Cos'è Transformer
Il trasformatore è un dispositivo elettrico che trasferisce l'energia elettrica da un circuito all'altro utilizzando conduttori o bobine del trasformatore. La trasmissione e la distribuzione dell'energia dal punto di generazione alla distribuzione sono vitali. Generalmente, i due trasformatori più utilizzati sono Step-up e Step-down.
Vantaggi del trasformatore
Cambiare la tensione
Il vantaggio principale dei trasformatori è che possono modificare la tensione. Poiché carichi diversi richiedono tensioni diverse, l'esistenza di trasformatori rende la trasmissione di potenza e l'utilizzo più flessibili.
Migliorare l'efficienza della trasmissione di potenza
Aumentando la tensione attraverso i trasformatori, è possibile migliorare l'efficienza della trasmissione di potenza. Questo perché all'aumentare della tensione, la corrente diminuisce, riducendo così il diametro del filo e la perdita di linea richiesta per la linea elettrica.
Salva i materiali della linea
Poiché i trasformatori possono aumentare la tensione, è possibile ridurre il diametro del filo necessario per la linea elettrica, risparmiando così i materiali della linea. Ciò riduce anche i costi dell’ingegneria energetica.
Ridurre la perdita di potenza
Poiché l'esistenza di trasformatori rende la trasmissione di potenza più efficiente, può ridurre la perdita di potenza. Nella trasmissione di energia a lunga distanza, l’uso di trasformatori può ridurre significativamente le perdite di energia nella rete elettrica.
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Tipi di trasformatore
Autotrasformatori
Gli avvolgimenti primari e secondari dei trasformatori standard sono orientati in direzioni opposte, ma negli avvolgimenti degli autotrasformatori gli avvolgimenti primari e secondari sono fisicamente e magneticamente collegati in serie.
Trasformatore con nucleo in aria
Gli avvolgimenti principale e secondario sono entrambi avvolti su una striscia non magnetica, con il collegamento del flusso tra loro attraverso l'aria. L'induttanza reciproca di un trasformatore con nucleo in aria è inferiore a quella di un trasformatore con nucleo in ferro, il che implica che la riluttanza fornita al flusso prodotto è maggiore nel mezzo dell'aria. In un trasformatore con nucleo in aria, tuttavia, l'isteresi e le perdite per correnti parassite sono completamente eliminate.
Trasformatore con nucleo in ferro
Gli avvolgimenti principale e secondario sono entrambi avvolti su diversi grappoli di piastre di ferro, fornendo un ottimo percorso di collegamento al flusso generato. A causa delle proprietà conduttive e magnetiche del ferro, fornisce meno riluttanza al flusso di collegamento. Si tratta di trasformatori comuni con una buona efficienza rispetto ai trasformatori con nucleo in aria.
Trasformatore di distribuzione
Lo scopo principale di un trasformatore di distribuzione è abbassare la tensione per la distribuzione ai consumatori commerciali e residenziali.
Trasformatore elevatore
Il livello di tensione sul lato secondario viene aumentato dal trasformatore elevatore. Aumentando il numero di spire nell'avvolgimento secondario, aumenta la bassa tensione primaria. Il rapporto tra avvolgimento primario e avvolgimento secondario è inferiore a 1. Di seguito è riportato lo schema del trasformatore elevatore.
I materiali del trasformatore
Materiale centrale
I materiali principali utilizzati nel trasformatore includono principalmente lamiera di ferro, lamiera a basso contenuto di silicio e lamiera ad alto contenuto di silicio. L'aggiunta di silicio nella lamiera di acciaio può ridurre la conduttività della lamiera di acciaio e aumentare la resistività. Può ridurre la corrente parassita e ridurre la perdita. Di solito chiamiamo la lamiera di acciaio addizionata di silicio lamiera di acciaio al silicio. La qualità della lamiera di acciaio al silicio utilizzata nel trasformatore è molto elevata
La qualità del foglio di acciaio al silicio è solitamente espressa dalla densità del flusso magnetico B. generalmente, il valore b del foglio di ferro nero è 6000-8000, quello del foglio a basso contenuto di silicio è 9000-11000 e quello del foglio ad alto contenuto di silicio è 12000-16000.
I materiali comunemente utilizzati per gli avvolgimenti dei trasformatori
Filo smaltato, filo sabbia, filo seta, il filo smaltato più comunemente usato. I requisiti per il conduttore sono una buona conduttività, una sufficiente resistenza al calore della vernice isolante e una certa resistenza alla corrosione. In generale, è preferibile utilizzare filo smaltato in poliestere ad alta resistenza di tipo Q2.
Materiale isolante
Nel trasformatore di avvolgimento, è necessario utilizzare materiali isolanti per l'isolamento tra gli strati del telaio della bobina e la resistenza dell'avvolgimento. I materiali generali del telaio del trasformatore possono essere costituiti da cartone fenolico, pellicola di poliestere o carta telefonica possono essere utilizzati per l'isolamento tra gli strati e il tessuto giallo può essere utilizzato per l'isolamento tra la resistenza dell'avvolgimento.
Materiale impregnante
Dopo l'avvolgimento del trasformatore, l'ultimo processo è l'impregnazione della vernice isolante, che può aumentare la resistenza meccanica del trasformatore, migliorare le prestazioni di isolamento e prolungarne la durata. In generale, come materiale impregnante può essere utilizzata la vernice cresolo.
Distribuzione dell'energia
I trasformatori sono ampiamente utilizzati nei sistemi di distribuzione dell'energia elettrica per aumentare la tensione per la trasmissione a lunga distanza e diminuire la tensione per la distribuzione a case e aziende.
Regolazione della tensione
Vengono utilizzati per regolare i livelli di tensione, garantendo che la tensione fornita ai dispositivi elettrici rimanga entro limiti accettabili.
Isolamento elettrico
I trasformatori forniscono isolamento elettrico tra i circuiti di ingresso e di uscita, impedendo il flusso di corrente continua e proteggendo i dispositivi da disturbi elettrici e guasti.
Dispositivi elettronici
Sono utilizzati in dispositivi elettronici come caricabatterie, adattatori e inverter per convertire i livelli di tensione per diversi componenti.
Applicazioni industriali
I trasformatori vengono utilizzati in varie applicazioni industriali, come apparecchiature di saldatura, azionamenti di motori e alimentatori.
Energia rinnovabile
I trasformatori svolgono un ruolo cruciale nel collegare le fonti di energia rinnovabile come i pannelli solari e le turbine eoliche alla rete convertendo l’elettricità generata ai livelli di tensione appropriati.
Apparecchiature audio
Nei sistemi audio, i trasformatori vengono utilizzati per l'adattamento dell'impedenza, la riduzione del rumore e l'isolamento del circuito di terra.
Strumentazione
I trasformatori vengono utilizzati nelle applicazioni di strumentazione per convertire i segnali di corrente e tensione a livelli adatti alla misurazione e al controllo.
Sistemi ferroviari
Sono utilizzati nei sistemi ferroviari per scopi di trazione, per aumentare la potenza dei treni e diminuire la potenza per la segnalazione e l'illuminazione.
Sistemi HVAC
I trasformatori vengono utilizzati nei sistemi di riscaldamento, ventilazione e condizionamento dell'aria (HVAC) per controllare la tensione fornita a vari componenti.
Come ridurre le scariche parziali dei trasformatori
Controllo della polvere
Tra i fattori che causano scariche parziali, corpi estranei e polvere sono fattori molto importanti. I risultati dei test mostrano che le particelle metalliche con un diametro di ф1,5μm possono produrre una scarica molto maggiore di 500pC sotto l'azione di un campo elettrico. Che si tratti di polvere metallica o non metallica, viene generato un campo elettrico concentrato, che riduce la tensione di scarica iniziale dell'isolante e la tensione di rottura. Per questo motivo è importante mantenere l'ambiente e il corpo puliti durante il processo di fabbricazione del trasformatore e la polvere deve essere rigorosamente controllata. Controllare rigorosamente il grado in cui il prodotto è influenzato dalla polvere nel processo di produzione e creare un'officina sigillata a prova di polvere.
Lavorazione centralizzata di parti isolanti
È molto importante che contenga polvere metallica perché una volta che il foglio isolante è attaccato alla polvere metallica, è difficile rimuoverla completamente. Pertanto è necessario centralizzare il trattamento nell'officina di isolamento e predisporre un'area che deve essere isolata dalle altre zone produttrici di polveri.
Controllare rigorosamente la bava di lavorazione della piastra in acciaio al silicio
Le parti centrali del trasformatore sono formate da tagli longitudinali e trasversali. Questi tagli presentano diversi gradi di bava. Le bave non solo causano cortocircuiti tra i chip, ma aumentano anche le perdite e aumentano lo spessore del nucleo. Inoltre: quando il nucleo di ferro viene inserito nella forcella o sottoposto a vibrazioni durante il funzionamento, possono cadere bave sulla fusoliera e possono verificarsi scariche. Anche se le bave cadono sul fondo della scatola, sotto l'influenza del campo elettrico possono disporsi in modo ordinato, provocando una potenziale scarica a terra. Pertanto la bava del nucleo dovrebbe essere la più piccola possibile. La bava della parte centrale del prodotto da 110KV non deve essere maggiore di 0,03 mm.
Cavi, terminali stampati a freddo
L'uso di terminali pressati in piombo è una misura efficace per ridurre la quantità di scariche parziali. Quando si utilizza la saldatura con rame fosforoso, si forma una grande quantità di scorie di spruzzi, che sono facili da diffondere sul corpo e sull'isolante. Inoltre, l'area del confine della sorgente deve essere separata da fili di amianto sommersi in modo che l'acqua possa penetrare nell'isolamento. Se l'umidità non viene rimossa completamente dopo aver isolato l'avvolgimento, la scarica parziale del trasformatore aumenterà.
Bordo del componente arrotondato
Lo scopo di arrotondare i bordi delle parti:
Migliora la distribuzione dell'energia sul campo e aumenta la tensione di avvio della scarica. Pertanto le parti strutturali metalliche come fascette, piastre di tiro, tamponi e bordi delle staffe, piastre di pressione e bordi di uscita, le pareti del montante della scatola e la copertura di schermatura magnetica all'interno della parete della scatola nel nucleo di ferro devono essere arrotondate.
Impedisce all'attrito di generare limatura di ferro. Ad esempio, la parte di contatto del foro per appendere la clip con il cordino o il gancio deve essere rotonda.
Ambiente del prodotto e rivestimento della carrozzeria nel processo di assemblaggio finale
Dopo che lo scafo è stato asciugato sotto vuoto, lo scafo deve essere selezionato prima dell'imballaggio. Più grande è il prodotto, più complessa sarà la struttura e più lungo sarà il tempo di completamento. Quando lo stelo è compresso e fissato saldamente, lo stelo è esposto all'aria, durante la quale si verificano l'assorbimento dell'umidità e la dispersione della polvere. Pertanto, la carrozzeria dell'auto deve essere pulita in aree protette dalla polvere, ad esempio una volta terminata (o esposta all'aria). tempo) più di 8 ore, deve essere asciugato nuovamente. Dopo il completamento dello scafo inizia la fase di aspirazione e riempimento del serbatoio. Poiché l'isolamento dello stelo assorbe umidità durante la fase di rifilatura dello stelo, è necessario deumidificare lo stelo. Questa è una misura importante per garantire la rigidità dielettrica dei prodotti ad alta tensione. Il metodo utilizzato è quello di aspirare il prodotto. Determinare il tempo di vuoto in base al corpo.
Lubrificazione sotto vuoto
Lo scopo dell'iniezione di olio sotto vuoto è iniettare l'olio del trasformatore sotto vuoto, eliminare i punti morti nella struttura isolante del prodotto aspirando il trasformatore, evacuare completamente l'aria e quindi assorbire completamente il corpo del trasformatore. Dopo l'iniezione dell'olio, attendere almeno 72 ore prima di testare il trasformatore, poiché il grado di penetrazione del materiale isolante è correlato allo spessore del materiale isolante, alla temperatura dell'olio isolante e al tempo di immersione. Maggiore è il grado di penetrazione, minore è la probabilità di eiaculare, quindi assicurati di aver trascorso un tempo di assorbimento sufficiente.
Sigillatura del serbatoio del carburante e dei suoi componenti
La qualità della struttura di tenuta è direttamente correlata alla perdita del trasformatore. Se è presente un punto di perdita, l'umidità entrerà inevitabilmente all'interno del trasformatore, provocando l'assorbimento di umidità da parte dell'olio del trasformatore e di altre parti isolanti, che è uno dei fattori di scarica parziale. Pertanto, deve soddisfare valori di tenuta ragionevoli.
Parti di un trasformatore
Nucleo
Il nucleo del trasformatore viene utilizzato per supportare gli avvolgimenti. È realizzato in ferro dolce per ridurre la perdita di correnti parassite e la perdita di isteresi e fornisce un percorso a bassa riluttanza al flusso del flusso magnetico. Il diametro del nucleo di un trasformatore è direttamente proporzionale alla perdita di rame e inversamente proporzionale alla perdita di ferro.
Avvolgimenti
Gli avvolgimenti sono costituiti da diverse spire di rame raggruppate insieme, ciascun fascio è collegato per formare un avvolgimento completo. Gli avvolgimenti possono essere basati sull'alimentazione ingresso-uscita o sul range di tensione. Gli avvolgimenti che si basano sull'alimentazione sono classificati in avvolgimenti primari e secondari, ovvero gli avvolgimenti a cui viene applicata rispettivamente la tensione di ingresso e di uscita. D'altra parte, gli avvolgimenti in base al range di tensione possono essere classificati in avvolgimenti ad alta e bassa tensione.
Materiali isolanti
Materiali isolanti come carta e cartone vengono utilizzati per isolare gli avvolgimenti primari e secondari tra loro e dal nucleo del trasformatore. Questi avvolgimenti sono realizzati in rame a causa dell'elevata conduttività e duttilità. L'elevata conduttività riduce al minimo la quantità di rame necessaria e riduce al minimo le perdite. Inoltre, l'elevata duttilità consente una facile piegatura dei conduttori in un avvolgimento stretto attorno al nucleo, riducendo al minimo la quantità di rame e il volume dell'avvolgimento.
Olio per trasformatori
L'olio del trasformatore isola e raffredda il nucleo e il gruppo bobina. Il nucleo e gli avvolgimenti del trasformatore devono essere completamente immersi nell'olio che normalmente contiene oli minerali idrocarburici.
Conservatore
Il conservatore è un tamburo cilindrico metallico ermetico montato sopra il trasformatore che conserva l'olio del trasformatore. È ventilato nella parte superiore ed è riempito solo per metà con l'olio per consentire l'espansione e la contrazione durante le variazioni di temperatura. Tuttavia il serbatoio principale del trasformatore al quale è collegato il conservatore è completamente riempito di olio attraverso una tubazione.
Sfiato
Lo sfiatatoio è un contenitore cilindrico riempito di gel di silice, che viene utilizzato per mantenere priva di umidità l'aria che entra nel serbatoio. Questo perché l'olio isolante, quando reagisce con l'umidità, può compromettere l'isolamento e causare guasti interni, motivo per cui è fondamentale mantenere l'aria priva di umidità. Nello sfiatatoio, quando l'aria passa attraverso il gel di silice, l'umidità contenuta viene assorbita dai cristalli di silice.
Tocca il cambiavalute
Per bilanciare le variazioni di tensione all'interno del trasformatore, vengono utilizzati commutatori di presa. Esistono due tipi di commutatori sotto carico: sotto carico e senza carico. Nei commutatori sotto carico, la presa può essere modificata senza isolare il trasformatore dall'alimentazione, mentre in assenza di carico il trasformatore deve essere scollegato dall'alimentazione.
Tubi di raffreddamento
Come suggerisce il nome, i tubi di raffreddamento vengono utilizzati per raffreddare l'olio del trasformatore. La circolazione dell'olio all'interno del trasformatore può essere naturale o forzata. Nel caso della circolazione naturale, quando la temperatura dell'olio aumenta, l'olio caldo si sposta naturalmente verso l'alto e l'olio freddo scende, mentre nel caso della circolazione forzata viene utilizzata una pompa eterna.
Staffetta Buchholz
Posizionato sopra il tubo di collegamento che va dal serbatoio principale al serbatoio del conservatore, il relè Buchholz rileva i guasti che si verificano all'interno del trasformatore. Funziona grazie ai gas emessi a causa della decomposizione dell'olio del trasformatore durante guasti interni. Pertanto, questo dispositivo viene utilizzato per rilevare e, a sua volta, proteggere il trasformatore da guasti interni.
Sfiato dell'esplosione
L'olio bollente del trasformatore viene espulso durante i guasti interni attraverso lo sfiato dell'esplosione per evitare l'esplosione del trasformatore. Questo è generalmente posizionato sopra il livello del serbatoio della veranda.
Metodi di manutenzione del trasformatore
Pulire regolarmente l'alloggiamento del trasformatore e il radiatore per evitare che l'accumulo di polvere e impurità comprometta l'effetto dello scambio di calore, riducendo allo stesso tempo la temperatura per garantire il normale funzionamento del trasformatore. Prestare attenzione alla sicurezza durante la pulizia per evitare incidenti dovuti a scosse elettriche.
Controllare regolarmente il sistema di isolamento del trasformatore, compreso l'olio isolante, il sezionatore, l'isolatore e l'interruttore di messa a terra, per assicurarsi che sia intatto e possa prevenire perdite e guasti da cortocircuito. Se c'è un problema, dovrebbe essere gestito in tempo.
Controllare regolarmente il livello dell'olio del trasformatore e la qualità dell'olio per garantire che il livello dell'olio sia appropriato e che la qualità dell'olio sia buona. Se la qualità dell'olio è scarsa o contaminata, sostituire l'olio in tempo. Allo stesso tempo, controllare regolarmente la tenuta del serbatoio dell'olio per evitare perdite d'olio.
Controllare il sistema di raffreddamento del trasformatore, compresa la pompa dell'olio, la pompa dell'acqua, la ventola e il radiatore, per garantirne il normale funzionamento. Se si verifica un guasto, è necessario gestirlo in tempo per evitare il surriscaldamento del trasformatore e comprometterne il funzionamento.
Controllare regolarmente i collegamenti elettrici e i terminali del trasformatore per garantire un contatto e un fissaggio normali. Se ci sono problemi, dovrebbero essere risolti in tempo per evitare guasti elettrici e incidenti di sicurezza.
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