Трансформаторы напряжения 36 В: конструкция, применение и технические аспекты

Трансформатор напряжения (ТН) 36 В представляет собой измерительный или разделительный трансформатор, предназначенный для преобразования первичного напряжения сети до вторичного стандартного значения 36 В (или 100/√3 В для измерительных цепей). Ключевая особенность аппаратов этого класса – обеспечение безопасности и точности в цепях управления, сигнализации, питания низковольтного оборудования и в измерительных комплексах. Работа с напряжением 36 В относится к категории электроустановок с пониженной опасностью, что регламентировано ПУЭ (Правилами устройства электроустановок).

Классификация и типы трансформаторов напряжения 36 В

Трансформаторы данного класса подразделяются по нескольким ключевым признакам, определяющим их сферу применения и конструктивное исполнение.

• По назначению:
  • Измерительные трансформаторы напряжения (ИТН): Предназначены для питания измерительных приборов (вольтметров, счетчиков, ваттметров) и реле в цепях защиты и автоматики. Обеспечивают высокий класс точности (0.5; 0.2) и гальваническую развязку от высоковольтной первичной сети.
  • Разделительные трансформаторы (РТ): Основная функция – создание гальванической развязки между первичной и вторичной цепью без изменения напряжения (коэффициент трансформации ~1:1) или с его понижением. Применяются для повышения электробезопасности в особо опасных помещениях.
  • Понижающие силовые трансформаторы: Используются для питания низковольтного оборудования (цепи освещения, приводы, системы управления) от сетей 220/380 В. Имеют коэффициент трансформации 220/36 В или 380/36 В.
• По типу изоляции и охлаждения:
  • Масляные (ТМ): Обмотки и магнитопровод погружены в бак с трансформаторным маслом, выполняющим функции изоляции и охлаждения. Применяются в основном в устаревших или мощных промышленных установках.
  • Сухие (ТСЗ, ТСЛ): С литой эпоксидной изоляцией (ТСЛ) или с открытым исполнением (ТСЗ). Не требуют обслуживания, пожаробезопасны, экологичны. Наиболее распространенный тип для внутренней установки.
  • Трехфазные и однофазные: Трехфазные ТН (например, НТМИ) применяются в трехфазных сетях, однофазные (НОЛ, ЗНОЛ) – как для однофазных сетей, так и для сборки группы в трехфазную схему соединения.

Конструктивные особенности и принцип действия

Конструктивно трансформатор напряжения 36 В состоит из магнитопровода (сердечника), набранного из листов электротехнической стали, первичной (W1) и одной или нескольких вторичных (W2) обмоток. Принцип действия основан на явлении электромагнитной индукции. При подаче первичного напряжения U1 на магнитопроводе наводится переменный магнитный поток, который, в свою очередь, индуцирует ЭДС во вторичной обмотке. Напряжение на вторичной обмотке U2 определяется соотношением: U1/U2 ≈ W1/W2 = K_т, где K_т – коэффициент трансформации.

Для измерительных ТН критически важным является минимизация погрешностей: угловой δ и напряжения f. Они нормируются классами точности (0.2; 0.5; 1.0; 3.0), которые указывают на допустимую погрешность в процентах от номинального напряжения при определенной нагрузке вторичной цепи (в ВА).

Основные технические характеристики и параметры

При выборе трансформатора напряжения 36 В необходимо анализировать следующие параметры:

• Номинальное первичное напряжение (U1_ном): Напряжение сети, к которой подключается ТН (например, 6000 В, 10000 В для измерительных ТН или 220/380 В для понижающих).
• Номинальное вторичное напряжение (U2_ном): Стандартное значение – 36 В для силовых и разделительных целей. В измерительных цепях для трехфазных сетей часто используется значение 100/√3 ≈ 57.7 В, но с учетом дальнейшего понижения до 36 В для цепей управления.
• Номинальная мощность (S_ном), ВА: Полная мощность, которую трансформатор может длительно отдавать во вторичную цепь с сохранением класса точности (для ИТН) или без перегрева (для силовых).
• Класс точности: Определяет область применения. Классы 0.2 и 0.5 – для коммерческого учета, 1.0 и 3.0 – для технических измерений и защит.
• Схема и группа соединения обмоток: Для трехфазных ТН распространены схемы Y/Y_н-0 (звезда/звезда с выведенной нейтралью) и Δ/Y_н-11 (треугольник/звезда).

Таблица 1. Сравнительные характеристики типовых трансформаторов напряжения 36 В

Тип трансформатора	Назначение	Номинальное напряжение, кВ	Мощность, ВА (класс точности)	Тип изоляции
НОЛ.08 (ЗНОЛ.08)	Измерительный, защита	6/0.1; 10/0.1	до 150 (0.5; 1.0)	Литая эпоксидная
НТМИ-6 (10)	Измерительный, трехфазный	6/0.1; 10/0.1	до 300 (0.5; 1.0)	Литая эпоксидная
ТСЗ-1.5	Понижающий силовой	0.38/0.036	1500 (не нормируется)	Сухая, открытая
ОСОВ-0.25	Разделительный/понижающий	0.22/0.036	250 (не нормируется)	Сухая, пропитка

Области применения и схемы включения

Трансформаторы напряжения 36 В находят применение в различных отраслях промышленности и энергетики.

• Цепи управления и сигнализации в распределительных устройствах (РУ): Питание катушек контакторов, реле, сигнальных ламп, мотор-приводов выключателей. Напряжение 36 В обеспечивает безопасность персонала при работе в цепях вторичной коммутации.
• Освещение повышенной опасности: В соответствии с ПУЭ, в помещениях с повышенной опасностью и особо опасных (металлообрабатывающие цеха, котлы, сырые помещения) для стационарного местного освещения должно применяться напряжение не выше 36 В, а в особо неблагоприятных условиях – 12 В. Для этого используются понижающие трансформаторы 220/36 В.
• Питание низковольтного технологического оборудования: Оборудование, специально спроектированное для работы на безопасном напряжении.
• Измерительные цепи и релейная защита в сетях среднего напряжения (6-10 кВ): ТН с вторичным напряжением 100/√3 В используются для подключения измерительных приборов и защитных реле. Далее, через промежуточные трансформаторы или резисторы, может формироваться сигнал 36 В для внутренней логики шкафов управления.

Типовая схема включения трехфазной группы из трех однофазных ТН (например, НОЛ.08) в сеть 6-10 кВ для получения вторичных напряжений 100 В (между фазами) и 57.7 В (фазное) для измерительных систем, а также отпайки на 36 В для цепей управления.

Требования безопасности, монтаж и эксплуатация

Эксплуатация трансформаторов напряжения 36 В регламентируется ПУЭ, ПТЭЭП и ГОСТами. Основные требования:

• Обязательное заземление: Вторичная обмотка измерительного ТН подлежит обязательному заземлению. Это делается для защиты персонала от поражения электрическим током в случае пробоя изоляции между обмотками и для фиксации потенциала вторичной цепи. Заземляется, как правило, один вывод обмотки (обычно нейтраль Y_н или фаза «b» при неполной звезде).
• Защита от короткого замыкания: Вторичные цепи ТН должны быть защищены автоматическими выключателями или предохранителями на ток, меньший номинального тока трансформатора, для предотвращения его повреждения при КЗ.
• Запрет на работу в режиме короткого замыкания и ограничение нагрузки: Вторичная обмотка ИТН не должна быть замкнута накоротко (риск перегрева и повреждения), а нагрузка не должна превышать номинальную мощность для выбранного класса точности.
• Периодические испытания: В процессе эксплуатации проводятся измерения сопротивления изоляции, испытания повышенным напряжением промышленной частоты, проверка полярности и коэффициента трансформации.

Таблица 2. Нормы испытаний трансформаторов напряжения 36 В (сухих)

Вид испытания	Испытательное напряжение/значение	Периодичность
Измерение сопротивления изоляции мегомметром 2500 В	Не менее 1 МОм (для вторичных цепей 0.5 МОм)	1 раз в 6 лет
Испытание повышенным напряжением промышленной частоты первичной обмотки	Зависит от U1ном. Например, для ТН на 10 кВ – 42 кВ в течение 1 мин.	При вводе в эксплуатацию, после ремонта
Проверка коэффициента трансформации	Отклонение не более ±0.5% от паспортного	1 раз в 4 года, после ремонта

Ответы на часто задаваемые вопросы (FAQ)

Чем отличается трансформатор напряжения 36 В от трансформатора тока?

Трансформатор напряжения (ТН) предназначен для преобразования напряжения и работает в режиме, близком к холостому ходу. Его первичная обмотка включается параллельно сети. Трансформатор тока (ТТ) предназначен для преобразования тока и работает в режиме, близком к короткому замыканию. Его первичная обмотка включается последовательно в цепь. Запрещается оставлять вторичную обмотку ТТ разомкнутой, а ТН – замкнутой накоротко.

Можно ли использовать трансформатор 220/36 В в качестве разделительного для повышения безопасности в ванной комнате?

Да, это классическое применение. Разделительный трансформатор 220/36 В или 220/12 В создает гальваническую развязку между сетью и низковольтным прибором (например, бритвой). При пробое изоляции прибора на его корпусе не появится опасный потенциал 220 В относительно земли, так как вторичная цепь не имеет с ней связи. Это резко снижает риск поражения током.

Почему вторичную обмотку измерительного ТН обязательно заземляют?

Заземление выполняет две ключевые функции: защитную (предотвращает появление высокого напряжения на вторичных цепях при пробое изоляции между обмотками) и функциональную (фиксирует потенциал вторичной обмотки относительно земли, что обеспечивает корректную работу реле защиты и измерительных приборов, особенно в схемах с фильтрами напряжений нулевой последовательности).

Что произойдет, если превысить нагрузку на вторичной обмотке ТН?

При превышении номинальной нагрузки (в ВА) для измерительного ТН возрастут погрешности (снизится класс точности), возможно перегревание обмоток. Для силового понижающего трансформатора длительное превышение нагрузки приведет к перегреву, ускоренному старению изоляции и, в конечном итоге, к межвитковому замыканию и выходу из строя.

Как выбрать номинальную мощность трансформатора 380/36 В для питания группы станков?

Необходимо просуммировать полные мощности всех подключаемых потребителей (P_Σ), учесть cosφ и пусковые токи. Номинальная мощность трансформатора (S_тр.ном) выбирается с запасом 20-30%: S_тр.ном ≥ (1.2÷1.3)

• P_Σ / cosφ. Также важно проверить соответствие напряжения первичной обмотки сетевому (380 В).

Заключение

Трансформаторы напряжения 36 В являются критически важными компонентами в системах электроснабжения, автоматики и защиты. Их корректный выбор, основанный на анализе назначения, класса точности, мощности и схемы включения, определяет не только точность измерений и надежность работы оборудования, но и, в первую очередь, электробезопасность персонала. Соблюдение норм монтажа, заземления и эксплуатационных требований, изложенных в нормативной документации, является обязательным условием для длительной и безаварийной службы данных аппаратов. Развитие технологий ведет к увеличению доли сухих трансформаторов с литой изоляцией, обладающих улучшенными эксплуатационными и экологическими характеристиками.