Pri použití elektriny je potrebné zmeniť napätie z jednej úrovne na druhú. Suché transformátory (aka vzduchom chladené) plnia túto funkciu tak bezpečne a efektívne, že sú široko používané pre vnútorné inštalácie vo verejných a obytných budovách, kde sú iné typy týchto zariadení považované za príliš rizikové.
Typy transformátorov: tekuté a suché
V zásade existujú dva rôzne typy takéhoto zariadenia: kvapalinou izolované a chladené (kvapalný typ) a vzduchom alebo zmesou vzduch-plyn chladené (suchý typ).
Pre transformátory prvého typu môže byť chladiacim médiom obyčajný minerálny olej. Používajú sa aj iné látky, ako napríklad uhľovodíky spomaľujúce horenie a silikónové kvapaliny. Takéto transformátory majú jadro a vinutia ponorené v nádrži s tekutým médiom, ktoré slúži ako izolant aj chladivo.
Najbežnejšie elektrické sušenietransformátory majú vinutia vyplnené epoxidovou živicou, ktorá slúži ako izolant. Chráni vodiče pred prachom a atmosférickou koróziou. Keďže sa však formy na odlievanie zvitkov používajú len s pevnými rozmermi, je tu menší priestor na zmenu konštrukcie takýchto zariadení. V rozsahu bežne používanom pri napájaní malých priemyselných podnikov, ako aj verejných a obytných budov, suché transformátory úplne duplikujú rozsah kapacít ich kvapalných náprotivkov.
Hlavné parametre
Najdôležitejším momentom pri prevádzke predmetných zariadení je zabezpečenie teplotného režimu vinutia. Aby sme vám pomohli pri výbere alebo kúpe suchého zariadenia na napájanie rôznych objektov, zvážime niekoľko základných prevádzkových parametrov:
- Výkon, kVA.
- Menovité primárne a sekundárne napätie.
- Odvádzanie tepla izolačným systémom je súčet maximálnej okolitej teploty + priemerného nárastu teploty vo vinutiach + rozdielu medzi priemerným nárastom teploty vo vinutiach a najvyššou teplotou v nich.
- Jadro a cievky – možné poškodenie jadra alebo nahromadenie delaminácií (medené alebo hliníkové vodiče) sú obzvlášť dôležité.
Existujú rôzne konštrukčné typy transformátorov, ktoré sú určené predovšetkým metódami používanými na izoláciu ich vinutí. Medzi nimi sú známe: vákuová impregnácia, zapuzdrenie a liata cievka. Pozrime sa na každú z nich samostatne.
Vákuová impregnácia (VPI) izolácia
Táto technológia vytvára lakovanie vodičov striedaním tlakových a vákuových cyklov. Proces VPI využíva polyesterové živice. Poskytuje vodičom lepšiu povrchovú úpravu laku ako bežné máčanie. Cievky ním potiahnuté sa potom vložia do pece, kde prebieha pečenie. Sú oveľa odolnejšie voči korónovým výbojom. Ako taký transformátor vyzerá? Jeho fotografia je zverejnená nižšie.
Vakuové zapuzdrenie (VPE)
Táto metóda zvyčajne prekonáva proces VPI. Počas výrobného procesu sa pridáva niekoľko dipov na zapuzdrenie zvitku, po ktorom sa ich povlak pečie v peci. Tieto transformátory ponúkajú lepšiu ochranu proti agresívnemu a vlhkému prostrediu ako ich náprotivky VPI. Ako taký transformátor vyzerá? Jeho fotografia je uvedená nižšie.
Zapuzdrenie (tesnenie)
Zapuzdrené transformátory sú konvenčné zariadenia s vinutím pokrytým silikónovými zlúčeninami alebo epoxidovou živicou a úplne uzavreté v ťažkom obale. Výrobný proces vypĺňa vinutia hustou epoxidovou živicou s vysokou dielektrickou pevnosťou, ktorá chráni transformátor pred všetkými prostrediami.
Odliate zvitky (v lisovanom zahustenom epoxide)
Tieto zariadenia obsahujú cievky, ktoré sú počas procesu lisovania zapuzdrené v epoxide. Pri pôsobení sú úplne naplnené živicouvákuum.
Každý spôsob izolácie vinutia je špeciálne vhodný pre špecifické prostredia. Je veľmi dôležité pochopiť, kde je najlepšie použiť vhodné typy zariadení. Napríklad transformátory zo suchého liateho živice stoja asi o 50 % viac ako produkty VPE alebo VPI. Výber konkrétneho typu zariadenia teda môže výrazne ovplyvniť celkové náklady na projekt.
Odporúčania na výber
Tam, kde sa vyžaduje zvýšená odolnosť voči korónovým výbojom (t. j. elektrickým výbojom spôsobeným intenzitou poľa presahujúcou dielektrickú pevnosť izolácie), keď sa nevyžaduje zvýšená mechanická pevnosť vinutia, mal by sa použiť transformátor typu VPI.
Použite ich s odlievanými zvitkami, keď je potrebná extra pevnosť a ochrana, ako napríklad v drsnom prostredí, ako sú chemické spracovateľské závody, továrne na výrobu stavebných materiálov a vonkajšie inštalácie. Agresívne prostredie zahŕňa látky, ktoré môžu nepriaznivo ovplyvniť vinutia iných suchých transformátorov, vrátane solí, prachu, korozívnych plynov, vlhkosti a kovových častíc.
Okrem toho majú vinutia zo živice vylepšenú schopnosť odolávať krátkodobému a opakovanému preťaženiu bežnému v mnohých výrobných procesoch.
Inžinier si často musí vybrať medzi liatou živicou alebo typom VPI/VPE pre kritické aplikácie a drsné prostredia. Prvý typ je všeobecne považovaný za najlepší. Niektorí výrobcoviapoukazuje sa však na to, že izolácia z liatej živice obmedzuje životnosť transformátora. Koeficient tepelnej rozťažnosti epoxidovej živice je menší ako u medených vodičov. Cyklická expanzia a kontrakcia, keď sa cievky zahrievajú a ochladzujú, môže nakoniec spôsobiť prasknutie živice. Treba tiež poznamenať, že transformátor typu VPI sa dokáže lepšie vyrovnať s takýmito procesmi, a preto vydrží dlhšie. Nakoniec je konečný výber na energetickom inžinierovi.
Kvapalné vs. suché
Kvapalinou plnené transformátory majú tendenciu byť efektívnejšie ako suché, takže majú dlhšiu životnosť. Okrem toho je kvapalina efektívnejším médiom na chladenie lokálnych oblastí s vysokou teplotou vo vinutí. Zariadenia naplnené kvapalinou majú navyše lepšiu kapacitu preťaženia.
1000 KVA suchý transformátor pri polovičnom zaťažení má stratovú úroveň približne 8 kW a pri plnom zaťažení približne 16 kW. Zároveň ten istý „tisíc“, ale tekutý, má asi polovicu odpadu. Olejová "dvatisícovka" pri polovičnom zaťažení spôsobuje straty 8 kW a pri plnom zaťažení - 16 kW. Jeho suchý náprotivok sa vyznačuje nákladmi 13 a 26,5 kW. To znamená, že práve suché transformátory si držia pochybné prvenstvo v stratách. Zároveň je ich cena vyššia ako u tekutých.
Vďaka intenzívnejšiemu chladeniu vinutí majú tekuté zariadenia menšie rozmery (hĺbku a šírku) ako suché zariadenia s rovnakým výkonom. Môžeovplyvniť požadovanú plochu transformátorových staníc (najmä vstavaných), a tým aj náklady na celé zariadenie. Takže typický suchý transformátor 1000 KVA má hĺbku 1,6 m a šírku 2,44 m. Zároveň podobný olejový transformátor v blízkej hĺbke má šírku asi 1,5 m. Tento typ však, má množstvo nevýhod.
Požiarna ochrana je napríklad dôležitejšia pre kvapalinové transformátory pri použití horľavého chladiva. Je pravda, že suché transformátory sa môžu tiež vznietiť. Nesprávne použité zariadenie tekutého typu môže dokonca explodovať.
V závislosti od prevádzkových podmienok môžu produkty naplnené kvapalinou vyžadovať odkvapkávaciu misku na zachytávanie prípadných únikov chladiacej kvapaliny.
Pri výbere transformátorov je možno prechod od jasnej preferencie suchého typu k kvapalnému typu medzi 500 kVA a 2,5 MVA, pričom prvý typ sa prednostne používa na spodnú hranicu rozsahu a druhý nad ním.
Dôležitým faktorom pri výbere typu je miesto inštalácie transformátora, napríklad vo vnútri kancelárskej budovy alebo vonku, ako aj servis priemyselných záťaží.
Suché transformátory nad 5 MVA sú ľahko dostupné, ale mnohé sú plnené kvapalinou. Pre vonkajšiu inštaláciu je tento typ tiež prevládajúci.
Pár slov o ventilácii
Keď je transformátor vybavený ventilátorom, zaťaženie sa môže výrazne zvýšiť. Takže pre liate vinutiatáto funkcia môže zvýšiť trvalú nosnosť až o 50 % nad nominálnu záťaž. Pre typy VPE alebo VPI môže byť zvýšenie výkonu v tomto prípade až o 33 %.
Napríklad výkon štandardného 3000 kVA liateho transformátora, keď je vybavený ventilátorom, sa zvýši na 4500 kVA (o 50 %). Typ 2500 kVA VPE alebo VPI s ventilátorom ho zároveň zvýši na 3,333 kVA (o 33 %).
Vždy však musíte brať do úvahy, že prítomnosť dúchadla znižuje celkovú spoľahlivosť systému. Ak dôjde k poruche ventilátora pri prevádzke s fúkaním pri zaťažení vyššom ako je menovité, potom reálne hrozí ťažká nehoda, v dôsledku ktorej môžete prísť o celý transformátor.
A čo ruský trh?
Stojí za zmienku, že v posledných rokoch je v Rusku stabilná tendencia opakovať skúsenosti z Európy, kde je až 90 % všetkých novo inštalovaných transformátorov suchého typu. Trh podľa toho reaguje. Dnes v Ruskej federácii existujú ponuky takýchto zariadení od dvoch skupín výrobcov. Prvá z nich zahŕňa ruské, talianske, čínske a kórejské značky. V zásade sa ponúkajú konštruktívne analógy známych ruských značiek: TSZ, TSL, TSGL. Koľko stojí taký suchý transformátor? Cena typickej „tisícky“sa pohybuje od 900 tisíc do 1 milióna rubľov.
Do druhej skupiny patria nemeckí a francúzski výrobcovia. Ponúkajú triedy DTTH, GDNN, GDHN. Koľko bude stáť taký dovezený transformátor? Cena tej istej „tisícky“bude od 1,5 do 2 miliónov rubľov.
