Um aparelho eléctrico que tem dois, três ou mais enrolamentos, instalado estaticamente numa rede eléctrica. Um transformador de potência varia a tensão e corrente alternadas sem desvio de frequência. O conversor utilizado na fonte de alimentação secundária é chamado de dispositivo de descida de energia. As estruturas de reforço aumentam a tensão e são utilizadas em linhas de transmissão de alta tensão com alta potência, capacidade e capacidade.
Conteúdos
Aplicações
Os transformadores de potência fazem parte do equipamento utilizado para gerar electricidade. As centrais eléctricas utilizam energia atómica, fóssil, sólida ou líquida, funcionam a gás ou utilizam energia hídrica, mas os transformadores de saída das subestações são essenciais para o funcionamento normal das linhas de consumo e produção.
As unidades estão instaladas nas redes de instalações industriais, empresas rurais, complexos de defesa, empreendimentos petrolíferos e de gás. O objectivo directo de um transformador de potência - para baixar e aumentar a tensão e a corrente - é utilizado para operar transportes, habitação, infra-estruturas comerciais e instalações de distribuição de rede.
Principais peças e sistemas
A tensão de alimentação e a carga são ligadas a buchas localizadas num bloco terminal interno ou externo. O contacto é fixado com parafusos ou conectores especiais. Nas unidades cheias de óleo, os arbustos estão dispostos no exterior nos lados do tanque ou na tampa da caixa amovível.
A transmissão a partir dos enrolamentos internos é feita por meio de amortecedores flexíveis ou varetas roscadas feitas de metais não ferrosos. Os transformadores de potência e os seus invólucros são isolados dos pinos com uma camada de porcelana ou plástico. As lacunas são eliminadas por juntas feitas de material resistente ao petróleo e aos líquidos sintéticos.
Os refrigeradores reduzem a temperatura do óleo da área superior do tanque e transferem-no para a camada inferior lateral. A unidade de refrigeração de um transformador de potência alimentado a óleo é representada por:
- um circuito externo que remove o calor do meio;
- Um circuito interno que aquece o óleo.
Existem diferentes tipos de refrigeradores:
- radiadores - um conjunto de canais planos soldados na extremidade, dispostos em placas para comunicar entre os colectores inferior e superior;
- tanques corrugados - são instalados em unidades de baixa e média potência e são tanto o tanque de descida de temperatura como o tanque de trabalho com paredes dobradas e a caixa inferior;
- ventiladores - são utilizados em grandes unidades de transformadores para o arrefecimento forçado do fluxo de arrefecimento;
- permutadores de calor - utilizados em grandes unidades para mover fluidos sintéticos utilizando uma bomba, uma vez que a organização da circulação natural requer muito espaço;
- unidades água-óleo - permutadores de calor tubulares utilizando tecnologia clássica;
- Bombas de circulação - desenhos hermeticamente fechados com motor totalmente submerso sem empanque.
O equipamento de transformação de tensão está equipado com reguladores para alterar o número de bobinas em funcionamento. A voltagem secundária é modificada por meio de um interruptor no número de bobinas ou ajustada por meio de uma ligação por parafuso com um arranjo de jumper. É assim que os condutores de um transformador aterrado ou desenergizado são ligados. Os módulos de controlo convertem as tensões em pequenas gamas.
Dependendo das condições, os reguladores de tensão são divididos em tipos:
- unidades que funcionam quando a carga é desligada;
- elementos que funcionam quando o enrolamento secundário está curto-circuitado à resistência.
Anexo
O relé de gás está localizado na linha de ligação entre os tanques de expansão e de funcionamento. O dispositivo evita a decomposição dos isolantes orgânicos, óleo quando sobreaquecido e pequenos danos no sistema. O dispositivo responde à gaseificação em caso de mau funcionamento, dá um alarme ou desliga completamente o sistema em caso de curto-circuito ou nível de líquido perigosamente baixo.
Os termopares são colocados no topo do tanque em bolsas para medir a temperatura. Trabalham sobre o princípio do cálculo matemático para identificar a parte mais quente da unidade. Os sensores modernos são baseados na tecnologia de fibra óptica.
A unidade de regeneração contínua é utilizada para a recuperação e purificação de petróleo. Produz escória e ar na massa de óleo. Existem dois tipos de unidades de regeneração:
- unidades de termosifão que utilizam o movimento natural ascendente das camadas aquecidas e passam através de um filtro, depois baixam as correntes arrefecidas até ao fundo do tanque;
- unidades de adsorção de qualidade forçam o óleo através dos filtros com uma bomba, estão localizadas separadamente na fundação, e são utilizadas em circuitos de conversão de dimensões excessivas.
Os módulos de protecção de óleo são um tanque de expansão de tipo aberto. O ar acima da superfície da massa é passado através de dessecantes de gel de sílica. O agente adsorvente torna-se rosa com a humidade máxima, o que serve como sinal para o substituir.
Um selo de óleo é instalado no topo do expansor. Este é um dispositivo de redução da humidade do ar operado com óleo seco de transformador. É ligado ao tanque de expansão por meio de uma tomada. Um recipiente é soldado no topo com separação interna sob a forma de várias paredes em forma de labirinto. O ar flui através do óleo, retira a humidade dos pavios, depois é limpo com sílica gel e flui para o conservador de óleo.
Dispositivos de controlo
O dispositivo de alívio de pressão evita um pico de cabeça de emergência devido a um curto-circuito ou grave decomposição de óleo e é fornecido na concepção de unidades para serviço pesado de acordo com GOST 11677-1975. O dispositivo é concebido como um tubo de descarga inclinado em direcção à tampa do transformador. No final há um diafragma selado que pode ser imediatamente dobrado para fora e permite a passagem do escape.
Além disso, outros módulos são instalados no transformador:
- Os sensores de nível de óleo no tanque, equipados com um mostrador ou feitos sob a forma de um tubo de vidro de vasos comunicantes, são colocados na extremidade do expansor.
- Os transformadores incorporados são colocados no interior da unidade ou perto da mangueira de terra na lateral dos casquilhos ou em barramentos de baixa tensão. Neste caso, não há necessidade de um grande número de inversores separados na subestação com isolamento interno e externo.
- O detector de impurezas combustíveis e gás detecta o hidrogénio na massa de petróleo e espreme-o através da membrana. O dispositivo mostra o grau inicial de gaseamento antes que a mistura concentrada faça actuar o relé de monitorização.
- O fluxómetro monitoriza a perda de óleo nas subestações que trabalham com base no princípio da redução forçada da temperatura. O dispositivo mede a diferença de cabeça e determina a pressão em ambos os lados do obstáculo que surge no fluxo. Nas unidades arrefecidas por água, os medidores de caudal lêem o consumo de humidade. Os elementos são fornecidos com um alarme em caso de falha e um mostrador para a leitura dos valores.
Princípio funcional e modos de funcionamento
O transformador simples está equipado com um núcleo de permalloy, ferrite e dois enrolamentos. O circuito magnético inclui um conjunto de fitas, placas ou elementos moldados. Movimenta o fluxo magnético gerado pela electricidade. O princípio de um transformador de potência consiste em converter os valores de corrente e tensão por indução, enquanto a frequência e a forma do padrão de movimento das partículas carregadas permanece constante.
Nos transformadores escalonados, o circuito envolve uma tensão mais elevada no enrolamento secundário do que na bobina primária. Em unidades de passo para baixo a tensão de entrada é mais alta do que a tensão de saída. A bobina com a espiral de enrolamentos é colocada no navio petrolífero.
Quando a corrente alternada é ligada, um campo magnético alternado é produzido na bobina primária. Fecha-se no núcleo e afecta o circuito secundário. É gerada uma força electromotriz que é transmitida para as cargas ligadas à saída do transformador. Há três modos de funcionamento:
- O inactivo é caracterizado pelo estado aberto da bobina secundária e pela ausência de corrente dentro dos enrolamentos. Fluxos de electricidade inactivos na bobina primária a 2-5% do valor nominal.
- A operação de carga tem lugar com alimentação eléctrica e consumidores ligados. Os transformadores de potência mostram energia em dois enrolamentos, o funcionamento neste regulamento é comum para a unidade.
- Curto-circuito, em que a resistência na bobina secundária continua a ser a única carga. O modo permite detectar perdas para aquecer os enrolamentos do núcleo.
Modo de inactividade
A electricidade na bobina primária é igual à corrente alternada de magnetização e a corrente secundária mostra zero. A força electromotriz da bobina primária, no caso de um núcleo ferromagnético, substitui completamente a tensão da fonte e não há correntes de carga. O funcionamento sem carga revela perdas instantâneas de comutação e correntes parasitas, determina a compensação da potência reactiva para manter as tensões de saída necessárias.
Numa unidade sem um condutor ferromagnético não há perda de mudança de campo magnético. A corrente sem carga é proporcional à resistência do enrolamento primário. A capacidade de resistir à passagem de electrões carregados é transformada alterando a frequência da corrente e o tamanho da indução.
Funcionamento em curto-circuito
Uma pequena tensão alternada é aplicada à bobina primária, as saídas da bobina secundária são curto-circuitadas. A tensão de entrada é ajustada de modo a que a corrente de curto-circuito corresponda ao valor calculado ou nominal da unidade. O tamanho da tensão de curto-circuito determina as perdas nas bobinas do transformador e o caudal contra o material condutor. Parte da corrente contínua supera a resistência e é convertida em energia térmica, o núcleo é aquecido.
A tensão de curto-circuito é calculada como uma percentagem do valor nominal. O parâmetro obtido quando se opera neste modo é uma característica importante da unidade. Ao multiplicá-la pela corrente de curto-circuito, obtém-se a capacidade de perda.
Modo de funcionamento
Quando uma carga é ligada, ocorre um movimento de partícula no circuito secundário que provoca um fluxo magnético no condutor. É dirigido na direcção oposta à do fluxo produzido pela bobina primária. Na bobina primária, existe um desajuste entre a força electromotriz da indução e a alimentação eléctrica. A corrente na bobina primária sobe até o campo magnético adquirir o seu valor inicial.
O fluxo magnético do vector de indução caracteriza a passagem do campo através de uma superfície seleccionada e é determinado pela integral temporal do índice de força instantânea na bobina primária. O índice é deslocado em fase em 90˚ em relação à força motriz. O FME induzido no circuito secundário tem a mesma forma e fase que o da bobina primária.
Tipos e tipos de transformadores
As unidades de potência são utilizadas no caso de conversão de corrente de alta tensão e de grandes capacidades, não são utilizadas para a contagem da rede eléctrica. A instalação justifica-se no caso da diferença entre a tensão na rede do produtor de energia e o circuito que vai para o consumidor. Dependendo do número de fases, as plantas podem ser classificadas como unidades de bobina única ou unidades de múltiplos enrolamentos.
Um conversor de energia monofásico é instalado estaticamente e caracteriza-se por enrolamentos acoplados mutuamente indutivamente, que são estacionários. O núcleo é concebido como uma estrutura fechada e diferencia entre uma canga inferior, uma canga superior e varas laterais da bobina. Os elementos activos são as bobinas e o circuito magnético.
Os invólucros das varas estão dispostos em combinações prescritas em termos do número e forma das bobinas ou dispostos num arranjo concêntrico. Os invólucros cilíndricos são os mais comuns e mais frequentemente utilizados. Os elementos estruturais da unidade fixam as partes da estação, isolam as passagens entre as bobinas, arrefecem as partes e evitam quebras. O isolamento longitudinal cobre bobinas individuais ou combinações de bobinas sobre o núcleo. Os dieléctricos principais são utilizados para impedir a transição entre o solo e os enrolamentos.
Nos circuitos eléctricos trifásicos, as unidades de dois e três enrolamentos são utilizadas para distribuir a carga uniformemente entre as entradas e saídas, ou unidades de substituição monofásicas. Os transformadores arrefecidos a óleo contêm um núcleo magnético com enrolamentos que estão localizados num tanque de substância.
Os envoltórios são dispostos num condutor comum, com circuitos primários e secundários que interagem gerando um campo comum, corrente ou polarização à medida que os electrões carregados se movem num ambiente magnético. Esta indução comum torna difícil determinar o desempenho da instalação, alta e baixa tensão. É utilizado um plano de substituição de transformadores em que os enrolamentos interagem num ambiente eléctrico e não magnético.
O princípio da equivalência é aplicado aos fluxos de dissipação das resistências das bobinas indutivas que transportam a corrente. É feita uma distinção entre bobinas com uma resistência de indutância activa. O segundo tipo são bobinas acopladas magneticamente que transmitem partículas sem espalhar fluxos com propriedades de impedimento mínimas.
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