Czym są transformatory zanurzone w cieczy?
Transformatory zanurzone w cieczy są stosowane od wielu lat i są preferowanym typem transformatora w wielu aplikacjach. Kluczowe zalety transformatorów zanurzonych w cieczy to ich wysoka efektywność i niskie straty. Dodatkowo, transformatory zanurzone w cieczy zapewniają doskonałą niezawodność i niskie koszty eksploatacji. Istnieją dwa główne typy transformatorów zanurzonych w cieczy:
- Hermetyczne
- Z konserwatorem
Ten artykuł szczegółowo omawia transformatory hermetyczne, zapraszamy do przeczytania naszego artykułu o transformatorach z konserwatorem, aby dowiedzieć się więcej o tym typie jednostki.
Zamontowane transformatory elektryczne
Hermetyczne transformatory
Hermetyczny transformator to urządzenie, które jest hermetycznie zamknięte i wypełnione cieczą dielektryczną taką jak olej mineralny, olej silikonowy lub olej syntetyczny. Są stosowane w różnych aplikacjach, gdzie konieczne jest zapobieganie przedostawaniu się wilgoci, tlenu lub innych zanieczyszczeń do wnętrza transformatora i zanieczyszczaniu oleju izolacyjnego (cieczy dielektrycznej); to prowadzi do dłuższej żywotności transformatora i poprawionej niezawodności. Hermetyczne transformatory mogą być chłodzone powietrzem lub chłodzone cieczą i są często stosowane w aplikacjach, gdzie transformator musi działać w niebezpiecznym środowisku. W przeciwieństwie do transformatorów z konserwatorem, hermetyczne transformatory nie mają zbiornika wyrównawczego i mogą, ale nie muszą być wyposażone w urządzenie do odciążania ciśnienia.
Projekty transformatorów hermetycznych oferują doskonałą wydajność chłodzenia. Olej izolacyjny zapewnia efektywne chłodzenie uzwojeń transformatora i rdzenia, co pomaga zmniejszyć straty cieplne i wydłużyć żywotność transformatora. Ponad 95% transformatorów zanurzonych w cieczy używa oleju mineralnego jako cieczy izolacyjnej.
Podoba Ci się ten artykuł? Koniecznie sprawdź nasz Kurs wideo o transformatorach elektrycznych. Kurs zawiera ponad dwie godziny wideo, quiz i otrzymasz certyfikat ukończenia po zakończeniu kursu. Miłej nauki!
Projekt hermetyczny
W inżynierii elektrycznej projekt hermetyczny to proces projektowania urządzeń i systemów odpornych na zewnętrzne czynniki takie jak pył, para wodna i inne zanieczyszczenia powietrzne. Termin "hermetyczny" pochodzi od greckiego słowa oznaczającego "zamknięty". Urządzenia hermetyczne są zazwyczaj stosowane w krytycznych aplikacjach, gdzie niezawodność jest kluczowa, takich jak w przemyśle lotniczym i sprzęcie medycznym. Projekt hermetyczny polega na stworzeniu bariery między urządzeniem a jego otoczeniem, zazwyczaj przy użyciu uszczelniaczy lub uszczelek. Ta bariera może przybierać różne formy, ale musi być wystarczająco mocna, aby wytrzymać siły natury i zapobiec przedostawaniu się niepożądanych elementów do urządzenia. Projekt hermetyczny jest istotną częścią wielu projektów transformatorów, ponieważ pomaga zapewnić, że transformator będzie działał prawidłowo nawet w trudnych warunkach.
Różne rodzaje olejów używanych w hermetycznie zamkniętych transformatorach
Rodzaj używanego oleju może mieć znaczący wpływ na wydajność, żywotność i niezawodność transformatora. Istnieją cztery główne rodzaje olejów używanych w hermetycznie zamkniętych transformatorach:
- Olej mineralny - najczęściej stosowany rodzaj oleju transformatorowego. Jest wysoce skutecznym dielektrykiem i ma doskonałe właściwości termiczne.
- Olej silikonowy - również popularny wybór dla hermetycznie zamkniętych transformatorów. Ma bardzo dobre właściwości dielektryczne i może wytrzymać ekstremalne temperatury. Jest stosunkowo drogi.
- Estry naturalne - kolejna opcja dla hermetycznie zamkniętych transformatorów. Mają doskonałą stabilność termiczną i są przyjazne dla środowiska.
- Estry syntetyczne - najdroższy rodzaj oleju transformatorowego, ale oferują najlepszą wydajność pod względem wytrzymałości dielektrycznej i stabilności termicznej.
Rodzaj oleju używanego w hermetycznie zamkniętym transformatorze jest ważny do rozważenia przy wyborze transformatora do zastosowań w dystrybucji energii, ponieważ wpłynie na jego charakterystyki elektryczne. Każdy rodzaj oleju ma swoje zalety i wady, które należy rozważyć.
Jak działają transformatory zanurzone w cieczy
Transformatory zanurzone w cieczy używają medium ciekłego, zazwyczaj oleju, do chłodzenia i izolacji. Uzwojenia i rdzeń są zanurzone w cieczy, która zapewnia zarówno wsparcie mechaniczne, jak i izolację elektryczną. Ciecz również pomaga rozpraszać ciepło, co sprawia, że transformatory zanurzone są idealne do zastosowań o dużej mocy. Transformatory zazwyczaj mają dwa lub więcej uzwojeń, które są przewodnikami indukcyjnie sprzężonymi ze sobą (indukcja elektromagnetyczna). To umożliwia transformatorowi przenoszenie energii z jednego obwodu do drugiego bez fizycznego łączenia tych dwóch obwodów. W przypadku transformatora zanurzonego uzwojenia są owinięte wokół centralnego rdzenia, który jest wykonany z materiału o wysokiej przenikalności magnetycznej (blachy stalowe); to zwiększa zdolność transformatora do magazynowania energii w jego polu magnetycznym, co czyni go bardziej wydajnym. Uzwojenia transformatora są zazwyczaj wykonane z miedzi lub aluminium (aluminium jest tańsze, ale wymaga więcej miejsca, ponieważ jego przewodność jest niższa niż miedzi).
Zalety i wady hermetycznych transformatorów zanurzonych w cieczy
Hermetyczne transformatory są prawie bezobsługowe, ponieważ nie ma możliwości, aby wilgoć lub inne zanieczyszczenia dostały się do jednostki i spowodowały korozję lub zanieczyszczenie oleju. Koszty utrzymania są niskie, podczas gdy żywotność hermetycznego transformatora może być dość długa (>20 lat). Hermetyczne transformatory są wydajne, kompaktowe i bardzo niezawodne.
Chociaż hermetyczne transformatory oferują wiele zalet, mają również kilka wad. Jednostki hermetyczne nie są tak łatwe do naprawy jak jednostki z konserwatorem, ponieważ są zamknięte. Naruszenie uszczelnienia hermetycznego transformatora jest nierozsądne, ponieważ jednostki te nigdy nie mogą być ponownie uszczelnione bez znacznego wysiłku. Analiza oleju hermetycznego transformatora nie jest możliwa, chyba że uszczelnienie zostanie naruszone (aby uzyskać próbkę oleju), co oznacza, że dostępnych jest mniej technik monitorowania stanu dla tego typu jednostki.
Czynniki do rozważenia przy określaniu hermetycznie zamkniętych transformatorów
Gdy wymagane są hermetycznie zamknięte transformatory, istnieje kilka czynników do rozważenia, aby zapewnić właściwy wybór transformatora do odpowiedniego zastosowania. Uszczelnienie hermetyczne zapobiega przedostawaniu się tlenu, azotu i innych gazów do lub z obudowy transformatora i jest utrzymywane przez spawanie, lutowanie lub lutowanie twarde zbiornika transformatora i jego komponentów. Następujące czynniki powinny być brane pod uwagę przy określaniu hermetycznie zamkniętego transformatora:
- Środowisko - hermetycznie zamknięte transformatory mogą być używane zarówno w aplikacjach wewnętrznych, jak i zewnętrznych. Należy wziąć pod uwagę ekstremalne temperatury, wilgotność, wysokość i poziomy zanieczyszczeń przy wyborze hermetycznie zamkniętego transformatora.
- Temperatura - minimalne i maksymalne temperatury pracy muszą mieścić się w określonym zakresie transformatora.
- Obciążenie - obciążenie musi mieścić się w określonej pojemności transformatora.
- Napięcie - napięcia wejściowe i wyjściowe muszą mieścić się w określonym zakresie transformatora.
- Częstotliwość - częstotliwości wejściowe i wyjściowe muszą mieścić się w określonym zakresie transformatora.
- Moc - moc wejściowa i wyjściowa muszą mieścić się w określonym zakresie transformatora. Moc elektryczna jest wyrażana w VA, kVA lub MVA.
- Wydajność - minimalna akceptowalna wydajność musi spełniać lub przekraczać wymaganą wydajność aplikacji.
Rozważania przy instalacji hermetycznie zamkniętego transformatora
Hermetycznie zamknięte transformatory są zaprojektowane tak, aby wytrzymać ekstremalne temperatury i wilgotność, co czyni je idealnymi do stosowania w trudnych warunkach. Jednak hermetyczne transformatory wymagają konserwacji, aby działały prawidłowo. Najważniejszym zadaniem konserwacyjnym jest regularne sprawdzanie uszczelek i uszczelnień pod kątem wycieków lub uszkodzeń. Te uszczelki są tym, co utrzymuje transformator hermetyczny, więc ważne jest, aby pozostały nienaruszone. Dodatkowo, połączenia elektryczne powinny być sprawdzane pod kątem oznak korozji lub luźnych połączeń. Inspekcje termograficzne w podczerwieni są przydatne do identyfikacji luźnych połączeń elektrycznych i mogą być przeprowadzane, gdy jednostka jest w eksploatacji.
Innym istotnym zadaniem konserwacyjnym jest regularne sprawdzanie poziomu oleju w transformatorze. Hermetycznie zamknięte transformatory polegają na cieczy izolacyjnej do chłodzenia i izolacji. Jeśli poziom oleju spadnie zbyt nisko, może to prowadzić do przegrzania i/lub awarii izolacji z wynikającymi z tego uszkodzeniami elektrycznymi, co uszkodzi transformator. Wizualna kontrola wycieków oleju jest zazwyczaj wystarczająca, aby upewnić się, że poziom oleju nie maleje.
Ważne jest, aby utrzymywać hermetycznie zamknięte transformatory w czystości. Z biegiem czasu kurz i brud mogą gromadzić się na zewnętrznych częściach transformatora i zbiorniku. Te zanieczyszczenia mogą ostatecznie przedostać się do uszczelek i powodować problemy z uszczelnieniem. Przepusty elektryczne muszą być utrzymywane w czystości, aby zmniejszyć prawdopodobieństwo wystąpienia ścieżek przewodzących lub pełzania elektrycznego.
Producenci transformatorów hermetycznych
Hermetyczne transformatory są produkowane przez wiele firm, z których każda ma swoje mocne i słabe strony. Niektórzy z największych producentów to General Electric, ABB, Trafo Union i Siemens.
Dodatkowe zasoby
https://en.wikipedia.org/wiki/Transformer_oil
https://faradypowertransformer.wordpress.com/tag/oil-immersed-transformer