Energetski transformatori se koriste za pretvaranje električne energije jednog napona u energiju drugog napona. Oni su glavna oprema električnih podstanica. Električna energija proizvedena u elektranama, kada se preda potrošačima, podvrgava se višestrukim transformacijama u pojačanim i opadajućim transformatorima. Prijenos električne energije na velike udaljenosti je ekonomičniji sa visokim naponom. Snaga transformatora ugrađenih u elektroenergetske sisteme veća je od instalirane snage generatora za 4-5 puta. Uprkos relativno visokoj efikasnosti transformatora, trošak energije koja se gubi godišnje u njima je značajan iznos. Potrebno je nastojati da se smanji broj faza transformacije, smanji instalisani kapacitet transformatora.
Transformatori se izrađuju jednofazni i trofazni, dvo- i tronamotajni. Trofazni transformatori se pretežno koriste u sistemima i mrežama čiji su ekonomski pokazatelji veći od onih u grupama jednofaznih transformatora. Grupe monofaznih transformatora koriste se samo pri najvećim snagama i naponima od 500 kV i više kako bi se smanjila težina za transport od mjesta proizvodnje do mjesta ugradnje. Monofazni transformatori se također koriste u vučnim trafostanicama za elektrifikaciju željezničkih pruga naizmjeničnom strujom.
Transformatori i autotransformatori imaju nazivne snage koje su decimalni višekratnici sljedećih vrijednosti: 1; 1.6; 2.5; 4; 6,3 kVA.
Radi praktičnosti planiranja radova vezanih za transport i popravak transformatora, oni su uvjetno podijeljeni po dimenzijama ovisno o snazi i naponu VN namota.
Na sl. prikazan je uređaj i raspored glavnih dijelova energetskog uljnog transformatora treće dimenzije.
Osnova za dizajn transformatora je aktivni dio, koji se sastoji od magnetskog kola 17 sa namotajima 21 visokog napona (HV) i niskog napona (LV) koji se nalaze na njemu, koji se nalazi ispod VN na šipkama magnetskog kola, slavine HH 16 i BH18 i sklopni uređaj 6. Magnetsko kolo, regrutirano od pojedinačnih tankih limova transformatorskog čelika sa izolacijskim premazom otpornim na toplinu, povučeno je uz pomoć greda 19 i klinova provučenih kroz rupe na šipkama magnetnog kola. i jarmove grede.
Grane 16 i 18 su spojne žice koje idu od krajeva NN i VN namotaja do ulaza LV 14 i VN 12.
Preklopni uređaj 6 namotaja transformatora služi za postepenu promjenu napona u određenim granicama, održavanje nazivnog napona na stezaljkama NN namotaja kada se mijenja.
U tu svrhu, namotaji VN transformatora opremljeni su upravljačkim granama 20, koje su spojene na sklopke 6.
Potreba za regulacijom je zbog činjenice da su u električnim sistemima moguća različita odstupanja od normalnog načina napajanja, što dovodi do neekonomičnog rada prijemnika.
Fig.1
1 - rezervoar; 2 - ventil; 3 - vijak za uzemljenje; 4 - termosifonski filter; 5 - radijator; 6 - prekidač; 7 - ekspander; 8 - indikator ulja; 9 - sušač zraka; 10 - izduvna cijev; 11 - plinski relej; 12 - ulaz VN; 13 - pogon sklopnog uređaja; 14 - ulaz HH; 15 - oko za podizanje; 16 - NN izlaz; 17 - skelet; 18 - izlaz VN; 19 - greda jarma skeleta (gornja i donja); 20 - podešavanje grana VN namotaja; 21 - VN namotaj (unutar NN); 22 - valjak kolica.
Transformatori mogu imati dvije vrste izmjenjivača slavina: kontrolu pod opterećenjem (OLTC) i kontrolu bez opterećenja nakon isključivanja transformatora, tj. prebacivanje bez pobude (PBV). Preklopni uređaj pokreće pogon 13 koji se nalazi na poklopcu rezervoara transformatora 1.
Spremnik transformatora je čelični rezervoar ovalnog oblika napunjen transformatorskim uljem, u koji je uronjen aktivni dio transformatora. Ulje, kao rashladni medij, uklanja toplinu koja nastaje u namotajima i magnetskom kolu i daje je okolini kroz zidove i poklopac rezervoara. Osim za hlađenje, ulje služi i za povećanje nivoa izolacije između dijelova pod naponom i uzemljenog rezervoara. Da bi se povećala rashladna površina, rezervoari su napravljeni rebrasti, cevi su zavarene u njih ili opremljene radijatorima koji se mogu ukloniti 5. Na dnu rezervoara se nalazi ventil za ispuštanje ulja 2, a na dnu je čep za ispuštanje padavina nakon ispuštanje ulja kroz ventil. Kolica s rotirajućim valjcima 22 zavarena su na dno spremnika transformatora težine više od 800 kg, što vam omogućava da promijenite smjer kretanja transformatora s poprečnog na uzdužni. Za podizanje transformatora, klinovi za podizanje sa prstenovima za oko 15 su pričvršćeni za gornje grede jarma.
Termosifonski filter 4 je pričvršćen na transformatorski rezervoar sa dve prirubničke grane i međuplosnatim slavinama. Filter je dizajniran da održi izolacijska svojstva ulja i stoga produži njegov vijek trajanja. To je cilindrični uređaj napunjen aktivnim materijalom - sorbentom, koji apsorbira produkte starenja transformatorskog ulja. Rad filtera se zasniva na principu termosifona: toplije ulje gornjih slojeva ulazi u filter, hladi se i spušta, neprekidno se čisti.
Na poklopcu rezervoara nalaze se ulazi 12 i 14, ekspander 7, izduvna cev 10, gasni relej 11.
Čaure su porculanske čahure, na koje su u rezervoaru pričvršćeni provodnici namota transformatora, a spolja su pričvršćeni strujni dijelovi rasklopnih uređaja. Čaure unutar rezervoara imaju glatku površinu, za vanjsku ugradnju, rad u teškim uvjetima (na kiši, snijegu, zagađenom zraku), imaju razvijeniju površinu (imaju rebra u obliku kišobrana) za povećanje putanje površine električno pražnjenje kroz porculan i električnu snagu čahure.
Ekspander 7 se koristi za kompenzaciju fluktuacija u nivou ulja u transformatoru pri promjenama temperature i za smanjenje površine kontakta sa zrakom otvorene površine ulja, kako bi se zaštitila od prerane oksidacije kisikom i vlagom iz zraka. Ekspander je cilindrični rezervoar pričvršćen nosačem na poklopac transformatora. Ekspander komunicira sa spremnikom transformatora putem cijevi koja ne viri ispod unutrašnje površine poklopca transformatora i završava unutar ekspandera iznad njegovog dna kako bi se spriječilo da taloženje ulja uđe u rezervoar. Zapremina ekspandera mora osigurati stalno prisustvo ulja u njemu u svim režimima rada transformatora, kako ljeti tako i zimi.
Za praćenje ulja na bočnoj stijenci ekspandera ugrađen je indikator ulja 8, izrađen u obliku staklene cijevi u metalnom okviru. Sušač zraka 9 je dizajniran da apsorbira vlagu iz zraka koji ulazi u ekspander.
Sušač zraka instaliran na ekspanderu transformatora ima metalno kućište ispunjeno silika gelom, koji uklanja vlagu iz zraka koji ulazi u ekspander kada nivo ulja padne.
Plinski relej 11 ugrađen je u rez cijevi koja povezuje spremnik transformatora sa ekspanderom. Štiti transformator u slučaju unutrašnjeg oštećenja zbog ispuštanja plina ili curenja iz spremnika.
Oštećenje unutar transformatora, praćeno električnim lukom, dovodi do intenzivnog raspadanja ulja sa stvaranjem velike količine gasa i kao rezultat toga naglog povećanja pritiska unutar rezervoara, dok rezervoar može da pukne i izazove vatre. Izduvna cijev 10, postavljena na poklopac spremnika transformatora, zatvorena je staklenim diskom. Kada se pritisak u rezervoaru poveća, staklo puca i gasovi se zajedno sa uljem izbacuju pre nego što se rezervoar deformiše.
Prilikom sastavljanja krugova namota transformatora velika se važnost pridaje ne samo dobivanju rezultirajućeg napona na njegovim stezaljkama, već i smjeru vektora napona primarnih i sekundarnih namotaja koji određuju priključnu grupu transformatora. Standard predviđa grupe za povezivanje namotaja transformatora: nula (0) i jedanaesta (11). Za jedinicu grupe uzima se ugao pomaka vektora linearnog napona NN namota u odnosu na odgovarajući vektor linearnog napona VN namota, jednak 30. Pomak se računa od vektora linearnog napona HV-a u smjeru kazaljke na satu.
Počeci VN faznih namotaja trofaznih transformatora označeni su velikim latiničnim slovima A, B, C, krajevi - slovima X, Y, Z. Počeci NN namota su označeni malim latiničnim slovima a, b, c, krajevi - sa slovima x, y, z. Za transformatore s tri namota, počeci namotaja srednjeg napona (MV) označeni su slovima A i Ba Ca, krajevi - slovima X Y ZM
Fazni namotaji trofaznih transformatora mogu biti povezani u CD zvijezdu, trokut (A) ili cik-cak (U). Ove šeme u tekstu su označene slovima U, D i Z.
U dijagramu povezivanja namotaja transformatora, neutralna grana izvedena na vanjski terminal označena je slovom N.
Rice. 2.
Zbog razlika u dizajnu, namjeni, snazi, naponu i drugim karakteristikama, transformatori se dijele na tipove. Svakom tipu je dodijeljena oznaka koja se sastoji od slova i brojeva.
Slovne oznake za dizajn:
A - autotransformator (niže - A na početku oznake, pojačanje - A na kraju); T - trofazni; 0 --jednofazni; R - sa podijeljenim NN namotom;
T - tri namotaja (drugo slovo T u oznaci trofaznog transformatora).
Slovna oznaka po vrsti hlađenja:
C - suv (prirodni vazduh);
M - ulje (prirodno ulje);
D - eksplozija (prisilna cirkulacija zraka kada se radijatori hlade ventilatorima);
DC - eksplozija, sa prisilnom cirkulacijom ulja kroz hladnjak pomoću pumpe;
MC - ulje, sa prinudnom cirkulacijom ulja i prirodnog - vazduha.
Slovna oznaka u prisustvu regulatora napona:
H - sa regulacijom napona pod opterećenjem (izmjenjivač slavina pod opterećenjem).
Broj u brojniku nakon slovne oznake označava snagu transformatora u kilovolt-amperima, u nazivniku - naponsku klasu VN namota u kilovoltima.
Oznaka također označava godinu razvoja dizajna, klimatsku verziju i kategoriju smještaja transformatora (1 - na otvorenom, 3 - u zatvorenom)
Rice. 3. Primjer oznake tipa transformatora i njegovo tumačenje:
Princip rada transformatora zasniva se na fenomenu elektromagnetne indukcije. Ako je jedan od namotaja transformatora spojen na izvor naizmjeničnog napona (slika 1), tada će kroz ovaj namotaj teći naizmjenična struja koja će stvoriti naizmjenični magnetni tok F u magnetskom kolu. i jedan i drugi namotaj, promjene, induciraju EMF u namotima. Budući da u općem slučaju namoti mogu imati različit broj zavoja, vrijednosti EMF inducirane u njima neće biti iste. U namotu sa većim brojem zavoja indukovana emf će biti veća nego u namotu sa manjim brojem zavoja.
EMF inducirana u primarnom namotu približno je jednaka primijenjenom naponu i gotovo će ga u potpunosti uravnotežiti. Na sekundarni namotaj su priključeni različiti potrošači električne energije, koji će biti opterećenje za transformator. Kada se u ovaj namotaj spoji opterećenje, pod djelovanjem EMF induciranog u njemu, nastat će struja I2, a na njegovim terminalima će se uspostaviti napon U2, koji će se razlikovati od struje I1 i napona U1 primarnog namotavanje. Posljedično, u transformatoru dolazi do promjene energetskih parametara: električna energija koja se dovodi do primarnog namota iz električne mreže naponom U1 i strujom I1 pretvara se u električnu energiju napona U2 i struje I2.
Transformator se ne može spojiti na DC mrežu, jer kada je transformator spojen na DC mrežu, magnetni tok u njemu će biti konstantan u vremenu i, stoga, neće inducirati EMF u namotima; kao rezultat toga, velika struja će teći u primarnom namotu, jer će u nedostatku EMF-a biti ograničena samo relativno malim aktivnim otporom namotaja. Ova struja može uzrokovati neprihvatljivo zagrijavanje namotaja, pa čak i njegovo izgaranje.
EMF odnos E1/E2=W1/W2=K je omjer transformacije transformatora. EMF indukovana u primarnom namotaju je emf samoindukcije (E 1). EMF iz sekundarnog namotaja - EMF međusobne indukcije (E2). E1=W1, E2=W2. U ovom slučaju, veličina EMF-a je proporcionalna broju zavoja namotaja. U zavisnosti od vrednosti K, transformatori su veći (<1), пониж (>jedan). Da bi se odredio K, pravi se eksperiment u praznom hodu.
72. Koje su glavne karakteristike elektroenergetskog sistema
Prepoznatljive karakteristike elektroprivrede kao tehničkog sistema:
Nemogućnost skladištenja električne energije u značajnom obimu, u vezi s čime postoji stalno jedinstvo proizvodnje i potrošnje;
Ovisnost obima proizvodnje energije isključivo od potrošača;
Potreba za procjenom obima proizvodnje i potrošnje energije ne samo u smislu godine (kvart, mjesec), već i trenutne vrijednosti energetskih opterećenja (kapaciteta);
Potreba za nesmetanim napajanjem potrošača, što je najvažniji uslov za rad cjelokupne nacionalne privrede i života stanovništva;
Planiranje potrošnje energije za svaki dan i svaki sat u toku godine, tj. potreba za razvojem rasporeda opterećenja za svaki dan svakog mjeseca, uzimajući u obzir godišnje doba, klimatske uslove, dan u sedmici i druge faktore;
Ovisnost kvalitete proizvoda ne samo od proizvođača i dobavljača, već i od potrošača.
transformatori- elektromagnetski statički pretvarači električne energije.Transformatori se nazivaju elektromagnetski uređaji koji služe za pretvaranje naizmjenične struje jednog napona u naizmjeničnu struju drugog napona iste frekvencije i za prijenos električne energije elektromagnetnim putem iz jednog kola u drugo.
Glavna namjena transformatora- promijenite AC napon. Transformatori se također koriste za pretvaranje broja faza i frekvencije.
Strujni transformatori nazivaju se uređaji dizajnirani za pretvaranje struje bilo koje vrijednosti u struju koja se može mjeriti normalnim uređajima, kao i za napajanje različitih releja i namotaja elektromagneta. Broj zavoja sekundarnog namotaja strujnog transformatora ω2 > ω1.
Značajka strujnih transformatora je njihov rad u režimu bliskom kratkom spoju, jer je njihov sekundarni namotaj uvijek zatvoren na mali otpor.
Naponski transformatori nazivaju se uređaji dizajnirani za pretvaranje izmjenične struje visokog napona u naizmjeničnu struju niskog napona i napajanje paralelnih namotaja mjernih instrumenata i releja. Princip rada i uređaj naponskih transformatora je sličan principu rada energetskih transformatora. Broj zavoja sekundarnog namotaja ω2
Karakteristika rada transformatora za mjerenje napona je da se njegov sekundarni namotaj uvijek ispostavi da je zatvoren na visoku otpornost, a transformator radi u načinu rada blizu stanja mirovanja, budući da priključeni uređaji troše malu struju.
Najrasprostranjenije su transformatori napona, koje proizvodi elektroindustrija na snazi od preko milion kilovolt-ampera i za napone do 1150 - 1500 kV.
Za prenos i distribuciju električne energije potrebno je povećati napon turbogeneratora i hidrogeneratora instaliranih u elektranama sa 16 - 24 kV na napone 110, 150, 220, 330, 500, 750 i 1150 kV koji se koriste u dalekovodima. , a zatim ga ponovo spustite na 35 ; 10; 6; 3; 0,66; 0,38 i 0,22 kV za korištenje energije u industriji, poljoprivredi i svakodnevnom životu.
Budući da se u energetskim sistemima dešavaju višestruke transformacije, snaga transformatora je 7-10 puta veća od instalirane snage generatora u elektranama.
Energetski transformatori se proizvode uglavnom na frekvenciji od 50 Hz.
Transformatori male snage imaju široku primenu u raznim električnim instalacijama, sistemima za prenos i obradu informacija, navigacionim i drugim uređajima. Frekvencijski opseg na kojem transformatori mogu raditi je od nekoliko herca do 105 Hz.
Prema broju faza transformatori se dijele na jednofazne, dvofazne, trofazne i višefazne. Energetski transformatori se proizvode uglavnom u trofaznoj verziji. Dostupni su za upotrebu u jednofaznim mrežama.
Klasifikacija transformatora prema broju i shemama povezivanja namotaja
Transformatori imaju dva ili više namotaja koji su induktivno povezani jedan s drugim. Namotaji koji troše energiju iz mreže nazivaju se primarni. Namotaji koji dovode električnu energiju potrošaču nazivaju se sekundarni.
Polifazni transformatori imaju namotaje povezane u zvijezdu ili poligon sa više zraka. Trofazni transformatori imaju spoj u trosnopu zvijezdu i trokut.
Step-up i step-down transformatori
U zavisnosti od omjera napona na primarnom i sekundarnom namotaju, transformatori se dijele na pojačane i opadajuće. V step-up transformator primarni namotaj ima nizak napon, a sekundar visok napon. V niži transformator Naprotiv, sekundarni namotaj ima nizak napon, a primarni visok napon.
Nazivaju se transformatori s jednim primarnim i jednim sekundarnim namotom dva namotaja. Prilično rašireno tri namotaja transformatora imaju tri namota za svaku fazu, na primjer dva na strani niskog napona, jedan na strani visokog napona, ili obrnuto. Polifazni transformatori može imati više namotaja visokog i niskog napona.
Klasifikacija transformatora po dizajnu
Po dizajnu, energetski transformatori su podijeljeni u dvije glavne vrste - uljne i suhe.
V uljni transformatori Magnetni krug sa namotajima je smešten u rezervoar napunjen transformatorskim uljem, koje je dobar izolator i rashladno sredstvo.
U skladu sa regulatornim dokumentima, karakteristike dizajna transformatora ogledaju se u oznaci njegovog tipa i sistema hlađenja.
Tip transformatora:
- Autotransformator (za jednofazni O, za trofazni T) - A
- Razdvojeni niskonaponski namotaj - P
- Zaštita tekućeg dielektrika pomoću azotnog pokrivača bez ekspandera - Z
- Verzija od livene smole - L
- Transformator sa tri namotaja - T
- Transformator sa izmjenjivačem slavina - N
- Suhi transformator sa prirodnim hlađenjem zraka (obično drugo slovo u oznaci tipa), ili verzija za vlastite potrebe elektrana (obično zadnje slovo u oznaci tipa) - C
- Uvod kabla - K
- Ulaz prirubnice (za kompletan TS) - F
Rashladni sistemi za suhe transformatore:
- Prirodni zrak otvorenog dizajna - C
- Prirodni zrak sa zaštićenim dizajnom - SZ
- Prirodni zrak sa hermetičkim dizajnom - SG
- Zrak sa prisilnom cirkulacijom zraka - SD
Sistemi za hlađenje uljnih transformatora:
- Prirodna cirkulacija zraka i ulja - M
- Prisilna cirkulacija zraka i prirodna cirkulacija ulja - D
- Prirodna cirkulacija zraka i prisilna cirkulacija ulja sa neusmjerenim protokom ulja - MC
- Prirodna cirkulacija zraka i prisilna cirkulacija ulja sa usmjerenim protokom ulja - NMC
- Prisilna cirkulacija zraka i ulja sa neusmjerenim protokom ulja - DC
- Prisilna cirkulacija zraka i ulja sa usmjerenim protokom ulja - NDC
- Prinudna cirkulacija vode i ulja neusmjerenim protokom ulja - C
- Prinudna cirkulacija vode i ulja sa usmjerenim protokom ulja - NC
Rashladni sistemi za transformatore sa nezapaljivim tečnim dielektrikom:
- Tečno dielektrično hlađenje sa prisilnom cirkulacijom zraka - ND
- Hlađenje nezapaljivim tečnim dielektrikom s prisilnom cirkulacijom zraka i usmjerenim strujanjem tekućeg dielektrika - NND
Princip rada transformatora zasniva se na poznatom zakonu međusobne indukcije. Ako uključite primarni namot ove mreže, tada će naizmjenična struja početi teći kroz ovaj namotaj. Ova struja će stvoriti naizmjenični magnetni tok u jezgru. Ovaj magnetni tok će početi da prodire u zavoje sekundarnog namota transformatora. Na ovom namotu će biti indukovana promenljiva EMF (elektromotorna sila). Ako spojite (zatvorite) sekundarni namotaj na neku vrstu prijemnika električne energije (na primjer, na konvencionalnu žarulju sa žarnom niti), tada će pod utjecajem inducirane elektromotorne sile, izmjenična struja teći kroz sekundarni namotaj do prijemnika .
Istovremeno, struja opterećenja će teći kroz primarni namotaj. To znači da će se električna energija transformirati i prenositi iz sekundarnog namota u primarni na naponu za koji je opterećenje predviđeno (tj. prijemnik priključen na sekundarnu mrežu). Princip rada transformatora zasniva se na ovoj jednostavnoj interakciji.
Da bi se poboljšao prijenos magnetskog fluksa i poboljšala magnetna sprega, namotaj transformatora, primarni i sekundarni, postavlja se na poseban čelični magnetni krug. Namoti su izolovani i od magnetnog kola i jedan od drugog.
Princip rada transformatora je drugačiji u pogledu napona namotaja. Ako je napon sekundarnog i primarnog namota isti, tada će biti jednak jedan, a tada se sam transformator gubi kao pretvarač napona u mreži. Odvojeni transformatori za smanjenje i povećanje. Ako je primarni napon manji od sekundarnog, tada će se takav električni uređaj zvati pojačani transformator. Ako je sekundarno manje, onda snižavanje. Međutim, isti transformator se može koristiti i za povećanje i za smanjenje. Step-up transformator se koristi za prijenos energije na različite udaljenosti, za tranzit i druge stvari. Redukcije se uglavnom koriste za preraspodjelu električne energije između potrošača. Proračun se obično vrši uzimajući u obzir njegovu kasniju upotrebu kao silazni ili pojačani napon.
Kao što je gore spomenuto, princip rada transformatora je prilično jednostavan. Međutim, ima nekoliko zanimljivih detalja u njegovom dizajnu.
U transformatorima s tri namota, tri izolirana namota su postavljena na magnetsko kolo. Takav transformator može primiti dva različita napona i istovremeno prenositi energiju na dvije grupe prijemnika električne energije. U ovom slučaju kažu da pored namotaja donjeg i tronamotajnog transformatora postoji i srednjenaponski namotaj.
Namotaji transformatora su cilindrični i potpuno izolovani jedan od drugog. S takvim namotom, poprečni presjek šipke će imati okrugli oblik kako bi se smanjile nemagnetizirane praznine. Što su takvi razmaci manji, to je manja masa bakra, a samim tim i masa i cijena transformatora.
Transformer je statički elektromagnetski uređaj sa dva (ili više) namotaja, najčešće dizajniran za pretvaranje naizmjenične struje jednog napona u naizmjeničnu struju drugog napona. Transformacija energije u transformatoru se vrši naizmeničnim magnetnim poljem. Transformatori imaju široku primjenu u prijenosu električne energije na velike udaljenosti, njenoj distribuciji između prijemnika, kao i u raznim ispravljačkim, pojačavačkim, signalnim i drugim uređajima.
Prilikom prijenosa električne energije od elektrane do potrošača, jačina struje u vodovu uzrokuje gubitke energije u ovoj liniji i potrošnju obojenih metala za njen uređaj. Ako se s istom prenesenom snagom poveća napon, tada će se jačina struje smanjiti u istoj mjeri, pa će biti moguće koristiti žice manjeg poprečnog presjeka. To će smanjiti potrošnju obojenih metala tokom instalacije dalekovoda i smanjiti gubitke energije u njemu.
Električna energija se u elektranama proizvodi sinhronim generatorima na naponu od 11-20 kV; u nekim slučajevima se koristi napon od 30-35 kV. Iako su takvi naponi previsoki za direktnu upotrebu u proizvodnji i domaćinstvu, oni nisu dovoljni za ekonomičan prijenos električne energije na velike udaljenosti. Daljnje povećanje napona u dalekovodima (do 750 kV ili više) vrši se preko transformatora.
Prijemnici električne energije (sijalice sa žarnom niti, elektromotori itd.) se iz sigurnosnih razloga oslanjaju na niži napon (110-380 V). Osim toga, proizvodnja električnih aparata, instrumenata i strojeva za visoki napon povezana je sa značajnim poteškoćama u dizajnu, jer strujni dijelovi ovih uređaja zahtijevaju pojačanu izolaciju na visokom naponu. Zbog toga se visoki napon na kojem se energija prenosi ne može direktno koristiti za napajanje prijemnika i napaja im se preko opadajućih transformatora.
Električna energija naizmjenične struje na putu od elektrane, gdje se proizvodi, do potrošača mora se transformisati 3-4 puta. U distributivnim mrežama, opadajući transformatori se opterećuju neistovremeno i ne punim kapacitetom. Dakle, ukupna snaga transformatora koji se koriste za prenos i distribuciju električne energije je 7-8 puta veća od snage generatora instaliranih u elektranama.
Transformacija energije u transformatoru se provodi naizmjeničnim magnetskim poljem pomoću magnetnog kola.
Naponi primarnog i sekundarnog namota obično nisu isti. Ako je primarni napon manji od sekundarnog, transformator se naziva step-up, ako je veći od sekundarnog - step-down. Bilo koji transformator se može koristiti i za povećanje i za smanjenje. Step-up transformatori se koriste za prijenos električne energije na velike udaljenosti, a step-down transformatori se koriste za distribuciju između potrošača.
U zavisnosti od namjene razlikuju se energetski transformatori, transformatori mjernog napona i strujni transformatori.
Energetski transformatori pretvaraju naizmjeničnu struju jednog napona u naizmjeničnu struju drugog napona za napajanje potrošača električnom energijom. Ovisno o namjeni, mogu biti podizanje ili spuštanje. U distributivnim mrežama u pravilu se koriste trofazni dvonamotajni opadajući transformatori koji pretvaraju napon od 6 i 10 kV u napon od 0,4 kV. (Glavni tipovi transformatora TMG, TMZ, TMF, TMB, TME, TMGSO, TM, TMZH, TDTN, TRDN, TSZ, TSZN, TSZGL i drugi.)
Mjerni naponski transformatori- to su međutransformatori preko kojih se mjerni instrumenti uključuju na visoke napone. Zbog toga su mjerni instrumenti izolovani od mreže, što omogućava korištenje standardnih instrumenata (sa rekalibracijom njihove skale) i na taj način proširuje granice mjerenih napona.
Naponski transformatori se koriste kako za mjerenje napona, snage, energije, tako i za napajanje kola automatizacije, alarma i relejne zaštite dalekovoda od zemljospoja.
U nekim slučajevima, naponski transformatori se mogu koristiti kao opadajući energetski transformatori male snage ili kao step-up test transformatori (za ispitivanje izolacije električnih uređaja).
Na ruskom tržištu predstavljeni su sljedeći tipovi naponskih transformatora:
3NOL.06, ZNOLP, ZNOLPM, ZNOL.01PMI, 3xZNOL.06, 3xZNOLP, 3xZNOLPM, NOL.08, NOL.11-6.O5, NOL.12 OM3, ZNOL.06-35 (ZNOLE-35), ZNOL. , NOL 35, NOL-35 III, NAMIT-10, ZNIOL, ZNIOL-10-1, ZNIOL-10-P, ZNIOL-20, ZNIOL-20-P, ZNIOL-35, ZNIOL-35-P, ZNIOL-35 -1, NIOL -20, NIOL-35, NOL-SESH -10, NOL-SESH -10-1, NOL-SESH-6, NOL-SESH-6-1, NOL-SESH-20, NOL-SESH-35 , 3xZNOL-SESH-6, 3xZNOL-SESH-10, NALI-SESH-10, NALI-SESH-6, NTMI 6, NTMI 10, US 6, US 10, US 35, US 110, ZNAMIT-6, ZNAMIT-10 , ZNOMP 35, NOM 6, NOM 10, NOM 35, NKF 110, NKF 150, NKF 220 i drugi.
Za naponske mjerne transformatore primarni namotaj je 3000/√3, 6000/√3, 10000/√3, 13800/√3, 18000/√3, 24000/√3, 27000/√06, 06, 27000/√06, /√3, 110000/√3, 150000/√3, 220000/√3, 330000/√3, 400000/√3, 500000/√3 i sekundarni 100/1√/3 ili 3.
Strujni transformator je pomoćni uređaj u kojem je sekundarna struja praktično proporcionalna primarnoj struji i dizajniran je tako da uključuje mjerne instrumente i releje u električna kola naizmjenične struje.
Isporučuje se sa klasom tačnosti: 0,5; 0.5S; 0,2; 0.2S.
Strujni transformatori se koriste za pretvaranje struje bilo koje vrijednosti i napona u struju koja je pogodna za mjerenje standardnim uređajima (5 A), napajanje namotaja strujnih releja, uređaja za isključivanje, kao i uređaja za izolaciju i njihovo osoblje od visokog napona.
BITAN! Mjerni strujni transformatori se isporučuju sa sljedećim omjerima transformacije: 5/5, 10/5, 15/5, 20/5, 30/5, 40/5, 50/5, 75/5, 100/5, 150/5 , 200/5, 300/5, 400/5, 500/5, 600/5, 800/5, 1000/5, 1500/5, 2000/5, 2500/5, 3000/5, 5000/5, 8000 /5 , 10000/5.
Na ruskom tržištu strujni transformatori su predstavljeni sljedećim modelima:
TOP-0,66, TSHP-0,66, TOP-0,66-I, TSHP-0,66-I, TSHL-0,66, TNShL-0,66, TNSh-0,66, TOL-10, TLO-10, TOL-10-I, TOL-10- M, TOL-10-8, TOL-10-IM, TOL-10 III, TSHL-10, TLSh-10, TPL-10-M, TPOL-10 , TPOL-10M, TPOL-10 III, TL-10, TL-10-M, TPLC-10, TOLK-6, TOLK-6-1, TOLK-10, TOLK-10-2, TOLK-10-1, TOL-20, TSHL-20-I, TPL-20, TPL-35, TOL-35, TOL-35-III-IV, TOL-35 II-7.2, TLK-35, TV, TLK-10, TPL-10S , TLM-10, TShLP-10, TPK-10, TVLM -10, TVK-10, TVLM-6, TLC-20, TLC-35-1, TLC-35-2, TLC-35-3, TOL-SESH 10, TOL-SESH-20, TOL-SESH-35, TSHL-SESH 0,66, transformatori Ritz, TPL-SESH 10, TZLK(R)-SESH 0,66, TV-SESH-10, TV-SESH-20 , TV-SESH-35, TSHL-SESH-10, TSHL-SESH-20 , TZLV-SESH-10 i drugi.
Klasifikacija naponskih transformatora
Naponski transformatori su različiti:
A) po broju faza - jednofazne i trofazne;
b) prema broju namotaja - dvonamotajni, tronamotajni, četvoronamotajni.
Primjer 0,5/0,5S/10P;
c) prema klasi tačnosti, odnosno prema dozvoljenim vrijednostima greške;
d) prema načinu hlađenja - transformatori sa uljnim hlađenjem (ulje), sa prirodnim vazdušnim hlađenjem (suvi i sa livenom izolacijom);
e) prema vrsti instalacije - za unutrašnju instalaciju, za vanjsku instalaciju i za kompletne razvodne aparate (KRU).
Za napone do 6-10 kV naponski transformatori se izrađuju suvi, odnosno sa prirodnim vazdušnim hlađenjem. Za napone iznad 6-10 kV koriste se uljni naponski transformatori.
Indoor transformatori su projektovani za rad na temperaturi okoline od -40 do +45°S sa relativnom vlažnošću vazduha do 80%.
V jednofazni transformatori napon od 6 do 10 kV, uglavnom se koristi livena izolacija. Transformatori od livene smole su u potpunosti ili delimično (jedan namotaj) punjeni izolacionom masom (epoksidna smola). Takvi transformatori, dizajnirani za unutrašnju instalaciju, povoljno se razlikuju od uljnih transformatora: imaju manju težinu i ukupne dimenzije i ne zahtijevaju gotovo nikakvo održavanje u radu.
Trofazni dvonamotajni transformatori naponi imaju konvencionalna magnetna jezgra sa tri šipke, a oni sa tri namotaja imaju jednofazne oklopne.
Trofazni transformator sa tri namotaja je grupa od tri jednofazne jednopolne jedinice, čiji su namoti povezani prema odgovarajućoj shemi. Trofazni tronamotajni naponski transformatori stare serije (do 1968-1969) imali su oklopna magnetna jezgra. Trofazni transformator je manji po težini i dimenzijama od grupe od tri monofazna transformatora. Kada koristite trofazni transformator za rezervu, morate imati još jedan transformator pune snage
U uljnim transformatorima, glavni izolacijski i rashladni medij je transformatorsko ulje.
uljni transformator sastoji se od magnetnog kola, namotaja, rezervoara, poklopca sa ulazima. Magnetsko kolo je sastavljeno od limova hladno valjanog električnog čelika izolovanog jedan od drugog (kako bi se smanjili gubici vrtložnih struja). Namoti se izrađuju od bakarne ili aluminijumske žice. Za regulaciju napona, VN namotaj ima grane povezane na prekidač. U transformatorima su predviđena dva tipa prekidača slavina: pod opterećenjem - preklopnik pod opterećenjem (kontrola pod opterećenjem) i bez opterećenja, nakon isključenja transformatora iz mreže - PBV (preklapanje bez pobude). Drugi način regulacije napona je najčešći, jer je najjednostavniji.
Pored navedenih uljno hlađenih transformatora (Transformer TM), proizvode se i hermetički zatvoreni transformatori (TMG) kod kojih ulje ne komunicira sa zrakom, te je stoga isključena njegova ubrzana oksidacija i vlaga. Uljni transformatori su u potpunosti napunjeni transformatorskim uljem i nemaju ekspander, a promjene temperature u njegovom volumenu tijekom grijanja i hlađenja kompenziraju se promjenom volumena nabora stijenki spremnika. Ovi transformatori se pune uljem pod vakuumom, što povećava dielektričnu čvrstoću njihove izolacije.
Suhi transformator, kao i ulje, sastoji se od magnetnog kola, VN i NN namotaja, zatvorenih u zaštitno kućište. Glavni izolacijski i rashladni medij je atmosferski zrak. Međutim, zrak je manje savršen izolacijski i rashladni medij od transformatorskog ulja. Stoga su u suhim transformatorima svi izolacijski otvori i ventilacijski kanali veći nego u uljnim.
Suvi transformatori se proizvode sa namotajima sa staklenom izolacijom klase otpornosti na toplotu B (TSZ), kao i sa izolacijom na silikonskim lakovima klase H (TSZK). Da bi se smanjila higroskopnost, namotaji su impregnirani posebnim lakovima. Upotreba stakloplastike ili azbesta kao izolacije namotaja može značajno povećati radnu temperaturu namotaja i osigurati praktički vatrootpornu instalaciju. Ovo svojstvo suhih transformatora omogućava da se koriste za ugradnju unutar suhih prostorija u slučajevima kada je osiguranje požarne sigurnosti instalacije odlučujući faktor. Ponekad se suhi transformatori zamjenjuju skupljim i teškim za proizvodnju sovetolovye.
Suvi transformatori imaju nešto veće ukupne dimenzije i težinu (TSZ transformator) i manji kapacitet preopterećenja od uljnih, a koriste se za rad u zatvorenim prostorima s relativnom vlagom ne većom od 80%. Prednosti suhih transformatora uključuju njihovu požarnu sigurnost (bez ulja), relativnu jednostavnost dizajna i relativno niske operativne troškove.
Klasifikacija strujnih transformatora
Strujni transformatori se klasifikuju prema različitim kriterijumima:
1. Strujni transformatori se po namjeni mogu podijeliti na mjerne (TOL-SESH-10, TLM-10), zaštitne, srednje (za uključivanje mjernih instrumenata u strujne krugove relejne zaštite, za izjednačavanje struja u krugovima diferencijalne zaštite itd.) i laboratorijski (visoka tačnost, kao i sa mnogo omjera transformacije).
2. Prema vrsti instalacije razlikuju se strujni transformatori:
a) za vanjsku instalaciju, ugrađen u otvorenu rasklopnu jedinicu (TLK-35-2.1 UHL1);
b) za unutrašnju instalaciju;
c) ugrađene u električne aparate i mašine: prekidače, transformatore, generatore itd.;
d) tovarni listovi - stavljaju se odozgo na izolator izolatora (na primjer, na visokonaponski ulaz energetskog transformatora);
e) prenosivi (za kontrolna mjerenja i laboratorijska ispitivanja).
3. Prema dizajnu primarnog namota, strujni transformatori se dijele:
a) višenamotaj (namotaj, sa namotajem u petlji i sa osam namotaja);
b) jednookretni (štap);
c) guma (TSh-0,66).
4. Prema načinu ugradnje, strujni transformatori za unutrašnju i vanjsku instalaciju dijele se:
a) prolazne (TPK-10, TPL-SESH-10);
b) podrška (TLK-10, TLM-10).
5. Izvođenjem izolacije strujni transformatori se mogu podijeliti u grupe:
a) sa suvom izolacijom (porculan, bakelit, livena epoksidna izolacija, itd.);
b) sa papirno-uljnom izolacijom i sa kondenzatorskom papir-uljnom izolacijom;
c) sa složenim punjenjem.
6. Prema broju faza transformacije razlikuju se strujni transformatori:
a) jednostepeni;
b) dvostepeni (kaskadni).
7. Prema radnom naponu razlikuju se transformatori:
a) za nazivni napon iznad 1000 V;
b) za nazivni napon do 1000 V.
Kombinacija različitih klasifikacionih karakteristika uvedena je u oznaku tipa strujnih transformatora, koja se sastoji od slovnih i numeričkih delova.
Strujni transformatori se odlikuju nazivnom strujom, naponom, klasom tačnosti i dizajnom. Na naponu od 6-10 kV izrađuju se kao referentni i prolazni sa jednim i dva sekundarna namotaja klase tačnosti 0,2; 0,5; 1 i 3. Klasa tačnosti označava graničnu grešku koju strujni transformator unosi u rezultate mjerenja. Transformatori klase tačnosti 0,2, koji imaju minimalnu grešku, koriste se za laboratorijska mjerenja, 0,5 - za napajanje brojila, 1 i 3 - za napajanje strujnih namotaja releja i tehničkih mjernih instrumenata. Za siguran rad, sekundarni namotaji moraju biti uzemljeni i ne smiju biti otvorenog spoja.
Prilikom ugradnje rasklopnih uređaja napona 6-10 kV koriste se strujni transformatori sa livenom i porculanskom izolacijom, a na naponima do 1000 V - sa livenom, pamučnom i porculanskom izolacijom.
Primjer je TOL-SESH-10 bazni strujni transformator s 2 namotaja sa livenom smolom za nazivni napon od 10 kV, konstrukcijska verzija 11, sa sekundarnim namotajima:
Za spajanje mjernih kola, klase tačnosti 0,5 i opterećenja 10 VA;
- za povezivanje zaštitnih kola, klase tačnosti 10P i opterećenja 15 VA;
Za nazivnu primarnu struju od 150 Ampera, nazivnu sekundarnu struju od 5 A, klimatsku modifikaciju "U" kategorije plasmana 2 u skladu sa GOST 15150-69 prilikom naručivanja proizvodnje sa CJSC VolgaEnergoKomplekt:
TOL-SESH-10-11-0.5 / 10R-10 / 15-150 / 5 U2 - sa nazivnom primarnom strujom - 150A, sekundarnom - 5A.
Djelovanje transformatora zasniva se na fenomenu međusobne indukcije. Ako je primarni namotaj transformatora spojen na izvor izmjenične struje, tada će kroz njega teći naizmjenična struja koja će stvoriti izmjenični magnetni tok u jezgri transformatora. Ovaj magnetni tok, koji prodire u zavoje sekundarnog namotaja, inducirat će u njemu elektromotornu silu (EMF). Ako je sekundarni namotaj zatvoren za bilo koji prijemnik energije, tada će pod djelovanjem induciranog EMF-a struja početi teći kroz ovaj namotaj i kroz prijemnik energije.
U isto vrijeme, struja opterećenja će se pojaviti i u primarnom namotu. Tako se električna energija, koja se transformiše, prenosi iz primarne mreže u sekundarnu na naponu za koji je projektovan prijemnik energije uključen u sekundarnu mrežu.
Kako bi se poboljšala magnetska veza između primarnog i sekundarnog namotaja, oni se postavljaju na čelično magnetsko kolo. Namoti su izolovani i jedan od drugog i od magnetnog kola. Namotaj višeg napona naziva se visokonaponski (HV), a namotaj nižeg napona naziva se namotaj niskog napona (NN). Namotaj uključen u mrežu izvora električne energije naziva se primarnim; namotaj iz kojeg se energija dovodi do prijemnika je sekundarni.
Obično naponi primarnog i sekundarnog namotaja nisu isti. Ako je primarni napon manji od sekundarnog, transformator se naziva step-up, ako je veći od sekundarnog - step-down. Bilo koji transformator se može koristiti i za povećanje i za smanjenje. Step-up transformatori se koriste za prijenos električne energije na velike udaljenosti, a step-down transformatori se koriste za distribuciju između potrošača.
U transformatorima s tri namota, tri namota izolirana jedan od drugog postavljena su na magnetsko kolo. Takav transformator, koji se napaja iz jednog od namotaja, omogućava primanje dva različita napona i opskrbu električnom energijom dvije različite grupe prijemnika. Osim namotaja visokog i niskog napona, tronamotni transformator ima namotaj srednjeg napona (MV).
Namotaji transformatora imaju pretežno cilindrični oblik, izvodeći ih pri malim strujama iz okrugle izolirane bakarne žice, a pri visokim strujama iz pravokutnih bakrenih šipki.
Bliže magnetskom kolu nalazi se niskonaponski namotaj, jer ga je lakše izolirati od njega nego visokonaponski namotaj.
Niskonaponski namotaj je izolovan od šipke slojem nekog izolacionog materijala. Ista izolaciona brtva se postavlja između namotaja visokog i niskog napona.
Kod cilindričnih namotaja poželjno je da poprečni presjek jezgre magnetskog kola dobije okrugli oblik, tako da nema nemagnetnih praznina u području koje pokrivaju namoti. Što su nemagnetski razmaci manji, to je manja dužina zavoja namotaja, a time i masa bakra za datu površinu poprečnog presjeka čelične šipke.
Međutim, okrugle šipke je teško proizvesti. Magnetsko jezgro se sastavlja od tankih čeličnih limova, a za dobijanje okrugle šipke bio bi potreban veliki broj čeličnih limova različitih širina, a to bi zahtijevalo izradu velikog broja kalupa. Stoga, u transformatorima velike snage, šipka ima stepenasti poprečni presjek s brojem koraka ne većim od 15-17. Broj koraka presjeka šipke određen je brojem uglova u jednoj četvrtini kruga. Jaram magnetskog kola, odnosno onaj njegov dio koji spaja šipke, također ima stepenasti poprečni presjek.
Za bolje hlađenje u magnetnim krugovima, kao i u namotajima snažnih transformatora, ventilacijski kanali su raspoređeni u ravninama paralelnim i okomitim na ravninu čeličnih limova.
U transformatorima male snage, površina poprečnog presjeka žice je mala, a namoti su pojednostavljeni. Magnetna kola takvih transformatora imaju pravokutni poprečni presjek.
Ocjena transformatora
Korisna snaga za koju je transformator projektovan prema uslovima grejanja, odnosno snaga njegovog sekundarnog namotaja pri punom (nazivnom) opterećenju, naziva se nazivna snaga transformatora. Ova snaga se izražava u jedinicama prividne snage - u voltamperima (VA) ili kilovolt-amperima (kVA). U vatima ili kilovatima izražava se aktivna snaga transformatora, odnosno snaga koja se može pretvoriti iz električne u mehaničku, termičku, hemijsku, svjetlosnu itd. Poprečni presjeci žica namotaja i svih dijelova transformatora , kao i bilo koji električni aparat ili električna mašina, nisu određeni aktivnom komponentom struje ili aktivne snage, već ukupnom strujom koja teče kroz provodnik i, prema tome, ukupnom snagom. Sve ostale veličine koje karakterišu rad transformatora u uslovima za koje je projektovan nazivaju se i nominalnim.
Svaki transformator je opremljen štitom od materijala koji nije podložan atmosferskim utjecajima. Štit je pričvršćen za rezervoar transformatora na vidnom mestu i sadrži njegove nazivne podatke, koji se nanose nagrizanjem, graviranjem, izbijanjem ili na drugi način koji obezbeđuje trajnost znakova. Na naljepnici transformatora su navedeni sljedeći podaci:
1. Marka proizvođača.
2. Godina izdanja.
3. Serijski broj.
4. Oznaka tipa.
5. Broj standarda na koji je usklađen proizvedeni transformator.
6. Nazivna snaga (kVA). (Za tri namotaja navedite snagu svakog namotaja.)
7. Nazivni naponi i naponi odvodnika namotaja (V ili kV).
8. Nazivne struje svakog namotaja (A).
9. Broj faza.
10. Trenutna frekvencija (Hz).
11. Šema i grupa povezivanja namotaja transformatora.
12. Kratki spoj napona (%).
13. Vrsta instalacije (unutrašnja ili eksterna).
14. Metoda hlađenja.
15. Bruto težina transformatora (kg ili t).
16. Masa ulja (kg ili t).
17. Masa aktivnog dijela (kg ili t).
18. Prebacite pozicije označene na njegovom aktuatoru.
Za transformator sa vještačkim hlađenjem zraka, njegova snaga je dodatno naznačena s isključenim hlađenjem. Serijski broj transformatora je utisnut i na rezervoaru ispod štita, na poklopcu blizu VN ulaza faze A i na lijevom kraju gornje police snopa jarma magnetnog kola. Simbol transformatora sastoji se od abecednog i numeričkog dijela. Slova znače sljedeće:
T - trofazni,
O - jednofazni,
M - hlađenje prirodnim uljem,
D - hlađenje ulja sa mlazom (vještački zrak i prirodna cirkulacija ulja),
C - hlađenje ulja sa prisilnom cirkulacijom ulja kroz hladnjak vode,
DC - ulje sa puhanjem i prisilnom cirkulacijom ulja,
G - transformator otporan na munje,
H na kraju oznake - transformator sa regulacijom napona pod opterećenjem,
H na drugom mjestu - ispunjen negorivim tekućim dielektrikom,
T na trećem mjestu je transformator s tri namotaja.
Prvi broj nakon slovne oznake transformatora pokazuje nazivnu snagu (kVA), drugi broj - nazivni napon VN namota (kV). Dakle, tip TM 6300/35 označava trofazni dvonamotajni transformator sa prirodnim uljnim hlađenjem snage 6300 kVA i napona VN namotaja od 35 kV. Slovo A u oznaci tipa transformatora znači autotransformator. U oznaci autotransformatora s tri namotaja, slovo A postavlja se prvo ili posljednje. Ako je autotransformatorsko kolo glavno (VN i SN namotaji čine autotransformator, a NN namotaj je dodatni), prvo se stavlja slovo A, ako je kolo autotransformatora dodatno, slovo A se stavlja posljednje.
