Уређај и принцип рада енергетских трансформатора

Електрична јединица са два, три или више намотаја је статички уграђена у електричну мрежу. Енергетски трансформатор мења наизменични напон и струју без одступања фреквенције. Претварач који се користи у секундарним изворима напајања назива се опадајући уређај. Степ-уп структуре повећавају напон, користе се у високонапонским далеководима велике снаге, пропусности и капацитета.

Област примене

Комплет инсталација за производњу електричне енергије укључује енергетске трансформаторе. Електране користе енергију атома, органско, чврсто или течно гориво, раде на гас или користе снагу воденог тока, али су излазни претварачи подстаница неопходни за нормално функционисање потрошачких и производних линија.

Јединице се постављају у мреже индустријских објеката, сеоских предузећа, одбрамбених комплекса, нафтних и гасних постројења. Директна намена енергетског трансформатора - за снижавање и повећање напона и струје - користи се за рад транспортне, стамбене, малопродајне инфраструктуре, мрежних дистрибутивних објеката.

Главни делови и системи

Напон напајања и оптерећење се примењују на улазе, који се налазе на унутрашњем или спољашњем терминалном блоку. Контакт је фиксиран вијцима или посебним конекторима. У уљним јединицама, улази су распоређени споља на бочним странама резервоара или на поклопцу кућишта који се може уклонити.

Пренос од унутрашњих намотаја иде до флексибилних пригушивача или навојних вијака од обојених метала. Енергетски трансформатори и њихова кућишта су изоловани од клинова порцеланским или пластичним слојем. Празнине се елиминишу помоћу заптивача направљених од материјала отпорног на уља и синтетичке течности.

Хладњаци смањују температуру уља из горњег дела резервоара и преносе га у бочни доњи слој. Уређај за хлађење енергетског уљног трансформатора представљен је:

• екстерно коло које уклања топлоту из носача;
• лож уље унутрашњег кола.

Хладњаци су различитих типова:

• радијатори - сет равних канала са заваривањем на крају, смештених у плочама за комуникацију између доњег и горњег колектора;
• валовити резервоари - постављени у јединице мале и средње снаге, они су и контејнер за снижавање температуре и радни резервоар са пресавијеном површином зидова и доњом кутијом;
• вентилатори - опремљени су великим трансформаторским модулима за присилно хлађење тока;
• измењивачи топлоте - користе се у великим јединицама за кретање синтетичких течности помоћу пумпе, јерорганизација природне циркулације захтева пуно простора;
• инсталације вода-уље - цевасти измењивачи топлоте по класичној технологији;
• циркулационе пумпе су херметичке конструкције са пуним потапањем мотора у одсуству заптивки кутије за пуњење.

Опрема за трансформацију напона је снабдевена контролним уређајима за промену броја радних обртаја. Напон на секундарном намотају се модификује помоћу прекидача за број намотаја или се подешава причвршћивањем при избору локације џампера. Овако се повезују изводи уземљеног или без напона трансформатора. Регулациони модули претварају напон у малим опсегима.

У зависности од услова, прекидачи за број спирала су подељени на типове:

• уређаји који раде када је оптерећење искључено;
• елементи који функционишу када је секундарни намотај кратко спојен на отпор.

Прилог

Гасни релеј се налази у спојној цеви између експанзионог и радног резервоара. Уређај спречава разлагање изолационих органских материја, уља током прегревања и мањих оштећења система. Уређај реагује на формирање гаса у случају квара, даје алармни сигнал или потпуно искључује систем у случају кратког споја или опасног пада нивоа течности.

Термопарови се постављају на врх резервоара у џепове за мерење температуре. Они раде на принципу математичког прорачуна да идентификују најзагрејанији део јединице. Савремени сензори су засновани на технологији оптичких влакана.

Јединица за континуирану регенерацију се користи за обнављање и пречишћавање уља. Као резултат рада, шљака се формира у маси, ваздух улази у њу.Уређаји за регенерацију су два типа:

• термосифонски модули, користећи природно кретање загрејаних слојева према горе и пролазећи кроз филтер, накнадно спуштање охлађених токова на дно резервоара;
• јединице квалитета адсорпције пумпом присилно пумпају масу кроз филтере, налазе се одвојено на темељу и користе се у круговима великих претварача.

Модули за заштиту уља су експанзиони резервоар отвореног типа. Ваздух изнад површине масе пролази кроз средства за сушење силика гела. Адсорбент при максималној влажности постаје ружичаст, што служи као сигнал за његову замену.

На врху експандера је уграђена уљна заптивка. Ово је уређај за смањење влажности ваздуха, који ради на сувом уљу трансформатора. Модул је повезан са експанзионим резервоаром помоћу цеви. На врху је заварен контејнер са унутрашњим одвајањем у облику неколико зидова у облику лавиринта. Ваздух пролази кроз уље, испушта влагу, затим се чисти силика гелом и улази у експандер.

Контролни уређаји

Уређај за смањење притиска спречава хитан скок притиска услед кратког споја или јаког распадања уља и предвиђен је у дизајну моћних јединица у складу са ГОСТ 11677-1975. Уређај је направљен у облику цеви за пражњење, која се налази под углом у односу на поклопац трансформатора. На крају је запечаћена мембрана која се тренутно може отворити и пропустити издувне гасове.

Поред тога, у трансформатор су уграђени и други модули:

1. Сензори нивоа уља у резервоару, опремљени бројчаником или направљени у облику стаклене цеви комуникационих контејнера, постављени су на крају експандера.
2. Уграђени трансформатори се постављају унутар јединице или близу рукава за уземљење на страни пролазних изолатора или на нисконапонским сабирницама. У овом случају нема потребе за великим бројем појединачних претварача у трафостаници са унутрашњом и спољашњом изолацијом.
3. Детектор запаљивих нечистоћа и гасова детектује водоник у маси уља и истискује га кроз мембрану. Уређај показује почетни степен формирања гаса пре него што концентрована смеша проузрокује рад управљачког релеја.
4. Мерач протока прати губитке уља у подстаницама које раде на принципу принудног смањења температуре. Уређај мери разлику главе и одређује притисак са обе стране препреке у току. У јединицама са воденим хлађењем, мерачи протока очитавају потрошњу влаге. Елементи су опремљени алармом у случају удеса и точкићима за одређивање индикатора.

Принцип рада и начини рада

Једноставан трансформатор је опремљен језгром од пермалоја, ферита и два намотаја. Магнетно коло укључује сет трака, плоча или профилисаних елемената. Покреће магнетни флукс који настаје под дејством струје. Принцип рада енергетског трансформатора је претварање индикатора струје и напона помоћу индукције, док фреквенција и облик графика кретања наелектрисаних честица остају константни.

У појачаним трансформаторима, коло обезбеђује повећан напон на секундарном намотају у поређењу са примарним намотајем. У сниженим јединицама, улазни напон је већи од излазног. Језгро са спиралним завојима налази се у посуди са уљем.

Када се укључи наизменична струја, на примарној спирали се формира наизменично магнетно поље. Затвара се на језгру и утиче на секундарни круг. Генерише се електромоторна сила која се преноси на прикључена оптерећења на излазу трансформатора. Станица ради у три режима:

1. Празан ход карактерише отворено стање секундарног намотаја и одсуство струје унутар намотаја. У примарном калему тече електрична енергија без оптерећења, што износи 2-5% номиналне вредности.
2. Рад под оптерећењем се одвија уз прикључење струје и потрошача. Енергетски трансформатори показују енергију у два намотаја, рад у таквим прописима је уобичајен за јединицу.
3. Кратки спој у коме отпор на секундарном калему остаје једино оптерећење. Режим вам омогућава да идентификујете губитке за загревање намотаја језгра.

Режим мировања

Струја у примарном калему једнака је вредности наизменичне струје магнетизирања, секундарна струја показује нулте вредности. Електромоторна сила почетног намотаја у случају феромагнетног врха у потпуности замењује изворни напон, нема струје оптерећења. Рад у празном ходу детектује тренутне губитке при укључивању и вртложне струје, одређује компензацију реактивне снаге за одржавање потребног излазног напона.

У јединици без феромагнетног проводника нема губитака услед промене магнетног поља. Струја празног хода је пропорционална отпору примарног намотаја. Способност да се одупре пролазу наелектрисаних електрона трансформише се променом фреквенције струје и величине индукције.

Рад кратког споја

На примарни калем се примењује мали наизменични напон, излази секундарног намотаја су кратко спојени.Индикатори улазног напона се бирају тако да струја кратког споја одговара израчунатој или номиналној вредности јединице. Величина напона кратког споја одређује губитке у калемовима трансформатора и цену отпора материјала проводника. Део једносмерне струје савладава отпор и претвара се у топлотну енергију, језгро се загрева.

Напон кратког споја се рачуна као проценат номиналне вредности. Параметар добијен током рада у овом режиму је важна карактеристика јединице. Множењем са струјом кратког споја добија се губитак снаге.

Режим рада

Када је оптерећење повезано у секундарном колу, честице се померају, изазивајући магнетни флукс у проводнику. Усмерен је од тока који производи примарни калем. У примарном намотају постоји неслагање између електромоторне силе индукције и извора напајања. Струја у почетној спирали расте до тренутка када магнетно поље не добије своју првобитну вредност.

Магнетни флукс вектора индукције карактерише пролазак поља кроз изабрану површину и одређен је временским интегралом тренутног индекса силе у примарном калему. Експонент је 90˚ ван фазе у односу на покретачку силу. Индукована емф у секундарном колу поклапа се по облику и фази са оном у примарном калему.

Врсте и врсте трансформатора

Јединице за напајање се користе у случају претварања струје високог напона и велике снаге, не користе се за мерење перформанси мреже.Инсталација је оправдана у случају разлике између напона у мрежи произвођача енергије и струјног кола које иде до потрошача. У зависности од броја фаза, станице се могу класификовати као јединице са једним намотајем или јединице са више намотаја.

Једнофазни претварач снаге је инсталиран статички, карактеришу га намотаји повезани међусобном индукцијом, који се налазе непомично. Језгро је направљено у облику затвореног оквира, има доњи, горњи јарам и бочне шипке, где се налазе спирале. Завојнице и магнетно језгро делују као активни елементи.

Намотаји на шипкама су у утврђеним комбинацијама према броју и облику завоја или су распоређени концентричним редоследом. Најчешћи и често коришћени цилиндрични омотач. Конструктивни елементи јединице фиксирају делове станице, изолују пролазе између калемова, хладе делове и спречавају кварове. Уздужна изолација покрива појединачне завоје или њихове комбинације на језгру. Примарни диелектрици се користе за спречавање прелаза између уземљења и намотаја.

У шемама трофазних електроенергетских мрежа инсталиране су инсталације са два и три намотаја за равномерну дистрибуцију оптерећења између улаза и излаза, или заменски уређаји за једну фазу. Трансформатори хлађени уљем садрже магнетно коло са намотајима који се налазе у резервоару са супстанцом.

Намотаји су распоређени на заједничком проводнику, док су предвиђена примарна и секундарна кола која интерагују због појаве заједничког поља, струје или поларизације када се наелектрисани електрони крећу у магнетном медију. Ова укупна индукција отежава одређивање перформанси постројења, високог и ниског напона.Користи се план замене трансформатора, у којем намотаји интерагују не у магнетном, већ у електричном окружењу.

Примењен је принцип еквиваленције дејства дисипативних токова са радом отпора индуктивних калемова који пролазе струју. Разликовати спирале са активним отпором индукције. Други тип су магнетно везани омоти који преносе честице без распршивања флуксова са минималним опструктивним својствима.

Слични чланци: