Трансформатори пожежо- та вибухобезпечні

Звичайне трансформаторне масло горюче, а його пара разом з повітрям може створювати вибухові суміші. Тому виникла потреба в трансформаторах пожежо- та вибухобезпечних.

Існує кілька рішень. Одним з них є заповнення бака не горючим не вибухаючим маслом.. 1935 р. у ВЭИ був розроблений рідкий не горючий діелектрик совол, а дещо пізніше - менш в’язкий совтол.

У будовах суспільного характеру, на шахтах, в цехах заводів і т. д. потрібні сухі трансформатори або залиті спеціальною не горючою та вибухобезпечною рідиною. Наприклад, у США широко розповсюджена рідина піранол.

Совтол за своїми ізоляційними властивостями та охолоджуючою здібністю рідина близька до мінерального трансформаторного масла, але без окислювання та хімічно стійка.

Поряд з цим совтол має низку недоліків: велика вартість, висока чутливість до забруднень, потребує заміни деяких застосовуваних у трансформаторобудуванні матеріалів іншими. Крім того, під дією електричної дуги (наприклад, при пробої всередині трансформатора) виділяє хлористий водень, шкідливий для здоров’я людини.

Інше можливе рішення цього питання – сухий трансформатор. Відсутність масла й масляного господарства становить його важливу перевагу, але умови охолодження й ізоляції гірші, ніж у масляному. Обмоткова мідь має скляну або азбестову ізоляцію на спеціальному лаку, який тривалий час витримує 160°С. Кожна обмотка окремо просочується теплостійким лаком та запікається при високій температурі. Крім того, просоченню й запіканню піддається вся активна частина трансформатора.

Допускається середній за опором перегрів обмотки на 80°С й температура найбільше нагрітої точки обмотки 140÷155°С при температурі оточуючого повітря 40°С.

Третє можливе рішення – трансформатори із заповненням бака поверх масла інертним газом при звичайному тиску. Для цього може застосовуватись азот. Після відповідної обробки вміст кисню в маслі зменшується до кількох часток відсотка, а в експлуатаційних умовах за наявності досить надійних ущільнень та волого- й киснепоглинаючих фільтрів, не перевищує 1%. Але зменшення вмісту кисню до 3% уже робить ці трансформатори пожежо- та вибухобезпечними, хоча вони й потребують оглядів та догляду.

Подальшим розвитком трансформаторів є трансформатори зі стисненим газом у баці трансформатора. Як газ рекомендується азот або вуглекислота під тиском 40 атм. Такі трансформатори можливо виконувати на температури для осердя 300÷325°С та для обмотки 200°С при використанні високо теплостійких ізоляційних матеріалів. Розміри трансформатора зменшуються до 75%, особливо при підвищених частотах (600÷1200 Гц).

 

 

Зварювальні трансформатори

Це знижуючі однофазні сухі трансформатори з вторинною напругою при холостому ході (60÷75) В. Ця напруга необхідна для надійного запалювання електричної дуги. При номінальному навантаженні вторинна напруга зменшується до 30В.

При роботі зварювальних трансформаторів коротке замкнення (к. з.) є нормальним експлуатаційним режимом. Тому для обмеження струму к. з. та стійкого горіння дуги такий трансформатор повинен мати круто спадаючу зовнішню характеристику, а ланцюг зварювального струму повинен мати значну індуктивність. Для цього в зварювальних трансформаторах первинну та вторинну обмотки розміщують на різних стержнях магнітопроводу, внаслідок чого опір короткого замкнення Z_к та напруга u_к у них в кілька разів більші, ніж у звичайних силових трансформаторів.

 

а) б)

Рис. 5.6. Електрична схема (а) та зовнішні характеристики (б) зварювального трансформатора: 1-трансформатор; 2-реактор зі змінною індуктивністю; 3-електрод; 4-зварювана деталь

 

Звичайно в зварювальних трансформаторах послідовно з вторинною обмоткою вмикають реактор L з регульованою індуктивністю (рис.5.6,а). Регулюючи індуктивність реактора (зміною повітряного зазору в його магнітопроводі), змінюють форму зовнішньої характеристики 1 або 2 трансформатора (рис. 5.6,б) і струм дуги I₂₁ або І₂₂, відповідний напрузі горіння дуги U_g.

В деяких конструкціях реактор безпосередньо убудовується у зварювальний трансформатор.

Рис. 5.7. Електромагнітна схема зварювального трансформатора з убудованим реактором

 

Такий трансформатор має три обмотки: первинну 1(рис. 5.7), вторинну 3 та обмотку реактора 4, розташовані на спільному магнітопроводі. Середнє ярмо 2 є спільним для ланцюгів трансформатора й реактора. Обмотки 3,4 увімкнені таким чином, що магнітний потік, створений обмоткою реактора 4 в ярмі 2, спрямований проти основного потоку, створюваного первинною обмоткою 1. Завдяки цьому суттєво зростає магнітне розсіювання в трансформаторі при відносно не великому поперечному перерізі ярма 2. У зв’язку з наявністю в ланцюзі навантаження великої індуктивності зварювальні трансформатори працюють з низьким cosφ=0,4÷0,5.

Застосовуються й зварювальні трансформатори, в яких первинна обмотка закріплена нерухомо на магнітопроводі, а вторинна переміщується відносно первинної, змінюючи взаємоіндуктивний зв’язок між обмотками і таким чином регулюючи вторинну напругу.

Інші конструкції та схеми зварювальних трансформаторів наведені [22].

 

Контрольні запитання

 

1. Навіщо використовують вимірювальні трансформатори? Чи тільки для вимірювання? Які існують вимірювальні трансформатори?

2. Охарактеризуйте будову, особливості роботи, погрішності, класи точності, області застосування трансформаторів напруги.

3. Охарактеризуйте будову, особливості роботи, погрішності, класи точності трансформаторів струму. Чи допустимий режим холостого ходу таких трансформаторів? Чому?

4. Які принципи будови випробувальних трансформаторів? Навести приклади та пояснити особливості роботи й конструкції.

5. Поясніть області застосування, особливості конструкції різних варіантів пожежо – та вибухобезпечних трансформаторів.

6. Поясніть особливості конструкцій, умов роботи та області застосування зварювальних трансформаторів.