Co je to transformátor a jaké jsou typy?

Mezi výrobci elektřiny a spotřebiteli mohou být desítky nebo dokonce stovky kilometrů. Pro minimalizaci ztrát při přepravě se používá speciální technologie, jejímž podstatou je zvýšení napětí, jeho přenos elektrickým vedením a jeho snížení na úroveň spotřebitelské sítě. Poslední stupeň transformace se provádí v rozvodnách vybavených silovými transformátory (dále jen ST). V této publikaci vám řekneme, co tato zařízení jsou, jejich hlavní konstrukční prvky a vlastnosti.

Co je výkonový transformátor a jeho účel

Jedná se o zařízení, které převádí amplitudu střídavého napětí, přičemž jeho frekvence zůstává nezměněna. Provoz takového zařízení je založen na principu elektromagnetické indukce. Nenecháme se rušit jeho popisem, veškeré podrobné informace naleznete na stránkách našeho webu.

Hlavní rozsah použití ST souvisí s přenosem a distribucí elektřiny, což je zjednodušeně znázorněno na obrázku níže.

Schéma přenosu elektřiny

Jak je vidět z obrázku, v okruhu mezi generátorem a spotřebičem lze nainstalovat několik CT. První zvyšuje napětí na 110 kV (čím je vyšší, tím jsou ztráty při dálkovém přenosu nižší) a dodává je do elektrického vedení. Na výstupu z linky je instalován druhý PTP v regionální rozvodně, odkud je přenos realizován podzemním kabelem do trafostanice, odkud jsou napájeni koncoví spotřebitelé.

Přijímané klasifikace

S ohledem na značnou hmotnost a velikost CT, pro zjednodušení řady prací souvisejících s údržbou, dopravou a plánováním, jsou tato zařízení obvykle rozdělena do rozměrových skupin. Níže je tabulka zobrazující korespondenci.

Tabulka rozměrů CT:

Kromě celkové distribuce jsou ST klasifikovány také podle následujících ukazatelů:

• počet fází (zpravidla jsou rozvodny vybaveny třífázovými měniči);
• počet vinutí (dvě nebo tři);
• funkční účel (snížení nebo zvýšení amplitudy);
• provedení (instalace uvnitř nebo venku);
• systém odvodu tepla (vzduch nebo olej).

Návrhové prvky

Navzdory rozmanitosti typů CT jejich design vždy obsahuje následující povinné prvky:

• výstupy vysokonapěťových a nízkonapěťových cívek (VN a NN), obvykle se jim říká výkonové vstupy;
• systém odvodu tepla;
• zařízení, která umožňují regulovat provozní napětí;
• přídavné zařízení pro sledování provozu a údržby zařízení.

Obrázek níže ukazuje typickou konstrukci CT se systémem odvodu tepla oleje.

Konstrukce výkonového transformátoru chlazeného olejem

Označení:

• A – expanzní nádrž, slouží k vyrovnání hladiny oleje při změně jeho objemu vlivem kolísání teploty.
• B – příkon pro VN.
• C – vstup pro NN.
• D – spínač provozního napětí.
• E – radiátor, sestává z trubek, kterými cirkuluje olej.
• F – pouzdro, plní také roli olejové nádrže.
• G a H – VN a NN cívky.
• I – magnetické vodivé jádro.

Nyní podrobně zvážíme účel hlavních konstrukčních prvků.

Účel příkonů

Tento konstrukční prvek je nezbytný pro připojení napájení a zátěže k CT. Jejich umístění může být buď vnitřní (uzavřené svorkovnice) nebo vnější. Upozorňujeme, že první možnost uspořádání se používá pouze u ST se systémem odvodu tepla ze vzduchu.

Mezi vstupem a pouzdrem je nutné mít izolaci, může to být olejová bariéra, SFXNUMX, kondenzátorová nebo z materiálů, které nevedou elektrický proud (porcelán, polymery atd.).

Rýže. 4. Porcelánové izolátory na vstupech výkonových transformátorů

Systém odvodu tepla

Při přeměně elektřiny se část ztrát uvolňuje ve formě tepla, takže systém odvodu tepla je vždy přítomen v každém PT. Výkonná zařízení jsou pro tento účel vybavena speciálním dvouokruhovým systémem, ve kterém je olej ochlazen následujícími způsoby:

• Pomocí zářičů (viz E na obr. 4), které zajišťují odvod tepla do sekundárního nebo vnějšího prostředí.
• Pouzdro nádrže s vlnitým povrchem (používané v zařízeních s nízkým výkonem).
• Instalace ventilačních zařízení. Toto řešení umožňuje zvýšit produktivitu o čtvrtinu. Ventilátory systému nuceného chlazení ST
• Přídavné systémy vodního chlazení. Jedná se o jeden z nejjednodušších a nejúčinnějších způsobů odstranění tepla.
• Použití speciálních čerpadel, která cirkulují olej v systému odvodu tepla.

Provoz zařízení pro řízení napětí

V některých případech je nutné zvýšit nebo snížit zátěžové napětí CT; pro tento účel většina konstrukcí poskytuje speciální spínač. V podstatě mění transformační poměr přepnutím na více či méně závitů v cívkách.

Takové manipulace se zpravidla provádějí při odstranění zátěže, ale existují zařízení, která vám umožňují změnit CT bez odpojení spotřebitelů.

Typy přídavných zařízení

Pro zajištění stabilního provozu a údržby CT může jejich konstrukce zahrnovat následující zařízení, nazývaná přídavná zařízení nebo přídavná zařízení:

• Tlakový spínač plynu je ochranný systém. Pokud CT přejde do abnormálního provozního režimu, pak v důsledku velkého uvolňování tepla dochází k rozkladu oleje. Tento proces je doprovázen uvolňováním plynu. Když se rychle vytvoří, spustí se ochrana, která odpojí zařízení od napájení a zátěže. Pokud je proces tvorby plynu pomalý, aktivuje se výstraha.
• Tepelné indikátory ukazují zahřívání oleje v různých součástech systému odvodu tepla. Ukazatel teploty oleje
• Vysoušedla. Používají se v neutěsněných systémech pro odvod tepla z oleje a zabraňují tvorbě kondenzace vody.
• Systémy regenerace oleje.
• Snímače tlaku, pokud překročí určitou prahovou hodnotu, resetovací zařízení se automaticky zapne, aby se normalizovalo.
• Snímač hladiny oleje v systému odvodu tepla.

Přijímaná označení

Alfanumerická označení ST jsou provedena podle obrázku níže.

Označení výkonového transformátoru

Označení:

1. Je uveden typ zařízení. Možnosti „A“, „L“, „E“ nebo žádný symbol jsou možné, což odpovídá autotransformátoru, lineárnímu nebo pecnímu zařízení. Absence symbolu označuje běžný ST.
2. „O“ nebo „T“ odpovídá jednofázovému nebo třífázovému zařízení.
3. Použitá možnost odvodu tepla (pro olejové systémy), možné možnosti:

• M – povinné systémy se nepoužívají.
• D – provádí se nucené proudění vzduchu.
• DC – provádí se nucené proudění vzduchu s nesměrovou cirkulací.
• NC – chlazení voda-olej s usměrněnou cirkulací.
• C – chlazení voda-olej s nesměrným oběhem.

1. Indikace výkonu v kV*A.
2. Přípustná hladina VN (kV).
3. Možnost provedení (externí nebo vnitřní umístění, speciální klimatické podmínky atd.)

Funkce služby

PT jsou důležitými články ve schématech přenosu energie, závisí na nich provoz celého systému. Pro zajištění spolehlivosti a nepřetržitého provozu těchto zařízení je nutná pravidelná údržba vyškolenými odborníky s odpovídající úrovní vůlí.

Pokud je zařízení používáno tam, kde je zajištěna přítomnost stálého personálu ve službě, pak mezi jejich povinnosti patří provádění pravidelných kontrol, při kterých se odečítají údaje z přístrojů charakterizujících aktuální stav zařízení. Nařízení vyžaduje sledování:

• Měření hladiny oleje v systémech chladiče.
• Stav vysoušedla.
• Provoz systému regenerace oleje.
• Stav vnějšího těla zařízení a jeho hlavních součástí.

Pokud jsou zjištěny odchylky od normy, netěsnosti, poškození nebo jiné známky naznačující abnormální provoz monitorovaných zařízení, musí personál provést opatření předepsaná pokyny.

U autonomních zařízení, jejichž provoz nevyžaduje přítomnost ve službě, je technická kontrola vyžadována měsíčně. Pokud jde o transformátorové body, pro ně byla tato norma snížena na šest měsíců.

Pokud je v systému odvodu tepla zjištěn nedostatek oleje, je třeba jej doplnit, a pokud nevyhovuje normám, provést kompletní výměnu. Potřebu výměny oleje můžete určit podle jeho barvy.

Důkazem abnormálního provozu zařízení může být zvýšení teploty v místnosti rozvodny. Pokud je zjištěn přímý nebo nepřímý důkaz abnormální funkce zařízení, je předepsáno provést neplánovanou kontrolu za účelem kontroly celkového stavu prvků ochranného zařízení.

Dle provozního řádu je nutné jednou ročně odebrat vzorek oleje na laboratorní rozbor. Stejný postup je předepsán v případě větších oprav.

Kromě toho je během údržby nutné pravidelně upravovat provozní napětí. Potřeba toho je způsobena skutečností, že v průběhu času se mosazné a měděné kontakty pokrývají oxidovým filmem, což vede ke zvýšení kontaktního odporu. Aby se tomu zabránilo, jednou za šest měsíců se zátěž a napájení z CT odstraní, poté se regulátor napětí přepne ve všech polohách. Před návratem do původní polohy se doporučuje postup několikrát opakovat.

Možná si někdo myslí, že transformátor je něco mezi transformátorem a terminátorem. Cílem tohoto článku je zničit takové myšlenky.

Denní zpravodaj s užitečnými informacemi pro studenty všech směrů – na našem telegramovém kanálu.

Transformátor je statické elektromagnetické zařízení určené k přeměně střídavého elektrického proudu jednoho napětí a určité frekvence na elektrický proud jiného napětí a stejné frekvence.

Práce jakéhokoli transformátoru je založena na fenoménu elektromagnetické indukce objeveném Faradayem.

Účel transformátorů

Různé typy transformátorů se používají téměř ve všech napájecích obvodech elektrických spotřebičů a při přenosu elektřiny na velké vzdálenosti.

Elektrárny generují proud relativně nízkého napětí – 220, 380, 660B. Transformátory, zvyšující napětí na hodnoty objednávky tisíc kilovoltů, může výrazně snížit ztráty při přenosu elektrické energie na dlouhé vzdálenosti a zároveň snížit plochu průřezu elektrických přenosových vedení.

Těsně před tím, než se dostane ke spotřebiteli (například do běžné domácí zásuvky), proud prochází redukčním transformátorem. Takto získáme naše obvyklé 220 Volt.

Nejběžnějším typem transformátoru je výkonové transformátory. Jsou určeny k převodu napětí v elektrických obvodech. Kromě výkonových transformátorů používají různá elektronická zařízení:

• pulzní transformátory;
• výkonové transformátory;
• proudové transformátory.

Princip činnosti transformátoru

Transformátory jsou jednofázové a vícefázové, s jedním, dvěma nebo více vinutími. Zvažte schéma a princip činnosti transformátoru na příkladu nejjednoduššího jednofázového transformátoru.

Mimochodem, v dalších článcích si můžete přečíst, co je fáze a nula v elektřině.

Z čeho je vyroben transformátor? V nejjednodušším případě z jednoho kovu jádro a dva vinutí. Vinutí nejsou navzájem elektricky spojena a jsou to izolované vodiče.

Jedno vinutí (tzv primární) je připojen ke zdroji střídavého proudu. Druhé vinutí se nazývá sekundární, je připojen ke konečnému spotřebiteli proudu.

Když je transformátor připojen ke zdroji střídavého proudu, v závitech jeho primárního vinutí protéká střídavý proud. I1. To vytváří magnetický tok Ф, který prostupuje oběma vinutími a vyvolává v nich emf.

Stává se, že sekundární vinutí není zatíženo. Tento režim provozu transformátoru se nazývá klidový režim. Pokud je tedy sekundární vinutí připojeno k libovolnému spotřebiči, protéká jím proud I2, vznikající pod vlivem EMF.

Velikost EMF, která se vyskytuje ve vinutích, přímo závisí na počtu závitů každého vinutí. Poměr EMF indukovaného v primárním a sekundárním vinutí se nazývá transformační poměr a je roven poměru počtu závitů příslušných vinutí.

Volbou počtu závitů na vinutí je možné zvýšit nebo snížit napětí na proudovém spotřebiči ze sekundárního vinutí.

Ideální transformátor

Ideální transformátor je takový transformátor, ve kterém nedochází ke ztrátám energie. V takovém transformátoru se proudová energie v primárním vinutí zcela přemění nejprve na energii magnetického pole a poté na energii sekundárního vinutí.

Takový transformátor samozřejmě v přírodě neexistuje. V případě, kdy lze tepelné ztráty zanedbat, je vhodné při výpočtech použít vzorec pro ideální transformátor, podle kterého jsou proudové výkony v primárním a sekundárním vinutí stejné.

Mimochodem! Pro naše čtenáře je nyní sleva 10 %. jakýkoli druh práce

Energetické ztráty v transformátoru

Účinnost transformátorů je poměrně vysoká. Ve vinutí a jádře však dochází ke ztrátám energie, což způsobuje nárůst teploty během provozu transformátoru. U transformátorů malého výkonu to není problém a veškeré teplo jde do okolí – využívá se přirozené chlazení vzduchem. Takové transformátory se nazývají suché.

U výkonnějších transformátorů nestačí chlazení vzduchem a používá se chlazení olejem. Transformátor je v tomto případě umístěn v nádrži na minerální olej, kterou je teplo předáváno stěnám nádrže a odváděno do okolí. U vysokovýkonných transformátorů se navíc používají výfukové potrubí – pokud se olej vaří, výsledné plyny potřebují výstup.

Transformátory samozřejmě nejsou tak jednoduché, jak by se na první pohled mohlo zdát – ostatně princip transformátoru jsme si krátce zopakovali. Elektrotechnický test s úlohami na výpočet transformátoru se rázem může stát skutečným problémem. Speciální studentská služba je vždy připravena pomoci při řešení jakýchkoli problémů s vaším studiem! Kontaktujte Zaochnika a učte se snadno!