Deus ex трансформатор

Info 16.01.2014 - 20:32

- Уолтер!

- Я опять гудел? Я думал, что про себя.

- Не про себя!

- Прости, Оливия… Ничто не гудит так, как киловольт. У него особый тон. В природе нет ничего подобного.

(из Голливудских ляпов)

Силовой трансформатор, или бочка с киловольтами

В принципе, актеру Джону Ноублу фразу про «гудящий киловольт» можно и простить. Но вот для доктора наук Уолтера Бишопа такое заявление уже могло бы служить поводом для возвращения в психиатрическую клинику! Впрочем, в фильме и без того предостаточно глупостей – и это при том, что он относится к научной фантастике.

Заявляю, как электромонтажник: если что и может гудеть, то уж никак не «киловольт»! Гудят обмотки, магнитопровод – и тон этого звучания зависит от частоты переменного тока, а никак не от напряжения.

Все – с Голливудом разобрались, вернемся к нашим силовым трансформаторам. Как правило, их рабочая частота - 50 герц, зато диапазон напряжений варьируется от 0,22 до 1500 киловольт. От всех остальных трансформаторов они отличаются солидными размерами, то есть эти электрические машины - стационарные. Для транспортировки некоторых, например, построены целые железнодорожные ветки! Это обусловлено тем, что каждое такое устройство обслуживает сразу множество потребителей: жилой дом, микрорайон, завод и так далее. Мощность  - вплоть до миллионов кВА (килоВольт*Ампер);  габариты соответствующие.

 Большой ток передавать на большие дистанции (от производителя к потребителям) невыгодно – нужны слишком толстые провода. Передают всегда высокое (десятки и сотни киловольт) напряжение. Но потребителю такие напряжения не нужны: одно дело – 220 кВ в тайге и совсем другое – в электробритве! Поэтому по обеим сторонам линий электропередачи ставятся наши устройства, которые трансформируют (преобразуют) электрическую энергию к виду, наиболее целесообразному в данной ситуации: понижают или повышают выходное напряжение.

Классифицируются силовые трансформаторы по количеству фаз (одна или три) и по номинальному напряжению (которое, кстати, обычно можно немного настроить – иногда это необходимо). Так же различаются габаритами, которые зависят от мощности. По конструкции устройства делятся на сухие и масляные; последние применяют гораздо чаще (высокий КПД, хорошая защита от перегрева, низкая стоимость эксплуатации). 

Масло заморское, трансформаторное!

Масляные трансформаторы – это такие герметически закрытые баки, внутри которых находятся обмотки и магнитопровод. Бак наполнен трансформаторным маслом (под атмосферным давлением). Так же имеется расширитель (для охлаждения паров масла) и обязательно – аварийный клапан, который должен открыться при повышении давления внутри трансформатора (при перегреве в результате замыкания, например).

Масло не простое: в нем не должно быть воды, оно должно обладать высокими изоляционными свойствами и работать в широком диапазоне температур.

Почему именно масло? Потому что чем тоньше слой диэлектрика, тем выше его электрическая прочность. А масло дает очень тонкую пленку, что в высоковольтных устройствах имеет решающее значение (высоковольтные кабели, кстати, тоже часто наполняют маслом).

Масляные трансформаторы применяют везде, где только возможно: начиная от распределительных подстанций ГЭС до будки возле дома, где тоже прячется бочка с проводами. Всем масляники хороши: дешевые, неприхотливые, могут долго работать с перегрузкой (лично доливал масло в такой «самовар»)… Одно плохо – как ни крути, маслонаполненный бак с электричеством остается самой настоящей бомбой.

Испортился аварийный клапан, замкнули обмотки – все. Жахнет так, что мало не покажется! Оттого-то между трансформаторами на ГЭС бетонные стены метровой толщины; оттого по всему микрорайону натыканы специальные здания – трансформаторные подстанции.

Сухой трансформатор: дрова не взрываются

Некоторые говорят, что трансформаторное масло горит. Другие считают, что «будущее принадлежит сухим трансформаторам». Как бы то ни было, но сухие трансформаторы не делают на напряжения выше 35 кВ и мощность их тоже не превышает каких-то там 16000 кВА, что довольно бледно выглядит на фоне масляников, с их мегавольтными напряжениями и мощностями в миллионы кВА… И это еще не все. Ахиллесова пята «сухарей» - температурный диапазон.

Нагрелся трансформатор – обмотки расширились; остыл – сжались. Но у металлов и диэлектриков разные коэффициенты температурного расширения, из-за чего в изоляции сухого трансформатора со временем появляются микротрещины. Потом – пробой… Изоляция обугливается, следующая остановка – короткое замыкание! Большое спасибо за фейерверк, принесите еще один трансформатор.

Если размещать устройства внутри помещений, где зимой их не будет засыпать снег а летом – поджаривать солнце, все не так плохо. В основном сухие трансформаторы так и эксплуатируют. К плюсам можно отнести компактность, удобство эксплуатации и возможность разместить ближе к потребителю, с целью экономии на кабелях, потерях электроэнергии и строительстве трансформаторных подстанций.