Системы электропитания, привода и управления промышленными процессами чаще всего реализуются с помощью электротехнических технологий. Адаптация электроэнергетических параметров к потребностям машин и технологических процессов достигается за счет использования трансформаторов различных конструкций и нестандартного исполнения.

В статье представлены отдельные трансформаторы из ассортимента компании TRAFECO Sp.J., предназначенные для промышленного применения. Помимо стандартной продукции, компания разрабатывает и поставляет трансформаторы с параметрами и конструкциями, учитывающими индивидуальные требования заказчика

Трансформаторы в силовой электронике
Силовая электроника используется во всех отраслях промышленности. Широкий спектр решений для преобразователей позволяет свободно формировать параметры электропитания в соответствии с требованиями промышленных процессов. Ключевыми элементами многих силовых электронных систем являются трансформаторы со специальной конструкцией преобразователя с малыми потерями (фото 1.). Специфика систем силовой электроники, включающая высокие частоты и искажение формы сигнала напряжения и тока, вызывает интенсивные гистерезисные потери и потери на вихревые токи в трансформаторах. При проектировании преобразовательных трансформаторов необходимо учитывать эти воздействия и минимизировать их влияние. Преобразовательные трансформаторы образуют очень широкую группу устройств — от небольших однофазных трансформаторов до многопульсных трансформаторов большой мощности.

Конструкции и материалы для производства трансформаторов
В низкочастотном диапазоне конструкция трансформаторов основана на сердечниках, пакетированных из классических анизотропных трансформаторных пластин. В зависимости от мощности, обмотки изготавливаются из медных или алюминиевых профилированных проводов или пластин. Средние рабочие частоты в десятки и даже сотни кГц позволяют отказаться от классических пакетированных сердечников трансформаторов. Отсюда возникает необходимость в современных сердечниках с низкими потерями из аморфных и нанокристаллических материалов. Высокая индуктивность насыщения этих материалов (1,2-1,5 Тл) позволяет уменьшить массу трансформаторов.

Для средних частот эффективно применяются ферриты, которые, несмотря на низкую индуктивность насыщения (0,4-0,5 Тл), используются во многих трансформаторах и дросселях. Модульная форма ферритовых составляющих позволяет создавать сердечники с размерами, соответствующими конкретному применению. Обмотки магнитных элементов, предназначенных для применения на средних частотах, изготавливаются с использованием проводников типа литцендрат, ограничивающих дополнительные потери в обмотке. Распространенная проблема чрезмерного магнитострикционного шума перестает иметь значение для частот выше порога слышимости.

Печные трансформаторы
Печные трансформаторы часто встречаются в комбинациях из нескольких мощных, однофазных или трехфазных трансформаторов, работающих в общем корпусе (фото 2.). Это решение позволяет настроить параметры питания в для проектируемых или существующих комплектов нагревательных элементов. Для однофазных цепей очень высокой мощности предназначена так называемая схема Скотта, которая создается путем соединения двух однофазных трансформаторов в соответствующую конфигурацию. Использование схемы Скотта позволяет добиться симметричной сетевой нагрузки для питания резистивных нагревателей. В электротермии существуют также силовые трансформаторы, питающие, например, сварочные аппараты, вторичные обмотки которых проводят токи порядка килоампер.

Трансформаторы для гальванических источников питания
Силовой трансформатор в специальной конструкции является важной частью схемы гальванического выпрямителя. Первичная обмотка трансформатора, соединенная по схеме треугольника или звезды, питается от трехфазной промышленной сети или от тиристорного регулятора, который позволяет изменять выходные параметры выпрямителя. Две вторичные обмотки, расположенные по схеме звезды с соответствующими группами соединений, постоянно соединены путем прямого короткого замыкания в точках звезды. Это создает симметричную шестифазную систему из фазовых напряжений вторичных обмоток (фото. 5.). Трансформатор, питающий тиристорный регулятор, должен правильно выдерживать переходные процессы, возникающие в результате работы тиристоров.
Трансформаторная схема Скотта типа 3ТТН, питающая комплект резистивных нагревателей

Скачать PDF

M. Лукевский — Elektro.Info 12/2017