Različne vrste transformatorjev in aplikacij

 

Temeljne funkcije

Pretvorba napetosti:Prilagodi ravni napetosti tako, da ustreza različnim sistemom omrežja ali naprave.

Električna izolacija:Preprečuje širjenje napak med primarnimi in sekundarnimi vezji, kar povečuje varnost.

Učinkovitost prenosa:Visokonapetostni prenos zmanjšuje tok in izgubo energije, kar izboljša splošno učinkovitost.

 

 Razvrstitev po napetostni ravni

1. transformatorji moči

Razvrstitev po namenu in funkciji

 

1. Moči transformatorji

Opredelitev:Uporablja se v napajalnih omrežjih za stopnjo napetosti navzgor ali navzdol (običajno nad 33kV); visoka zmogljivost in zasnovana za neprekinjeno delovanje.

Prijave:Elektrarne, postaje, medprovinčni daljnovodi, velike industrijske cone.

Prednosti:Visoka učinkovitost (do 99%) podpira visok tok in moč, dolgo življenjsko dobo.

Slabosti:Obsežni, dragi, zapleteni hladilni sistemi.

 

2. Distribucijski transformatorji

Opredelitev:Odklopite srednjo napetost (10–35kV) do nizke napetosti (400\/230V) za končne uporabnike; običajno<2000kVA.

Prijave:Stanovanjske skupnosti, pisarniške stavbe, trgovski centri, šole, bolnišnice.

Prednosti:Stroškovno učinkovit, enostaven za namestitev in vzdrževanje; Primerno za zunanjo ali polno nameščeno uporabo.

Slabosti:Nižja učinkovitost polne obremenitve; izguba energije pod svetlobno obremenitvijo; Omejen obseg napetosti\/zmogljivosti.

 

3. Autotransformerji

Opredelitev:Primarni in sekundarni delež del navitja; napetost, prilagojena s pipami.

Prijave:Začetek motorja, regulacija napetosti, sistemi za testiranje moči.

Prednosti:Kompaktni, nizki stroški, visoka učinkovitost.

Slabosti:Brez izolacije; nižja varnost, večje tveganje za napako.

 

4. Instrumentni transformatorji

Napetostni transformatorji (VT)

Opredelitev:Napajanje napetosti za merjenje\/zaščito.

Prijave:Napetostni števci, zaščitni releji, merjenje energije.

Prednosti:Visoka natančnost, električna izolacija iz visokonapetostnih sistemov.

Slabosti:Sekundarni ne sme biti kratek stik; stroškovno občutljivo.

 

Trenutni transformatorji (CTS)

Opredelitev:Za varno merjenje ali zaščito spreminjajte tok.

Prijave:Trenutni števci, zaznavanje toka napak, zaščitni sistemi.

Prednosti:Natančne meritve izolirajo visoko napetost iz nizkonapetostne opreme.

Slabosti:Sekundarni ne sme biti odprti; nagnjen k preostalem magnetizmu.

 

Splošni transformatorji instrumentov

Opredelitev:Pretvorite visokonapetostne\/trenutne signale v varne signale na nizki ravni.

Prijave:Postavke, merjenje, zaščita pred relejem.

Prednosti:Varna meritev, visoka natančnost, standardizacija.

Slabosti:Občutljivo na impedanco in nasičenost; zahteva kalibracijo in pravilno ozemljitev.

 

5. Izolacijski transformatorji

Opredelitev:Popolna izolacija med primarno in sekundarno; Pogosto razmerje 1: 1.

Prijave:Medicinski pripomočki, podatkovni centri, laboratoriji, natančni instrumenti.

Prednosti:Izboljša varnost, zmanjšuje motnje v običajnem načinu in odpravlja zemeljske zanke.

Slabosti:Običajno ne spremeni napetosti; razmeroma visoki stroški; velik odtis.

 

Klasifikacija poSposobnost

In IEC 60076-6, transformers can be classified by capacity into small, middle, and large transformers. Small mainly refers to transformers without additional radiators/coolers/pipes/corrugated oil tanks. Medium transformers refer to transformers with three-phase capacity ≤100 MVA or single-phase capacity ≤33.3 MVA. Large transformers refer to transformers with three-phase capacity >100 MVA or single-phase capacity >33,3 MVA.

 

Razvrstitev s hladilnim medijem

Glede na hladilni medij lahko transformatorje razdelimo na oljne transformatorje in transformatorje suhega tipa. Nato lahko transformatorje suhega tipa razdelimo na transformatorje iz litega tipa smole in transformatorje, impregnirane s vakuumskim tlakom. Vakuumski transformatorji, impregnirani s tlakom, običajno imenujemo VPI transformatorji.

Primerjava med suhim tipom in oljem potopljenim transformatorjem

 

Lastnosti	Transformator suhega tipa	Oljno immerktivni transformator
Hladilni medij	Zrak ali drugi plini	Transformatorsko olje
Varnost	Visoko, brez nevarnosti požara in eksplozije	Nizko, obstaja tveganje za zgorevanje in eksplozijo nafte
Vzdrževanje	Preprosto, ni treba redno zamenjati hladilni medij	Zahteva redno nadomeščanje in vzdrževanje olja
Varstvo okolja	Visoko, brez onesnaženja do okolja	Nizko, obstaja tveganje za puščanje nafte in onesnaževanje okolja
Območja uporabe	Visoke stavbe, podzemne železnice, bolnišnice itd	Zunanje postaje, industrijski parki itd.

 

 

Klasifikacija po fazi

 

Razvrstitev po osnovnem materialu in oblikovanju

 

1. po jedričnem materialu

 

Transformator železnega jedra

Opredelitev: Za vodenje magnetnega toka uporablja laminirane silicijeve jeklene liste kot magnetno jedro. Jedrna zasnova pogosto vključuje mitredne sklepe ali laminacije za korake, da se zmanjšajo zadržki. Debelina silikonskega jeklenega lista je obratno sorazmerna z delovno frekvenco (npr. 0. 3 mm za 5 0 Hz, 0,1 mm za 400 Hz).

Prijave: Prenos moči (sistemi 50\/60 Hz), napajalnike z linijskim frekvencam, velik motorični regulacijski ideal za moči, stroškovno občutljive električne sisteme.

Prednosti: Visoka učinkovitost (95–99%), velika zmogljivost moči (do ravni GVA), nizki stroški; Laminirana zasnova in optimizirani magnetni vezji izboljšujejo učinkovitost pretvorbe energije.

Slabosti: Zajetno zaradi laminiranih listov; pomembne izgube pri visoki frekvenci (vrtinčni tok in histereza); nagnjen k vibraciji in hrupu. Ni primeren za visokofrekvenčno delovanje zaradi povečanih izgub.

 

Ferritni jedrni transformator

Opredelitev: Uporablja ferit (keramični magnetni material) kot magnetno jedro, primerno za visokofrekvenčne uporabe. Mn-Zn ferit je optimalen pod 1 MHz, medtem ko ni-Zn ferit frekvence ob ustreza 1 MHz. Temperatura curie (80–300 stopinj) določa največjo delovno temperaturo.

Prijave: Preklopni napajalniki (npr. Polnilniki telefona), visokofrekvenčni pretvorniki, RF vezja, elektronske predstikalne naprave, primerne za kompaktne, nizke izgube, visokofrekvenčne naprave.

Prednosti: Izjemno nizke visokofrekvenčne izgube (nad 1 MHz), kompaktna velikost, močna sposobnost proti nasičenosti; Materiali, prilagojeni specifičnim frekvenčnim pasom, zagotavljajo visoko učinkovitost prenosa.

Slabosti: Omejena zmogljivost moči (<10 kW), magnetic permeability varies with temperature, fragile and prone to cracking; performance degrades in high-temperature environments.

 

Zračni transformator

Opredelitev: Manjka magnetno jedro, ki se v celoti zanaša na zrak ali ne-magnetni medij za prenos magnetnega toka. Učinkovite v mikrovalovnih frekvencah (območje GHz), kot so RFID aplikacije, z uporabo večplastnih ali satja vijugastih struktur za izboljšanje spajanja.

Prijave: RF komunikacija (uglaševanje antene), Tesla tuljave, visokofrekvenčne merilne instrumente, superprevodna oprema-ideal za visokofrekvenčno ali visoko linearno okolje.

Prednosti: Brez izgube histereze ali vrtinčnega toka, brez magnetne nasičenosti, visoka linearnost; Brezmejna zasnova odpravlja magnetno izgubo, ki ponuja stabilne zmogljivosti pri visokih frekvencah.

Slabosti: Low efficiency due to poor magnetic coupling, large size, limited to high-frequency applications (>100 kHz); Ni primerno za scenarije z nizko frekvenco ali veliko močjo.

 

2. po jedrni zasnovi

 

Transformator magnetne jedra

Opredelitev: Navitja so zavita okoli osrednjega okončine jedra, ki je običajno tip E-tipa ali uporabniškega vmesnika, ki se običajno uporablja v strukturah transformatorjev jedra, kjer se magnetni tok zanka skozi zaprto magnetno pot.

Prijave: Distribucijski transformatorji, električni transformatorji in splošna industrijska\/električna oprema.

Prednosti: Zrel postopek izdelave, primeren za standardizirano množično proizvodnjo; Številni izolacijski prostor omogoča visokonapetostno delovanje; ugodno za oljne ali zračne hladilne sisteme.

Slabosti: Daljši magnetni vezje vodi do večjega toka puščanja, nekoliko večje vibracije in hrupa; relativno večji odtis.

 

Toroidni jedrni transformator

Opredelitev: Uporablja magnetno jedro z zaprtim obročem z navijanjem, enakomerno navita okoli njega, kar omogoča popolnoma zaprto pot magnetnega toka.

Prijave: Visokokakovostna zvočna oprema, medicinski pripomočki, natančni instrumenti, laboratorijska oprema, napajalniki, kompaktni napajalniki.

Prednosti: Izjemno nizko magnetno uhajanje in elektromagnetne motnje; visoka učinkovitost, tiho delovanje; Kompaktna in lahka, prilagodljiva namestitev.

Slabosti: Kompleksen postopek navijanja, višji proizvodni stroški; neprimerne za visokonapetostne aplikacije; težko vzdrževati ali zamenjati.

 

3. Po jedrni strukturi

Posebni transformatorji

 

1. usmerni transformatorji

Opredelitev:Oskrbuje specifične napetosti do enot usmernikov; Modeli z več navijanjem zmanjšujejo harmonike.

Prijave:Aluminijasta taljenje, DC menjalnik, vlečna moč, galvaniranje.

Prednosti:Dobro ravna s harmoniko; stabilen izhod; primerno za popravljanje z visoko močjo.

Slabosti:Visoka vročina zaradi harmonike; dragi hladilni sistemi.

 

2. transformatorji peči

Opredelitev:Zaloge nizke napetosti (10–100V) in visok tok (do več deset KA) za industrijske peči.

Prijave:Izdelava jekla, taljenje kovin, toplotna predelava.

Prednosti:Visok, nastavljiv tok izhod; Podpira pogosta kratka stik.

Slabosti:Nižja učinkovitost; Visoka poraba energije; zahteva hlajenje.

 

3. Testiranje transformatorjev

Opredelitev:Proizvaja visoko napetost (do nekaj sto kV) za kratkotrajno izolacijsko testiranje.

Prijave:Testiranje kabla, izolacijsko testiranje, testiranje tovarniške sprejemanja.

Prednosti:Visok nastavljiv izhod; Močna kratkotrajna preobremenjena zmogljivost.

Slabosti:Velika velikost; omejen čas obratovanja; kompleksno vzdrževanje.

 

4. varilni transformatorji

Opredelitev:Omogoča nizkonapetostno in visoko tokovno moč za varjenje z oblokom; za oblikovanje izhoda uporablja magnetno shunt ali reaktacijo puščanja.

Prijave:Ročno varjenje oblokov, točkovno varjenje in gradbišča.

Prednosti:Stabilen izhod, primeren za pogost lov; visoka varnost.

Slabosti:Faktor nizke moči; kompleksen nadzor; zahteva nadomestilo.

 

V tem razdelku je opisano razvrstitev električnih transformatorjev skozi več dimenzij, vključno z napetostjo transformatorja, namenom in funkcijo, fazami, jedrnim materialom, oblikovanjem jedra, jedrne strukture in hladilnim medijem. Na voljo je primerjalna analiza teh kategorij za usmerjanje optimalne izbire transformatorjev na podlagi posebnih operativnih zahtev in okoljskih omejitev.