12 Основни класове трансформатори на мощност

Tesla Master Of Lightning (Март 2019).

Anonim

Трансформаторни класове

Трансформаторите се използват за голямо разнообразие от цели, с пълната гама от рейтинги на напрежение и мощност, както и много специални функции за конкретни приложения.

SIEMENS - Изглед към главната производствена зала на трансформаторния завод в Нюрнберг.

По-долу са описани основните типове:

1. Трансформатори за електроника

Трансформаторите за електронни схеми или за нисковолтови захранващи устройства се използват, за да съответстват на захранващото напрежение към работното напрежение на компонентите или аксесоарите или да съответстват на импеданса на товара към захранването, за да се увеличи максимално производителността на мощността. Те могат да се използват за съпоставяне на импедансите в първичните и вторичните вериги.

Сърцевината обикновено се изгражда в трансформатори с ниска мощност от C- и I-ламинации или от Е-и I-ламинации . Намотките обикновено са с кръгло емайлиран проводник и монтажът може да бъде лакиран или капсулиран в смола за механична консолидация и за предотвратяване на проникване на влага.

Увеличаващ се брой от този тип работи при високи честоти в диапазона kilohertz и използва ламинации от специална стомана, често съдържаща кобалт, за да се намалят загубите на желязо

2. Малки трансформатори

Те се използват за стационарни, портативни или ръчни захранващи устройства, като изолиращи трансформатори и за специални приложения, като запалване на горелката, бръснене, душ нагреватели, звънци и играчки. Те могат да се използват за подаване на трифазно захранване до 40 kVA при честоти до 1 MHz.

Тези трансформатори обикновено са с въздушна изолация, по-малките единици използват емайлирани намотки за намотки и пръстеновидни сърца, а по-големите единици използват C- и I- или E- и I-ламинирани ядра.

Безопасността е основна грижа за тези трансформатори и те са идентифицирани като клас I, клас II или клас III. Устройствата от клас I са изолирани и защитени от земна клема. Трансформаторите от клас II имат двойна изолация или подсилена изолация. Трансформаторите от клас III имат изходи при ниско напрежение за безопасност (SELV) под 50 V ac или 120 V dc.

3. Трансформатори за разпределение

Те се използват за разпределяне на електроенергия на домашни или промишлени помещения. Те могат да бъдат еднофазни или трифазни, монтирани на полюс или наземно монтирани, и имат рейтинг от 16 kVA до 2500 kVA.

Намотките и сърцевината са потопени в минерално масло с естествено охлаждане и има две намотки на фаза. Първичната намотка (високо напрежение) има най-високо напрежение от 3.6 kV до 36 kV; вторичното (ниско напрежение) напрежение на намотката не надвишава 1, 1 kV. Високотокова намотка обикновено се снабдява с изпускателна верига от ± 2, 5% или + 2 × 2, 5%, - 3 × 2, 5%.

Предпочитаните стойности на номиналната мощност са 16, 25, 50, 100, 160, 250, 400, 630, 1000, 1600 и 2500 kVA, а предпочитаните стойности на импеданса на късо съединение са 4 или 6%.

Загубите се приписват от списъци, например от BS 7281-1, или от формулата за загуба на капитализация.

Сърцевината и намотките на типичен разпределителен трансформатор с напрежение 800 kVA, 11 000/440 са показани на фиг.1 .

Фигура 1 - Ядро и намотка на разпределителен трансформатор 800 kVA, 11 000/440 V

4. Захранващи трансформатори

Те се използват за доставка на по-големи промишлени помещения или разпределителни подстанции. Рейтингите варират от 4 MVA до 30 MVA, с първични намотки с номинална мощност до 66 kV и вторични намотки до 36 kV.

Трансформаторите от този клас са охлаждани с течност. Повечето захранващи трансформатори използват минерално масло; но за приложения в жилищни сгради, петролни платформи и някои фабрики, охладителната течност може да бъде синтетични естери, силиконови течности или някаква друга течност с по-висока точка на пожар от минерално масло.

5. Трансмисии (или intertie) трансформатори

Те са сред най-големите и най-високите напреженови трансформатори, които се използват. Те се използват за предаване на енергия между високоволтови мрежи. Рейтингите варират от 60 MVA до 1000 MVA и намотките се оценяват за мрежите, които те свързват, като 33, 66, 132, 275 и 400 kV в Обединеното кралство или напрежения до 500 kV или 800 kV в други страни,

Импедансът на предавателен трансформатор обикновено е 18% в Обединеното кралство, или 8% в континентална Европа, но при някои системни условия се използва импеданс до 30%.

Фигура 2 - Тръба и намотките на трансформатор 1000 MVA, 400/275 kV

Трансмисионните трансформатори са напълнени с масло и обикновено са снабдени с маслени помпи и радиаторни вентилатори, които подпомагат охлаждането на намотките и сърцевините. Обикновено те са оборудвани с OLTCs, но някои мрежи с напрежение 400 kV и 275 kV са свързани чрез трансформатори без регулиращи намотки.

Върху сърцевината и намотките на трансформатор с три крака, предавани на 1000 MVA и 400 kV / 275 kV / 11 kV, са показани на фиг.2 .

6. Генераторни (или стъпкови) трансформатори

Силата обикновено се генерира в големи електроцентрали при типични 18-20 kV и генераторните трансформатори се използват за увеличаване на това напрежение до нивото на напрежението на системата. Тези трансформатори обикновено се оценяват на 400, 500, 630, 800 или 1000 MVA.

Генераторните трансформатори обикновено са оборудвани с регулиращи намотки и OLTCs.

7. Фазово-превключващи трансформатори

Когато мощността се предава по две или повече паралелни линии на пренос, потокът от енергия се дели между линиите обратно пропорционално на линейните импеданси. Ето защо по-голямата мощност се предава през линията с най-нисък импеданс и това може да доведе до претоварване на тази линия, когато паралелната линия е само частично заредена.

Фазово-превключващите трансформатори се използват за свързване на две успоредни линии и за управление на енергийния поток чрез впръскване на напрежение 90 ° извън фаза (в квадратура) със системното напрежение в една линия при водещ или изоставащ фактор на мощността. Когато трансформаторът контролира фазовия ъгъл, но не и напрежението, устройството е известно като усилвател на квадратурата. Когато напрежението също се контролира, устройството е известно като фазово-превключващ трансформатор.

Фигура 3 показва 2000 MVA, 400 kV квадратен бустер трансформатор на място; устройството е разделено между два резервоара, за да се спазят конструктивните ограничения за размера и теглото.

Фигура 3 - 2000 MVA 400 kV квадратен бустер трансформатор в два резервоара на място

8. Конверторни трансформатори

Когато електроенергията се предава чрез HVDC система, се използва преобразуваща станция за промяна на променливотоковото захранване към DC чрез използване на множество мостови токоизправители. Захранването с постоянен ток се преобразува обратно в AC чрез инверторни мостове. Трансформаторите на конвертора обработват променливотоково захранване и мощност при смесени AC / DC напрежения, като комбинират потока на мощността през 12 фази на мостовете на токоизправителя / инвертора чрез намотките на вентила.

Изолационната конструкция трябва да издържа на всички нормални и ненормални условия, когато напрежението на променливотоковото напрежение се смесва с постоянно напрежение с различна полярност в диапазона на работната температура.

Наличието на DC токове може също да причини DC насищане на ядрото, което води до необичайни магнетизиращи токове и вариации в звука.

Фигура 4 - Схематична диаграма на предавателната система AC / DC

Една фаза на трифазен преобразувател на трансформаторна банка обикновено се състои от високо напрежение първична намотка и две вторични AC / DC клапани намотки. Три такива трансформатора заедно образуват двете вторични трифазни системи; единият е свързан в делта и другият в звезда. Всяка вторична система захранва шест импулсен мост и двата моста са свързани в серия, за да образуват 12-импулсна схема, както е показано схематично на фигура 4

Използват се два такива трансформаторни банки с вторични вериги, свързани с противоположна полярност, за да се образува предавателна система с ± 215 kV постоянен ток.

9. Железопътни трансформатори

Трансформаторите за железопътни приложения могат да бъдат устройства от страната на пътя, за да доставят захранване на коловоза или бордови трансформатори в локомотива или под вагоните, за задвижване на задвижващите мотори.

Направляващите трансформатори са подложени на неравномерно натоварване в зависимост от разположението на влака в железопътната система. Бордовите трансформатори са проектирани за възможно най-ниско тегло, което води до висока производителност. Съвременните системи за управление на влака, използващи тиристори, GTO или IGBT, подлагат трансформаторите на силни хармонични токове, които изискват специално внимание при проектирането.

10. Токоизправители и трансформатори на пещи

Специално внимание е необходимо на трансформаторите в промишлени приложения, включващи дъгови пещи или тежкотоварни натоварвания в електрохимически заводи.

Първичните намотки в такива случаи обикновено се оценяват на 33 kV или 132 kV в Обединеното кралство, но вторичните намотки носят много хиляди ампери и се оценяват на по-малко от 1 kV .

Текущото разпределение между паралелните пътища в трансформатора става важно поради магнитните полета, създадени от високите токове. Тези силни магнитни полета могат да причинят прекомерно нагряване на магнитните стомани, ако се използват в структурата на трансформатора поради потока на близките токове в стоманата. За да се намали това излишно нагряване, немагнитната стомана често се използва за образуване на част от резервоара или капака.

В OLTCs в пещ трансформатори са обект на тежко мито; те могат да изпълняват стотици хиляди оперативни цикли на година, което е повече от задължение на живота за много предавателни трансформатори.

11. Сухи трансформатори

Конструкцията на сухия тип е възможна, когато се изисква по-висока температура от изолацията, която се предлага от целулозата и от клас "О" или от клас "К".

Трансформаторите от суха форма използват не целулозни твърди изолации и намотките могат да бъдат потопени с лак, за да осигурят клас "C" способности или вакуумно капсулирани в епоксидна смола, за да образуват клас "F" или клас "H". Оценките обикновено са до 30 MVA при напрежение до 36 kV, но наскоро успешно бяха произведени смолни трансформатори при 110 kV, използвайки нов дизайн на намотките. Работата при претоварване е ограничена, но може да бъде увеличена с използването на вентилатори за охлаждане.

Този тип е по-скъп от еквивалентния на течност еквивалент и поради намаления риск от пожар те се използват при специални приложения, в които участва обществеността, като например подземни тунели, жилищни блокове или петролни платформи.

Фигура 5 - Сух тип 2500 kVA, 11 000/440 V трансформатор с капсулираща смола

Типичен трансформатор с отливка от 2500 kVA, 11 000/440 V е показан на фигура 5.

12. Газообразни трансформатори

За приложения, при които слабо запалимостта е от първостепенно значение, са разработени проекти, при които трансформаторът е изолиран и охлаждан със SF6 газ. Това осигурява алтернатива на сухото строителство, при което трябва да се избегне рискът от пожар и да се избегне възможното замърсяване на околната среда чрез разливане на нефт.

Високоволтовите SF6 трансформатори са на разположение при рейтинги до 300 MVA при 275 kV и прототипните модели са тествани до 500 kV. Трансформаторите и реакторите, напълнени с газ, са по-скъпи от тези, пълни с нефт, но разходите могат да бъдат оправдани, за да се избегне рискът от пожар, особено на място, където цената на земята е висока и където общата "отпечатъка" може да се намали чрез премахване на противопожарното оборудване.

ИЗТОЧНИК: Наръчник на инженер по електрическа енергия на Неунес - Дфф Уорн

Свързани електрически ръководства и статии

ТЪРСЕНЕ: Статии, софтуер и ръководства