Energetski transformatori služe za pretvaranje električne energije jednog napona u energiju drugog napona. Oni su glavna oprema električnih podstanica. Električna energija proizvedena u elektranama, kada se prenosi do potrošača, prolazi kroz višestruke transformacije u pojačanim i opadajućim transformatorima. Prijenos snage na velike udaljenosti je ekonomičniji s visokim naponom. Snaga transformatora instaliranih u elektroenergetskim sustavima veća je od instalirane snage generatora za 4-5 puta. Unatoč relativno visokoj učinkovitosti transformatora, trošak energije koji se gubi godišnje u njima je značajan. Potrebno je nastojati smanjiti broj stupnjeva transformacije, smanjiti instaliranu snagu transformatora.
Transformatori se izrađuju jednofazni i trofazni, dvo- i tronamotajni. Trofazni transformatori se pretežno koriste u sustavima i mrežama čiji su ekonomski pokazatelji veći od onih u skupinama 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 izmjeničnom strujom.
Transformatori i autotransformatori imaju nazivne snage u decimalnim višekratnicima sljedećih vrijednosti: 1; 1.6; 2,5; 4; 6,3 kV * A.
Radi praktičnosti planiranja radova vezanih uz transport i popravak transformatora, oni su konvencionalno podijeljeni po veličini, ovisno o snazi i naponu VN namota.
Na sl. prikazuje uređaj i raspored glavnih dijelova energetskog uljnog transformatora treće dimenzije.
Osnova dizajna transformatora je aktivni dio, koji se sastoji od magnetskog kruga 17 s namotima 21 visokog napona (HV) i niskog napona (LV) koji se nalaze na njemu, koji se nalazi ispod VN na jezgrama magnetskog kruga, grana NN 16 i BH18 i sklopni uređaj 6. Magnetni krug, regrutiran od pojedinačnih tankih limova transformatorskog čelika s izolacijskim premazom otpornim na toplinu, spojenih gredama jarma 19 i klinovima koji su prošli kroz prolazne rupe jezgri jezgre magnetski krug i grede jarma.
Slavine 16 i 18 su spojne žice koje idu od krajeva NN i VN namota do ulaza LV 14 i VN 12.
Preklopni uređaj 6 transformatorskih namota služi za postupno mijenjanje napona u određenim granicama, za održavanje nazivnog napona na stezaljkama NN namota kada se mijenja.
U tu svrhu, namoti VN transformatora opremljeni su nastavcima 20, koji su spojeni na sklopke 6.
Potreba za regulacijom je zbog činjenice da su u električnim sustavima moguća različita odstupanja od normalnog načina napajanja, što dovodi do neekonomičnog rada prijamnika električne energije.
Sl. 1
1 - spremnik; 2 - ventil; 3 - vijak za uzemljenje; 4 - termosifonski filtar; 5 - radijator; 6 - prekidač; 7 - ekspander; 8 - indikator ulja; 9 - sušilica zraka; 10 - ispušna cijev; 11 - plinski relej; 12 - VN ulaz; 13 - pogon sklopnog uređaja; 14 - LV ulaz; 15 - oko za podizanje; 16 - NN grana; 17 - kostur; 18 - utičnica visokog napona; 19 - jaram okvira (gornji i donji); 20 - grane za podešavanje VN namota; 21 - VN namot (unutar NN); 22 - valjak kolica.
U transformatorima mogu postojati dvije vrste izmjenjivača slavina: kontrola pod opterećenjem (OLTC) i regulacija bez opterećenja nakon isključivanja transformatora, t.j. prebacivanje bez uzbude (PBV). Preklopni uređaj pokreće pogon 13 koji se nalazi na poklopcu spremnika transformatora 1.
Spremnik transformatora je ovalni čelični spremnik napunjen transformatorskim uljem, u koji je uronjen aktivni dio transformatora. Ulje, kao rashladni medij, uklanja toplinu koja nastaje u namotima i magnetskom krugu i ispušta je u okoliš kroz stijenke i poklopac spremnika. Osim za hlađenje, ulje služi za povećanje razine izolacije između dijelova pod naponom i uzemljenog spremnika. Kako bi se povećala rashladna površina, spremnici su napravljeni rebrasti, cijevi su zavarene u njih ili se isporučuju s uklonjivim radijatorima 5. Na dnu spremnika nalazi se ventil za ispuštanje ulja 2, a na dnu je čep za ispuštanje sedimenti nakon ispuštanja ulja kroz ventil. Na dno spremnika transformatora mase veće od 800 kg zavarena su kolica s rotirajućim valjcima 22, što omogućuje promjenu smjera kretanja transformatora s poprečnog na uzdužni. Za podizanje transformatora na gornje grede jarma pričvršćene su igle za podizanje s prstenovima 15.
Termosifonski filtar 4 pričvršćen je na spremnik transformatora s dvije prirubničke grane i srednjim ravnim slavinama. Filter je dizajniran za održavanje izolacijskih svojstava ulja i stoga produljuje njegov vijek trajanja. To je cilindrični uređaj ispunjen aktivnim materijalom - sorbentom koji apsorbira produkte starenja transformatorskog ulja. Rad filtra temelji se na principu termosifona: što više zagrijanog ulja iz gornjih slojeva ulazi u filtar, hladi se i spušta dolje, dok se neprestano čisti.
Ulazi 12 i 14, ekspander 7, ispušna cijev 10, plinski relej 11 nalaze se na poklopcu spremnika.
Provode su porculanske čahure, na koje su u spremniku pričvršćeni vodi za namota transformatora, a izvana strujni dijelovi rasklopnog uređaja. Čahure unutar spremnika imaju glatku površinu, za vanjsku ugradnju, rade u teškim uvjetima (kiša, snijeg, zagađeni zrak), imaju razvijeniju površinu (imaju rebra u obliku kišobrana) kako bi se povećao put površinskog električnog pražnjenja kroz porculana i električne snage čahure.
Ekspander 7 služi za kompenzaciju kolebanja razine ulja u transformatoru pri promjenama temperature i za smanjenje površine kontakta sa zrakom otvorene površine ulja, kako bi ga zaštitio od prerane oksidacije atmosferskim kisikom i ovlaživanja. Ekspander je cilindrični spremnik pričvršćen nosačem na poklopac transformatora. Ekspander komunicira sa spremnikom transformatora cijevi koja ne strši ispod unutarnje površine poklopca transformatora i završava unutar ekspandera iznad njegovog dna kako bi spriječio ulazak taloga ulja u spremnik. Volumen ekspandera mora osigurati stalnu prisutnost ulja u njemu u svim režimima rada transformatora, kako u ljetnim tako iu zimskim uvjetima.
Za promatranje ulja, indikator ulja 8, izrađen u obliku staklene cijevi u metalnom okviru, ugrađen je na bočnu stijenku ekspandera. Sušilo zraka 9 je dizajnirano da apsorbira vlagu iz zraka koji ulazi u ekspander.
Sušilo zraka ugrađeno na konzervator transformatora ima metalno kućište ispunjeno silika gelom, koji odstranjuje vlagu iz zraka koji ulazi u konzervator kada razina ulja padne.
Plinski relej 11 ugrađen je u rez cijevi koja povezuje spremnik transformatora s ekspanderom. Štiti transformator u slučaju unutarnjeg oštećenja zbog ispuštanja plina ili propuštanja spremnika.
Oštećenja unutar transformatora, praćena električnim lukom, dovode do intenzivnog raspadanja ulja s stvaranjem velike količine plina i, kao rezultat, naglog povećanja tlaka unutar spremnika, što može probiti spremnik i uzrokovati vatra. Ispušna cijev 10, postavljena na poklopac spremnika transformatora, zatvorena je staklenim diskom. Kada tlak unutar spremnika poraste, staklo se lomi i plinovi zajedno s uljem izbacuju se van prije nego što se spremnik deformira.
Prilikom sastavljanja krugova namota transformatora velika se važnost pridaje ne samo dobivanju rezultirajućeg napona na njegovim stezaljkama, već i smjeru vektora napona primarnog i sekundarnog namota, koji određuju skupinu spoja transformatora. Standard predviđa skupine spajanja namota transformatora: nula (0) i jedanaesti (11). Kut pomaka vektora linearnog napona NN namota u odnosu na odgovarajući vektor linearnog napona VN namota, jednak 30. Pomak se broji u smjeru kazaljke na satu od vektora napona VN mreže.
Počeci VN faznih namota 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 - slovima x, y, z. Za transformatore s tri namota početak namota srednjeg napona (SN) označen je slovima A aBa Ca, krajevi su označeni slovima X Y ZM
Fazni namoti trofaznih transformatora mogu se spojiti u CD zvijezdu, trokut (A) ili cik-cak (Y). Ove sheme u tekstu su označene slovima Y, D i Z.
U dijagramu spajanja namota transformatora neutralna grana izvedena na vanjski terminal označena je slovom N.
Riža. 2.
Kako bi se razlikovali u dizajnu, namjeni, snazi, naponu i drugim karakteristikama, transformatori su podijeljeni u vrste. Svakoj vrsti dodijeljene su oznake koje se sastoje od slova i brojeva.
Slova oznaka:
A - autotransformator (spuštanje - A na početku oznake, povećanje - A na kraju); T - trofazni; 0 - jednofazna; R - s podijeljenim NN namotom;
T - tri namota (drugo slovo T u oznaci trofaznog transformatora).
Slovna oznaka po vrsti hlađenja:
C - suhi (prirodni zrak);
M - ulje (prirodno ulje);
D - puhanje (prisilna cirkulacija zraka pri hlađenju radijatora s ventilatorima);
DC - eksplozija, s prisilnom cirkulacijom ulja kroz hladnjak pomoću pumpe;
MC - ulje, s prisilnom cirkulacijom ulja i prirodno - zraka.
Oznaka slova u prisutnosti regulatora napona:
N - s regulacijom napona pod opterećenjem (prisutnost OLTC-a).
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)
Riža. 3. Primjer oznake tipa transformatora i njegovo dekodiranje:
Princip rada transformatora temelji se na fenomenu elektromagnetske indukcije. Ako je jedan od namota transformatora spojen na izvor izmjeničnog napona (slika 1), tada će kroz ovaj namot teći izmjenična struja koja će stvoriti izmjenični magnetski tok u magnetskom krugu F. Taj magnetski tok, spojen s oba a drugi namot, promjena će inducirati EMF u namotima. Budući da u općem slučaju namoti mogu imati različit broj zavoja, vrijednosti EMF inducirane u njima neće biti iste. U namotu koji ima veći broj zavoja, inducirani EMF će biti veći nego u namotu s manjim brojem zavoja.
EMF inducirana u primarnom namotu približno je jednaka primijenjenom naponu i gotovo će ga potpuno uravnotežiti. Na sekundarni namot spojeni su različiti potrošači električne energije, koji će biti opterećenje za transformator. Kada se opterećenje spoji u ovaj namot, pod djelovanjem EMF induciranog u njemu, nastat će struja I2, a na njegovim priključcima uspostavit će se napon U2, koji će se razlikovati od struje I1 i napona U1 primarne navijanje. Posljedično, u transformatoru dolazi do promjene energetskih parametara: električna energija dovedena primarnom namotu iz električne mreže naponom U1 i strujom I1 pretvara se u električnu energiju napona U2 i struje I2.
Transformator se ne može spojiti na istosmjernu mrežu, jer kada je transformator spojen na istosmjernu mrežu, magnetski tok u njemu će biti konstantan tijekom vremena i stoga neće inducirati EMF u namotima; kao rezultat toga, velika struja će teći u primarnom namotu, budući da će u nedostatku EMF-a biti ograničena samo relativno malim aktivnim otporom namota. Ova struja može uzrokovati nedopušteno zagrijavanje namota, pa čak i njegovo izgaranje.
EMF omjer E1 / E2 = W1 / W2 = K je omjer transformacije transformatora. EMF inducirana u primarnom namotu - EMF samoindukcije (E 1). EMF iz sekundarnog namota - EMF međusobne indukcije (E2). E1 = W1, E2 = W2. U ovom slučaju, vrijednost EMF-a proporcionalna je broju zavoja namota. Ovisno o vrijednosti K, transformatori se povećavaju (<1), пониж (>1). Da bi se odredio K, radi se test praznog hoda.
72. Koje su glavne značajke elektroenergetskog sustava
Osobine elektroprivrede kao tehničkog sustava:
Nemogućnost skladištenja električne energije u značajnom obimu, u vezi s čime postoji stalno jedinstvo proizvodnje i potrošnje;
Ovisnost obujma proizvodnje energije isključivo o potrošačima;
Potreba za procjenom obujma proizvodnje i potrošnje energije ne samo godišnje (tromjesečje, mjesec), već i trenutne vrijednosti energetskog opterećenja (kapaciteta);
Potreba za neprekidnim napajanjem potrošača, što je najvažniji uvjet za rad cjelokupnog nacionalnog gospodarstva i života stanovništva;
Planiranje energije za svaki dan i svaki sat tijekom cijele godine, tj. potreba za razvojem rasporeda opterećenja za svaki dan u mjesecu, uzimajući u obzir godišnje doba, klimatske uvjete, dan u tjednu i druge čimbenike;
Ovisnost kvalitete proizvoda ne samo o proizvođaču i dobavljaču, već i o potrošaču.
Transformatori- elektromagnetski statički pretvarači električne energije.Transformatori su elektromagnetski uređaji koji se koriste za pretvaranje izmjenične struje jednog napona u izmjeničnu struju drugog napona iste frekvencije i za elektromagnetski prijenos električne energije iz jednog strujnog kruga u drugi.
Glavna namjena transformatora- promijenite izmjenični napon. Transformatori se također koriste za pretvaranje broja faza i frekvencije.
Strujni transformatori nazivaju se uređaji, dizajnirani za pretvaranje struje bilo koje veličine u struju dopuštenu za mjerenja s normalnim instrumentima, kao i za napajanje raznih releja i namota elektromagneta. Broj zavoja sekundarnog namota strujnog transformatora ω2> ω1.
Značajka strujnih transformatora je njihov rad u načinu bliskom kratkom spoju, budući da je njihov sekundarni namot uvijek zatvoren s malim otporom.
Naponski transformatori nazivaju se uređaji dizajnirani za pretvaranje izmjenične struje visokog napona u izmjeničnu struju niskog napona i napajanje paralelnih svitaka mjernih instrumenata i releja. Princip rada i dizajn naponskih transformatora sličan je principu rada energetskih transformatora. Broj zavoja sekundarnog namota ω2
Posebnost rada transformatora za mjerenje napona je u tome što je njegov sekundarni namot uvijek zatvoren na veliki otpor, a transformator radi u načinu rada blizu stanja mirovanja, budući da priključeni uređaji troše neznatnu struju.
Najrasprostranjeniji su energetski naponski transformatori, koje proizvodi elektroindustrija kapaciteta preko milijun kilovolt-ampera i za napone do 1150 - 1500 kV.
Za prijenos 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 prijenosu linije, a zatim ponovno smanjite 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 sustavima odvija višestruka transformacija, kapacitet transformatora je 7-10 puta veći od instalirane snage generatora u elektranama.
Energetski transformatori se proizvode uglavnom za frekvenciju od 50 Hz.
Transformatori male snage imaju široku primjenu u raznim električnim instalacijama, sustavima za prijenos i obradu informacija, navigacijskim i drugim uređajima. Frekvencijski raspon 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 uglavnom proizvode u trofaznoj izvedbi. Dostupni su za korištenje u jednofaznim mrežama.
Klasifikacija transformatora prema broju i spojnim shemama namota
Transformatori imaju dva ili više namota koji su induktivno spojeni jedan s drugim. Namoti koji troše energiju iz mreže nazivaju se primarni namoti. Namoti koji isporučuju električnu energiju potrošaču nazivaju se sekundarni namoti.
Višefazni transformatori imaju namote povezane u zvijezdu ili poligon s više zraka. Trofazni transformatori imaju trosnovni spoj zvijezda i trokut.
Step-up i step-down transformatori
Ovisno o omjeru napona na primarnom i sekundarnom namotu, transformatori se dijele na pojačane i silazne. V pojačani transformator primarni namot je niskog napona, a sekundarni je visok. V silazni transformator obrnuto, sekundar je niskonaponski, a primarni visoki.
Transformatori s jednim primarnim i jednim sekundarnim namotom nazivaju se dvostruko namotavanje... Dovoljno raširen tronamotni transformatori ima tri namota za svaku fazu, na primjer, dva na strani niskog napona, jedan na strani visokog napona, ili obrnuto. Višefazni transformatori može imati više namota visokog i niskog napona.
Klasifikacija transformatora prema izvedbi
Po dizajnu, energetski transformatori su podijeljeni u dvije glavne vrste - uljne i suhe.
V uljni transformatori magnetski krug s namotima nalazi se u spremniku napunjenom transformatorskim uljem, koje je dobar izolator i rashladno sredstvo.
U skladu s regulatornim dokumentima, značajke dizajna transformatora odražavaju se u oznaci njegovog tipa i sustava hlađenja.
Vrsta transformatora:
- Autotransformator (za jednofazni O, za trofazni T) - A
- Niskonaponski podijeljeni namot - P
- Zaštita tekućeg dielektrika dušičnim pokrivačem bez ekspandera - Z
- Izvedba od lijevane smole - L
- Transformator s tri namota - T
- Transformator s izmjenjivačem slavina pod opterećenjem - N
- Suhi transformator s prirodnim hlađenjem zraka (obično drugo slovo u oznaci tipa), ili verzija za pomoćne potrebe elektrana (obično zadnje slovo u oznaci tipa) - S
- Kabelska uvodnica - K
- Prirubnički ulaz (za kompletne transformatorske stanice) - F
Sustavi za hlađenje suhih transformatora:
- Prirodni zrak kada je otvoren - S
- Prirodni zrak sa zaštićenim dizajnom - SZ
- Prirodni zrak s zatvorenom konstrukcijom - SG
- Zrak s prisilnom cirkulacijom zraka - SD
Sustavi 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 s neusmjerenim protokom ulja - MC
- Prirodna cirkulacija zraka i prisilna cirkulacija ulja sa usmjerenim protokom ulja - NMC
- Prisilna cirkulacija zraka i ulja s neusmjerenim protokom ulja - DC
- Prisilna cirkulacija zraka i ulja sa usmjerenim protokom ulja - NDC
- Prisilna cirkulacija vode i ulja s neusmjerenim protokom ulja - C
- Prisilna cirkulacija vode i ulja sa usmjerenim protokom ulja - NC
Sustavi za hlađenje transformatora s negorivim tekućim dielektrikom:
- Hlađenje tekućim dielektrikom s prisilnom cirkulacijom zraka - ND
- Hlađenje negorivim tekućim dielektrikom s prisilnom cirkulacijom zraka i usmjerenim strujanjem tekućeg dielektrika - NND
Princip rada transformatora temelji se na poznatom zakonu međusobne indukcije. Ako uključite primarni namot ovoga u mrežu, tada će kroz ovaj namot početi teći izmjenična struja. Ova struja će stvoriti izmjenični magnetski tok u jezgri. Ovaj magnetski tok će početi prodirati u zavoje sekundarnog namota transformatora. Na ovom namotu će se inducirati promjenjivi EMF (elektromotorna sila). Ako spojite (zatvorite) sekundarni namot na neku vrstu prijemnika električne energije (na primjer, na običnu žarulju sa žarnom niti), tada će, pod utjecajem inducirane elektromotorne sile, izmjenična struja teći do prijemnika kroz sekundar navijanje.
Istodobno, struja opterećenja će teći kroz primarni namot. To znači da će se električna energija transformirati i prenositi iz sekundarnog namota u primarni na naponu za koji je opterećenje predviđeno (odnosno prijamnik električne energije spojen na sekundarnu mrežu). Princip transformatora temelji se na ovoj jednostavnoj interakciji.
Kako bi se poboljšao prijenos magnetskog toka i pojačalo magnetsko spajanje, namot transformatora, primarni i sekundarni, postavljen je na posebnu čeličnu magnetsku jezgru. Namoti su izolirani i od magnetskog kruga i jedan od drugog.
Princip rada transformatora je različit u pogledu napona namota. 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 sekundarni manji, onda opadajući. Međutim, isti transformator se može koristiti i kao pojačani i kao silazni transformator. Pojačavajući transformator služi za prijenos energije na različite udaljenosti, za tranzit i druge stvari. Sniženja se uglavnom koriste za preraspodjelu električne energije između potrošača. Izračun se obično vrši uzimajući u obzir njegovu naknadnu upotrebu kao silazni ili pojačani napon.
Kao što je gore spomenuto, princip rada transformatora je prilično jednostavan. Međutim, u njegovom dizajnu ima nekoliko zanimljivih detalja.
U transformatorima s tri namota, tri izolirana namota su postavljena na magnetski krug. Takav transformator može primati dva različita napona i prenositi energiju na dvije skupine prijamnika električne energije odjednom. U ovom slučaju kažu da osim namota donjeg, tronamotni transformator ima i srednjenaponski namot.
Namoti transformatora su cilindrični i međusobno potpuno izolirani. S takvim namotom, poprečni presjek šipke će imati kružni oblik kako bi se smanjile nemagnetizirane praznine. Što je manje takvih praznina, to je manja masa bakra, a time i masa i cijena transformatora.
Transformator je statički elektromagnetski uređaj s dva (ili više) namota, najčešće dizajniran za pretvaranje izmjenične struje jednog napona u izmjeničnu struju drugog napona. Pretvorba energije u transformatoru se provodi izmjeničnim magnetskim poljem. Transformatori se široko koriste u prijenosu električne energije na velike udaljenosti, njezinoj distribuciji između prijamnika, kao i u raznim ispravljačima, pojačalima, signalnim i drugim uređajima.
Prilikom prijenosa električne energije od elektrane do potrošača, struja u vodu uzrokuje gubitke energije u ovom vodu i potrošnju obojenih metala za njegov uređaj. Ako se za istu prijenosnu snagu poveća napon, tada će se jačina struje smanjiti u istoj mjeri, pa će se moći koristiti žice manjeg presjeka. To će smanjiti potrošnju obojenih metala pri postavljanju dalekovoda i smanjiti gubitke energije u njemu.
Električnu energiju u elektranama stvaraju sinkroni generatori napona 11-20 kV; u nekim slučajevima se koristi napon od 30-35 kV. Iako su takvi naponi previsoki za njihovu neposrednu upotrebu u proizvodnji i za domaće potrebe, oni su nedostatni za ekonomičan prijenos električne energije na velike udaljenosti. Daljnje povećanje napona u dalekovodima (do 750 kV i više) provodi se pojačanim transformatorima.
Prijemnici električne energije (žarulje sa žarnom niti, elektromotori itd.) se iz sigurnosnih razloga oslanjaju na niži napon (110-380 V). Osim toga, proizvodnja električnih uređaja, uređaja i strojeva za visoki napon povezana je sa značajnim konstrukcijskim poteškoćama, budući da dijelovi pod naponom ovih uređaja pod visokim naponom zahtijevaju pojačanu izolaciju. Stoga se visoki napon pri kojem se energija prenosi ne može izravno koristiti za napajanje prijamnika i napaja im se preko opadajućih transformatora.
Električna energija izmjenične struje na putu od elektrane, gdje se proizvodi, do potrošača mora se transformirati 3-4 puta. U distribucijskim mrežama, niži transformatori se opterećuju u različito vrijeme i ne punim kapacitetom. Stoga je ukupna snaga transformatora koji se koriste za prijenos i distribuciju električne energije 7-8 puta veća od snage generatora instaliranih u elektranama.
Pretvorba energije u transformatoru se provodi izmjeničnim magnetskim poljem pomoću magnetskog kruga.
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, naziva se step-down. Bilo koji transformator može se koristiti i kao pojačani i kao opadajući. Step-up transformatori služe za prijenos električne energije na velike udaljenosti, a step-down transformatori se koriste za njezinu distribuciju među potrošačima.
Ovisno o namjeni, razlikuju se energetski transformatori, mjerni naponski transformatori i strujni transformatori.
Energetski transformatori pretvaranje izmjenične struje jednog napona u izmjeničnu struju drugog napona za opskrbu potrošača električnom energijom. Ovisno o namjeni, mogu biti podizanje ili spuštanje. U distribucijskim mrežama u pravilu se koriste trofazni dvonamotni stupni transformatori koji pretvaraju napon od 6 i 10 kV u napon od 0,4 kV. (Glavne vrste transformatora su TMG, TMZ, TMF, TMB, TME, TMGSO, TM, TMZh, TDTN, TRDN, TSZ, TSZN, TSZGL i drugi.)
Instrumentalni naponski transformatori- to su međutransformatori preko kojih su mjerni instrumenti povezani na visokim naponima. Zahvaljujući tome, mjerni uređaji su izolirani od mreže, što omogućuje korištenje standardnih uređaja (s ponovnim gradiranjem njihove skale) i na taj način proširuje granice mjerenih napona.
Naponski transformatori se koriste kako za mjerenje napona, snage, energije, tako i za napajanje strujnih krugova automatike, alarma i relejne zaštite dalekovoda od zemljospoja.
U nekim slučajevima, naponski transformatori se mogu koristiti kao niski energetski transformatori za smanjenje snage ili kao pojačani ispitni 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 mjerne naponske transformatore primarni namot je 3000 / √3, 6000 / √3, 10000 / √3, 13800 / √3, 18000 / √3, 24000 / √3, 27000 / √3, 27000 / √0 / 6000 / / √3 , 110000 / √3, 150000 / √3, 220000 / √3, 330 000 / √3, 400000 / √3, 500000 / √3, a 0 / √3 je sekundarni 0 / 0 / 1.
Strujni transformator je pomoćni uređaj u kojem je sekundarna struja praktički proporcionalna primarnoj struji i namijenjen je uključivanju mjernih instrumenata i releja u električnim krugovima izmjenične struje.
Isporučuje se s klasom točnosti: 0,5; 0,5S; 0,2; 0,2S.
Strujni transformatori služe za pretvaranje struje bilo koje vrijednosti i napona u struju, pogodnu za mjerenje standardnim uređajima (5 A), napajanje strujnih namota releja, uređaja za rastavljanje, kao i za izolaciju uređaja i osoblja za njihovo održavanje od visokog napona.
VAŽNO! Instrumentalni 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, 800 /5 , 10000/5.
Na ruskom tržištu strujni transformatori predstavljeni su 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, TOL-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, TPLK-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, TLK-20, TLK-35-1, TLK-35-2, TLK-35-3, TOL-SESH 10, TOL-SESH-20, TOL-SESH-35, TSHL-SESH 0,66, Ritz transformatori, 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 se razlikuju:
A) po broju faza - jednofazni i trofazni;
b) po broju namota - dvonamota, tronamota, četveronamota.
Primjer 0,5 / 0,5S / 10P;
c) prema klasi točnosti, odnosno prema dopuštenim vrijednostima pogreške;
d) po načinu hlađenja - transformatori s uljnim hlađenjem (uljem), s prirodnim zračnim hlađenjem (suhi i s lijevanom smolom);
e) prema vrsti ugradnje - za unutarnju instalaciju, za vanjsku ugradnju i za kompletne razvodne uređaje (KRU).
Za napone do 6-10 kV naponski transformatori se izrađuju suhi, tj. s prirodnim zračnim hlađenjem. Za napone iznad 6-10 kV koriste se naponski transformatori uronjeni u ulje.
Unutarnji transformatori dizajnirani su za rad na temperaturama okoline od -40 do + 45 °C s relativnom vlagom do 80%.
V jednofazni transformatori za napone od 6 do 10 kV uglavnom se koristi lijevana izolacija. Transformatori od lijevane smole su potpuno ili djelomično (samo namoti) zapečaćeni izolacijskim spojem (epoksidna smola). Takvi transformatori, namijenjeni za unutarnju ugradnju, povoljno se uspoređuju s uljnim transformatorima: imaju manju težinu i ukupne dimenzije i gotovo ne zahtijevaju održavanje u radu.
Trofazni transformatori s dva namota naponi imaju konvencionalni magnetski krugovi s tri trake, a tri namota - jednofazni oklop.
Trofazni transformator s tri namota je skupina od tri jednofazne jednopolne jedinice, čiji su namoti spojeni prema odgovarajućoj shemi. Trofazni tronamotni naponski transformatori stare serije (prije 1968.-1969.) imali su oklopljene magnetske jezgre. Trofazni transformator je manji po težini i dimenzijama od skupine od tri jednofazna transformatora. Kada radite s trofaznim transformatorom, morate imati još jedan transformator punog kapaciteta za rezervnu kopiju.
U transformatorima uronjenim u ulje, glavni izolacijski i rashladni medij je transformatorsko ulje.
Transformator uronjen u ulje sastoji se od magnetskog kruga, namota, spremnika, poklopca s ulazima. Magnetska jezgra je sastavljena od međusobno izoliranih (radi smanjenja gubitaka vrtložnih struja) listova hladno valjanog električnog čelika. Namoti su izrađeni od bakrene ili aluminijske žice. Za regulaciju napona, VN namot ima slavine spojene na sklopku. Transformatori omogućuju dvije vrste prekidača: pod opterećenjem - izmjenjivač pod opterećenjem (regulacija pod opterećenjem) i bez opterećenja, nakon isključivanja transformatora iz mreže - izmjenjivač bez opterećenja (preklapanje bez uzbude). Drugi način regulacije napona je najrašireniji, jer je najjednostavniji.
Uz navedene uljno hlađene transformatore (Transformer TM), proizvode se i zapečaćeni transformatori (TMG) kod kojih ulje ne komunicira sa zrakom te je stoga isključena njegova ubrzana oksidacija i vlaženje. Hermetički zatvoreni uljni transformatori potpuno su napunjeni transformatorskim uljem i nemaju ekspander, a temperaturne promjene njegovog volumena tijekom grijanja i hlađenja kompenziraju se promjenama volumena stijenki spremnika. Ovi transformatori se pune uljem pod vakuumom, što povećava dielektričnu čvrstoću njihove izolacije.
Suhi transformator, kao i ulje, sastoji se od magnetskog kruga, VN i NN namota, 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 zazori i ventilacijski kanali veći nego u uljnim.
Suhi transformatori se proizvode s namotima sa staklenom izolacijom klase otpornosti na toplinu B (TSZ), kao i s izolacijom na silikonskim lakovima klase H (TSZK). Kako bi se smanjila higroskopnost, namoti su impregnirani posebnim lakovima. Korištenje namota od stakloplastike ili azbesta kao izolacije omogućuje značajno povećanje radne temperature namota i dobivanje praktički sigurne od požara instalacije. Ovo svojstvo suhih transformatora omogućuje njihovu upotrebu za ugradnju unutar suhih prostorija u slučajevima kada je osiguranje požarne sigurnosti instalacije odlučujući čimbenik. Ponekad se suhi transformatori zamjenjuju skupljim i složenijim sovtol transformatorima.
Suhi transformatori imaju nešto veće ukupne dimenzije i težinu (transformator TSZ) i manji kapacitet preopterećenja od uljnih transformatora, a koriste se za rad u zatvorenim prostorijama s relativnom vlagom zraka ne većom od 80%. Prednosti suhih transformatora uključuju njihovu požarnu sigurnost (bez ulja), komparativnu jednostavnost dizajna i relativno niske troškove rada.
Klasifikacija strujnih transformatora
Strujni transformatori se klasificiraju prema različitim kriterijima:
1. Strujni transformatori se prema namjeni mogu podijeliti na mjerne (TOL-SESH-10, TLM-10), zaštitne, srednje (za spajanje mjernih uređaja u strujne krugove relejne zaštite, za izjednačavanje struja u strujnim krugovima diferencijalne zaštite itd.). .) i laboratorijski (visoka točnost, kao i s mnogo omjera transformacije).
2. Po vrsti instalacije razlikuju se strujni transformatori:
a) za vanjsku instalaciju, ugrađen u otvorene razvodne uređaje (TLK-35-2.1 UHL1);
b) za unutarnju instalaciju;
c) ugrađeni u električne uređaje i strojeve: sklopke, transformatore, generatore itd.;
d) putni listovi - nose se na vrhu čahure (na primjer, na visokonaponskoj čahuri energetskog transformatora);
e) prijenosni (za kontrolna mjerenja i laboratorijska ispitivanja).
3. Prema dizajnu primarnog namota, strujni transformatori se dijele:
a) više okretaja (namotavanje na kolut, petlja i osam namota);
b) jednookretni (štap);
c) guma (TSh-0,66).
4. Prema načinu ugradnje strujni transformatori za unutarnju i vanjsku ugradnju dijele se:
a) kontrolne točke (TPK-10, TPL-SESH-10);
b) podrška (TLK-10, TLM-10).
5. Prema izvedbi izolacije, strujni transformatori se mogu podijeliti u grupe:
a) sa suhom izolacijom (porculan, bakelit, lijevana epoksidna izolacija, itd.);
b) s papirno-uljnom izolacijom i s kondenzatorskom papir-uljnom izolacijom;
c) ispunjen spojem.
6. Prema broju stupnjeva transformacije razlikuju se strujni transformatori:
a) jednostupanjski;
b) dvostupanjski (kaskadni).
7. Transformatori se razlikuju po radnom naponu:
a) za nazivni napon iznad 1000 V;
b) za nazivni napon do 1000 V.
Kombinacija različitih klasifikacijskih obilježja uvedena je u oznaku vrste strujnih transformatora, koja se sastoji od abecednog i numeričkog dijela.
Strujni transformatori karakteriziraju nazivna struja, napon, klasa točnosti i dizajn. Na naponu od 6-10 kV izrađuju se s referentnim i prolaznim namotima s jednim i dva sekundarna namota razreda točnosti 0,2; 0,5; 1 i 3. Klasa točnosti označava granicu pogreške koju strujni transformator unosi u rezultate mjerenja. Transformatori razreda točnosti 0,2, koji imaju minimalnu pogrešku, koriste se za laboratorijska mjerenja, 0,5 - za napajanje brojila, 1 i 3 - za napajanje strujnih namota releja i tehničkih mjernih instrumenata. Za siguran rad, sekundarni namoti moraju biti uzemljeni i ne smiju biti otvoreni.
Pri ugradnji rasklopnih uređaja napona 6-10 kV koriste se strujni transformatori s lijevanom i porculanskom izolacijom, a kod napona do 1000 V - s lijevanom, pamučnom i porculanskom izolacijom.
Primjer je TOL-SESH-10 noseći strujni transformator s 2 namota s lijevanom smolom za nazivni napon od 10 kV konstruktivne verzije 11, sa sekundarnim namotima:
Za spajanje mjernih krugova, s klasom točnosti 0,5 i opterećenjem od 10 VA;
- za spajanje zaštitnih krugova, s klasom točnosti 10P i opterećenjem od 15 VA;
Za nominalnu primarnu struju od 150 Ampera, nazivnu sekundarnu struju od 5 A, klimatska verzija "U", kategorija plasmana 2 u skladu s GOST 15150-69 prilikom narudžbe za proizvodnju od CJSC VolgaEnergoKomplekt:
TOL-SESH-10-11-0,5 / 10R-10 / 15-150 / 5 U2 - s nazivnom primarnom strujom - 150A, sekundarnom - 5A.
Djelovanje transformatora temelji se na fenomenu međusobne indukcije. Ako je primarni namot transformatora uključen u mrežu izvora izmjenične struje, tada će kroz njega teći izmjenična struja koja će stvoriti izmjenični magnetski tok u jezgri transformatora. Ovaj magnetski tok, koji prodire u zavoje sekundarnog namota, inducirat će u njemu elektromotornu silu (EMF). Ako je sekundarni namot zatvoren za bilo koji prijamnik energije, tada će pod djelovanjem induciranog EMF-a struja početi teći kroz ovaj namot i kroz prijamnik energije.
Istodobno će se u primarnom namotu pojaviti i struja opterećenja. Tako se električna energija, transformirajući, prenosi iz primarne mreže u sekundarnu na naponu za koji je projektiran prijamnik energije spojen na sekundarnu mrežu.
Kako bi se poboljšala magnetska veza između primarnog i sekundarnog namota, postavljaju se na čelični magnetski krug. Namoti su izolirani i jedan od drugog i od magnetskog kruga. Namot višeg napona naziva se namot visokog napona (HV), a namot nižeg napona naziva se namot niskog napona (NN). Namot uključen u mrežu izvora električne energije naziva se primarnim; namot iz kojeg se energija dovodi do prijamnika je sekundarni.
Obično naponi primarnog i sekundarnog namota nisu isti. Ako je primarni napon manji od sekundarnog, transformator se naziva step-up, ako je veći od sekundarnog, naziva se step-down. Bilo koji transformator može se koristiti i kao pojačani i kao opadajući. Step-up transformatori služe za prijenos električne energije na velike udaljenosti, a step-down transformatori se koriste za njezinu distribuciju među potrošačima.
U transformatorima s tri namota, tri namota izolirana jedan od drugog postavljena su na magnetski krug. Takav transformator, koji se napaja sa strane jednog od namota, omogućuje dobivanje dva različita napona i opskrbu električnom energijom dvije različite skupine prijemnika. Osim namota visokog i niskog napona, tronamotni transformator ima namot srednjeg napona (SN).
Namoti transformatora su pretežno cilindrični, što ih čini pri malim strujama iz okrugle bakrene izolirane žice, a pri visokim strujama iz bakrenih sabirnica pravokutnog presjeka.
Bliže magnetskom krugu postavlja se niskonaponski namot, jer ga je lakše izolirati od njega nego namot višeg napona.
Niskonaponski namot izoliran je od šipke međuslojem neke vrste izolacijskog materijala. Ista izolacijska brtva postavlja se između namota visokog i niskog napona.
Kod cilindričnih namota poželjno je presjek jezgre magnetskog kruga dati okrugli oblik kako ne bi bilo nemagnetskih praznina u području koje pokrivaju namoti. Što su nemagnetski razmaci manji, to je manja duljina zavoja namota i, posljedično, masa bakra za danu površinu poprečnog presjeka čelične šipke.
Međutim, kružne šipke je teško proizvesti. Magnetska jezgra je izvučena iz tankih čeličnih limova, a za dobivanje okrugle šipke bio bi potreban veliki broj čeličnih limova različitih širina, a to bi zahtijevalo izradu mnogih matrica. Stoga, u transformatorima velike snage, šipka ima stepenasti presjek s brojem koraka ne većim od 15-17. Broj koraka u presjeku šipke određen je brojem uglova u jednoj četvrtini kruga. Jaram magnetskog kruga, odnosno onaj njegov dio koji spaja šipke, također ima stepenasti presjek.
Za bolje hlađenje u magnetskim krugovima, kao iu namotima 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 izvedba namota je pojednostavljena. Magnetske jezgre takvih transformatora imaju pravokutni poprečni presjek.
Nazivni podaci transformatora
Korisna snaga za koju je transformator projektiran prema uvjetima grijanja, odnosno snaga njegovog sekundarnog namota pri punom (nazivnom) opterećenju naziva se nazivna snaga transformatora. Ova snaga se izražava u smislu prividne snage - volt-ampera (VA) ili kilovolt-ampera (kVA). Aktivna snaga transformatora izražava se u vatima ili kilovatima, odnosno onu snagu koja se može pretvoriti iz električne u mehaničku, toplinsku, kemijsku, svjetlosnu itd. Presjeci žica namota i svih dijelova transformatora, kao npr. kao i bilo koji električni aparat ili električni stroj, ne određuju se aktivnom komponentom struje ili aktivne snage, već ukupnom strujom koja teče kroz vodič i, prema tome, ukupnom snagom. Sve ostale veličine koje karakteriziraju rad transformatora u uvjetima za koje je projektiran također se nazivaju nazivnim.
Svaki transformator je opremljen poklopcem otpornim na vremenske uvjete. Štit je pričvršćen na spremnik transformatora na vidnom mjestu i sadrži svoje nazivne podatke koji se nanose jetkanjem, graviranjem, utiskivanjem ili na drugi način koji osigurava trajnost znakova. Na pločici transformatora navedeni su sljedeći podaci:
1. Marka proizvođača.
2. Godina izdanja.
3. Serijski broj.
4. Oznaka tipa.
5. Broj standarda na koji proizvedeni transformator udovoljava.
6. Nazivna snaga (kVA). (Za tri namota, navedite snagu svakog namota.)
7. Nazivni naponi i naponi izvoda namota (V ili kV).
8. Nazivne struje svakog namota (A).
9. Broj faza.
10. Frekvencija struje (Hz).
11. Shema i skupina spajanja namota transformatora.
12. Napon kratkog spoja (%).
13. Vrsta instalacije (unutarnja ili vanjska).
14. Način hlađenja.
15. Ukupna masa transformatora (kg ili t).
16. Masa ulja (kg ili t).
17. Masa aktivnog dijela (kg ili t).
18. Prebacite položaje označene na njegovom aktuatoru.
Za transformator s umjetnim hlađenjem zrakom, njegov je kapacitet dodatno naznačen kada je hlađenje isključeno. Serijski broj transformatora također je utisnut na spremniku ispod štita, na poklopcu blizu VN ulaza faze A i na lijevom kraju gornje prirubnice jarma magnetskog kruga. Oznaka transformatora sastoji se od abecednog i brojčanog dijela. Slova znače sljedeće:
T - trofazni,
O - jednofazni,
M - prirodno hlađenje ulja,
D - hlađenje ulja s puhanjem (umjetnim zrakom i prirodnom cirkulacijom ulja),
Ts - hlađenje ulja s prisilnom cirkulacijom ulja kroz vodeni hladnjak,
DC - ulje s puhanjem i prisilnom cirkulacijom ulja,
G - transformator otporan na munje,
H na kraju oznake - transformator s regulacijom napona pod opterećenjem,
H na drugom mjestu - ispunjen negorivim tekućim dielektrikom,
T na trećem mjestu je tronamotni transformator.
Prvi broj nakon slovne oznake transformatora pokazuje nazivnu snagu (kVA), drugi broj - nazivni napon VN namota (kV). Dakle, tip TM 6300/35 znači trofazni dvonamotni transformator s prirodnim uljnim hlađenjem kapaciteta 6300 kVA i naponom VN namota od 35 kV. Slovo A u oznaci tipa transformatora znači autotransformator. U oznaci autotransformatora s tri namota, slovo A stavlja se prvo ili zadnje. Ako je autotransformatorski krug glavni (VN i SN namoti čine autotransformator, a NN namot je dodatni), prvo se stavlja slovo A, ako je krug autotransformatora dodatni, slovo A se stavlja zadnje.
