Однофазные силовые трансформаторы

Однофазные силовые трансформаторы предназначены для преобразования электрической энергии в однофазных сетях переменного тока и применяются как в распределительных системах, так и в составе специализированных энергетических установок. Их использование обусловлено простотой схем, высокой надёжностью и целесообразностью в сетях с однофазной или неравномерной нагрузкой.

Назначение и область применения.

Однофазные трансформаторы широко применяются в сетях электроснабжения 0,23–35 кВ для питания бытовых и коммунальных потребителей, в системах наружного освещения, на железнодорожной инфраструктуре, а также в составе высоковольтных подстанций в виде однофазных агрегатов, объединённых в трёхфазные группы. Такое решение упрощает транспортировку, резервирование и ремонт оборудования.

Номинальные параметры.

Номинальная мощность однофазных силовых трансформаторов варьируется от единиц кВА до десятков МВА. Номинальные напряжения первичной и вторичной обмоток выбираются в соответствии с классом сети и схемой электроснабжения. Номинальные токи обмоток определяются расчётной мощностью и тепловыми возможностями конструкции. Частота, как правило, составляет 50 или 60 Гц, что соответствует параметрам питающей сети.

Конструктивные особенности.

Однофазные трансформаторы могут выполняться в стержневом, броневом или тороидальном исполнении. Наиболее распространены стержневые конструкции, обеспечивающие оптимальное сочетание механической прочности и эффективности охлаждения. Магнитопровод изготавливается из шихтованной электротехнической стали с ориентированной текстурой, что снижает потери холостого хода. Обмотки выполняются из медных или алюминиевых проводников с изоляцией, рассчитанной на заданный класс напряжения.

Энергетические характеристики.

Однофазные трансформаторы обладают высокими значениями КПД, особенно в номинальном режиме работы. Потери холостого хода зависят от качества магнитопровода и уровня магнитной индукции, а потери короткого замыкания определяются активным сопротивлением обмоток и рассеянным магнитным полем. Напряжение короткого замыкания выбирается с учётом допустимых токов КЗ и условий работы защитной аппаратуры.

Режимы работы и эксплуатация.

В однофазных сетях трансформаторы часто работают при переменной нагрузке, что требует корректного выбора мощности с учётом коэффициента спроса. В составе трёхфазных систем однофазные трансформаторы применяются для формирования трёхфазных групп, где равенство параметров и идентичность характеристик являются обязательным условием. Существенным преимуществом является возможность замены одного агрегата без вывода из работы всей группы.

Преимущества и ограничения.

К преимуществам однофазных силовых трансформаторов относятся простота конструкции, удобство транспортировки, высокая ремонтопригодность и гибкость компоновки. Ограничением является менее рациональное использование материалов при больших мощностях по сравнению с трёхфазными трансформаторами, что делает их экономически целесообразными преимущественно в сетях с однофазной нагрузкой или при необходимости модульного построения системы.

Однофазные силовые трансформаторы остаются важным элементом современных энергосистем, обеспечивая надёжное и экономически оправданное электроснабжение в широком диапазоне напряжений и мощностей, а также высокую гибкость при проектировании и эксплуатации электрических сетей.