Статья посвящена группе трехфазных трансформаторов, которые применяются в очень больших количествах, но которые, при этом, в техническом плане слабо регламентированы. Речь идет о трансформаторах малой мощности (до 5 кВА) и о низковольтных силовых трансформаторах. Автор на основе разработанных техноценологических моделей трансформаторных комплексов впервые рассчитал количество находящихся в эксплуатации трансформаторов данного типа. Также впервые оценена энергоэффективность указанного оборудования и высказаны предложения по регламентированию его технических параметров.
Область применения трансформаторов малой мощности и силовых низковольтных трансформаторов
Профессиональное научно-техническое сообщество электроэнергетиков всегда уделяло большое внимание всем элементам сети электроснабжения, в том числе и трансформаторам. При этом, силовые, измерительные и специальные трансформаторы рассматриваются, изучаются с разных технических аспектов. Но есть, без преувеличения, огромная «армия» трансформаторных устройств, которые по непонятным причинам не попадают в поле зрения специалистов. Это трехфазные трансформаторы мощностью до 5 кВА, а также трехфазные трансформаторы хоть и силовые, но классов напряжений до 1000 В. Их мощность, так как обе обмотки низковольтные, в большинстве случаев составляет до 250 кВА.
Наиболее часто трансформаторы с указанными характеристиками мощности и классов напряжений применяются для питания/электроснабжения:
- электросварочных аппаратов при выполнении электросварочных работ на самых различных предприятиях всех отраслей экономики;
- электрифицированного инструмента в самом различном ассортименте;
- комплексов светильников местного освещения;
- цепей управления и сигнализации лифтов;
- самых различных приборов и устройств в медицинских учреждениях;
- судовых агрегатов, приборов и устройств;
- гальванических устройств;
- для создания безопасной сети электроснабжения с контролем изоляции.
Технические характеристики трансформаторов малой мощности и силовых низковольтных трансформаторов различных производителей приведены в таблицах 1-4.
В таблице 1 даны параметры сварочных трансформаторов одного из многих производителей данной группы трансформаторов.
Таблица 1. Характеристики сварочных трансформаторов
В таблице 2 даны характеристики многочисленной группы трансформаторов, предназначенных для электропитания различного инструмента и освещения. Эти трансформаторы по сложившейся традиции условно обозначают буквами ТСЗИ; при этом символы ТСЗ — установлены стандартом и обозначают трансформаторы трехфазные сухие защищенные, а вот обозначение «И» — инструментальные сложилось исторически и принято профессиональным сообществом.
В таблице 3 представлены трансформаторы, основное назначение которых — гальваническая развязка сети питания и потребителей. Это необходимо для обеспечения соответствующего уровня безопасности, в частности, при электроснабжении медицинских учреждений. В таблице 4 приведены характеристики еще одной очень большой группы низковольтных трансформаторов, особенностью эксплуатации которых являются объекты морского и речного транспорта. Данные трансформаторы должны быть надёжно предохранены от попадания воды, а также должны работать под углом к вертикали (выдерживать наклоны из стороны в сторону).
Варианты конструктивного исполнения всех перечисленных выше трансформаторов приведены на рисунках 1-4.
Таблица 2. Характеристики инструментальных трансформаторов
Таблица 3. Характеристики разделительных трансформаторов
Рис. 2. Инструментальный трансформатор типа ТСЗИ
Рис. 3. Разделительные трансформаторы разных производителей
Таблица 4. Характеристики судовых (морских) трансформаторов
Оценка количества эксплуатируемых в России трансформаторов малой мощности и силовых низковольтных трансформаторов
Возможно, тему трансформаторов малой мощности и силовых низковольтных трансформаторов не стоило бы поднимать, если бы их количество исчислялось тысячами. В конце концов, суммарная мощность всей совокупности в общем объеме трансформируемой электроэнергии была бы не так уж и велика. Однако оценка, выполненная автором на основе разработанной техноценологической модели трансформаторного комплекса [1, 2], показала впечатляющие цифры. О значительном количестве трансформаторов малой мощности упомянуто в работе [3]. Результаты авторских расчетов приведены в таблице 5. Расчет общего количества трансформаторов малой мощности и силовых низковольтных трансформаторов в первом приближении был ограничен мощностью 63 кВА.
Как видно из результатов расчетов по авторской модели на базе техноценологической парадигмы, даже если ограничиться мощностью 63 кВА, то количество данного трансформаторного комплекса составит почти 6,5 миллиона штук, а их общая трансформаторная мощность будет насчитывать почти 32 тысячи МВА. При этом, по расчетам автора [4], общее количество силовых распределительных трансформаторов (мощностью от 25 до 6300 кВА) составляет примерно 3 миллиона штук, а их суммарная мощность — около 850000 МВА.
Таблица 5. Общее количество трансформаторов малой мощности
Нормирование и регламентирование характеристик трансформаторов малой мощности и силовых низковольтных трансформаторов
Технические характеристики указанных трансформаторов регламентируют всего два стандарта:
- ГОСТ ГОСТ 19294-84. Трансформаторы малой мощности общего назначения. Общие технические условия.
- ГОСТ 9879-76. Трансформаторы силовые судовые. Основные параметры.
При этом ни один из указанных стандартов не регламентирует характеристики потерь трансформаторов. Складывается парадоксальная ситуация! Стиральные машины, другая бытовая техника аналогичных мощностей обязана иметь класс энергоэффективности. А большое количество промышленных устройств, потребляющих огромную мощностью — остается за рамками регламентов. Получается этакая хромая энергоэффективность.
По расчетам автора, полученное выше количество трансформаторов в год «теряет» электроэнергии на 81 миллиард рублей — это примерно годовой бюджет Тоской, Вологодской областей, Удмуртской Республики на 2020 год.
Заключение
Таким образом, очевидно, что проблемой энергосбережения, нормированием энергоэффективности должны быть охвачены все группы трансформаторного оборудования. Иначе энергоэффективность будет в нашей стране еще очень долго оставаться «хромой».
Выражаю искреннюю благодарность ГК «Трансформер» за предоставленные материалы (технические и другие данные).
Автор: независимый эксперт, кандидат технических наук Юрий Михайлович Соколов-Савинцев
Список литературы.
- Савинцев Ю. М. «Экспертный анализ рынка силовых трансформаторов: Часть 1: I-III габарит»/Юрий Михайлович Савинцев. — [б.м.]: — Издательские решения, 2015. — 86 с.
- Савинцев Ю. М. «Методология прогнозирования рыночного спроса на электрооборудование сетей электроснабжения на базе ценологической парадигмы». Электронный ресурс. Дата обращения 26.08.2021.
- Ермолин Н. П. «Расчет трансформаторов малой мощности». Дата обращения 26.08.2021.
- Савинцев Ю. М. «Теоретические основы моделирования трансформаторных комплексов в распределительных электросетях. Парадигмы». Электронный ресурс. Дата обращения 26.08.2021.
