Nella rete elettrica è installato staticamente un'unità elettrica a due, tre o più avvolgimenti. Il trasformatore di alimentazione cambia tensione e corrente alternata senza deviazione di frequenza. Il convertitore utilizzato negli alimentatori secondari è chiamato dispositivo step-down. Le strutture step-up aumentano la tensione, sono utilizzate nelle linee elettriche ad alta tensione con potenza, portata e capacità elevate.
Contenuto
Area di applicazione
L'insieme degli impianti progettati per generare elettricità comprende trasformatori di potenza. Le centrali elettriche utilizzano l'energia di un atomo, combustibile organico, solido o liquido, funzionano a gas o utilizzano l'energia di un flusso d'acqua, ma i convertitori di uscita delle sottostazioni sono necessari per il normale funzionamento delle linee di consumo e di produzione.
Le unità sono installate in reti di impianti industriali, imprese rurali, complessi di difesa, sviluppi petroliferi e del gas. Lo scopo diretto di un trasformatore di potenza - abbassare e aumentare la tensione e la corrente - viene utilizzato per il funzionamento di trasporti, abitazioni, infrastrutture di vendita al dettaglio, strutture di distribuzione della rete.
Parti e sistemi principali
La tensione di alimentazione e il carico vengono applicati agli ingressi, che si trovano sulla morsettiera interna o esterna. Il contatto è fissato con bulloni o connettori speciali. Nelle unità ad olio, gli ingressi sono disposti all'esterno sui lati del serbatoio o sul coperchio dell'alloggiamento asportabile.
La trasmissione dagli avvolgimenti interni va a ammortizzatori flessibili o prigionieri filettati in metalli non ferrosi. I trasformatori di potenza e le loro custodie sono isolati dai perni con uno strato di porcellana o plastica. Gli spazi vuoti sono eliminati dalle guarnizioni realizzate con un materiale resistente agli oli e ai fluidi sintetici.
I refrigeratori riducono la temperatura dell'olio dalla zona superiore del serbatoio e lo trasferiscono allo strato inferiore laterale. Il dispositivo di raffreddamento del trasformatore olio di potenza è rappresentato da:
- un circuito esterno che rimuove il calore dal vettore;
- olio di riscaldamento del circuito interno.
I refrigeratori sono di diversi tipi:
- radiatori: una serie di canali piatti con saldature all'estremità, situati in piastre per la comunicazione tra i collettori inferiore e superiore;
- serbatoi corrugati - collocati in unità di bassa e media potenza, sono sia un contenitore per l'abbassamento della temperatura che una vasca di lavoro con una superficie ripiegata delle pareti e un cassone inferiore;
- ventilatori - sono dotati di grandi moduli trasformatore per il raffreddamento forzato del flusso;
- scambiatori di calore - utilizzati in grandi unità per spostare fluidi sintetici utilizzando una pompa, perchél'organizzazione della circolazione naturale richiede molto spazio;
- impianti acqua-olio - scambiatori di calore tubolari secondo tecnologia classica;
- le pompe di circolazione sono ermetiche con piena immersione del motore in assenza di guarnizioni del premistoppa.
Le apparecchiature per la trasformazione della tensione sono fornite con dispositivi di controllo per modificare il numero di giri di lavoro. La tensione sull'avvolgimento secondario viene modificata tramite l'interruttore per il numero di bobine o impostata mediante bullonatura nella scelta della posizione dei ponticelli. In questo modo vengono collegati i cavi di un trasformatore con messa a terra o diseccitato. I moduli di regolazione convertono la tensione in piccoli intervalli.
A seconda delle condizioni, gli interruttori per il numero di spirali sono divisi in tipi:
- dispositivi funzionanti a carico spento;
- elementi che funzionano quando l'avvolgimento secondario è cortocircuitato a resistenza.
Allegato
Il relè del gas si trova nel tubo di collegamento tra il vaso di espansione e quello di lavoro. Il dispositivo impedisce la decomposizione di sostanze organiche isolanti, oli durante il surriscaldamento e lievi danni al sistema. Il dispositivo reagisce alla formazione di gas in caso di malfunzionamento, emette un segnale di allarme o spegne completamente il sistema in caso di cortocircuito o di un pericoloso calo del livello del liquido.
Le termocoppie sono posizionate nella parte superiore del serbatoio in tasche per misurare la temperatura. Lavorano sul principio del calcolo matematico per identificare la parte più riscaldata dell'unità. I moderni sensori si basano sulla tecnologia in fibra ottica.
L'unità di rigenerazione continua è utilizzata per ripristinare e purificare l'olio. Come risultato del lavoro, nella massa si formano scorie, l'aria entra.I dispositivi di rigenerazione sono di due tipi:
- moduli termosifoni, sfruttando il movimento naturale degli strati riscaldati verso l'alto e passando attraverso il filtro, il successivo abbassamento dei flussi raffreddati sul fondo della vasca;
- le unità di qualità ad adsorbimento pompano forzatamente la massa attraverso i filtri con una pompa, sono posizionate separatamente sulla fondazione e sono utilizzate nei circuiti di grandi convertitori.
I moduli di protezione dell'olio sono un vaso di espansione di tipo aperto. L'aria sopra la superficie della massa viene fatta passare attraverso essiccanti in gel di silice. L'adsorbente alla massima umidità diventa rosa, che funge da segnale per sostituirlo.
Un paraolio è installato nella parte superiore dell'espansore. Si tratta di un dispositivo per la riduzione dell'umidità dell'aria, funzionante con olio secco per trasformatori. Il modulo è collegato al vaso di espansione con un tubo. Nella parte superiore, un contenitore è saldato con separazione interna a forma di più pareti a forma di labirinto. L'aria viene fatta passare attraverso l'olio, emette umidità, quindi viene pulita con gel di silice ed entra nell'espansore.
Dispositivi di controllo
Il dispositivo di scarico della pressione previene un aumento di pressione di emergenza dovuto a un cortocircuito oa una forte decomposizione dell'olio ed è previsto nella progettazione di potenti unità secondo GOST 11677-1975. Il dispositivo è realizzato sotto forma di un tubo di scarico, posizionato ad angolo rispetto al coperchio del trasformatore. Alla fine c'è una membrana sigillata che può aprirsi istantaneamente e far passare lo scarico.
Inoltre, nel trasformatore sono installati altri moduli:
- All'estremità dell'espansore sono posti sensori di livello dell'olio nel serbatoio, dotati di quadrante o realizzati a forma di tubo di vetro di contenitori comunicanti.
- I trasformatori incorporati sono disposti all'interno dell'unità o in prossimità del manicotto di messa a terra sul lato degli isolatori passanti o sulle sbarre di bassa tensione. In questo caso, non è necessario un gran numero di singoli convertitori in una sottostazione con isolamento interno ed esterno.
- Il rivelatore di impurità e gas combustibili rileva l'idrogeno nella massa dell'olio e lo spreme attraverso la membrana. Il dispositivo indica il grado iniziale di formazione di gas prima che la miscela concentrata faccia funzionare il relè di controllo.
- Il flussometro controlla le perdite d'olio nelle sottostazioni funzionanti secondo il principio della riduzione forzata della temperatura. Il dispositivo misura la differenza di prevalenza e determina la pressione su entrambi i lati dell'ostacolo nel flusso. Nelle unità raffreddate ad acqua, i flussimetri leggono il consumo di umidità. Gli elementi sono dotati di un allarme in caso di incidente e di un quadrante per la determinazione degli indicatori.
Principio di funzionamento e modalità di funzionamento
Un semplice trasformatore è dotato di un nucleo di permalloy, ferrite e due avvolgimenti. Il circuito magnetico comprende una serie di nastri, piastre o elementi stampati. Sposta il flusso magnetico che si verifica sotto l'azione dell'elettricità. Il principio di funzionamento di un trasformatore di potenza consiste nel convertire gli indicatori di corrente e tensione usando l'induzione, mentre la frequenza e la forma del grafico del movimento delle particelle cariche rimangono costanti.
Nei trasformatori step-up, il circuito prevede una maggiore tensione sull'avvolgimento secondario rispetto alla bobina primaria. Nelle unità step-down, la tensione di ingresso è maggiore dell'uscita. Il nucleo con spire a spirale si trova in un contenitore con olio.
Quando viene attivata la corrente alternata, sulla spirale primaria si forma un campo magnetico alternato. Si chiude sul nucleo e interessa il circuito secondario. Viene generata una forza elettromotrice che viene trasmessa ai carichi collegati all'uscita del trasformatore. La stazione opera in tre modalità:
- Il minimo è caratterizzato dallo stato aperto della bobina secondaria e dall'assenza di corrente all'interno degli avvolgimenti. L'elettricità a vuoto fluisce nella bobina primaria, che è il 2-5% del valore nominale.
- Il lavoro sotto carico avviene con il collegamento di potenza e utenze. I trasformatori di potenza mostrano l'energia in due avvolgimenti, il lavoro in tali normative è comune per l'unità.
- Un cortocircuito in cui la resistenza sulla bobina secondaria rimane l'unico carico. La modalità consente di identificare le perdite per il riscaldamento degli avvolgimenti del nucleo.
Modalità stand-by
L'elettricità nella bobina primaria è uguale al valore della corrente di magnetizzazione alternata, la corrente secondaria mostra valori zero. La forza elettromotrice della bobina iniziale nel caso di punta ferromagnetica sostituisce completamente la tensione della sorgente, non ci sono correnti di carico. Il funzionamento inattivo rileva le perdite di accensione istantanee e le correnti parassite, determina la compensazione della potenza reattiva per mantenere la tensione di uscita richiesta.
In un'unità senza conduttore ferromagnetico, non ci sono perdite dovute a una variazione del campo magnetico. La corrente a vuoto è proporzionale alla resistenza dell'avvolgimento primario. La capacità di resistere al passaggio di elettroni carichi si trasforma modificando la frequenza della corrente e la dimensione dell'induzione.
Operazione in cortocircuito
Viene applicata una piccola tensione alternata alla bobina primaria, le uscite della bobina secondaria vengono cortocircuitate.Gli indicatori della tensione di ingresso sono selezionati in modo che la corrente di cortocircuito corrisponda al valore calcolato o nominale dell'unità. La dimensione della tensione di cortocircuito determina le perdite nelle bobine del trasformatore e il costo della resistenza del materiale del conduttore. Parte della corrente continua supera la resistenza e viene convertita in energia termica, il nucleo viene riscaldato.
La tensione di cortocircuito viene calcolata come percentuale del valore nominale. Il parametro ottenuto durante il funzionamento in questa modalità è una caratteristica importante dell'unità. Moltiplicandolo per la corrente di cortocircuito si ottiene la perdita di potenza.
Modalità Lavoro
Quando un carico è collegato nel circuito secondario, le particelle si muovono, provocando un flusso magnetico nel conduttore. È diretto lontano dal flusso prodotto dalla bobina primaria. Nell'avvolgimento primario, c'è un disaccordo tra la forza elettromotrice di induzione e la fonte di alimentazione. La corrente nella spirale iniziale aumenta fino al momento in cui il campo magnetico non acquisisce il suo valore originale.
Il flusso magnetico del vettore di induzione caratterizza il passaggio del campo attraverso la superficie selezionata ed è determinato dall'integrale temporale dell'indice di forza istantanea nella bobina primaria. L'esponente è sfasato di 90˚ rispetto alla forza motrice. La fem indotta nel circuito secondario coincide per forma e fase con quella della bobina primaria.
Tipi e tipi di trasformatori
Le unità di alimentazione vengono utilizzate nel caso di conversione di corrente ad alta tensione e alta potenza, non vengono utilizzate per misurare le prestazioni della rete.L'installazione è giustificata in caso di differenza tra la tensione nella rete del produttore di energia e il circuito che va al consumatore. A seconda del numero di fasi, le stazioni possono essere classificate come unità a bobina singola o unità a più avvolgimenti.
Un convertitore di potenza monofase è installato staticamente, è caratterizzato da avvolgimenti collegati per induzione reciproca, posizionati immobili. Il nucleo è realizzato sotto forma di un telaio chiuso, sono presenti giogo inferiore, superiore e aste laterali, dove si trovano le spirali. Le bobine e un nucleo magnetico agiscono come elementi attivi.
Gli avvolgimenti sulle aste sono in combinazioni stabilite a seconda del numero e della forma delle spire oppure sono disposti in ordine concentrico. L'involucro cilindrico più comune e spesso utilizzato. Gli elementi strutturali dell'unità fissano le parti della stazione, isolano i passaggi tra le batterie, raffreddano le parti ed evitano guasti. L'isolamento longitudinale copre le singole spire o le loro combinazioni sul nucleo. I dielettrici primari vengono utilizzati per impedire la transizione tra terra e avvolgimenti.
Negli schemi delle reti elettriche trifase, sono installati impianti a due e tre avvolgimenti per distribuire uniformemente il carico tra gli ingressi e le uscite o dispositivi sostitutivi per una fase. I trasformatori raffreddati ad olio contengono un circuito magnetico con avvolgimenti che si trovano in un serbatoio con una sostanza.
Gli avvolgimenti sono disposti su un conduttore comune, mentre sono previsti circuiti primari e secondari che interagiscono a causa della comparsa di un campo, corrente o polarizzazione comuni quando gli elettroni carichi si muovono in un mezzo magnetico. Questa induzione totale rende difficile determinare le prestazioni dell'impianto, l'alta e la bassa tensione.Viene utilizzato un piano di sostituzione del trasformatore, in cui gli avvolgimenti interagiscono non in un ambiente magnetico, ma in un ambiente elettrico.
Viene applicato il principio di equivalenza dell'azione dei flussi dissipativi al lavoro delle resistenze delle bobine induttive che passano corrente. Distinguere le spirali con resistenza attiva di induzione. Il secondo tipo è costituito da involucri magnetici che trasmettono particelle senza disperdere flussi con proprietà ostruttive minime.
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