Wprowadzenie
Transformatory służą do podwyższania lub obniżania napięcia (odpowiednio nazywane ‘podwyższającymi’ i ‘obniżającymi’). Transformatory można ogólnie podzielić na dwie grupy:
- Zanurzone w cieczy - rdzeń transformatora i uzwojenia są umieszczone w zbiorniku i zanurzone w cieczy izolacyjnej (zwykle olej mineralny).
- Suche - transformator nie ma zbiornika i jest chłodzony powietrzem.
Istnieje wiele różnych typów transformatorów elektrycznych w użyciu dzisiaj, ale trzy konstrukcje są bardzo powszechne; są to:
- Konserwator - zbiornik transformatora jest połączony z zbiornikiem wyrównawczym. Typy konserwatorów są używane dla wysokich mocy kVA.
Transformator typu Konserwator
- Hermetyczny - zbiornik transformatora jest hermetycznie zamknięty (bez połączenia z atmosferą). Transformatory hermetyczne są zazwyczaj używane do niższych mocy kVA.
Transformator typu Hermetyczny
- Suchy - używany do niskich-średnich mocy kVA. Transformatory suche są również stosowane, gdy transformatory zanurzone stanowią zbyt duże ryzyko pożarowe (olej mineralny w transformatorach zanurzonych zwiększa obciążenie ogniowe).
Jak działa Transformator z Izolacją Cieczową
Poniższy film jest fragmentem naszego Kursu Wideo Online Wprowadzenie do Transformatorów Elektrycznych.
Części i Funkcje Transformatora
Szczegóły Modelu 3D
Ten model 3D pokazuje wszystkie główne komponenty związane z typowym transformatorem z izolacją cieczową, w tym:
- Kartridż z Żelem Krzemionkowym
- Oddechnik
- Przekaźnik Gazowy
- Przełącznik Zaczepów Pod Obciążeniem (OLTC)
- Uzwojenia
- Termometr
- Przepusty
- Magnetyczny Wskaźnik Oleju (MOG)
- Rdzeń
- Zbiornik
- Skrzynka Sterująca OLTC
Adnotacje Modelu 3D
Przepust Niskiego Napięcia
Zewnętrzny obwód elektryczny niskiego napięcia jest podłączony do uzwojeń transformatora za pośrednictwem centralnego przewodnika w przepustach. Przepusty niskiego napięcia są krótsze niż przepusty wysokiego napięcia, a także mają większe przewodniki centralne (większa zdolność przenoszenia prądu wymaga grubszych przewodników).
Przepust Wysokiego Napięcia
Obwód elektryczny wysokiego napięcia jest podłączony do uzwojeń transformatora wysokiego napięcia za pośrednictwem przepustów. Przepusty są używane do przeprowadzania przewodników elektrycznych przez przegrody/bariery bez podnoszenia potencjału elektrycznego przegrody/bariery. Przewodniki przepustów są zazwyczaj wykonane z miedzi lub aluminium. Zewnętrzna część przepustu jest zazwyczaj wykonana z porcelany lub silikonu.
Wskaźnik Temperatury
Lokalny wskaźnik temperatury pokazuje temperaturę cieczy izolacyjnej transformatora. Lokalny czujnik jest używany do przekazywania temperatury cieczy izolacyjnej transformatora do zdalnej lokalizacji. Lokalne wskaźniki powinny być wystarczająco duże, aby umożliwić łatwe odczyty przez personel, najlepiej bez wchodzenia do obudowy transformatora (zakładając, że transformator nie jest zainstalowany w skarbcu).
Przekaźnik Gazowy
Przekaźnik gazowy chroni transformator w przypadku wystąpienia małych lub dużych usterek elektrycznych wewnątrz zbiornika transformatora. Przekaźnik Buchholza ma dodatkową funkcję bezpieczeństwa polegającą na wyłączeniu transformatora w przypadku niskiego poziomu cieczy izolacyjnej.
Wymiennik Ciepła / Chłodnica
Gdy transformator jest obciążony elektrycznie, generuje więcej ciepła. Mniejsze transformatory są chłodzone powietrzem, podczas gdy większe jednostki są chłodzone cieczą. Wentylatory i pompy mogą być używane do dalszego zwiększenia zdolności chłodzenia chłodnicy transformatora. Transformatory z pompami i wentylatorami są chłodzone wymuszenie, podczas gdy te bez pomp i wentylatorów są chłodzone naturalnie.
Zbiornik
Zbiornik transformatora zawiera uzwojenia, rdzeń laminowany i ciecz izolacyjną. Zbiornik jest zazwyczaj wykonany ze stali i zewnętrznie pokryty farbą odporną na korozję. Mniejsze transformatory są zazwyczaj hermetycznie zamknięte, ale większe jednostki są ‘oddychające’ (wydychają i wdychają powietrze przez zbiornik konserwatora).
Magnetyczny Wskaźnik Oleju (MOG)
Magnetyczny wskaźnik oleju (MOG) wskazuje poziom oleju w zbiorniku konserwatora. Wskaźnik jest połączony z pływakiem wewnątrz zbiornika za pomocą sprzężenia magnetycznego, dzięki czemu nie są wymagane żadne penetracje przez zbiornik konserwatora.
Przełącznik Zaczepów
Mniejsze transformatory nie mają przełącznika zaczepów lub mają przełącznik zaczepów bez obciążenia (LTC). Większe jednostki wykorzystują przełączniki zaczepów pod obciążeniem (OLTC). Przełącznik zaczepów reguluje napięcie wtórne o określony procent, każdy zaczep odpowiada określonemu % całkowitego napięcia wyjściowego.
Oddechnik
Oddechnik jest używany do umożliwienia rozszerzania i kurczenia się cieczy izolacyjnej z powodu zmieniającej się temperatury transformatora. Oddechnik zapobiega przedostawaniu się wilgoci i cząstek do zbiornika konserwatora; to zmniejsza prawdopodobieństwo zanieczyszczenia cieczy izolacyjnej. Żel krzemionkowy jest najczęściej stosowanym środkiem osuszającym, chociaż dostępne są alternatywy.
Rdzeń
Rdzeń transformatora składa się z cienkich laminowanych płyt stalowych. Każda płyta jest prasowana i utrzymywana razem za pomocą stalowych pasków lub kleju. Kształt rdzenia jest zaprojektowany tak, aby skoncentrować pole magnetyczne w celu maksymalizacji wydajności transformatora. Płyty są używane (zamiast solidnego bloku metalu) w celu zmniejszenia strat histerezowych i prądów wirowych.
Uzwojenia
Transformator wymaga uzwojeń wysokiego i niskiego napięcia do działania; te uzwojenia są również nazywane uzwojeniami pierwotnymi i wtórnymi. Uzwojenia niskiego napięcia są nawijane wokół każdej kolumny rdzenia, a uzwojenia wysokiego napięcia są owijane wokół uzwojeń niskiego napięcia.
Dodatkowe Zasoby
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