Højkvalitets Power Transformer fra Kina-producent med IEC-standarder

Hvad er en transformer?

Transformer er en elektrisk enhed, der anvender princippet om elektromagnetisk induktion til at ændre spændingen af ​​vekselstrøm, normalt inkl.step-up og step-down transformere. I processen med opsætning og nedsættelse af spænding vil transformatorerne holde sin frekvens uændret ved at variere vindingsforholdet mellem de primære og sekundære viklinger. Dens kernedriftsmekanisme er, at når AC strømmer gennem den primære vikling, skaber den et varierende magnetfelt i kernen, som igen inducerer en elektromotorisk kraft i sekundærviklingen, og derved muliggør konverteringen mellem spænding og strøm: optrapping af spændingen reducerer strømmen, nedtrapning af spændingen øger strømmen, og ideelt set forbliver den samlede effekt konstant. Denne egenskab gør det muligt i høj grad at reducere transmissionstab ved langdistancestrømforsyning, samtidig med at det giver sikkert tilpassede spændinger til forskellige enheder på brugsstedet. Typiske applikationer spænder fra gigantiske transformere i transformerstationer, distributionstransformatorer på forsyningsstænger til miniaturetransformere inde i mobiltelefonopladere. Det skal dog især bemærkesen transformer arbejder kun med vekselstrøm og kan ikke omsætte jævnstrøm.

Hvad er arbejdsprincippet for en transformer?

Arbejdsprincippet for en transformer er baseret pålov om elektromagnetisk induktion. Når en vekselstrøm strømmer gennem primærviklingen, skaber den en vekslende magnetisk flux i kernen. Denne vekslende flux forbinder samtidig både de primære og sekundære viklinger, hvilket inducerer en elektromotorisk kraft (EMF) i hver vikling. Gennem denne elektromagnetiske induktion overfører transformatoren elektrisk energi og transformerer spændingen, med kun magnetisk kobling mellem de to viklinger og ingen direkte elektrisk forbindelse.

Spændingstransformationsforholdet er:

U1/U2 = N1/N2 = k

hvor U1, U2 er de primære og sekundære spændinger, N1, N2 er antallet af vindinger i viklingerne, og k er vindingsforholdet. Når den sekundære har flere drejninger end den primære, transformerentræder opspænding; når den har færre omgange, er dentræder nedspænding.

Konstruktion og nøglekomponenter

En transformer består hovedsageligt af den aktive del som f.ekskerne, viklinger, isolering og ledninger, tank, kølesystem, beskyttelsesanordninger og bøsninger. Kernen og viklingerne, som også kaldes spoler, er de vigtigste komponenter.

1. Kerne (magnetisk kredsløb)

Kernen giver den magnetiske bane og er sammensat af kerneben (lodrette sektioner, hvorpå viklingerne er monteret) og åg (vandrette sektioner, der lukker den magnetiske bane). For at reducere hvirvelstrømstab og hysteresetab er kernen typisk bygget af stabletsilicium stål lamineringer, hver belagt med isolerende lak eller et oxidlag for at isolere dem fra hinanden. Kernekonfigurationer er hovedsageligtkerne-type(viklinger omgiver kernebenene, almindeligt i krafttransformatorer) ogskal-type(kernen omgiver viklingerne, hvilket resulterer i lav lækageflux og høj mekanisk styrke, ofte brugt i præcisionsinstrumenter og små enheder).

2. Vindinger (elektrisk kredsløb)

Viklinger er transformatorens elektriske kredsløb, opdelt iprimærvikling og sekundærvikling. De er lavet af kobber eller aluminiumtråd med højstyrkeisolering. Vindingerne er normalt arrangeret koncentrisk (lavspændingsvikling placeret ved siden af ​​kernebenet, højspændingsvikling viklet rundt om ydersiden). Med hensyn til isolering bruger moderne olie-nedsænkede transformere for det meste enolie-papir barriere komposit isoleringssystembestående af trykplade, kabelpapir og transformerolie. Tykkelsen af ​​trykpladen er typisk 2-5 mm, hvilket muliggør pålidelig isolering til høje spændingsniveauer.

Ovenstående beskriver det elektromagnetiske kernesystem, og følgende hjælpesystemer er også meget vigtige for olienedsænkede transformere:

Tank:En ekstern beholder, der bruges til at holde jernkerner, viklinger og påfylde transformatorolie. Transformatorer med stor kapacitet er normalt udstyret med eksterne radiatorer eller kølerør for at forbedre varmeafledningen.

Transformer olie:Det tjener både som et isolerende medium (med bedre isoleringsevne end luft) og et kølemedium (varmen genereret af transformatorkernen og viklingen overføres til olietankens væg gennem konvektion af olie). Ifølge forskellige hældepunkter opdeles transformatorolie i forskellige kvaliteter som f.eks10, 25 og 45at tilpasse sig forskellige klimatiske forhold.

Konservator (Olie Surge Tank):En vandret brændstoftank installeret over hovedbrændstoftanken, forbundet med rør. Det adskiller olie fra luft gennem en membran. Baseret på egenskaberne ved olie, der udvider sig og trækker sig sammen med temperaturændringer, lagrer den olie ved højere temperaturer og tilfører olie ved lavere temperaturer, hvorved kontakten mellem olie og luft reduceres og fugtoptagelse og ældning forhindres.

Bøsninger:Før høj- og lavspændingsledninger ud af transformatorhusets isolerede terminaler; De giver elektrisk isolering og mekanisk støtte.

Beskyttelsesanordninger:Inklusive on-load eller off-load trinkoblere, Bucher-relæer (gasrelæer), eksplosionssikre udstødningsporte (sikkerhedsudstødningsporte), dehydreringsrespiratorer (silikone-respiratorer), temperaturfølende elementer og relaterede instrumenter. Disse enheder kan normalt give realtidsovervågning og omfattende beskyttelse.

Typer af transformere

Transformatorer kan klassificeres i flere aspekter nedenfor:

1. Ifølge Ansøgning

Krafttransformere:Krafttransformatorer bruges hovedsageligt til spændingskonvertering og krafttransmission/-distribution i kraftsystemer, der tegner sig for over 80% af alle transformere.

Distributionstransformatorer:Distributionstransformatorer refererer normalt til transformere under 35 kV (hovedsageligt 10 kV/0,4 kV), der direkte leverer strøm til slutbrugere.

Særlige transformere:Herunder testtransformatorer til spændingsmodstandstest, instrumenttransformatorer (herunder spændingstransformatorer, strømtransformatorer til måling og beskyttelse), ensrettertransformere til AC til DC, der anvendes til elektrolyse, galvanisering, DC-drev, ovntransformatorer, minetransformatorer mv.

2. Ifølge køle- og isoleringsmedium

Olie-nedsænkede transformere:Den olienedsænkede transformatorjernkerne og vikling er fuldstændig nedsænket i mineralsk isoleringsolie, som har fremragende varmeafledning og isoleringsydelse, høj effektivitet og relativt lave omkostninger. Olie nedsænkede transformere er meget udbredt i udendørs transformerstationer og industriparker, men de kræver brand- og eksplosionsforebyggende foranstaltninger.

Transformere af tør type:Tør-type transformatorer jernkerne og vikling er ikke nedsænket i olie; De bruger luft eller faste isoleringsmaterialer såsom epoxyharpiksstøbning. Transformere af tør type er brandsikre og lækagefrie, velegnede til indendørs steder med strenge brandforebyggende regler, såsom højhuse, datacentre, indkøbscentre og hospitaler.

Gasisolerede transformere:Gasisolerede transformere er relativt sjældne på markedet, og de bruger generelt syntetiske gasser som SF₆ som køle- og isoleringsmedier, der er egnede til specielle driftsforhold.

3. Efter antal viklinger

To-vindet transformer:To-vindede transformatorer er ret almindelige i strømsystemer, som har en høj(mellem)spændingsvikling og en lavspændingsvikling (en primærvikling og en sekundærvikling).

Tre-vindet transformer:En tre-vindet transformer har tre viklinger pr. fase, forbundet til forskellige spændingsniveauer (fx højspændingsside, mellemspændingsside, lavspændingsside). Denne transformer bruges almindeligvis i transformerstationer, som kræver flere spændingsniveauer.

4. Ifølge Core/Winding-konfiguration

Transformer af kernetype:Viklingen af ​​kernetransformatoren omgiver jernkernens ben (jernkernen er omgivet af viklingen). Dette produkt har en enkel struktur, lav pris og er meget udbredt i strømsystemer.

Shell-type transformer:Kernen i en transformer af skaltype omgiver viklingen (viklingen omgiver kernen). Det har disse egenskaber såsom lav lækageflux, høj mekanisk styrke og kompakt størrelse og bruges almindeligvis i præcisionsinstrumenter og småt udstyr.

5. Efter antal faser

Enkeltfasede transformere, der anvendes til enfasede belastninger eller til dannelse af trefasede grupper og trefasede transformatorer.

6. I henhold til spændingsreguleringsmetoden

Off-circuit (off-load) Tapkobler (kræver afbrydelse) og On-load Tap Changer (automatisk spændingsregulering under belastning).

7. Ifølge elektrisk tilslutningstype

Isolerende (isolerings) transformator:Den primære vikling og den sekundære vikling af isolationstransformatoren er elektrisk isoleret fra hinanden, kun gennem magnetisk kobling. Denne type transformer har ekstrem høj sikkerhed og bruges almindeligvis i medicinsk udstyr og præcisionsinstrumenter for at forhindre elektrisk stød og elektromagnetisk interferens.

Autotransformer:Primær og sekundær deler en del af viklingen med både magnetisk kobling og direkte elektrisk forbindelse. Kompakt, lille størrelse, lave tab, men ingen isolation mellem primær og sekundær. Anvendes til motorstart og spændingsregulering (f.eks. laboratorievariac).

Hvordan klassificeres krafttransformatorer?

Nominel kapacitet (Sn, i kVA eller MVA):Den tilsyneladende effekt en transformer kan levere kontinuerligt ved nominel spænding og strøm. Det er den vigtigste parameter for at vælge en transformer. Kinesiske kapacitetsgrader følger R10-serien, og stiger med en faktor på 1,26 (100, 125, 160, 200, 250, 315, 400, 500, 630, 800, 1000 kVA osv.). Et rimeligt kapacitetsvalg beregner først den maksimale sammensatte belastning, vælger derefter den næste højere kapacitet, så belastningsfaktoren er omkring 60-70%, hvilket sikrer både langsigtet sikker drift og økonomi.

Nominel spænding (kV):Den primære spænding svarer til netspændingen; den sekundære spænding er typisk 5 % eller 10 % højere end busspændingen på lav side (afhængig af impedansspænding og kapacitet) for at kompensere for netspændingsfald og sikre slutbrugerspændingskvalitet.

Kortslutningsimpedans (impedansspænding, Uk%):Den procentdel af den primære spænding, der kræves for at cirkulere nominel strøm gennem den sekundære, når den sekundære er kortsluttet. Det er en kritisk egenskab, der påvirker kortslutningsstrømniveauer og spændingsregulering.

Tab uden belastning (Po, kW):Den aktive effekt, der forbruges fra den sekundære side af en transformer i en åben kredsløbstilstand ved nominel frekvens og nominel spænding, er hovedsageligt sammensat af kernetab (magnetiske tab), som afhænger af fremstillingskvaliteten og siliciumstålmaterialets egenskaber. Hvis der anvendes højtydende siliciumstål og tredimensionelle viklede kerner, kan tomgangstabene reduceres betydeligt.

Lasttab (Pk, kW):Den aktive effekt, der forbruges, når sekundæren er kortsluttet, og mærkestrømmen løber i primæren. Den består hovedsageligt af kobbertab i viklingerne og er proportional med kvadratet på belastningsfaktoren.

Effektivitet (η):Output aktiv effekt divideret med input aktiv effekt. Store krafttransformere har meget høj effektivitet; for eksempel kan en 380 MVA/500 kV generator step-up transformer opnå η ≥ 99,75 %.

Vektorgruppe (f.eks. Dyn11, Yyn0):Angiver forbindelsesmetoden (Y -- stjerne, D -- delta, Z -- zigzag) af høj- og lavspændingsviklingerne og deres faseforskydning. Det påvirker systemets neutrale jordingsmetode og nul-sekvens strømvej.

Afkølingsmetode:F.eks. ONAN (Oil Natural Air Natural), ONAF (Oil Natural Air Forced), OFWF (Oil Forced Water Forced). Koderne på fire bogstaver specificerer kølemediet og cirkulationsmetoden (ON: naturlig oliecirkulation; OF: olie-tvungen cirkulation; OD: olie-styret tvungen cirkulation; AN: luft-naturlig; AF: luft-tvungen; WF: vand-tvungen).

Hvordan vælger man de passende transformere?

Ved valg af en passende transformer, bortset fra at bestemme nominel kapacitet og spændingsniveauer, skal følgende faktorer også tages i betragtning:

Belastningsegenskaber:Til typiske industri- og boligbelastninger anvender vi generelt standard dobbeltviklingstransformatorer. Hvis der kræves flere spændingsniveauer, skal der vælges en tre-vindet transformer, og den nominelle kapacitet af hver vikling bør allokeres rimeligt. For steder med strenge brandsikkerhedskrav, såsom datacentre og højhuse, bør transformatorer af tør type prioriteres.

Installationsmiljø:Olie-nedsænkede transformere med brandsikre skillevægge foretrækkes normalt til udendørs transformerstationer, mens tør-type transformere bør foretrækkes til indendørs brugsmiljøer.

Kapacitetsgrænser:I indendørs transformerstationer bør den maksimale kapacitet af en enkelt olie-nedsænket transformer ikke overstige 1250 kVA; I præfabrikerede transformerstationer bør den maksimale kapacitet af olie-nedsænkede transformere ikke overstige 630 kVA, og kapaciteten af ​​tør-type transformere bør ikke overstige 800 kVA.

Spændingsreguleringskrav:Til miljøer med store spændingsudsving eller hyppige justeringer kræves transformere med on-load trinkoblere; Til applikationer med stabil spænding kan der anvendes en transformer med tomgangskobling.

Energieffektivitet og miljøkrav:På grund af energibesparende politikker bliver højeffektive og energibesparende transformatorprodukter efterhånden det almindelige valg. På nuværende tidspunkt stiger markedsandelen for 3D-viklede jernkernetransformatorer (med tomgangstab 15%-25% lavere end traditionelle laminerede jernkerner) og transformatorer af amorfe legering år for år.

Særlige applikationer:Når spændingsregulering er påkrævet, bør en autotransformer vælges; Det er mere hensigtsmæssigt at vælge en isolationstransformator, når de elektriske sikkerhedskrav er højere.