Konstruktion och funktionssätt för krafttransformatorer

En elektrisk apparat som har två, tre eller fler lindningar och som är statisk installerad i ett elnät. En krafttransformator varierar växelspänningen och växelströmmen utan frekvensavvikelse. Omvandlaren som används i den sekundära strömförsörjningen kallas för en step-down-enhet. Boosterkonstruktioner ökar spänningen och används i högspänningsledningar med hög effekt, kapacitet och kapacitet.

Tillämpningar

Krafttransformatorer är en del av den utrustning som används för att generera elektricitet. Kraftverken använder kärnkraft, fossila, fasta eller flytande bränslen, drivs med gas eller vattenkraft, men transformatorerna i transformatorstationer är nödvändiga för att konsument- och produktionslinjerna ska fungera normalt.

Enheterna installeras i nätverken för industrianläggningar, landsbygdsföretag, försvarskomplex, olje- och gasanläggningar. Det direkta syftet med en krafttransformator - att sänka och höja spänningen och strömmen - används för att driva transport, bostäder, kommersiell infrastruktur och nätverksdistributionsanläggningar.

Huvudsakliga delar och system

Matningsspänningen och belastningen är anslutna till bussningar som är placerade på ett inre eller yttre terminalblock. Kontakten fästs med bultar eller speciella kopplingar. I oljefyllda enheter är bussningarna placerade utanför på tankens sidor eller på locket på det avtagbara höljet.

Överföringen från de inre lindningarna sker med hjälp av flexibla dämpare eller gängade stänger av icke-järnhaltiga metaller. Krafttransformatorerna och deras höljen är isolerade från stolparna med ett porslins- eller plastskikt. Sprickor elimineras med hjälp av packningar av material som är resistenta mot olja och syntetiska vätskor.

Kylarna sänker oljetemperaturen från den övre delen av tanken och överför den till det nedre sidoskiktet. Kylningsenheten i en oljeeldad krafttransformator representeras av:

• En extern krets som avlägsnar värme från mediet;
• En intern krets som värmer oljan.

Det finns olika typer av kylare:

• Radiatorer - en uppsättning platta kanaler som är svetsade i ändan och som är placerade i plattor för att kommunicera mellan de nedre och övre grenröret;
• Korrugerade tankar - de installeras i enheter med låg och medelhög effekt och är både temperatursänkningstank och arbetstank med vikta väggar och bottenlåda;
• fläktar - de används i stora transformatoraggregat för att tvinga nedkylning av luftströmmen;
• Värmeväxlare - används i stora enheter för att flytta syntetiska vätskor med hjälp av en pump, eftersom den naturliga cirkulationen kräver mycket utrymme;
• vatten-oljeaggregat - rörformade värmeväxlare med klassisk teknik;
• Cirkulationspumpar - hermetiskt slutna konstruktioner med helt nedsänkt motor utan packning.

Utrustning för spänningsomvandling är utrustad med regulatorer för att ändra antalet driftspolar. Sekundärspänningen ändras med hjälp av en omkopplare på antalet spolar eller ställs in med hjälp av en bultanslutning med val av bygelarrangemang. Så här ansluts ledningarna till en jordad eller spänningslös transformator. Kontrollmoduler omvandlar spänningar i små områden.

Beroende på förhållandena delas spänningsregulatorer in i olika typer:

• enheter som fungerar när lasten är avstängd;
• element som fungerar när den sekundära lindningen är kortslutad till motstånd.

Bilaga

Gasreläet är placerat i anslutningsledningen mellan expansions- och drifttankarna. Anordningen förhindrar nedbrytning av isolerande organiska ämnen, olja vid överhettning och mindre skador på systemet. Anordningen reagerar på gasning vid funktionsstörningar, ger larm eller stänger av systemet helt vid kortslutning eller farligt låg vätskenivå.

Termokopplar placeras ovanpå tanken i fickor för att mäta temperaturen. De arbetar enligt principen om matematisk beräkning för att identifiera den varmaste delen av enheten. Moderna sensorer är baserade på fiberoptisk teknik.

Den kontinuerliga regenereringsenheten används för återvinning och rening av olja. Den producerar slagg och luft i oljemassan. Det finns två typer av regenerationsenheter:

• Termosiphonaggregat som utnyttjar den naturliga uppåtriktade rörelsen av uppvärmda skikt som passerar genom ett filter och sedan sänker de kylda strömmarna till botten av tanken;
• Kvalitetsadsorptionsenheter tvingar oljan genom filtren med en pump, är placerade separat på fundamentet och används i överdimensionerade omvandlarkretsar.

Oljeskyddsmodulerna är en expansionsbehållare av öppen typ. Luften ovanför massans yta leds genom torkmedel av kiselgel. Det adsorberande medlet blir rosa vid maximal luftfuktighet, vilket är en signal om att det ska bytas ut.

En oljetätning installeras ovanpå expandern. Detta är en anordning för att minska luftfuktigheten som drivs med torr olja från transformatorn. Den ansluts till expansionskärlet med hjälp av ett uttag. Ett kärl är svetsat på toppen med en inre separation i form av flera väggar i form av en labyrint. Luften strömmar genom oljan, suger bort fukt, renas sedan med kiselgel och strömmar in i oljekonservatorn.

Kontrollanordningar

Tryckavlastningsanordningen förhindrar en akut tryckstegring på grund av en kortslutning eller allvarlig oljedekomposition och finns i konstruktionen av tunga enheter i enlighet med GOST 11677-1975. Anordningen är utformad som ett utloppsrör som lutar mot transformatorns lock. Det finns ett förseglat membran i änden som kan fällas ut direkt och som låter avgaserna passera igenom.

Dessutom installeras andra moduler i transformatorn:

1. Oljenivågivare i tanken, utrustade med en ratt eller i form av ett glasrör med kommunicerande kärl, är placerade i slutet av expanderaren.
2. De inbyggda transformatorerna är placerade inuti enheten eller nära jordslangen på sidan av genomföringar eller på lågspänningsskenor. I det här fallet behövs det inte ett stort antal separata växelriktare i transformatorstationen med intern och extern isolering.
3. Detektorn för brännbara föroreningar och gaser upptäcker väte i oljemassan och pressar ut det genom membranet. Anordningen visar den inledande gasningsgraden innan den koncentrerade blandningen får övervakningsreläet att agera.
4. Flödesmätaren övervakar oljeförlusten i undercentraler som drivs enligt principen om påtvingad temperatursänkning. Anordningen mäter höjdskillnaden och bestämmer trycket på båda sidor av det uppkomna hindret i flödet. I vattenkylda enheter avläser flödesmätarna fuktförbrukningen. Elementen är försedda med ett larm vid fel och en ratt för avläsning av värdena.

Funktionsprincip och funktionssätt

Den enkla transformatorn är utrustad med en kärna av permalloy, ferrit och två lindningar. Den magnetiska kretsen består av en uppsättning band, plattor eller gjutna element. Den förflyttar det magnetiska flöde som genereras av elektricitet. Principen för en krafttransformator är att omvandla ström- och spänningsvärdena genom induktion, samtidigt som frekvensen och formen för de laddade partiklarnas rörelsemönster förblir konstant.

I stegtransformatorer innebär kretsen en högre spänning på sekundärlindningen än på primärlindningen. I step-down-enheter är ingångsspänningen högre än utgångsspänningen. Spolen med spiralformade lindningar placeras i oljekärlet.

När växelströmmen slås på skapas ett växlande magnetfält i primärspolen. Den stängs på kärnan och påverkar den sekundära kretsen. En elektromotorisk kraft genereras som överförs till de anslutna lasterna vid transformatorns utgång. Det finns tre driftlägen:

1. Tomgångskoppling kännetecknas av att sekundärspolen är öppen och att det inte finns någon ström i lindningarna. I tomgång strömmar det i primärspolen 2-5 % av det nominella värdet.
2. Lastdrift sker när strömförsörjningen och konsumenterna är anslutna. Krafttransformatorer visar energi i två lindningar, drift i denna reglering är vanlig för enheten.
3. Kortslutning, där motståndet på sekundärspolen förblir den enda belastningen. Läget gör det möjligt att upptäcka förluster för att värma upp kärnlindningarna.

Tomgångsläge

Elektriciteten i primärspolen är lika med den magnetiserande växelströmmen och sekundärströmmen är noll. Den elektromotoriska kraften i primärspolen i fallet med en ferromagnetisk kärna ersätter källspänningen helt och hållet och det finns inga belastningsströmmar. Drift utan belastning avslöjar omedelbara kopplingsförluster och virvelströmmar, vilket bestämmer kompensationen av reaktiv effekt för att upprätthålla de nödvändiga utgångsspänningarna.

I en enhet utan en ferromagnetisk ledare finns det ingen förlust av förändring av magnetfältet. Strömmen utan belastning är proportionell mot primärlindningsmotståndet. Förmågan att motstå passage av laddade elektroner förändras genom att ändra strömfrekvensen och induktionens storlek.

Drift med kortslutning

En liten växelspänning läggs på primärspolen, sekundärspolens utgångar kortsluts. Ingångsspänningen justeras så att kortslutningsströmmen motsvarar enhetens beräknade eller nominella värde. Storleken på kortslutningsspänningen bestämmer förlusterna i transformatorspolarna och flödet mot ledarmaterialet. En del av likströmmen övervinner motstånd och omvandlas till värmeenergi, kärnan värms upp.

Kortslutningsspänningen beräknas i procent av det nominella värdet. Den parameter som erhålls vid drift i detta läge är en viktig egenskap hos enheten. Genom att multiplicera den med kortslutningsströmmen erhålls förlustkapaciteten.

Driftsätt

När en belastning ansluts uppstår en partikelrörelse i sekundärkretsen som orsakar ett magnetiskt flöde i ledaren. Det är riktat i motsatt riktning mot det flöde som produceras av primärspolen. I primärspolen finns det en obalans mellan induktionens elektromotoriska kraft och strömförsörjningen. Strömmen i primärspolen ökar tills magnetfältet får sitt ursprungliga värde.

Induktionsvektorns magnetiska flöde karakteriserar fältets passage genom en vald yta och bestäms av tidsintegralen av det momentana kraftindexet i primärspolen. Indexet förskjuts i fas 90˚ i förhållande till drivkraften. Den inducerade elektromagnetiska kraften i sekundärkretsen har samma form och fas som den i primärspolen.

Typer och typer av transformatorer

Kraftverk används vid omvandling av högspänningsströmmar och stora kapaciteter, de används inte för nätmätning. Installationen är motiverad om det finns en skillnad mellan spänningen i energiproducentens nät och den krets som går till konsumenten. Beroende på antalet faser kan anläggningarna klassificeras som enkelspoliga enheter eller multispoliga enheter.

En enfasströmsomvandlare är statiskt installerad och kännetecknas av ömsesidigt induktivt kopplade lindningar som är stationära. Kärnan är utformad som en sluten ram och skiljer sig åt mellan ett nedre ok, ett övre ok och sidospolstänger. De aktiva elementen är spolarna och den magnetiska kretsen.

Stavarnas lindningar är anordnade i föreskrivna kombinationer med avseende på antal och form av spolar eller i koncentrisk ordning. Cylindriska omslag är de vanligaste och mest använda. Aggregatets konstruktionselement fixerar stationsdelarna, isolerar passagerna mellan spolarna, kyler delarna och förhindrar att de går sönder. Längsgående isolering täcker enskilda spolar eller kombinationer av spolar på kärnan. Huvuddielektrikerna används för att förhindra övergången mellan jorden och lindningarna.

I trefasiga elektriska kretsar används två- och trevecklingsenheter för att fördela belastningen jämnt mellan in- och utgångarna, eller enfasiga ersättningsenheter. Oljekylda transformatorer innehåller en magnetisk kärna med lindningar som är placerade i en behållare med substans.

Vrapparna är placerade på en gemensam ledare, med primära och sekundära kretsar som samverkar genom att generera ett gemensamt fält, en ström eller en polarisering när laddade elektroner rör sig i en magnetisk miljö. Denna gemensamma induktion gör det svårt att fastställa installationens prestanda, hög- och lågspänning. En transformatorersättningsplan används där lindningarna interagerar i en elektrisk snarare än magnetisk miljö.

Ekvivalensprincipen tillämpas på dissipationsflödet för resistanserna i induktiva spolar som leder ström. Man skiljer mellan spolar med ett aktivt induktionsmotstånd. Den andra typen är magnetiskt kopplade spolar som överför partiklar utan att sprida flöden med minimala hindrande egenskaper.

Relaterade artiklar: