Transformatori i njihovi tipovi: sveobuhvatni vodič - Znanje

Transformatorisu električni uređaji koji prenose energiju između kola elektromagnetskom indukcijom, obično za podizanje napona, snižavanje napona, obezbjeđivanje izolacije ili prilagođavanje snage za određenu primjenu. Glavne vrste transformatora uključujuenergetski transformatori, distributivni transformatori, izolacijski transformatori, autotransformatori, mjerni transformatorii nekoliko dizajna definisanih fazom, metodom hlađenja, rasporedom namotaja i slučajem upotrebe.

Ovaj vodič objašnjava kako se tipovi transformatora razlikuju, gdje se najčešće koriste i koji su praktični faktori važni pri odabiru među njima.

Glavni tipovi transformatora su grupirani prema funkciji, primjeni, konstrukciji i električnoj konfiguraciji. U praksi, transformator može pripadati nekoliko kategorija odjednom: jedinica može biti trofazna-uronjena-uronjena, niža-i koristiti kao distributivni transformator. Razumijevanje ovih preklapajućih kategorija pomaže vam da pouzdanije čitate specifikacije i birate električne transformatore na osnovu posla koji treba da obavljaju.

Na najjednostavnijem nivou, tipovi transformatora odgovaraju na nekoliko ključnih pitanja: Da li transformator povećava ili smanjuje napon? Da li izoluje kola? Koristi li se u prijenosu, distribuciji, kontroli, mjerenju ili zaštiti opreme? Je li izgrađen za unutarnje, vanjske, industrijske, komercijalne ili komunalne usluge?

Uobičajene kategorije transformatora uključuju:

Energetski transformatori, koristi se u proizvodnim i prijenosnim mrežama gdje se velike količine energije kreću na visokom naponu.

Razvodni transformatori, koristi se bliže krajnjim korisnicima za smanjenje napona za domove, zgrade i objekte.

Izolacijski transformatori, koji se koristi za električno razdvajanje strujnih krugova dok još uvijek prenosi snagu magnetskim putem.

Auto transformatori, koji koriste zajednički raspored namotaja za efikasno podešavanje napona gdje nije potrebna izolacija.

Instrument transformatori, kao što jestrujni i naponski transformatori, koji se koristi za mjerenje, nadzor i zaštitu.

Step-gore i{1}}transformatori, klasificirane prema tome da li podižu ili snižavaju napon.

Jednofazni{0}}i trofazni{1}}transformatori, klasifikovane prema vrsti elektroenergetskog sistema koji opslužuju.

Transformatori suvi{0}}i uljni{1}}punjeni, klasificiran prema izolaciji i načinu hlađenja.

Transformator radi jer naizmjenična struja u jednom namotu stvara promjenjivo magnetsko polje u jezgru. To magnetsko polje indukuje napon u drugom namotu. Odnos između zavoja u primarnom i sekundarnom namotu određuje da li je izlazni napon veći, niži ili približno isti kao i ulazni.

Jezgro je obično napravljeno od laminiranog magnetnog čelika ili drugog magnetskog materijala koji pomaže u vođenju magnetskog toka. Laminacije smanjuju gubitke energije uzrokovane cirkulirajućim strujama unutar jezgra. Namoti su obično bakreni ili aluminijumski provodnici izolovani jedan od drugog i raspoređeni tako da zadovolje napon, struju i termičke zahteve.

Transformator ne stvara energiju. Trguje naponom i strujom prema snazi koja se prenosi, minus gubici. Kada se napon pojača, struja se smanjuje za otprilike isti nivo snage. Kada se napon smanji, struja se povećava. Ovaj odnos je razlog zašto električne mreže koriste visoki napon za-prenos na velike udaljenosti i niži napon bliže konačnom opterećenju.

Energetski transformatori su dizajnirani za-prenošenje energije velikih razmjera, posebno u proizvodnim stanicama, prijenosnim podstanicama i velikim industrijskim sistemima. Njihova uloga je da pojačaju napon za efikasan prijenos ili ga spuste na podstanicama prije nego što električna energija uđe u lokalne distributivne mreže.

Ove jedinice su obično napravljene za visoku efikasnost pri velikom opterećenju jer čak i mali procenti gubitaka mogu biti važni kada su nivoi snage veliki.

Često rade na visokim naponima i mogu uključivati složene izolacijske sisteme, opremu za hlađenje, zaštitne uređaje, izmjenjivače slavina i funkcije nadzora. Njihova veličina i dizajn zavise od klase napona, kapaciteta, radnog ciklusa, uslova na lokaciji i zahtjeva mreže.

Energetski transformator se može koristiti za povezivanje proizvodnog postrojenja na dalekovod, povezivanje dva naponska nivoa unutar mreže ili napajanje velikog industrijskog objekta. Budući da ovi transformatori podnose znatnu energiju, specifikacija i održavanje zahtijevaju pažljiv inženjering. Faktori kao što su snaga kratkog-spoja, koordinacija izolacije, porast temperature, kvalitet ulja i postavke zaštite mogu uticati na dugoročnu-pouzdanost.

Energetski transformatori su najčešći u:

Postrojenja za proizvodnju električne energije

Prijenosne podstanice

Interkonekcije visokog{0}}napona

Veliki industrijski objekti

Postrojenja obnovljivih izvora energije se povezuju na mrežu

Komunalne mreže gdje je potreban masovni prijenos energije

Ključna ideja je razmjer. Energetski transformatori se biraju kada konverzija napona mora podržavati protok energije velikog{1}}kapaciteta, a ne samo servis lokalne opreme.

Razvodni transformatorismanjite napon srednjeg-napona na niže napone koje mogu koristiti domovi, poslovne zgrade, farme i mala industrijska opterećenja. To su tipovi transformatora koji mnogi ljudi vide montirane na stubove, postavljene na betonske podloge ili postavljene u blizini zgrada.

Za razliku od energetskih transformatora, distributivni transformatori se nalaze blizu kraja električnog lanca isporuke. Dizajnirani su da služe promjenjivim dnevnim opterećenjima, često radeći kontinuirano kako potražnja raste i opada. Budući da mogu ostati pod naponom 24 sata, mali gubici bez-opterećenja i odgovarajuća efikasnost na različitim nivoima opterećenja su važna razmatranja pri dizajnu.

Distributivni transformatori dolaze u nekoliko oblika, uključujući jedinice{0}}montirane na stubove, jedinice postavljene na pod{1}}, trezorske transformatore i jedinice suvog{2}}tipa unutar zgrada. Njihov dizajn ovisi o okruženju instalacije, zahtjevima napona, sigurnosnim razmatranjima i standardima za komunalne usluge ili objekte.

Razvodni transformatori se često koriste za:

Stambene četvrti

Poslovni objekti

Škole i javni objekti

Objekti lake industrije

Vanjska komunalna mjesta

Izgradnja elektro prostorija

Seoska elektro servis

Posao distributivnog transformatora je praktičan i lokalan: isporučiti upotrebljivi napon sigurno i pouzdano tamo gdje se troši električna energija.

Izolacijski transformatorištite odvajanjem ulaznog od izlaznog kola, tako da između njih nema direktne električne veze.

Snaga se i dalje prenosi putem magnetne sprege, ali sekundarni krug je električni izolovan od primarnog. Ovo razdvajanje može smanjiti opasnost od udara u određenim kontroliranim aplikacijama, ograničiti prijenos buke, pomoći u rješavanju problema sa uzemljenjem i zaštiti osjetljivu opremu od nekih smetnji.

Izolacijski transformatori se široko koriste u laboratorijama, sistemima medicinske-opreme gdje je ispravno specificirano, industrijskim kontrolama, ispitnim stolovima, sistemima podataka i audio ili instrumentacijskim postavkama. Oni nisu univerzalni sigurnosni lijek, ali mogu biti vrijedni kada je izolacija dio pravilno dizajniranog električnog sistema.

Važna razlika je da izolacioni transformatori obično imaju odvojene primarne i sekundarne namote. To fizičko razdvajanje je ono što ih razlikuje od autotransformatora, koji dijele dio namotaja i ne pružaju istu vrstu izolacije.

Izolacijski transformatori mogu pomoći kod:

Odvajanje osjetljive opreme od izvora-smetanja

Smanjenje određenih vrsta električne buke

Kreiranje odvojeno izvedenog sistema kada je projektovan i pravilno instaliran

Poboljšanje sigurnosti tokom testiranja na klupi kada se koristi sa odgovarajućim procedurama

Ograničavajući problemi{0}}uzemljenja u nekim mjernim i audio aplikacijama

Međutim, ispravno uzemljenje, zaštita od prekomjerne struje, odabir kućišta i prakse instalacije i dalje su važni. Izolacijski transformator bi trebao biti odabran kao dio potpune strategije sigurnosti i{1}}kvaliteta energije, a ne kao samostalno- rješenje za svaki električni problem.

Auto transformatorikoristite jedan namotaj sa slavinama umjesto potpuno odvojenih primarnih i sekundarnih namotaja. Dio namotaja je zajednički i za ulaz i za izlaz. Ovaj dizajn može biti manji, lakši i efikasniji od transformatora s dva-namotaja za određene omjere konverzije napona.

Automatski transformatori se obično koriste tamo gdje su ulazni i izlazni naponi relativno blizu i električna izolacija nije potrebna. Primjeri uključuju regulaciju napona, pokretanje motora, testiranje opreme i usklađivanje napona napajanja s opterećenjem. Varijabilni automatski transformatori omogućavaju podesiv izlazni napon, što može biti korisno u laboratorijama, radovima na održavanju i kontrolisanim okruženjima za testiranje.

Kompromis je izolacija. Budući da su ulaz i izlaz električno povezani preko namotaja, automatski transformatori se ne bi trebali koristiti tamo gdje je potrebno razdvajanje kola radi sigurnosti, kontrole buke ili dizajna sistema. Prilikom upoređivanja transformatora i njihovih tipova, ovo je jedna od najvažnijih razlika koju treba zapamtiti: automatski transformatori mogu biti efikasni i ekonomični, ali ne zamjenjuju izolacijske transformatore.

Transformatori-gore i{1}}niže opisuju smjer napona, a ne određeni fizički stil. Step{3}}transformator povećava napon sa primarnog na sekundarni. Step{5}}nizi transformator smanjuje napon sa primarnog na sekundarno.

Step-transformatori se koriste kada električna energija mora efikasno putovati na velike udaljenosti ili kada oprema zahtijeva veći napon od raspoloživog napajanja. U elektroenergetskim sistemima, napon proizvodnje se često povećava za prijenos jer veći napon smanjuje struju za isti prijenos snage, pomažući u smanjenju gubitaka u liniji.

Step-nizi transformatori se koriste svuda gdje se napon mora smanjiti radi sigurnije ili praktičnije upotrebe. Distributivni transformatori su obično niži transformatori-spuštajući napon na servisne nivoe. Upravljački transformatori unutar opreme također smanjuju napon za rad releja, kontaktora, senzora i upravljačkih kola.

Brz način da shvatite razliku:

Step{0}}up transformator:niži ulazni napon, veći izlazni napon, niža izlazna struja za sličnu snagu.

Step{0}}nizi transformator:viši ulazni napon, niži izlazni napon, veća izlazna struja za sličnu snagu.

izolacioni transformator:sličan napon se može održavati, ali primarna svrha je razdvajanje kola.

automatski transformator:napon se podešava zajedničkim namotajem, obično bez izolacije.

Jednofazni{0}}transformatori se koriste sa jednofaznim-elektricnim sistemima, koji su uobičajeni u stambenim, malim komercijalnim, rasvjetnim i kontrolnim aplikacijama. Imaju jednu primarnu i jednu sekundarnu fazu. Njihova konstrukcija je općenito jednostavnija od trofaznih jedinica, iako se njihove karakteristike i dizajn još uvijek uvelike razlikuju.

Tro-transformatori opslužuju trofazne sisteme napajanja, koji su uobičajeni u komercijalnim zgradama, industrijskim objektima, komunalnim preduzećima i velikim motorima. Trofaznu transformaciju može obaviti jedan trofazni transformator- ili grupa od tri jednofazna transformatora-. Najbolji izbor zavisi od dizajna sistema, potreba za redundantnošću, prostora, troškova, praksi održavanja i strategije zamene.

Trofazni transformatori{0}} mogu koristiti različite veze namotaja, kao što su trokut ili wye raspored. Ove veze utiču na uzemljenje, naponske odnose, ponašanje kvara i harmonijske performanse. U mnogim stvarnim-sistemima, izbor transformatora je usko vezan za način na koji je električni sistem uzemljen i zaštićen.

diagram showing step-up, step-down, and isolation transformer winding concepts

Transformatori suvog{0}}tipakoristite zračnu i čvrstu izolaciju umjesto tekućeg ulja za hlađenje i izolaciju. Često se postavljaju u zatvorenom prostoru, u komercijalnim zgradama, industrijskim postrojenjima i na lokacijama gdje oprema punjena tekućinom-može biti manje poželjna. Ventilirani transformatori suvog-tipa se oslanjaju na cirkulaciju zraka, dok dizajni od zapečaćene ili livene-smole nude dodatnu zaštitu u određenim okruženjima.

Transformatori{0}}punjeni uljemkoristite izolacionu tečnost da pomognete u hlađenju unutrašnjih komponenti i obezbedite dielektričnu čvrstoću. Uobičajeni su u komunalnim, otvorenim i aplikacijama većeg{1}}kapaciteta. Tečnost prenosi toplotu od namotaja i jezgra do rezervoara i rashladnih površina. Neke jedinice koriste mineralno ulje, dok druge mogu koristiti alternativne izolacijske tekućine u zavisnosti od zahtjeva za okoliš,{4}}sigurnost od požara ili primjenu.

Izbor između suhog-tipa i dizajna punjenog uljem{1}} zavisi od lokacije instalacije, kapaciteta, razmatranja požara, preferencija za održavanje, izloženosti okolišu, zahtjeva za buku i lokalnih pravila. Nijedan dizajn nije automatski bolji u svakom slučaju. Prava opcija ovisi o električnim uvjetima i uvjetima na gradilištu.

Instrumentni transformatori smanjuju visoku struju ili visoki napon na sigurnije, standardizirane vrijednosti za brojila, releje i kontrolnu opremu. Oni su neophodni jer se većina mjernih uređaja ne može povezati direktno na -kola visoke energije.

Strujni transformatori, koji se često nazivaju CT, proizvode smanjenu struju proporcionalnu struji koja teče u vodiču. Koriste se za mjerenje, zaštitno prenošenje, nadzor i upravljanje energijom. Odgovarajući izbor CT uključuje omjer, klasu tačnosti, opterećenje, ponašanje zasićenja i sigurno sekundarno rukovanje.

Naponski transformatori, koji se u nekim kontekstima nazivaju i potencijalnim transformatorima, smanjuju napon na nivo pogodan za instrumente i zaštitne uređaje. Oni omogućavaju opremi za nadzor da mjeri napon sistema bez direktnog izlaganja punom primarnom naponu.

Instrumentalni transformatori mogu izgledati mali u poređenju sa energetskim ili distributivnim transformatorima, ali oni igraju glavnu ulogu u sigurnosti i kontroli sistema. Zaštitni releji ovise o preciznim signalima za otkrivanje kvarova i ispravan rad prekidača.

Osim glavnih kategorija, mnogi električni transformatori su napravljeni za specifične zadatke. Ovevrste transformatoramože se odabrati kada standardna konverzija napona nije dovoljna.

Upravljački transformatori snabdijevaju niži napon upravljačkim krugovima u mašinama, HVAC sistemima, panelima i opremi za automatizaciju. Dizajnirani su za rukovanje udarima releja, kontaktora, solenoida i drugih upravljačkih uređaja. Pouzdan kontrolni napon pomaže opremi da se pokrene, zaustavi i dosljedno reaguje.

Toroidalni transformatori koriste jezgro u obliku prstena-. Oni mogu biti kompaktni i mogu proizvesti niža zalutala magnetna polja od nekih tradicionalnih oblika jezgara kada su pravilno dizajnirani. Uobičajeni su u elektronici, audio opremi i specijalizovanim izvorima napajanja.

Buck{0}}pojačavajući transformatorinapravite mala podešavanja napona gore ili dolje. Oni su korisni kada je napon napajanja malo previsok ili prenizak za potrebe opreme. U mnogim aplikacijama, oni nude praktičnu alternativu zamjeni veće električne infrastrukture.

Transformatori za uzemljenjepružiti referentnu osnovu za sisteme kojima inače nedostaje, kao što su određeni sistemi{0}}povezani sa delta. Pomažu u podršci-otkrivanju kvarova na zemlji i stabilizaciji sistema kada su ispravno projektovani.

Trebali biste birati između tipova transformatora počevši od opterećenja, napona, potreba za izolacijom, okoline, radnog ciklusa i sigurnosnih zahtjeva. Najbolji transformator nije samo najveća ili najbogatija opcija{1}}; To je onaj koji odgovara električnom sistemu i uslovima instalacije bez nepotrebne složenosti.

Praktični proces odabira uključuje:

Definirajte primarni i sekundarni napon.Potvrdite napon napajanja, potreban izlazni napon, frekvenciju i da li je sistem jedno-fazni ili trofazni-.

Izračunajte potreban kapacitet.Odredite struju opterećenja, prividnu snagu, početnu struju, kontinuiranu potražnju i očekivani budući rast opterećenja.

Identifikujte svrhu.Odlučite da li je prioritet konverzija napona, izolacija, distribucija, mjerenje, upravljačka snaga, uzemljenje ili regulacija.

Provjerite zahtjeve za izolaciju.Koristite izolacijske transformatore kada je potrebno električno razdvajanje. Nemojte pretpostavljati da autotransformatori pružaju izolaciju.

Uskladite okolinu.Uzmite u obzir unutrašnju ili vanjsku instalaciju, ventilaciju, vlagu, prašinu, temperaturu, koroziju, buku i raspoloživi prostor.

Pregledajte potrebe zaštite.Koordinirajte postavke osigurača, prekidača, uzemljenja, zaštite od prenapona i releja s dizajnom transformatora.

Uzmite u obzir efikasnost i gubitke.Procijenite radni profil, obrazac punjenja, nema-gubitka opterećenja i upravljanje toplinom.

Plan ugradnje i održavanja.Uključuje pristup, podizanje, zračnosti, inspekciju, testiranje i buduću zamjenu.

Ova kontrolna lista pomaže da se suzi mnoge vrste transformatora na manji skup realističnih opcija.

Transformatori su pouzdani kada su pravilno odabrani i održavani, ali i dalje zahtijevaju poštovanje. Neodgovarajuća veličina, loša ventilacija, labavi priključci, prodor vlage, preopterećeni strujni krugovi i pogrešno uzemljenje mogu dovesti do pregrijavanja, smetnji, oštećenja izolacije ili nesigurnih stanja.

Instalacija treba slijediti primjenjive kodove, uputstva proizvođača i kvalificirane inženjerske ili električne smjernice. Važni detalji uključuju dimenzioniranje provodnika, zaštitu od prekomjerne struje, spajanje, uzemljenje, ocjenu kućišta, razmake, seizmičke zahtjeve ili zahtjeve za montažu i ventilaciju. Transformatori takođe stvaraju toplotu i zvuk, tako da postavljanje može uticati na udobnost i pouzdanost.

Potrebe za održavanjem variraju u zavisnosti od dizajna. Transformatori suvog{1}}tipa mogu zahtijevati čišćenje, provjeru veze, termičku inspekciju i pregled ventilacije.

Transformatori punjeni uljem{0}} mogu zahtijevati ispitivanje fluida, provjeru curenja, pregled čahure, praćenje temperature i pregled zaštitnih uređaja.

Mjerne transformatore i upravljačke transformatore također treba provjeriti kao dio šireg održavanja sistema.

Znakovi upozorenja koji zaslužuju pažnju uključuju:

Neobično pjevušenje,zujanje, ili vibracije

Pretjerana toplina ili promjena boje

Miris paljevine ili vidljivo oštećenje izolacije

Curenje ulja na jedinicama{0}}punjenim tekućinom

Ponovljeni rad osigurača ili prekidača

Korozija, vlaga ili kontaminacija

Netačna očitavanja brojila ili relejni alarmi

Kada se ovi problemi pojave, najsigurniji odgovor je uključiti kvalifikovano osoblje, a ne tretirati transformator kao jednostavan zamjenjivi pribor.

Postoje različiti tipovi transformatora jer električni sistemi imaju različite potrebe. Energetski transformatori prenose velike količine energije preko visokonaponskih-mreža. Distribucijski transformatori smanjuju napon za svakodnevnu upotrebu. Izolacijski transformatori odvajaju kola za sigurnost, smanjenje buke ili dizajn sistema. Automatski transformatori efikasno podešavaju napon kada izolacija nije potrebna.

Druge kategorije preciziraju izbor. Step{1}}up i step{2}} transformatori opisuju smjer napona. Jednofazni{4}}i trofazni{5}}transformatori odgovaraju elektroenergetskom sistemu. Transformatori suvog{7}}tipa i{8}}punjeni uljem odnose se na okruženje za izgradnju, hlađenje i instalaciju. Merni transformatori podržavaju merenje i zaštitu.

Ako se sjećate jednog pravila, neka bude ovo: definirajte posao prije nego što odaberete transformator. Napon, opterećenje, faza, izolacija, okruženje, efikasnost, zaštita i održavanje sve to oblikuje ispravnu odluku. Sa ovim osnovama na mjestu, mnoge vrste transformatora postaju lakše razumjeti, upoređivati i sigurno primjenjivati.

Kontaktirajte sada

P: Koliko brzo možete isporučiti transformator?

O: Zavisi od količine i kapaciteta transformatora, obično u roku od mjesec dana od datuma koji je kupac potvrdio.

P: Koliko dugo možete dati garanciju kvaliteta?

O: 24 mjeseca od datuma rada transformatora.

P: Koji način plaćanja prihvatate?

O: T/T (bankovni transfer) poželjno, akreditiv oba prihvaćena.