Različite vrste transformatora i aplikacija

 

Osnovne funkcije

Konverzija napona:Prilagođava razinu napona kako bi odgovarao različitim sustavima mreže ili zahtjevima uređaja.

Električna izolacija:Sprječava širenje grešaka između primarnih i sekundarnih krugova, povećavajući sigurnost.

Učinkovitost prijenosa:Visokonaponski prijenos smanjuje struju linije i gubitak energije, poboljšavajući ukupnu učinkovitost.

 

 Klasifikacija prema razini napona

1. Transformatori snage

Klasifikacija po svrsi i funkciji

 

1. Power Transformers

Definicija:Koristi se u mrežama napajanja za korak napona prema gore ili dolje (obično iznad 33KV); Veliki kapacitet i dizajniran za kontinuirani rad.

Prijave:Elektrane, trafostanice, međuprostorni prijenos, velike industrijske zone.

Prednosti:Visoka učinkovitost (do 99%), podržava visoku struju i energiju, dug radni vijek.

Nedostaci:Glomazni, skupi, složeni rashladni sustavi.

 

2. Distribucijski transformatori

Definicija:Odmaknite se srednji napon (10–35KV) na niski napon (400/230V) za krajnje korisnike; tipično<2000kVA.

Prijave:Stambene zajednice, uredske zgrade, tržni centri, škole, bolnice.

Prednosti:Ekonomično, lako se instalirati i održavati; Pogodno za upotrebu vanjske ili motocirane na pola.

Nedostaci:Niža učinkovitost punog opterećenja; gubitak energije pod laganim opterećenjem; Ograničeni raspon napona/kapaciteta.

 

3. Autotransformeri

Definicija:Primarni i sekundarni udio dio namota; Napon podešen putem slavina.

Prijave:Pokretanje motora, regulacija napona, sustavi ispitivanja napajanja.

Prednosti:Kompaktni, niski troškovi, visoka učinkovitost.

Nedostaci:Nema izolacije; Niža sigurnost, veći rizik od grešaka.

 

4. Transformatori instrumenata

Naponski transformatori (VTS)

Definicija:SAVJETNI NAPON SAVJETNICE ZA MJERENJE/ZAŠTITE.

Prijave:Mjerači napona, zaštitni releji, mjerenje energije.

Prednosti:Visoka točnost, električna izolacija iz visokonaponskih sustava.

Nedostaci:Sekundarni ne smiju biti kratki spoj; Trošak osjetljiv.

 

Strujni transformatori (CTS)

Definicija:Struja prema dolje za sigurno mjerenje ili zaštitu.

Prijave:Strujni brojili, otkrivanje struje grešaka, sustavi zaštite.

Prednosti:Točno mjerenje, izolira visokonapon iz opreme s niskim naponom.

Nedostaci:Sekundarni ne smiju biti otvoreni krug; skloni zaostalom magnetizmu.

 

Opći transformatori instrumenata

Definicija:Pretvorite signale visokog napona/struje u sigurne signale niske razine.

Prijave:Podstanice, mjerenje, zaštita releja.

Prednosti:Sigurno mjerenje, visoka točnost, standardizacija.

Nedostaci:Osjetljiv na impedanciju i zasićenost; Zahtijeva umjeravanje i ispravno uzemljenje.

 

5. izolacijski transformatori

Definicija:Potpuna izolacija između primarne i sekundarne; Često omjer 1: 1.

Prijave:Medicinski uređaji, podatkovni centri, laboratoriji, precizni instrumenti.

Prednosti:Povećava sigurnost, smanjuje smetnje u uobičajenom načinu i eliminira petlje tla.

Nedostaci:Obično ne mijenja napon; relativno visoki troškovi; Veliki otisak.

 

Klasifikacija od straneKapacitet

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.

 

Klasifikacija po rashladnom mediju

Prema rashladnom mediju, transformatori se mogu podijeliti u transformatore s uljem i transformatore suhog tipa. Tada se transformatori suhog tipa mogu podijeliti u transformatore tipa smole i transformatore impregnirane vakuumskim tlakom. Transformatori impregnirani vakuumom obično se nazivaju VPI transformatori.

Usporedba između suhog tipa i ulja uronjenog transformatora

 

Značajke	Transformator suhog tipa	Transformator s naftom
Medij za hlađenje	Zrak ili drugi plinovi	Transformatorsko ulje
Sigurnost	Visok, bez rizika od požara i eksplozije	Nisko, postoji rizik od izgaranja nafte i eksplozije
Održavanje	Jednostavno, nema potrebe da redovito zamjenjujete medij za hlađenje	Zahtijeva redovitu zamjenu i održavanje nafte
Zaštita okoliša	Visoko, nema onečišćenja okolišu	Nisko, postoji rizik od curenja nafte i zagađenja okoliša
Područja primjene	Visoke zgrade, podzemne željeznice, bolnice itd.	Vanjske podstanice, industrijski parkovi itd.

 

 

Klasifikacija po fazi

 

Klasifikacija po osnovnom materijalu i dizajnu

 

1. Po temeljnom materijalu

 

Transformator željezne jezgre

Definicija: Koristi laminirane silikonske čelične listove kao magnetsku jezgru za vođenje magnetskog toka. Dizajn jezgre često uključuje MITRED spojeve ili ruminacije s očuhom kako bi se smanjila nevoljkost. Debljina silicijskog čeličnog lima obrnuto je proporcionalna radnoj frekvenciji (npr. 0. 3 mm za 5 0 Hz, 0,1 mm za 400 Hz).

Prijava: Prijenos napajanja (sustavi 50/60 Hz), linijski frekvencijski napajanja, veliki upravljački motor-ideal za električne sustave osjetljivih na troškove velike snage.

Prednosti: Visoka učinkovitost (95–99%), veliki kapacitet napajanja (do razine GVA), niski troškovi; Laminirani dizajn i optimizirani magnetski krugovi poboljšavaju učinkovitost pretvorbe energije.

Nedostaci: Glomazno zbog laminiranih listova; značajni gubici na visokoj frekvenciji (vrtložna struja i histereza); skloni vibraciji i buci. Nije pogodno za rad visokog frekvencije zbog povećanih gubitaka.

 

Ferrit jezgra transformator

Definicija: Koristi ferit (keramički magnetski materijal) kao magnetsku jezgru, pogodnu za visokofrekventne primjene. Mn-Zn ferit je optimalan ispod 1 MHz, dok ni-Zn ferit odgovara frekvencijama iznad 1 MHz. Curie temperatura (80–300 stupnjeva) određuje maksimalnu radnu temperaturu.

Prijava: Prebacivanje napajanja (npr. Telefonske punjače), visokofrekventni pretvarači, RF krugovi, elektronički balasti prilagođeni za kompaktne uređaje s niskim gubicima, visokofrekventnim uređajima.

Prednosti: Izuzetno niski gubici visoke frekvencije (iznad 1 MHz), kompaktna veličina, snažna sposobnost anti-zasićenosti; Materijali prilagođeni za određene frekvencijske pojaseve osiguravaju visoku učinkovitost prijenosa.

Nedostaci: Ograničena kapacitet napajanja (<10 kW), magnetic permeability varies with temperature, fragile and prone to cracking; performance degrades in high-temperature environments.

 

Transformator zračne jezgre

Definicija: Nedostaje magnetsku jezgru, oslanjajući se u potpunosti na zraku ili ne-magnetskim medijima za prijenos magnetskog toka. Učinkovito u mikrovalnoj frekvenciji (raspon GHz), kao što su RFID aplikacije, koristeći višeslojne ili saće namotane strukture za poboljšanje spajanja.

Prijava: RF komunikacija (ugađanje antene), Tesla zavojnice, instrumenti visokofrekventnih mjerenja, superprevodnu opremu-idealna za visokofrekventno ili visoko-linearno okruženje.

Prednosti: Bez histereze ili gubitka vrtložne struje, bez magnetske zasićenosti, visoke linearnosti; COREless Design eliminira magnetski gubitak, nudeći stabilne performanse na visokim frekvencijama.

Nedostaci: Low efficiency due to poor magnetic coupling, large size, limited to high-frequency applications (>100 kHz); Nije pogodno za scenarije niske frekvencije ili velike snage.

 

2. po dizajnu jezgre

 

Transformator solenoida jezgre

Definicija: Namoti su omotani oko središnjeg udova jezgre, koji je obično E-tipa ili UI tip, obično se koristi u strukturama transformatora tipa jezgre gdje magnetski tok prelazi kroz zatvorenu magnetsku stazu.

Prijava: Distribucijski transformatori, transformatori električne energije i opća industrijska/električna oprema.

Prednosti: Zreli proces proizvodnje, pogodan za standardiziranu masovnu proizvodnju; Dobar izolacijski prostor omogućuje rad visokog napona; povoljno za sustave za hlađenje nafte ili zraka.

Nedostaci: Duži magnetski krug dovodi do većeg toka curenja, nešto veće vibracije i buke; relativno veći trag.

 

Transformator toroidne jezgre

Definicija: Koristi magnetsku jezgru zatvorenog prstena s namotom ravnomjerno namotanim oko nje, omogućavajući potpuno zatvoreni put magnetskog toka.

Prijava: Vrhunska audio oprema, medicinski uređaji, precizni instrumenti, laboratorijska oprema, adapteri napajanja, kompaktni opskrba napajanjem.

Prednosti: Izuzetno nisko magnetsko curenje i elektromagnetske smetnje; Visoka učinkovitost, miran rad; Kompaktna i lagana, fleksibilna instalacija.

Nedostaci: Složen postupak namotavanja, veći troškovi proizvodnje; Neprikladan za visokonaponske aplikacije; teško održavati ili zamijeniti.

 

3. Podreznoj strukturi

Posebni transformatori

 

1. Transformatori ispravljača

Definicija:Isporučuje specifične napone jedinicama ispravljača; Višeslojni dizajni smanjuju harmonike.

Prijave:Topiranje aluminija, DC prijenos, vučna snaga, elektroplesa.

Prednosti:Dobro obrađuje harmonike; stabilni izlaz; Prikladan za ispravljanje velike snage.

Nedostaci:Visoka toplina zbog harmonika; Skupi rashladni sustavi.

 

2. Transformatori peći

Definicija:Isporučuje niski napon (10–100V) i visoku struju (do desetaka ka) za industrijske peći.

Prijave:Izrada čelika, topiranje metala, toplinska obrada.

Prednosti:Visok, podesivi izlaz struje; Podržava česte kratke spojeve.

Nedostaci:Niža učinkovitost; visoka potrošnja energije; zahtijeva hlađenje.

 

3. Testiranje transformatora

Definicija:Proizvodi visoki napon (do nekoliko stotina kV) za kratkotrajno ispitivanje izolacije.

Prijave:Ispitivanje kabela, testiranje izolacije, ispitivanje tvorničkog prihvaćanja.

Prednosti:Visoki podesivi izlaz; snažni kratki kapacitet preopterećenja.

Nedostaci:Velika veličina; ograničeno vrijeme rada; složeno održavanje.

 

4. Transformatori zavarivanja

Definicija:Omogućuje niskonapon, visoke struje za zavarivanje luka; Koristi magnetsku reaktanciju ili reakciju curenja za oblikovanje izlaza.

Prijave:Ručno lučno zavarivanje, mjesto zavarivanja i gradilišta.

Prednosti:Stabilan izlaz, pogodan za čest lučenje; visoka sigurnost.

Nedostaci:Faktor niskog snage; složena kontrola; zahtijeva naknadu.

 

Ovaj odjeljak opisuje klasifikaciju električnih transformatora kroz više dimenzija, uključujući razinu napona transformatora, svrhu i funkciju, faze, osnovni materijal, dizajn jezgre, strukturu jezgre i rashladni medij. Usporedna analiza ovih kategorija pružena je za usmjeravanje optimalnog odabira transformatora na temelju specifičnih operativnih zahtjeva i ograničenja okoliša.