Co je to transformátor a jak funguje?

Výkonové transformátory mají široké praktické využití. Tato elektromagnetická zařízení se používají, když je potřeba zvýšit napětí na straně zátěže.

Jak fungují výkonové transformátory

Provoz výkonového transformátoru nastává v důsledku elektromagnetické indukce. Při přivedení proudu na primární vinutí se mezi vinutími vytvoří adheze, která způsobí elektromotorickou sílu. To přispívá ke vzniku střídavého magnetického toku v magnetickém obvodu.

V tomto případě je pro získání napětí na sekundárním vinutí důležitý poměr závitů mezi vinutími výkonového transformátoru. Tento poměr je určen tím, jakou úlohu musí transformátor vyřešit: zvýšit nebo snížit napětí.

Jak fungují výkonové transformátory

Klíčovou součástí každého zařízení je magnetický obvod (jádro) se dvěma nebo více vinutími. Je vyroben z oceli s vysokou magnetickou permeabilitou. Má schopnost rychle magnetizovat i ve slabých magnetických polích a rychle se demagnetizovat v nepřítomnosti magnetického pole. Jádro je vyrobeno z tenkých plechů, takže tyče jsou vepsány do kruhu.

Vinutí výkonového transformátoru je vyrobeno z mědi nebo hliníku. Každý závit ve vinutí je izolován od magnetického jádra a ostatních závitů vinutí. Mezi hlavními prvky tzv. aktivní části transformátorů, tedy vinutími, magnetickým jádrem a dalšími konstrukčními prvky, je speciálně ponechán prostor, aby chladivo (olej) mohlo cirkulovat a tím odvádět teplo z vinutí a magnetického jádra. Elektrický proud je přiváděn do primárního vinutí a po jeho transformaci v transformátoru je ze sekundárního vinutí odváděn sekundární proud, který se od primárního liší transformačním koeficientem, který závisí na poměru počtu závitů v primárním vinutí. a sekundární vinutí (obr. 1).

Rýže. 1. Návrh výkonového transformátoru: 1 – primární vinutí s počtem závitů w₁; 2 – sekundární vinutí s počtem závitů w₂; 3 – magnetické jádro; 4, 5 – třmen magnetického obvodu

Základní konstrukční prvky výkonových transformátorů

1. Pro elektrické připojení vinutí vysokého (VN), středního (VN) nebo nízkého (NN) napětí k odpovídajícím zařízením elektrické sítě (generátory, motory, elektrické vedení atd.) slouží průchodky různých typů a provedení. instalované na transformátorech. Například průchodky na straně VN mají vysoké jmenovité napětí, zatímco průchodky na straně NN jsou určeny pro vysoké jmenovité proudy, což přímo ovlivňuje jejich konstrukci a velikost.

2. Pro regulaci napětí a podle toho i proudu na primárním a sekundárním vinutí transformátoru změnou transformačního poměru v důsledku elektrického zapojení různého počtu závitů vinutí se používají dva typy spínačů. Jeden z nich provede výhybku, tzn. regulace, pod zátěží (OLTC), a druhý dělá spínání bez zátěže a bez napětí (ONV), což znamená spínání bez buzení. Oba typy spínačů se obvykle instalují do vysokonapěťových vinutí, protože mají nižší hodnoty jmenovitého proudu, což je důležité zejména u přepínačů odboček pod zatížením kvůli nutnosti uhasit nižší energii generovanou při spínání, než kdyby byla na nízkonapěťová strana.

3. Olejový chladicí systém je instalován na vysoce výkonných olejových transformátorech. Chlazení oleje je:

• přírodní;
• přírodní s foukáním;
• nucený – se směrovým pohybem oleje;
• nucený s foukáním;
• nucený olej-voda.

Další přílohy

Další nástavce zlepšují činnost výkonových transformátorů (obr. 2). To zahrnuje:

1) ochrana, která vypíná transformátor nebo dává varovné signály – plynové relé. Princip činnosti plynového relé pro ochranu transformátoru je založen na monitorování tlaku plynu. Relé je zapuštěno v olejovém potrubí transformátoru mezi nádrží a konzervátorem. Při náhlém zvýšení teploty, ke kterému může dojít např. vlivem elektrického výboje uvnitř nádrže transformátoru, se olej začne rozkládat a uvnitř transformátoru se začne tvořit plyn. Zahřáté plyny mají tendenci vstupovat do expandéru zařízení a procházet tělem relé;

2) ochranný systém proti zvýšení tlaku chladicí kapaliny, který funguje automaticky;

3) indikátory teploty – měří teplotu oleje v zařízení naplněném olejem;

4) zařízení, které měří hladinu oleje;

5) systém filtrace a sušení oleje;

6) absorbéry vysoušedla pro kondenzát vytvořený pod krytem transformátoru zabraňují jeho vnikání do oleje.

Rýže. 2. Doplňkové funkce pro řízení, monitorování a diagnostiku transformátorů používaných při výrobě výkonových transformátorů společností SVEL Group

Typy a typy výkonových transformátorů

Jaké typy výkonových transformátorů existují? Výkonové transformátory lze rozdělit podle různých základů.

Podle počtu fází Existují jednofázové a třífázové transformátory. Třífázové se používají v rozvodnách a jsou běžnější.

Podle počtu závitů – dvouvinuté a třívinuté transformátory.

Podle úkolu nebo účelu Transformátory lze použít ke zvýšení nebo snížení napětí.

V místě instalace – instalované uvnitř a instalované venku (obr. 3).

Rýže. 3. Transformátor instalovaný v JE Kursk

Podle parametru převedeného elektrického napětí Existuje transformátor výkonového proudu a transformátor výkonového napětí.

Výkonové transformátory proudu převádějí proud bez změny jeho výkonu.

Transformátory napájecího napětí pomáhají získat požadované napětí ze zdroje střídavého proudu, jako je průmyslová síť.

Podle typu dielektrika Existují suché výkonové transformátory (s litou nebo vzduchovou izolací) a výkonové transformátory plněné olejem.

Suché výkonové transformátory s litou pryskyřicí (obr. 4) mají řadu výhod:

• kompaktní velikost;
• široký rozsah přípustných teplot (až –60 °C);
• zvýšená požární a ekologická bezpečnost;
• snížená hladina hluku;
• jednoduchost instalace;
• odolnost vinutí proti vlhkosti a znečištění.

Rýže. 4. Základní konstrukční prvky suchých transformátorů

Výkonový olejový transformátor má širokou škálu aplikací v průmyslu. Konstrukčně se jedná o pouzdro (nádrž) s jádrem a vinutími v něm ponořenými a naplněnými transformátorovým olejem.

• nízká hladina hluku;
• není potřeba předlisování vinutí a větší opravy po celou dobu životnosti;
• drobné dodatečné ztráty v kovových konstrukcích.

Skupina SVEL má závody na výrobu suchých transformátorů a transformátorů plněných olejem v Jekatěrinburgu. Všechny transformátory jsou vyráběny s plnou kontrolou v každé fázi výroby, montáže a testování a splňují požadované standardy kvality.