Konstruktion og funktionsprincip for strømtransformere

Et elektrisk apparat med to, tre eller flere viklinger, der er statisk installeret i et elnet. En strømtransformator varierer vekselspænding og -strøm uden frekvensafvigelse. Den omformer, der anvendes i den sekundære strømforsyning, kaldes en step-down-enhed. Booster-konstruktioner øger spændingen og anvendes i højspændingsledninger med høj effekt, kapacitet og kapacitet.

Anvendelser

Transformere er en del af det udstyr, der bruges til at generere elektricitet. Kraftværker anvender atomkraft, fossilt, fast eller flydende brændsel, kører på gas eller bruger vandkraft, men transformerne i understationer er afgørende for, at forbruger- og produktionslinjerne kan fungere normalt.

Enhederne er installeret i netværk af industrianlæg, virksomheder i landdistrikter, forsvarskomplekser, olie- og gasudvindingsanlæg. Det direkte formål med en strømtransformator - at sænke og hæve spænding og strøm - bruges til at drive transport, boliger, kommerciel infrastruktur og netværksdistributionsfaciliteter.

Vigtigste dele og systemer

Forsyningsspændingen og belastningen er forbundet til bøsninger placeret på en indre eller ydre terminalblok. Kontakten fastgøres med bolte eller specielle stik. I oliefyldte enheder er bøsningerne anbragt udenfor på siderne af tanken eller på dækslet på det aftagelige hus.

Overførslen fra de indre viklinger sker ved hjælp af fleksible dæmpere eller gevindstænger af ikke-jernholdige metaller. Transformatorerne og deres kabinetter er isoleret fra stikkene med et porcelæns- eller plastlag. Spalter elimineres ved hjælp af pakninger af materiale, der er modstandsdygtigt over for olie og syntetiske væsker.

Kølerne reducerer oliens temperatur fra det øverste tankområde og overfører den til det nederste lag i siden. Køleenheden i en oliefyret transformator er repræsenteret ved:

• et eksternt kredsløb, der fjerner varme fra mediet;
• Et internt kredsløb, der opvarmer olien.

Der findes forskellige typer kølebokse:

• radiatorer - et sæt flade kanaler svejset i enden, arrangeret i plader til at kommunikere mellem de nederste og øverste manifolder;
• bølgeformede tanke - de er installeret i lav- og mellemstore enheder og er både temperatur sænkende tanke og arbejdstank med foldede vægge og bundkasse;
• ventilatorer - de anvendes i store transformatorenheder til tvangskøling af luftstrømmen;
• varmevekslere - anvendes i store enheder til at flytte syntetiske væsker ved hjælp af en pumpe, da tilrettelæggelsen af naturlig cirkulation kræver meget plads;
• vand-olie-enheder - rørformede varmevekslere med klassisk teknologi;
• Cirkulationspumper - hermetisk forseglede konstruktioner med fuldt nedsænket motor uden pakningspakning.

Spændingstransformationsudstyr er udstyret med regulatorer til at ændre antallet af driftsspoler. Den sekundære spænding ændres ved hjælp af en kontakt på antallet af spoler eller indstilles ved hjælp af en boltforbindelse med valg af jumperarrangement. Sådan er ledningerne på en jordet eller spændingsfri transformer forbundet. Kontrolmoduler konverterer spændinger i små intervaller.

Afhængigt af betingelserne er spændingsregulatorer opdelt i typer:

• enheder, der fungerer, når belastningen er slukket;
• elementer, der fungerer, når den sekundære vikling er kortsluttet til modstand.

Vedhæftede fil

Gasrelæet er placeret i forbindelsesledningen mellem ekspansions- og driftsbeholderen. Anordningen forhindrer nedbrydning af isolerende organiske stoffer, olie ved overophedning og mindre skader på systemet. Enheden reagerer på gasning i tilfælde af funktionsfejl, giver alarm eller lukker systemet helt ned i tilfælde af kortslutning eller farligt lavt væskeniveau.

Termokobler er placeret oven på tanken i lommer for at måle temperaturen. De arbejder ud fra princippet om matematisk beregning for at identificere den varmeste del af enheden. Moderne sensorer er baseret på fiberoptisk teknologi.

Den kontinuerlige regenerationsenhed anvendes til olieindvinding og rensning. Den producerer slagger og luft i oliemassen. Der findes to typer regenerationsenheder:

• termosiphon-enheder, der udnytter den naturlige opadgående bevægelse af opvarmede lag og passerer gennem et filter, hvorefter de afkølede strømme sænkes ned til bunden af tanken;
• kvalitets adsorptionsenheder tvinger olien gennem filtrene med en pumpe, er placeret separat på fundamentet og anvendes i overdimensionerede omformerkredsløb.

Oliebeskyttelsesmodulerne er en ekspansionsbeholder af åben type. Luften over masseoverfladen ledes gennem tørremidler af silicagel. Det adsorberende middel bliver lyserødt ved maksimal fugtighed, hvilket er et signal om at udskifte det.

Der er monteret en oliepakning oven på ekspanderen. Dette er en anordning til reduktion af luftfugtighed, der drives med tør olie fra transformeren. Den er forbundet til ekspansionsbeholderen ved hjælp af en stikdåse. Der er svejset en beholder på toppen med en indre adskillelse i form af flere vægge i form af en labyrint. Luften strømmer gennem olien, fjerner fugten, renses med silicagel og strømmer derefter ind i oliekonservatoren.

Kontrolanordninger

Trykbegrænsningsanordningen forhindrer en nødsituation med overtryk på grund af kortslutning eller alvorlig oliedesektion og er indbygget i konstruktionen af kraftige enheder i overensstemmelse med GOST 11677-1975. Anordningen er udformet som et udledningsrør, der skråner mod transformatorens dæksel. I enden er der en forseglet membran, som kan foldes ud med det samme og lader udstødningsgassen passere igennem.

Desuden er der andre moduler installeret i transformeren:

1. Oliebeholdningssensorer i tanken, der er forsynet med en skive eller fremstillet i form af et glasrør af kommunikerende beholdere, er placeret for enden af ekspanderen.
2. De indbyggede transformatorer er placeret inde i enheden eller i nærheden af jordslangen på siden af bøsninger eller på lavspændingssamleskinner. I dette tilfælde er der ikke behov for et stort antal separate omformere i understationen med intern og ekstern isolering.
3. Detektoren for brændbare urenheder og gasser registrerer brint i oliemassen og presser det ud gennem membranen. Anordningen viser den indledende gasningsgrad, før den koncentrerede blanding får overvågningsrelæet til at virke.
4. Flowmåleren overvåger olietabet i understationer, der arbejder efter princippet om tvungen temperaturreduktion. Anordningen måler forskellen i opstuvningshøjden og bestemmer trykket på begge sider af den opståede hindring i strømmen. I vandkølede enheder aflæser flowmålerne vandforbruget. Elementerne er forsynet med en alarm i tilfælde af fejl og en drejeskive til aflæsning af værdierne.

Funktionsprincip og funktionsmåder

Den enkle transformer er udstyret med en kerne af permalloy, ferrit og to viklinger. Det magnetiske kredsløb består af et sæt bånd, plader eller støbte elementer. Den bevæger den magnetiske flux, der genereres af elektricitet. Princippet i en strømtransformator er at konvertere strøm- og spændingsværdierne ved induktion, mens frekvensen og formen af de ladede partikelers bevægelsesmønster forbliver konstant.

I step-up-transformere indebærer kredsløbet en højere spænding på den sekundære vikling end på den primære spole. I step-down-enheder er indgangsspændingen højere end udgangsspændingen. Spolen med spiralviklinger anbringes i oliebeholderen.

Når vekselstrømmen er tændt, opstår der et magnetisk vekselfelt i primærspolen. Den lukker sig om kernen og påvirker det sekundære kredsløb. Der genereres en elektromotorisk kraft, som overføres til de tilsluttede belastninger ved transformatorens udgang. Der er tre driftsformer:

1. Tomgang er kendetegnet ved, at sekundærspolen er åben, og at der ikke er strøm i viklingerne. I tomgang strømmer der strøm i primærspolen med 2-5 % af den nominelle værdi.
2. Belastningsdrift finder sted med strømforsyning og forbrugere tilsluttet. Strømtransformere viser energi i to viklinger, drift i denne regulering er fælles for enheden.
3. Kortslutning, hvor modstanden på den sekundære spole er den eneste belastning. Denne tilstand gør det muligt at registrere tab for at opvarme kerneviklingen.

Idle-tilstand

Elektriciteten i den primære spole er lig med den magnetiserende vekselstrøm, og den sekundære strøm er nul. Den elektromotoriske kraft fra primærspolen i tilfælde af en ferromagnetisk kerne erstatter kildespændingen fuldstændigt, og der er ingen belastningsstrømme. Drift uden belastning afslører øjeblikkelige koblingstab og hvirvelstrømme og bestemmer kompensationen af reaktiv effekt for at opretholde de nødvendige udgangsspændinger.

I en enhed uden en ferromagnetisk leder er der intet tab af magnetfeltændringer. Strømmen uden belastning er proportional med den primære viklingsmodstand. Evnen til at modstå passage af ladede elektroner ændres ved at ændre strømfrekvensen og størrelsen af induktionen.

kortslutningsdrift

Der påføres en lille vekselspænding på primærspolen, og sekundærspolens udgange kortsluttes. Indgangsspændingen justeres, så kortslutningsstrømmen svarer til den beregnede eller nominelle værdi for enheden. Størrelsen af kortslutningsspændingen bestemmer tabene i transformatorspolerne og strømningshastigheden i forhold til ledermaterialet. En del af jævnstrømmen overvinder modstanden og omdannes til varmeenergi, kernen opvarmes.

Kortslutningsspændingen beregnes som en procentdel af den nominelle værdi. Den parameter, der opnås under drift i denne tilstand, er en vigtig egenskab ved enheden. Ved at multiplicere den med kortslutningsstrømmen fås tabskapaciteten.

Driftstilstand

Når en belastning er tilsluttet, opstår der en partikelbevægelse i det sekundære kredsløb, som forårsager en magnetisk flux i lederen. Den er rettet i den modsatte retning af den flux, der produceres af den primære spole. I primærspolen er der en uoverensstemmelse mellem den elektromotoriske kraft fra induktionen og strømforsyningen. Strømmen i primærspolen stiger, indtil det magnetiske felt får sin oprindelige værdi.

Induktionsvektorens magnetiske flux karakteriserer feltets passage gennem en udvalgt overflade og bestemmes af tidsintegralet af det øjeblikkelige kraftindeks i den primære spole. Indekset er forskudt i fase 90˚ i forhold til drivkraften. Den inducerede EMF i det sekundære kredsløb har samme form og fase som den inducerede EMF i den primære spole.

Typer og typer af transformatorer

Strømforsyningsenheder anvendes til konvertering af højspændingsstrøm og store kapaciteter, de anvendes ikke til netmåling. Installationen er berettiget i tilfælde af spændingsforskellen mellem spændingen i energiproducentens net og det kredsløb, der går til forbrugeren. Afhængigt af antallet af faser kan anlæggene klassificeres som enkeltspolede enheder eller multispolede enheder.

En enfaset strømomformer er statisk installeret og er kendetegnet ved gensidigt induktivt koblede viklinger, som er stationære. Kernen er udformet som en lukket ramme og skelner mellem et bundjok, et topjok og sidespiralstænger. De aktive elementer er spolerne og det magnetiske kredsløb.

Vingerne på stængerne er anbragt i foreskrevne kombinationer med hensyn til antal og form af spoler eller anbragt i en koncentrisk opstilling. Cylindriske viklinger er de mest almindelige og mest anvendte. Enhedens strukturelle elementer fastgør stationens dele, isolerer passagerne mellem spolerne, køler delene og forhindrer brud. Langsgående isolering dækker individuelle spoler eller kombinationer af spoler på kernen. De vigtigste dielektriske materialer anvendes til at forhindre overgangen mellem jorden og viklingerne.

I trefasede elektriske kredsløb anvendes to- og treviklingsenheder til at fordele belastningen jævnt mellem ind- og udgange, eller enfasede substitutionsenheder. Oliekølede transformere indeholder en magnetisk kerne med viklinger, som er placeret i en beholder med et stof.

Wrapperne er anbragt på en fælles leder med primære og sekundære kredsløb, der interagerer ved at generere et fælles felt, strøm eller polarisering, når ladede elektroner bevæger sig i et magnetisk miljø. Denne fælles induktion gør det vanskeligt at bestemme installationens ydeevne, høj- og lavspænding. Der anvendes en transformatorudskiftningsplan, hvor viklingerne interagerer i et elektrisk snarere end magnetisk miljø.

Ækvivalensprincippet anvendes på dissipationsstrømmene af modstande i induktive spoler, der fører strøm. Der skelnes mellem spoler med en aktiv induktansmodstand. Den anden type er magnetisk koblede spoler, der transmitterer partikler uden at sprede strømme med minimale hindrende egenskaber.

Relaterede artikler: