Kiváló minőségű teljesítménytranszformátor a kínai gyártótól, az IEC szabványokkal

Mi az a transzformátor?

A transzformátor egy elektromos eszköz, amely az elektromágneses indukció elvét használja a váltakozó áram feszültségének megváltoztatására, általábanfel- és lecsökkentő transzformátorok. A feszültség beállítási és leállítási folyamata során a transzformátorok a primer és szekunder tekercsek fordulatszámának változtatásával változatlanul tartják a frekvenciáját. Alapvető működési mechanizmusa az, hogy amikor a váltóáram áthalad a primer tekercsen, akkor a magban változó mágneses teret hoz létre, ami viszont elektromotoros erőt indukál a szekunder tekercsben, ezáltal lehetővé válik a feszültség és az áram közötti átalakítás: a feszültség növelése csökkenti az áramerősséget, a feszültség csökkentése növeli az áramerősséget, és ideális esetben a teljes teljesítmény állandó marad. Ez a jellemző lehetővé teszi az átviteli veszteségek nagymértékű csökkentését a nagy távolságú teljesítményleadás során, miközben biztonságosan adaptált feszültségeket biztosít a különböző eszközök számára a felhasználás helyén. A tipikus alkalmazások az alállomások óriástranszformátoraitól, a közüzemi oszlopokon elosztó transzformátoroktól a mobiltelefon-töltőkben lévő miniatűr transzformátorokig terjednek. Ezt azonban különösen meg kell jegyeznia transzformátor csak váltakozó árammal működik, egyenáramot nem tud átalakítani.

Mi a transzformátor működési elve?

A transzformátor működési elve azon alapulelektromágneses indukció törvénye. Amikor az AC áram átfolyik a primer tekercsen, váltakozó mágneses fluxust hoz létre a magban. Ez a váltakozó fluxus egyszerre köti össze a primer és a szekunder tekercset, elektromotoros erőt (EMF) indukálva minden tekercsben. Ezen az elektromágneses indukción keresztül a transzformátor elektromos energiát ad át és átalakítja a feszültséget, a két tekercs között csak mágneses csatolás van, közvetlen elektromos kapcsolat nélkül.

A feszültség transzformáció összefüggése a következő:

U1/U2 = N1/N2 = k

ahol U1, U2 a primer és szekunder feszültségek, N1, N2 a tekercsek meneteinek száma, és k a menetarány. Ha a szekundernek több fordulata van, mint az elsődlegesnek, akkor a transzformátornakfeljebb lépfeszültség; amikor kevesebb a kanyar, akkorlelépfeszültség.

Felépítés és kulcselemek

Egy transzformátor főleg az aktív részből áll, mint plmag, tekercsek, szigetelés és vezetékek, tartály, hűtőrendszer, védőeszközök és perselyek. A mag és a tekercsek, amelyeket tekercseknek is neveznek, a legfontosabb alkatrészek.

1. Mag (mágneses áramkör)

A mag biztosítja a mágneses utat, és maglábakból (függőleges szakaszok, amelyekre a tekercsek vannak felszerelve) és jármákból (vízszintes szakaszok, amelyek lezárják a mágneses utat) áll. Az örvényáram-veszteségek és a hiszterézis veszteségek csökkentése érdekében a mag általában egymásra épülőszilícium acél laminálások, mindegyiket szigetelő lakkal vagy oxidréteggel vonják be, hogy elszigeteljék őket egymástól. Az alapvető konfigurációk főkéntmag-típusú(tekercsek veszik körül a mag lábait, gyakori a teljesítménytranszformátorokban) illhéj típusú(a mag körülveszi a tekercseket, ami alacsony szivárgási fluxust és nagy mechanikai szilárdságot eredményez, gyakran használják precíziós műszerekben és kis eszközökben).

2. Tekercsek (villamos áramkör)

A tekercsek a transzformátor elektromos áramköre, osztvaprimer tekercs és szekunder tekercs. Réz- vagy alumíniumhuzalból készülnek, nagy szilárdságú szigeteléssel. A tekercsek általában koncentrikusan vannak elrendezve (kisfeszültségű tekercselés a magszár mellett, nagyfeszültségű tekercselés kívülre tekerve). A szigetelést illetően a modern olajbemerült transzformátorok többnyire egyolaj-papír gát kompozit szigetelőrendszerpréslemezből, kábelpapírból és transzformátorolajból áll. A préslemez vastagsága jellemzően 2-5 mm, ami megbízható szigetelést tesz lehetővé magas feszültségszinteknél.

A fentiek a magelektromágneses rendszert írják le, és a következő segédrendszerek is nagyon fontosak az olajos transzformátoroknál:

Tartály:Külső tartály vasmagok, tekercsek tárolására és transzformátorolaj feltöltésére. A nagy teljesítményű transzformátorokat általában külső radiátorokkal vagy hűtőcsövekkel szerelik fel a hőelvezetés fokozása érdekében.

Transzformátor olaj:Szigetelő közegként (a levegőnél jobb szigetelési teljesítménnyel) és hűtőközegként is szolgál (a transzformátor magja és tekercselése által termelt hő az olaj konvekcióján keresztül az olajtartály falára kerül). A különböző folyáspontok szerint a transzformátorolajat különböző fokozatokra osztják, mint pl10, 25 és 45alkalmazkodni a különböző éghajlati viszonyokhoz.

Konzervátor (olajkiegyenlítő tartály):A fő tüzelőanyag-tartály fölé szerelt vízszintes üzemanyagtartály, csövekkel összekötve. Membránon keresztül választja el az olajat a levegőtől. A hőmérsékletváltozással táguló és összehúzódó olaj jellemzői alapján magasabb hőmérsékleten tárolja az olajat, alacsonyabb hőmérsékleten szállítja az olajat, ezáltal csökkenti az olaj és a levegő érintkezését, valamint megakadályozza a nedvesség felszívódását és öregedését.

Perselyek:Vezesse ki a magas és alacsony feszültségű vezetékeket a transzformátorház szigetelt kapcsaiból; Elektromos szigetelést és mechanikai támogatást biztosítanak.

Védőeszközök:Beleértve a terhelés alatti vagy terhelés nélküli fokozatkapcsolókat, a Bucher reléket (gázrelék), a robbanásbiztos kipufogónyílásokat (biztonsági kipufogónyílásokat), a víztelenítő légzésvédőket (szilikon légzőkészülékeket), a hőmérséklet-érzékelő elemeket és a kapcsolódó műszereket. Ezek az eszközök általában valós idejű megfigyelést és átfogó védelmet biztosítanak.

A transzformátorok típusai

A transzformátorok az alábbiak szerint osztályozhatók:

1. Jelentkezés szerint

Erőátviteli transzformátorok:A teljesítménytranszformátorokat főként feszültségátalakításra és energiaátvitelre/elosztásra használják az energiaellátó rendszerekben, ezek az összes transzformátor több mint 80%-át teszik ki.

Elosztó transzformátorok:Az elosztó transzformátorok általában a 35 kV alatti (főleg 10 kV/0,4 kV) alatti transzformátorokat jelentik, amelyek közvetlenül a végfelhasználókat látják el árammal.

Különleges transzformátorok:Beleértve a teszttranszformátorokat a feszültségállóság teszteléséhez, a műszertranszformátorokat (beleértve a feszültségtranszformátorokat, az áramváltókat a méréshez és a védelemhez), az AC-DC egyenirányító transzformátorokat, az elektrolízishez, galvanizáláshoz, egyenáramú hajtáshoz, kemence transzformátorokhoz, bányászati ​​transzformátorokhoz stb.

2. Hűtő és szigetelő közeg szerint

Olajba merülő transzformátorok:Az olajba merülő transzformátor vasmagja és tekercselése teljesen belemerül az ásványi szigetelőolajba, amely kiváló hőelvezetéssel és szigetelési teljesítménnyel, nagy hatékonysággal és viszonylag alacsony költséggel rendelkezik. Az olajbemerített transzformátorokat széles körben használják kültéri alállomásokon és ipari parkokban, de tűz- és robbanásmegelőzési intézkedéseket igényelnek.

Száraz típusú transzformátorok:A száraz típusú transzformátorok vasmagja és tekercselése nincs olajba merítve; Levegős vagy szilárd szigetelőanyagokat használnak, például epoxigyanta öntvényt. A száraz típusú transzformátorok tűzállóak és szivárgásmentesek, alkalmasak olyan beltéri helyekre, ahol szigorú tűzvédelmi előírások érvényesülnek, mint például sokemeletes épületek, adatközpontok, bevásárlóközpontok és kórházak.

Gázszigetelt transzformátorok:A gázszigetelésű transzformátorok viszonylag ritkák a piacon, és általában szintetikus gázokat, például SF₆-t használnak hűtő- és szigetelőközegként, amelyek speciális üzemi körülményekre alkalmasak.

3. A tekercsek száma szerint

Két tekercses transzformátor:A két tekercses transzformátorok meglehetősen elterjedtek az energiaellátó rendszerekben, amelyek egy nagy (közép) feszültségű és egy alacsony feszültségű tekercseléssel rendelkeznek (egy primer és egy szekunder tekercs).

Három tekercses transzformátor:A három tekercses transzformátornak fázisonként három tekercselése van, amelyek különböző feszültségszintekre vannak kötve (pl. nagyfeszültségű oldal, középfeszültségű oldal, kisfeszültségű oldal). Ezt a transzformátort általában olyan alállomásokon használják, amelyek több feszültségszintet igényelnek.

4. A mag/tekercselés konfigurációja szerint

Mag típusú transzformátor:A Core típusú transzformátor tekercselése körülveszi a vasmag lábait (a vasmagot a tekercs veszi körül). Ez a termék egyszerű szerkezetű, alacsony költséggel rendelkezik, és széles körben használják az energiaellátó rendszerekben.

Shell típusú transzformátor:A héj típusú transzformátor magja körülveszi a tekercset (a tekercs veszi körül a magot). Ezekkel a jellemzőkkel rendelkezik, mint például az alacsony szivárgási fluxus, a nagy mechanikai szilárdság és a kompakt méret, és gyakran használják precíziós műszerekben és kis berendezésekben.

5. A fázisok száma szerint

Egyfázisú transzformátorok egyfázisú terhelésekhez vagy háromfázisú csoportok és háromfázisú transzformátorok kialakításához.

6. Feszültségszabályozási módszer szerint

Áramkörön kívüli (terhelés nélküli) menetfokozat-váltó (feszültség-mentesítést igényel) és terhelés alatti fokozatváltó (automatikus feszültségszabályozás terhelés alatt).

7. Az elektromos csatlakozás típusa szerint

Leválasztó (szigetelő) transzformátor:A leválasztó transzformátor primer és szekunder tekercse elektromosan el van választva egymástól, csak mágneses csatoláson keresztül. Az ilyen típusú transzformátorok rendkívül nagy biztonsággal rendelkeznek, és általánosan használják orvosi berendezésekben és precíziós műszerekben az áramütés és az elektromágneses interferencia megelőzésére.

Autotranszformátor:Az elsődleges és a másodlagos tekercs egy részét osztják meg, mágneses csatolással és közvetlen elektromos csatlakozással is. Kompakt, kis méret, alacsony veszteség, de nincs elválasztás az elsődleges és a másodlagos között. Motorindításra és feszültségszabályozásra használják (pl. laboratóriumi variac).

Hogyan osztályozzák a teljesítménytranszformátorokat?

Névleges kapacitás (Sn, kVA vagy MVA):Az a látszólagos teljesítmény, amelyet a transzformátor folyamatosan képes leadni névleges feszültségen és áramerősség mellett. Ez a legfontosabb paraméter a transzformátor kiválasztásához. A kínai kapacitáskategóriák az R10-es sorozatot követik, 1,26-os szorzóval nőve (100, 125, 160, 200, 250, 315, 400, 500, 630, 800, 1000 kVA stb.). Egy ésszerű kapacitásválasztás először a maximális kompozit terhelést számolja ki, majd a következő nagyobb kapacitást választja úgy, hogy a terhelési tényező kb. 60-70%, biztosítva a hosszú távú biztonságos működést és a gazdaságosságot.

Névleges feszültség (kV):A primer feszültség megegyezik a hálózati feszültséggel; a szekunder feszültség jellemzően 5%-kal vagy 10%-kal magasabb, mint az alsó sín feszültsége (az impedancia feszültségétől és kapacitásától függően), hogy kompenzálja a vonali feszültségesést és biztosítsa a végfelhasználói feszültség minőségét.

Rövidzárlati impedancia (impedancia feszültség, Uk%):A primer feszültség százalékos aránya, amely a névleges áram keringtetéséhez szükséges a szekunder vezetéken, ha a szekunder rövidzárlatos. Ez egy kritikus jellemző, amely befolyásolja a rövidzárlati áramszinteket és a feszültségszabályozást.

Üresjárati veszteség (Po, kW):A nyitott áramú transzformátor szekunder oldaláról névleges frekvencián és névleges feszültségen fogyasztott aktív teljesítmény főként magveszteségekből (mágneses veszteségekből) tevődik össze, amelyek a gyártás minőségétől és a szilíciumacél anyag jellemzőitől függenek. Nagy teljesítményű szilíciumacél és háromdimenziós tekercsmagok használata esetén az üresjárati veszteségek jelentősen csökkenthetők.

Terhelési veszteség (Pk, kW):A szekunder rövidzárásakor felvett aktív teljesítmény és a névleges áram folyik a primerben. Főleg a tekercsekben előforduló rézveszteségből áll, és arányos a terhelési tényező négyzetével.

Hatékonyság (η):A kimenő aktív teljesítmény osztva a bemeneti aktív teljesítménnyel. A nagy teljesítményű transzformátorok nagyon magas hatásfokkal rendelkeznek; például egy 380 MVA/500 kV-os generátor fokozatos transzformátor η ≥ 99,75%-ot érhet el.

Vektorcsoport (pl. Dyn11, Yyn0):Jelzi a nagy- és kisfeszültségű tekercsek bekötési módját (Y -- csillag, D -- delta, Z -- cikcakk) és fáziseltolódásukat. Ez befolyásolja a rendszer semleges földelési módszerét és a nulla sorrendű áramút.

Hűtési mód:Pl. ONAN (Oil Natural Air Natural), ONAF (Oil Natural Air Forced), OFWF (Oil Forced Water Forced). A négybetűs kódok a hűtőközeget és a keringtetés módját határozzák meg (ON: olajos természetes cirkuláció; OF: olajos kényszercirkuláció; OD: olajirányított kényszerkeringetés; AN: levegős természetes; AF: levegős kényszerített; WF: vízforralás).

Hogyan válasszuk ki a megfelelő transzformátorokat?

A megfelelő transzformátor kiválasztásakor a névleges teljesítmény és feszültségszintek meghatározásán kívül a következő tényezőket is figyelembe kell venni:

Terhelési jellemzők:Tipikus ipari és lakossági terhelésekhez általában szabványos kéttekercses teljesítménytranszformátorokat használunk. Ha több feszültségszintre van szükség, három tekercses transzformátort kell választani, és az egyes tekercsek névleges kapacitását ésszerűen kell elosztani. Szigorú tűzbiztonsági követelményeket támasztó helyeken, például adatközpontokban és sokemeletes épületekben a száraz típusú transzformátorokat kell előnyben részesíteni.

Telepítési környezet:A kültéri alállomásokhoz általában a tűzálló válaszfalakkal ellátott olajbemerített transzformátorokat, míg beltéri környezetben a száraz típusú transzformátorokat részesítik előnyben.

Kapacitás korlátok:Beltéri alállomásokon egyetlen olajbemerítésű transzformátor maximális teljesítménye nem haladhatja meg az 1250 kVA-t; Az előregyártott alállomásokon az olajos transzformátorok maximális teljesítménye nem haladhatja meg a 630 kVA-t, a száraz típusú transzformátoroké a 800 kVA-t.

Feszültségszabályozási követelmények:Nagy feszültségingadozású vagy gyakori beállítású környezetekben terhelés alatti fokozatkapcsolóval ellátott transzformátorokra van szükség; Stabil feszültségű alkalmazásokhoz terhelés nélküli fokozatkapcsolóval ellátott transzformátor használható.

Energiahatékonysági és környezetvédelmi követelmények:Az energiatakarékossági politikáknak köszönhetően a nagy hatásfokú és energiatakarékos transzformátortermékek fokozatosan a főbb választásokká válnak. Jelenleg a 3D tekercselt vasmagos transzformátorok (amelyek üresjárati veszteségei 15-25%-kal alacsonyabbak a hagyományos laminált vasmagoknál) és az amorf ötvözetből készült transzformátorok piaci részesedése évről évre növekszik.

Speciális alkalmazások:Ha feszültségszabályozásra van szükség, autotranszformátort kell választani; Célszerűbb leválasztó transzformátort választani, ha magasabbak az elektromos biztonsági követelmények.