небольших величин, то особых сложностей нет, изобретены многие простые и надежные приборы - как магнитоэлектрические, так и цифровые. Другое дело, если ток достигает десятков ампер, или даже сотен. Тут уже требуется трехфазный трансформатор тока, на вторичных обмотках которого можно получить кратно уменьшенные величины, измеряемые обычными стандартными амперметрами. Теоретически, конечно, можно изготовить прибор, выдерживающий огромный ток и обладающий сверхмалым сопротивлением, но в этом случае рамка и весь механизм будут циклопических размеров. Да и стоимость такого амперметра окажется сравнимой с ценой всего остального оборудования подстанции, вместе взятого.

Специальные

По своему принципиальному устройству они ничем не отличаются от силовых, более того, по назначению тоже, они нужны для обеспечения электропитания. Другое дело, что характер нагрузки у них специфический. Обычно требуемая мощность очень большая и к тому же неравномерно распределена во времени. Например, сварочный трансформатор трехфазный предназначен для длительной работы в режиме почти короткого замыкания, при очень низком сопротивлении, подключенным к выходным обмоткам. При этом нагрузка носит импульсный и несимметричный характер. Примерно в таком же, мало приемлемом для обычного трансформатора режиме, работает устройство, изготовленное для питания низкоомных и очень мощных электропечей или индукторов закалки токами высокой частоты.