Inleiding
Transformatoren worden gebruikt voor het verhogen of verlagen van de spanning (respectievelijk aangeduid als ‘step-up’ en ‘step-down’ transformatoren). Transformatoren kunnen grofweg in twee categorieën worden ingedeeld:
- Vloeistof Ondergedompeld - de transformator kern en wikkelingen worden in een tank geplaatst en ondergedompeld in isolerende vloeistof (meestal minerale olie).
- Droog - de transformator heeft geen tank en wordt luchtgekoeld.
Er zijn tegenwoordig veel verschillende typen elektrische transformatoren in gebruik, maar drie ontwerpen zijn zeer gangbaar; deze zijn:
- Conservator - de transformator tank is verbonden met een expansievat. Conservator types worden gebruikt voor hoge kVA waarden.
- Hermetisch - de transformator tank is hermetisch afgesloten (geen verbinding met de atmosfeer). Hermetische transformatoren worden over het algemeen gebruikt voor lagere kVA toepassingen.
- Droog - gebruikt voor laag- tot middelgroot kVA toepassingen. Droge transformatoren worden ook gebruikt wanneer ondergedompelde transformatoren een te groot brandrisico vormen (de minerale olie in ondergedompelde transformatoren verhoogt de brandbelasting).
Hoe Vloeistofgeïsoleerde Transformatoren Werken
De onderstaande video is een fragment uit onze Introductie tot Elektrische Transformatoren Online Videocursus.
Transformator Onderdelen en Functies
3D Model Details
Dit 3D-model toont alle belangrijke componenten die geassocieerd worden met een typische vloeistofgeïsoleerde elektrische transformator, waaronder:
- Silica Gel Cartridge
- Ademhaler
- Gas Geactiveerde Relee
- Onder Belasting Aftakschakelaar (OLTC)
- Wikkelingen
- Thermometer
- Doorvoeringen
- Magnetische Olie Meter (MOG)
- Kern
- Tank
- OLTC Controle Box
3D Model Annotaties
Laagspanningsdoorvoering
Het externe laagspannings elektrische circuit is verbonden met de transformatorwikkelingen via een centrale geleider in de doorvoeringen. Laagspanningsdoorvoeringen zijn korter dan hoogspanningsdoorvoeringen en hebben grotere centrale geleiders (hogere stroomdraagcapaciteit vereist een dikkere geleider).
Hoogspanningsdoorvoering
Het hoogspannings elektrische circuit is verbonden met de hoogspannings transformatorwikkelingen via doorvoeringen. Doorvoeringen worden gebruikt om elektrische geleiders door scheidingen/barrières te leiden zonder de elektrische potentiaal van de scheiding/barrière te verhogen. Doorvoeringsgeleiders zijn meestal gemaakt van koper of aluminium. De buitenkant van de doorvoering is meestal gemaakt van porselein of siliconen.
Temperatuurmeter
Een lokale temperatuurmeter geeft de temperatuur van de isolerende vloeistof van de transformator aan. Een lokale sensor wordt gebruikt om de temperatuur van de isolerende vloeistof van de transformator naar een externe locatie door te geven. Lokale meters moeten groot genoeg zijn om gemakkelijk door personeel te worden afgelezen, idealiter zonder de transformatorbehuizing te betreden (ervan uitgaande dat de transformator niet in een kluis is geïnstalleerd).
Gas Geactiveerde Relee
Een gas geactiveerde relee beschermt de transformator bij kleine of grote elektrische storingen binnen de transformator tank. Een Buchholz relee heeft de extra veiligheidsfunctie om de transformator uit te schakelen bij een laag isolerende vloeistofniveau.
Warmtewisselaar / Radiator
Naarmate een transformator elektrisch wordt belast, genereert deze meer warmte. Kleinere transformatoren worden luchtgekoeld terwijl grotere eenheden vloeistofgekoeld zijn. Ventilatoren en pompen kunnen worden gebruikt om de koelcapaciteit van de transformatorradiator verder te verhogen. Transformatoren met pompen en ventilatoren worden geforceerd gekoeld, terwijl die zonder pompen en ventilatoren natuurlijk gekoeld worden.
Tank
De transformator tank bevat de wikkelingen, laminaatkern en isolerende vloeistof. De tank is meestal gemaakt van staal en extern gecoat met corrosiebestendige verf. Kleinere transformatoren zijn meestal hermetisch afgesloten, maar grotere eenheden zijn ‘vrij ademend’ (stoten lucht uit en ademen lucht in via de conservator tank).
Magnetische Olie Meter (MOG)
Een magnetische olie meter (MOG) geeft het oliepeil binnen de conservator tank aan. De meter is gekoppeld aan een vlotter binnen de tank via een magnetische koppeling, zodat er geen doorvoeringen door de conservator tank nodig zijn.
Aftakschakelaar
Kleinere transformatoren gebruiken geen aftakschakelaar, of een niet-belaste aftakschakelaar (LTC). Grotere eenheden maken gebruik van onder-belaste aftakschakelaars (OLTC). De aftakschakelaar reguleert de secundaire spanning met een bepaald percentage, elke aftak komt overeen met een bepaald % van de totale uitgangsspanning.
Ademhaler
Een ademhaler wordt gebruikt om de uitzetting en inkrimping van isolerende vloeistof mogelijk te maken door de variërende temperatuur van de transformator. De ademhaler voorkomt vocht- en deeltjesinvoer in de conservator tank; dit vermindert de kans dat de isolerende vloeistof verontreinigd raakt. Silica gel is het meest voorkomende droogmiddel, hoewel er alternatieven beschikbaar zijn.
Kern
De transformator kern bestaat uit dunne gelamineerde stalen platen. Elke plaat wordt geperst en bij elkaar gehouden met stalen banden of lijm. De vorm van de kern is ontworpen om het magnetische veld te focussen om de efficiëntie van de transformator te maximaliseren. Platen worden gebruikt (in plaats van een massief blok metaal) om hysteresis- en wervelstroomverliezen te verminderen.
Wikkelingen
Een transformator vereist hoog- en laagspanningswikkelingen om te functioneren; deze wikkelingen worden ook wel primaire en secundaire wikkelingen genoemd. De laagspanningswikkelingen worden rond elke kernpoot gewikkeld, en de hoogspanningswikkelingen worden rond de laagspanningswikkelingen gewikkeld.
Gerelateerde Online Technische Cursussen
Introductie tot Elektrische Transformatoren
Hoe Elektrische Transformatoren Werken
Gezondheidsevaluatie van Elektrische Transformatoren
Elektrische Onderstations Uitgelegd
Waarom Worden Transformatoren in VA en Niet in W Gewaardeerd?
Aanvullende Bronnen
https://en.wikipedia.org/wiki/Transformer_oil
https://electrical-engineering-portal.com/transformer-constructions
https://www.usbr.gov/tsc/techreferences/mands/mands-pdfs/Trnsfrmr.pdf