Een elektrisch apparaat met twee, drie of meer wikkelingen, statisch geïnstalleerd in een elektriciteitsnet. Een vermogenstransformator varieert de wisselspanning en -stroom zonder frequentieafwijking. De omvormer die in de secundaire stroomvoorziening wordt gebruikt, wordt een step-down-apparaat genoemd. Boosterconstructies verhogen de spanning en worden gebruikt in hoogspanningstransmissielijnen met een hoog vermogen, capaciteit en vermogen.
Inhoud
Toepassingen
Energietransformatoren maken deel uit van de apparatuur die wordt gebruikt om elektriciteit op te wekken. Elektriciteitscentrales gebruiken atoomenergie, fossiele energie, vaste of vloeibare brandstoffen, werken op gas of gebruiken waterkracht, maar uitgangstransformatoren van onderstations zijn essentieel voor de normale werking van verbruikers- en productielijnen.
De eenheden zijn geïnstalleerd in de netwerken van industriële installaties, plattelandsbedrijven, defensiecomplexen, olie- en gasontwikkelingen. Het directe doel van een energietransformator - het verlagen en verhogen van spanning en stroom - wordt gebruikt voor de werking van transport, huisvesting, commerciële infrastructuur en netwerkdistributiefaciliteiten.
Belangrijkste onderdelen en systemen
De voedingsspanning en de belasting worden aangesloten op bussen die zich op een binnen- of buitenklemmenblok bevinden. Het contact wordt vastgezet met bouten of speciale connectoren. Bij met olie gevulde eenheden zijn de bussen aan de buitenkant aangebracht op de zijkanten van de tank of op het deksel van de verwijderbare behuizing.
De overdracht van de interne wikkelingen geschiedt door flexibele dempers of draadstangen van non-ferrometalen. De energietransformatoren en hun behuizingen zijn geïsoleerd van de noppen met een porseleinen of plastic laag. Kieren worden geëlimineerd door pakkingen van materiaal dat bestand is tegen olie en synthetische vloeistoffen.
De koelers verlagen de temperatuur van de olie uit het bovenste tankgedeelte en brengen deze over naar de zijdelingse onderlaag. De koeleenheid van een oliegestookte energietransformator wordt voorgesteld door:
- een extern circuit dat warmte aan het medium onttrekt;
- Een intern circuit dat de olie verwarmt.
Er zijn verschillende soorten koelers:
- radiatoren - een geheel van aan het uiteinde gelaste platte kanalen, aangebracht in platen voor de verbinding tussen de onderste en bovenste spruitstukken;
- gegolfde tanks - zij worden geïnstalleerd in eenheden met laag en middelhoog vermogen en zijn zowel de temperatuurverlagende tank als de werktank met gevouwen wanden en de bodemkist;
- ventilatoren - zij worden gebruikt in grote transformatoreenheden voor geforceerde koeling van de luchtstroom;
- warmtewisselaars - deze worden gebruikt in grote eenheden voor het pompen van synthetische vloeistoffen, aangezien de organisatie van natuurlijke circulatie veel ruimte vergt;
- water-olie-eenheden - buizenwarmtewisselaars met klassieke technologie;
- Circulatiepompen - hermetisch gesloten ontwerpen met volledig ondergedompelde motor zonder stopbuspakking.
Spanningstransformatoren zijn uitgerust met regelaars om het aantal bedrijfsspoelen te wijzigen. De secundaire spanning wordt gewijzigd door middel van een schakelaar op het aantal spoelen of ingesteld door middel van een boutverbinding met de keuze van de jumperindeling. Zo worden de aders van een geaarde of spanningsloze transformator aangesloten. Regelmodules zetten spanningen om in kleine bereiken.
Afhankelijk van de omstandigheden worden spanningsregelaars in typen onderverdeeld:
- eenheden die werken wanneer de belasting is uitgeschakeld;
- elementen die werken wanneer de secundaire wikkeling kortgesloten is tot weerstand.
Bijlage
Het gasrelais bevindt zich in de verbindingsleiding tussen het expansie- en het bedrijfsreservoir. De inrichting voorkomt ontleding van isolerende organische stoffen, olie bij oververhitting en kleine beschadigingen aan het systeem. Het apparaat reageert op gasvorming in geval van storingen, geeft een alarm of schakelt het systeem volledig uit in geval van kortsluiting of een gevaarlijk laag vloeistofpeil.
Thermokoppels worden boven op de tank in zakken geplaatst om de temperatuur te meten. Zij werken volgens het principe van wiskundige berekening om het warmste deel van de eenheid te bepalen. Moderne sensoren zijn gebaseerd op glasvezeltechnologie.
De continue regeneratie-eenheid wordt gebruikt voor de terugwinning en zuivering van olie. Het produceert een slak in de olie, en er komt lucht in de olie. Er zijn twee soorten regeneratie-eenheden:
- thermosifon-eenheden die gebruik maken van de natuurlijke opwaartse beweging van verwarmde lagen en door een filter gaan, en vervolgens de afgekoelde stromen naar de bodem van de tank laten zakken;
- Kwaliteitsadsorptie-eenheden persen de olie door de filters met een pomp, worden afzonderlijk op de fundering geplaatst, en worden gebruikt in overgedimensioneerde convertorcircuits.
De oliebeschermingsmodules zijn een expansievat van het open type. De lucht boven het massa-oppervlak wordt door silicagel-ontvochtigingsmiddelen geleid. Het adsorptiemiddel kleurt roze bij maximale vochtigheid, wat dient als signaal om het te vervangen.
Bovenop de expander is een olieafdichting geïnstalleerd. Dit is een luchtvochtigheidsreductie-apparaat dat werkt met droge transformatorolie. Het is verbonden met het expansievat door middel van een mof. Aan de bovenzijde is een vat gelast met een inwendige scheiding in de vorm van verschillende wanden in de vorm van een labyrint. De lucht stroomt door de olie, voert vocht af, wordt vervolgens met silicagel gereinigd en stroomt de olieconservator in.
Bedieningsorganen
De overdrukinrichting voorkomt een noodoverslag als gevolg van kortsluiting of ernstige ontleding van de olie en is aangebracht in het ontwerp van zware eenheden overeenkomstig GOST 11677-1975. De inrichting is ontworpen als een afvoerpijp die schuin naar het deksel van de transformator loopt. Aan het uiteinde bevindt zich een verzegeld membraan dat onmiddellijk kan worden uitgeklapt en de uitlaatgassen doorlaat.
Bovendien worden andere modules in de transformator geïnstalleerd:
- Oliepeilsensoren in de tank, voorzien van een wijzerplaat of gemaakt in de vorm van een glazen buis van communicerende vaten, worden aan het uiteinde van de expander geplaatst.
- De ingebouwde transformatoren worden in het toestel geplaatst of in de buurt van de aardingslang aan de kant van doorvoeringen of op laagspanningsrails. In dit geval is er geen behoefte aan een groot aantal afzonderlijke omvormers in het onderstation met interne en externe isolatie.
- De detector voor brandbare onzuiverheden en gas detecteert waterstof in de oliemassa en perst het door het membraan naar buiten. Het apparaat toont de aanvankelijke vergassingsgraad voordat het geconcentreerde mengsel het bewakingsrelais doet werken.
- De debietmeter controleert het olieverlies in onderstations volgens het principe van gedwongen temperatuurverlaging. Het toestel meet het opvoerhoogteverschil en bepaalt de druk aan beide zijden van het ontstane obstakel in de stroming. In watergekoelde eenheden lezen de debietmeters het vochtverbruik af. De elementen zijn voorzien van een alarm in geval van storing en een wijzerplaat voor het aflezen van de waarden.
Werkingsprincipe en werkingswijzen
De eenvoudige transformator is voorzien van een kern van permalloy, ferriet en twee wikkelingen. De magnetische kring omvat een geheel van lint-, plaat- of vormelementen. Hij verplaatst de magnetische flux die door elektriciteit wordt opgewekt. Het principe van een energietransformator is de omzetting van stroom- en spanningswaarden door middel van inductie, terwijl de frequentie en de vorm van de geladen deeltjes constant blijven.
Bij step-up transformatoren wordt op de secundaire wikkeling een hogere spanning gezet dan op de primaire wikkeling. Bij step-down units is de ingangsspanning hoger dan de uitgangsspanning. De spoel met de spiraalvormige wikkelingen wordt in het olievat geplaatst.
Wanneer de wisselstroom wordt ingeschakeld, wordt in de primaire spoel een wisselend magnetisch veld opgewekt. Hij sluit op de kern en beïnvloedt het secundaire circuit. Er wordt een elektromotorische kracht opgewekt die aan de uitgang van de transformator op de aangesloten belastingen wordt overgebracht. Er zijn drie werkingsmodi:
- De onbelaste stand wordt gekenmerkt door de open toestand van de secundaire spoel en de afwezigheid van stroom in de wikkelingen. In de primaire spoel stroomt 2-5% van de nominale waarde.
- De werking van de belasting vindt plaats met aangesloten stroomvoorziening en verbruikers. Vermogenstransformatoren tonen energie in twee wikkelingen, werking in deze regeling is gebruikelijk voor de eenheid.
- Kortsluiting, waarbij de weerstand op de secundaire spoel de enige belasting blijft. In deze modus kunnen verliezen worden opgespoord om de kernwikkelingen op te warmen.
Inactieve modus
De elektriciteit in de primaire spoel is gelijk aan de magnetiserende wisselstroom en de secundaire stroom vertoont nul. De elektromotorische kracht van de primaire spoel in het geval van een ferromagnetische kern vervangt de bronspanning volledig en er zijn geen belastingsstromen. Bij onbelaste werking komen onmiddellijk schakelverliezen en wervelstromen aan het licht en wordt de compensatie van het reactief vermogen bepaald om de vereiste uitgangsspanningen te handhaven.
In een eenheid zonder ferromagnetische geleider is er geen verlies door verandering van magnetisch veld. De nullaststroom is evenredig met de primaire wikkelingsweerstand. Het vermogen om weerstand te bieden aan de doorgang van geladen elektronen wordt veranderd door de stroomfrequentie en de grootte van de inductie te veranderen.
Kortsluiting
Een kleine wisselspanning wordt aangelegd op de primaire spoel, de uitgangen van de secundaire spoel worden kortgesloten. De ingangsspanning wordt zo ingesteld dat de kortsluitstroom overeenkomt met de berekende of nominale waarde van het toestel. De grootte van de kortsluitspanning bepaalt de verliezen in de transformatorspoelen en het debiet tegen het geleider materiaal. Een deel van de gelijkstroom overwint de weerstand en wordt omgezet in thermische energie, de kern wordt verwarmd.
De kortsluitspanning wordt berekend als een percentage van de nominale waarde. De parameter die tijdens de werking in deze modus wordt verkregen, is een belangrijke eigenschap van het toestel. Door deze met de kortsluitstroom te vermenigvuldigen, wordt het verliesvermogen verkregen.
Werkingsmodus
Wanneer een belasting wordt aangesloten, ontstaat er een deeltjesbeweging in het secundaire circuit die een magnetische flux in de geleider veroorzaakt. Hij is gericht in de tegenovergestelde richting van de flux die door de primaire spoel wordt geproduceerd. In de primaire spoel is er een mismatch tussen de elektromotorische kracht van de inductie en de voeding. De stroom in de primaire spoel neemt toe totdat het magnetisch veld zijn beginwaarde heeft bereikt.
De magnetische flux van de inductievector kenmerkt de doorgang van het veld door een geselecteerd oppervlak en wordt bepaald door de tijdsintegraal van de momentane krachtindex in de primaire spoel. De index is 90˚ in fase verschoven ten opzichte van de drijvende kracht. De geïnduceerde EMF in de secundaire kring heeft dezelfde vorm en fase als die in de primaire spoel.
Soorten en types transformatoren
Vermogenseenheden worden gebruikt in geval van hoogspanningsstroomomzetting en grote capaciteiten, zij worden niet gebruikt voor netmeting. De installatie is gerechtvaardigd in geval van spanningsverschil tussen het net van de energieproducent en het circuit dat naar de consument gaat. Afhankelijk van het aantal fasen kunnen installaties worden ingedeeld in eenheden met één spoel of eenheden met meerdere spoelen.
Een eenfasige stroomconvertor wordt statisch geïnstalleerd en wordt gekenmerkt door onderling inductief gekoppelde wikkelingen die stationair zijn. De kern is ontworpen als een gesloten frame en maakt onderscheid tussen een onderjuk, een bovenjuk en zijspoelstaven. De actieve elementen zijn de spoelen en het magnetisch circuit.
De wikkelingen op de staven zijn gerangschikt in voorgeschreven combinaties wat betreft het aantal en de vorm van de wikkelingen of zijn concentrisch gerangschikt. Cilindrische wikkelingen zijn de meest voorkomende en meest gebruikte. De structuurelementen van de eenheid fixeren de stationonderdelen, isoleren de doorgangen tussen de spoelen, koelen de onderdelen en voorkomen breuken. Longitudinale isolatie bedekt afzonderlijke spoelen of combinaties van spoelen op de kern. De belangrijkste diëlektrica worden gebruikt om de overgang tussen de aarde en de wikkelingen te verhinderen.
In driefasige elektrische circuits worden tweewikkelaars en driewikkelaars gebruikt om de belasting gelijkmatig te verdelen tussen de ingangen en de uitgangen, of eenfasige substitutie-eenheden. Oliegekoelde transformatoren bevatten een magnetische kern met wikkelingen die zich in een tank met substantie bevinden.
De wikkelingen zijn aangebracht op een gemeenschappelijke geleider, met primaire en secundaire circuits die op elkaar inwerken door een gemeenschappelijk veld, stroom of polarisatie op te wekken wanneer geladen elektronen bewegen in een magnetische omgeving. Deze gemeenschappelijke inductie maakt het moeilijk om de prestaties van de installatie, hoog- en laagspanning, te bepalen. Er wordt een transformatorvervangingsplan gebruikt waarbij de wikkelingen op elkaar inwerken in een elektrische in plaats van magnetische omgeving.
Het equivalentiebeginsel wordt toegepast op de dissipatie-fluxen van de weerstanden van inductieve spoelen die stroom dragen. Er wordt onderscheid gemaakt tussen spoelen met een actieve inductieweerstand. De tweede soort zijn magnetisch gekoppelde spoelen die deeltjes overbrengen zonder verstrooiingsfluxen met minimale hinderlijke eigenschappen.
Verwante artikelen:
