Особенности использования силовых трансформаторов

Принципы, которые используются сейчас в системах обеспечения объектов электроэнергией, были заложены достаточно давно, однако, используются и сейчас. Возможность обеспечения передачи электроэнергии с минимальными потерями появилась с тех пор, как был изобретен генератор переменного тока и силовой трансформатор. Можно с уверенностью сказать, что уже более ста лет используются системы доставки электроэнергии к потребителю, которые, в упрощенном виде можно представить как <генератор - трансформатор - линия электропередачи - трансформатор - потребитель>. Конечно, неизменность принципа организации электроснабжения не означает, что все эти годы не менялась конструкция оборудования.

Силовой трансформатор как часть системы электроснабжения

Под это понятие попадают устройства, которое преобразует переменный ток одного напряжения в другое без использования электронных схем и без потери мощности. Конечно, небольших потерь мощности полностью избежать невозможно, однако, современные трансформаторы имеют очень высокий коэффициент полезного действия и, в зависимости от конструкции, потери могут составлять от 1 до 3 процентов. По тому, какое напряжение получается на выходе вторичной обмотки, такие устройства делятся на повышающие и понижающие. Повышающие трансформаторы используются на электростанциях, для, если можно так выразиться, подготовки электроэнергии к передаче на большие расстояния. Для лучшего понимания можно привести следующую аналогию -- если необходима доставка грузов, груз перед доставкой упаковывают для обеспечения его сохранности в пути. Необходимость повышения напряжения связана с минимизацией потерь энергии из-за электрического сопротивления проводов высоковольтных линий передачи. Это становиться понятным, если учесть, что мощность тока определяется произведением его силы на напряжение, в свою очередь, потери в линиях электропередачи прямо пропорциональны силе передаваемого тока. Таким образом, увеличивая напряжение с помощью повышающего силового трансформатора и, тем самим, уменьшая силу передаваемого тока можно достичь значительного уменьшения потерь. Конечно, бесконечно повышать напряжение в таких линиях невозможно, однако, сейчас уже существуют высоковольтные линии электропередачи напряжением более миллиона вольт. Соответственно, перед тем, как электроэнергия поступает к потребителю, напряжение электрического тока понижается с помощью понижающих силовых трансформаторов.

Особенности охлаждения понижающих трансформаторов

Эти устройства можно разделить на две группы, которые характеризуются системой применяемого в них охлаждения. По этому критерию можно выделить трансформатор с масленым охлаждением и сухой трансформатор, охлаждение которого происходит при помощи естественной или принудительной конвекции воздуха. Причиной нагрева этих устройств является тепло, выделяемое первичной и вторичными обмотками при прохождении через них электрического тока, а также нагревом сердечника. Естественно, что чем больше большую мощность может преобразовать такой трансформатор, тем эффективнее должна быть система его охлаждения. Система охлаждения с использованием масла гораздо эффективнее, поскольку обеспечивает непосредственный контакт греющихся элементов с маслом, теплопроводность которого значительно выше воздуха. Такая конструкция полностью герметична, не боится атмосферных воздействий и может устанавливаться как в отдельно стоящих постройках, так и на столбах, если необходимо обеспечить подачу электроэнергии незначительной мощности, например, для бытовых нужд небольшого поселка. В городах и на крупных предприятиях для этих целей оборудуются специальные трансформаторные подстанции, в которых может быть установлено несколько таких устройств. Однако, эти устройства являются источником повышенной опасности, в случае превышения допустимой мощности возможен взрыв герметичного кожуха и возгорание охлаждающего масла. Сухие трансформаторы более безопасны с точки зрения эксплуатации, однако, подвержены влиянию атмосферных воздействий, агрессивных сред,  пыли и обладают большими размерами при той же мощности. Тем не менее, их можно устанавливать в непосредственной близости от потребителя, например, в здании крупного цеха, где такое решение позволит уменьшить потери электроэнергии.