Güç transformatörleri — cihaz ve çalışma prensibi

Elektriği uzun mesafelere taşırken, kayıpları azaltmak için dönüşüm ilkesi kullanılır. Bu amaçla jeneratörler tarafından üretilen elektrik trafo merkezine beslenir. Güç hattına giren voltajın genliğini arttırır.

İletim hattının diğer ucu uzak trafo merkezinin girişine bağlanır. Üzerinde, elektriği tüketiciler arasında dağıtmak için voltaj düşürülür.

Her iki trafo merkezinde de, yüksek güçlü elektriğin dönüşümünde özel güç kaynağı cihazları yer almaktadır:

1. transformatörler;

2. ototransformatörler.

Pek çok ortak özelliği ve özelliği vardır, ancak belirli çalışma ilkelerinde farklılık gösterirler. Bu makale, yalnızca bireysel bobinler arasındaki elektrik transferinin elektromanyetik indüksiyondan kaynaklandığı ilk tasarımları açıklamaktadır. Bu durumda genliği değişen akım ve gerilim harmonikleri salınım frekansını korur.

Transformatörler, düşük voltajlı alternatif akımı daha yüksek bir voltaja (yükseltici transformatörler) veya daha yüksek voltajı daha düşük bir voltaja (düşürücü transformatörler) dönüştürmek için kullanılır. En yaygın olanı, iletim hatları ve dağıtım ağları için genel uygulama için güç transformatörleridir. Çoğu durumda güç transformatörleri, üç fazlı akım transformatörleri olarak inşa edilir.

Cihaz özellikleri

Elektrikteki güç transformatörleri, sağlam temellere sahip önceden hazırlanmış sabit sahalara kurulur. Zemine yerleştirmek için paletler ve makaralar monte edilebilir.

110/10 kV gerilim sistemleri ile çalışan ve toplam gücü 10 MVA olan çok sayıdaki güç trafolarından birinin genel görünümü aşağıdaki resimde gösterilmektedir.

Yapısının bazı bireysel unsurları imzalarla sağlanır. Daha ayrıntılı olarak, ana parçaların düzeni ve bunların karşılıklı düzeni çizimde gösterilmektedir.

Transformatörün elektrik ekipmanı, kapaklı sızdırmaz bir tank şeklinde yapılmış metal bir mahfaza içine yerleştirilmiştir. Yüksek dielektrik özelliklere sahip ve aynı zamanda yüksek akım yüklerine maruz kalan parçalardan ısıyı uzaklaştırmak için kullanılan özel bir sınıf trafo yağı ile doldurulmuştur.

Tankın içine, üzerine alçak gerilim sargıları 11 ve yüksek gerilim 10 sargılarının yerleştirildiği bir çekirdek 9 yerleştirilmiştir.Transformatörün ön duvarı 8'dir.Yüksek gerilim sargısının terminalleri, porselen izolatörlerden geçen girişlere bağlanır. 2.

Alçak gerilim sargısı için sargılar ayrıca yalıtkanlardan 3 geçen tellere de bağlanır.Kapak tankın üst kenarına takılır ve tank ile kapak arasındaki bağlantıya yağ sızmasını önlemek için aralarına lastik conta yerleştirilir. Tankın duvarına iki sıra delik açılır, içlerine yağın aktığı ince duvarlı borular 7 kaynaklanır.

Kapakta bir düğme 1 vardır. Bunu çevirerek, yük altında voltajı ayarlamak için yüksek voltaj bobininin dönüşlerini değiştirebilirsiniz. Kelepçeler, üzerine genişletici adı verilen bir tankın (5) monte edildiği kapağa kaynaklanır.

Yağ seviyesini izlemek için cam tüplü bir göstergeye (4) ve çevredeki hava ile iletişim için filtreli bir tapaya (6) sahiptir.Transformatör, eksenleri tankın dibine kaynaklanmış kirişlerden geçen silindirler (12) üzerinde hareket eder. .

Büyük akımlar aktığında, trafo sargıları onları deforme etme eğiliminde olan kuvvetlere maruz kalır. Sargıların mukavemetini arttırmak için yalıtkan silindirlere sarılırlar. Bir daireye kare bir şerit yerleştirilirse, dairenin alanı tam olarak kullanılmaz. Bu nedenle trafo çubukları farklı genişlikteki saclardan birleştirilerek kademeli kesitli yapılır.

Transformatörün hidrolik diyagramı

Resim, basitleştirilmiş bir kompozisyonu ve ana unsurlarının etkileşimini göstermektedir.

Yağı doldurmak / boşaltmak için özel valfler ve bir vida kullanılır ve tankın dibinde bulunan kesme valfi, yağdan numune almak ve ardından kimyasal analizini yapmak için tasarlanmıştır.

soğutma ilkeleri

Güç trafosu iki yağ sirkülasyon devresine sahiptir:

1. harici;

2. dahili.

İlk devre, bir metal boru sistemi ile birbirine bağlanan üst ve alt kollektörlerden oluşan bir radyatör ile temsil edilir. İçlerinden, soğutucu akışkan hatlarında bulunan, soğuyan ve tanka geri dönen ısıtılmış yağ geçer.

Tankta yağ sirkülasyonu yapılabilir:

• doğal bir şekilde;

• pompalar tarafından sistemde basınç oluşturulması nedeniyle zorlanır.

Çoğu zaman, tankın yüzeyi, yağ ile çevredeki atmosfer arasındaki ısı transferini iyileştiren özel metal plakalar olan oluklar oluşturarak artırılır.

Radyatörden atmosfere ısı alımı, serbest hava konveksiyonu nedeniyle sistemi fanlarla veya fansız olarak üfleyerek gerçekleştirilebilir. Zorunlu hava akışı, ekipmandan ısı çıkarılmasını etkili bir şekilde artırır, ancak sistemi çalıştırmak için enerji tüketimini artırır. azaltabilirler transformatörün yük karakteristiği 25'e kadar%.

Modern yüksek güçlü transformatörler tarafından salınan termal enerji muazzam değerlere ulaşır. Büyüklüğü, artık masrafları kendisine ait olmak üzere, sürekli çalışan trafoların yanında bulunan endüstriyel binaları ısıtmak için projeler uygulamaya başladıkları gerçeğine bağlanabilir. Kışın bile ekipmanın optimum çalışma koşullarını korurlar.

Transformatörde yağ seviyesi kontrolü

Transformatörün güvenilir çalışması büyük ölçüde tankının doldurulduğu yağın kalitesine bağlıdır. Çalışma sırasında iki tür yalıtım yağı ayırt edilir: tanka dökülen saf kuru yağ ve transformatörün çalışması sırasında tankta bulunan çalışma yağı.

Transformatör yağının özellikleri, viskozitesini, asitliğini, stabilitesini, külünü, mekanik safsızlık içeriğini, parlama noktasını, akma noktasını, şeffaflığını belirler.

Transformatörün anormal çalışma koşulları, yağın kalitesini anında etkiler, bu nedenle kontrolü, transformatörlerin çalışmasında çok önemlidir. Hava ile iletişim kuran yağ nemlendirilir ve oksitlenir. Nem, bir santrifüj veya filtre pres ile temizlenerek yağdan çıkarılabilir.

Asitlik ve diğer teknik özellik ihlalleri, yalnızca yağın özel cihazlarda yeniden üretilmesiyle giderilebilir.

Sargı kusurları, izolasyon arızası, bölgesel ısınma veya “demirde yanma” vb. gibi dahili trafo arızaları, yağ kalitesinde değişikliklere yol açar.

Yağ, tankta sürekli olarak sirküle edilir. Sıcaklığı, etkileyen faktörlerin bütün kompleksine bağlıdır. Bu nedenle hacmi sürekli değişir, ancak belirli sınırlar içinde tutulur. Yağın hacim sapmalarını telafi etmek için bir genleşme tankı kullanılır. İçindeki mevcut seviyeyi izlemek uygundur.

Bunun için bir yağ göstergesi kullanılır. En basit cihazlar, hacim birimlerinde önceden derecelendirilmiş şeffaf bir duvarlı iletişim gemilerinin şemasına göre yapılır.

Böyle bir manometreyi genleşme deposuna paralel olarak bağlamak, çalışmayı izlemek için yeterlidir. Uygulamada, bu eylem ilkesinden farklı olan başka petrol göstergeleri de vardır.

Nem girişine karşı koruma

Genleşme deposunun üst kısmı atmosferle temas halinde olduğundan, içine nemin yağa nüfuz etmesini önleyen ve dielektrik özelliklerini azaltan bir hava kurutucu takılmıştır.

Dahili hasar koruması

Yağ sisteminin önemli bir unsurudur. gaz rölesi… Ana trafo deposunu genleşme deposuna bağlayan boruların içine takılır. Bu nedenle, yağ ve organik yalıtım ile ısıtıldığında açığa çıkan tüm gazlar, gaz rölesinin hassas elemanı ile kabın içinden geçer.

Bu sensör, çok küçük, izin verilen bir gaz oluşumu için çalışmadan ayarlanmıştır, ancak iki aşamada arttığında tetiklenir:

1. İlk değerin set değerine ulaşıldığında arıza oluşması için servis personeline ışıklı/sesli uyarı sinyali vermek;

2. Şiddetli gaz oluşumu durumunda voltajı serbest bırakmak için transformatörün her tarafındaki güç kesicileri kapatmak; bu, tankın içinde kısa devrelerle başlayan, yağın ve organik yalıtımın güçlü ayrışma süreçlerinin başladığını gösterir.

Gaz rölesinin ek bir işlevi de trafo deposundaki yağ seviyesini izlemektir. Kritik bir değere düştüğünde, ayara bağlı olarak gaz koruması çalışabilir:

• sadece sinyal;

• bir sinyal ile kapatmak için.

Tank içinde acil basınç oluşumuna karşı koruma

Drenaj borusu, transformatörün kapağına, alt ucu tankın kapasitesi ile iletişim kuracak ve yağ genleştiricideki seviyeye kadar içeriye akacak şekilde monte edilir. Tüpün üst kısmı genişleticinin üzerine çıkar ve hafifçe aşağı doğru bükülerek yana doğru çekilir.Ucu, tanımlanamayan ısınmanın meydana gelmesi nedeniyle basınçta acil bir artış olması durumunda kırılan bir cam güvenlik membranı ile hermetik olarak kapatılmıştır.

Bu tür bir korumanın bir başka tasarımı, basınç yükseldiğinde açılan ve serbest bırakıldığında kapanan valf elemanlarının yerleştirilmesine dayanmaktadır.

Diğer bir tip ise sifon korumasıdır. Gazın keskin bir şekilde yükselmesi ile kanatların hızlı bir şekilde sıkıştırılmasına dayanır. Sonuç olarak, normal konumunda sıkıştırılmış bir yayın etkisi altında olan oku tutan kilit devrilir. Açığa çıkan ok cam zarı kırar ve böylece basıncı azaltır.

Güç trafosu bağlantı şeması

Tank mahfazasının içinde şunlar bulunur:

• üst ve alt kirişli iskelet;

• manyetik devre;

• yüksek ve alçak gerilim bobinleri;

• sarma kollarının ayarlanması;

• Alçak ve yüksek gerilim muslukları

• yüksek ve alçak gerilim burçlarının alt kısmı.

Çerçeve, kirişlerle birlikte, tüm bileşenleri mekanik olarak sabitlemeye yarar.

İç dizayn

Manyetik devre, bobinlerden geçen manyetik akı kayıplarını azaltmaya yarar. Lamine yöntem kullanılarak elektrikli çelik kalitelerinden yapılır.

Yük akımı, transformatörün faz sargılarından geçer. Metaller, üretimleri için malzeme olarak seçilir: yuvarlak veya dikdörtgen kesitli bakır veya alüminyum. Dönüşleri izole etmek için özel marka kablo kağıdı veya pamuk ipliği kullanılır.

Güç trafolarında kullanılan eşmerkezli sargılarda, genellikle dışarıdan yüksek gerilim (YG) sargısı ile çevrili olan nüve üzerine bir alçak gerilim (AG) sargısı yerleştirilir.Sargıların bu şekilde düzenlenmesi, birinci olarak, yüksek gerilim sargısının çekirdekten hareket etmesini mümkün kılmakta ve ikinci olarak, onarımlar sırasında yüksek gerilim sargılarına erişimi kolaylaştırmaktadır.

Bataryaların daha iyi soğutulması için bataryalar arasında izole edici ara parçalar ve contalarla oluşturulan kanallar bırakılmıştır. Yağ, ısıtıldıklarında yükselip sonra içinde soğutuldukları tankın borularından alçalan bu kanallarda dolaşır.

Eşmerkezli bobinler, iç içe yerleştirilmiş silindirler şeklinde sarılır. Yüksek gerilim tarafı için sürekli veya çok katmanlı bir sargı, alçak gerilim tarafı için ise spiral ve silindirik bir sargı oluşturulur.

AG sargısı çubuğa daha yakın yerleştirilir: bu, yalıtımı için bir katman oluşturmayı kolaylaştırır. Daha sonra üzerine yüksek ve alçak gerilim tarafları arasında izolasyon sağlayan özel bir silindir monte edilir ve üzerine YG sargısı monte edilir.

Tarif edilen kurulum yöntemi, aşağıdaki resmin sol tarafında, trafo çubuk sargılarının eşmerkezli düzeni ile gösterilmektedir.

Resmin sağ tarafı, bir yalıtım katmanıyla ayrılmış alternatif sargıların nasıl yerleştirildiğini gösterir.

Sargıların yalıtımının elektriksel ve mekanik mukavemetini arttırmak için yüzeyleri özel tip gliftalik vernik ile emprenye edilir.

Sargıları voltajın bir tarafına bağlamak için aşağıdaki devreler kullanılır:

• yıldızlar;

• üçgen;

• zikzaklı.

Bu durumda, her bobinin uçları tabloda gösterildiği gibi Latin alfabesinin harfleriyle işaretlenmiştir.

Transformatör tipi Sargı tarafı Alçak gerilim Orta gerilim Yüksek gerilim Başlangıç ​​ucu nötr Başlangıç ​​ucu nötr Başlangıç ​​ucu nötr Tek faz a x — Ht'de — A x — İki sargı üç faz a NS 0 — — — A x 0 b Y B Y with G ° C Z Üç sargı üç faz a x At Ht A x b Y 0 YT 0 B Y 0 ° С Z Ht ° С Z

Sargıların terminalleri, trafo tank kapağında bulunan burç izolatör cıvatalarına monte edilen karşılık gelen iniş iletkenlerine bağlanır.

Çıkış voltajının değerinin ayarlanabilme olasılığını gerçekleştirmek için sargılar üzerinde branşmanlar yapılır. Kontrol kollarının varyantlarından biri şemada gösterilmiştir.

Voltaj regülasyon sistemi nominal değeri ± %5 aralığında değiştirebilecek şekilde tasarlanmıştır. Bunu yapmak için, her biri %2,5 olan beş adımı tamamlayın.

Yüksek güçlü güç transformatörleri için, düzenleme genellikle yüksek voltajlı bir sargı üzerinde oluşturulur. Bu, kademe anahtarının tasarımını basitleştirir ve o tarafta daha fazla dönüş sağlayarak çıkış özelliklerinin doğruluğunu iyileştirmeye izin verir.

Çok katlı silindirik kangallarda düzenleyici kollar kangalın ucundaki tabakanın dış tarafında yapılır ve boyunduruğa göre aynı yükseklikte simetrik olarak yerleştirilir.

Bireysel transformatör projeleri için orta kısımda dallar yapılır. Ters devre kullanıldığında, sarımın bir yarısı sağ bobinle, diğer yarısı sol bobinle yapılır.

Muslukları değiştirmek için üç fazlı bir anahtar kullanılır.

Bobinlerin dallarına bağlı sabit kontaklar ve devreyi değiştiren hareketli kontaklar sistemine sahiptir ve sabit kontaklarla farklı elektrik devreleri oluşturur.

Kollar sıfır noktasının yakınında yapılırsa, bir anahtar aynı anda üç fazın çalışmasını kontrol eder. Bu, anahtarın münferit parçaları arasındaki voltajın lineer değerin %10'unu geçmemesi nedeniyle yapılabilir.

Sargının orta kısmında musluklar yapıldığında, her faz için kendi, ayrı anahtarı kullanılır.

Çıkış voltajını ayarlama yöntemleri

Her bobindeki dönüş sayısını değiştirmenize izin veren iki tür anahtar vardır:

1. yük azaltma ile;

2. yük altında.

İlk yöntemin tamamlanması daha uzun sürer ve popüler değildir.

Yük değiştirme, bağlı tüketicilere kesintisiz güç sağlayarak elektrik şebekelerinin daha kolay yönetilmesini sağlar. Ancak bunu yapmak için, ek işlevlerle donatılmış karmaşık bir anahtar tasarımına sahip olmanız gerekir:

• anahtarlama sırasında iki bitişik kontağı bağlayarak yük akımlarında kesinti olmadan kollar arasında geçişler gerçekleştirmek;

• Eşzamanlı açma sırasında bağlı kademeler arasındaki sargı içindeki kısa devre akımını sınırlama.

Bu problemlerin teknik çözümü, akım sınırlayıcı reaktörler ve dirençler kullanılarak uzaktan kumanda ile çalıştırılan anahtarlama cihazlarının oluşturulmasıdır.

Makalenin başında gösterilen fotoğrafta, güç trafosu, bir elektrik motorunu bir aktüatör ve kontaktörlerle kontrol etmek için bir röle devresini birleştiren bir AVR tasarımı oluşturarak, yük altında çıkış voltajının otomatik olarak ayarlanmasını kullanır.

Çalışma prensibi ve modları

Bir güç transformatörünün çalışması, geleneksel olanla aynı yasalara dayanır:

• Giriş bobininden salınımların zamanla değişen harmoniği ile geçen bir elektrik akımı, manyetik devre içinde değişen bir manyetik alanı indükler.

• İkinci bobinin dönüşlerine nüfuz eden değişen manyetik akı, içlerinde bir EMF'yi indükler.

Operasyon modları

Çalışma ve test sırasında, güç trafosu çalışma veya acil durum modunda olabilir.

Bir gerilim kaynağının birincil sargıya ve yükün ikincil sargıya bağlanmasıyla oluşturulan çalışma modu. Bu durumda sargılardaki akımın değeri hesaplanan izin verilen değerleri aşmamalıdır. Bu modda, güç trafosu kendisine bağlı tüm tüketicileri uzun süre ve güvenilir bir şekilde beslemelidir.

Çalışma modunun bir çeşidi, elektriksel özellikleri kontrol etmek için yüksüz ve kısa devre testleridir.

İçindeki akım akışını kapatmak için ikincil devrenin açılmasıyla oluşturulan yüksüz. Şunları belirlemek için kullanılır:

• Yeterlik;

• dönüşüm faktörü;

• çekirdek mıknatıslanması nedeniyle çelikteki kayıplar.

Bir kısa devre girişimi, sekonder sargının terminallerinin kısa devre edilmesiyle oluşturulur, ancak transformatörün girişindeki düşük tahmin edilen bir voltaj, onu aşmadan bir sekonder anma akımı oluşturabilecek bir değere getirilir.Bu yöntem bakır kayıplarını belirlemek için kullanılır.

Acil durum modlarına, bir transformatör, çalışma parametrelerinde izin verilen değerlerin sınırlarının dışında bir sapmaya yol açan, çalışmasının herhangi bir ihlalini içerir. Sargıların içindeki bir kısa devre özellikle tehlikeli kabul edilir.

Acil durum modları, elektrikli ekipmanın yanmasına ve geri dönüşü olmayan sonuçların gelişmesine yol açar. Güç sistemine büyük zarar verebilirler.

Bu nedenle, bu tür durumları önlemek için, tüm güç transformatörleri, birincil döngünün normal çalışmasını sürdürmek ve bir arıza durumunda her taraftan hızlı bir şekilde bağlantısını kesmek için tasarlanmış otomatik, koruyucu ve sinyal cihazları ile donatılmıştır.