Различные типы трансформаторов и приложений

 

Основные функции

Преобразование напряжения:Регулирует уровни напряжения в соответствии с различными системами сетки или требованиям устройства.

Электрическая изоляция:Предотвращает распространение разломов между первичными и вторичными цепями, повышая безопасность.

Эффективность передачи:Высоковольтная передача уменьшает потерю тока линии и энергии, повышая общую эффективность.

 

 Классификация по уровню напряжения

1. Силовые трансформаторы

Классификация по цели и функции

 

1. Силовые трансформаторы

Определение:Используется в сетях питания для пошагового напряжения вверх или вниз (обычно выше 33 кВ); высокая емкость и предназначен для непрерывной работы.

Приложения:Электростанции, подстанции, линии передачи между провинциями, крупные промышленные зоны.

Преимущества:Высокая эффективность (до 99%) поддерживает высокий ток и мощность, длительный срок службы.

Недостатки:Громоздкие, дорогие, сложные системы охлаждения.

 

2. Распределительные трансформаторы

Определение:Снимите среднее напряжение (10–35 кВ) до низкого напряжения (400\/230 В) для конечных пользователей; обычно<2000kVA.

Приложения:Жилые сообщества, офисные здания, торговые центры, школы, больницы.

Преимущества:Рентабельный, прост в установке и обслуживании; Подходит для использования на открытом воздухе или на шесте.

Недостатки:Более низкая эффективность полной нагрузки; Потеря энергии при легкой нагрузке; Ограниченное напряжение\/диапазон емкости.

 

3. Автотрансформаторы

Определение:Первичная и вторичная доля часть обмотки; Напряжение регулируется с помощью кранов.

Приложения:Запуск двигателя, регулирование напряжения, системы питания.

Преимущества:Компактная, низкая стоимость, высокая эффективность.

Недостатки:Нет изоляции; Более низкая безопасность, больший риск разлома.

 

4. Инструментальные трансформаторы

Трансформаторы напряжения (VTS)

Определение:Масштабировать напряжение для измерения\/защиты.

Приложения:Счетчики напряжения, защитные реле, измерение энергии.

Преимущества:Высокая точность, электрическая изоляция из высоковольтных систем.

Недостатки:Вторичное не должно быть коротким замыканием; чувствительный к стоимости.

 

Трансформаторы тока (CTS)

Определение:Масштабировать ток для безопасного измерения или защиты.

Приложения:Текущие счетчики, обнаружение тока разлома, системы защиты.

Преимущества:Точное измерение, изолирует высокое напряжение от низковольтного оборудования.

Недостатки:Второстепенное не должно быть открытым; подвержен остаточному магнетизму.

 

Общие инструментальные трансформаторы

Определение:Преобразуйте сигналы высокого напряжения\/тока в безопасные, низкоуровневые сигналы.

Приложения:Подстанции, измерение, защита реле.

Преимущества:Безопасное измерение, высокая точность, стандартизация.

Недостатки:Чувствителен к импедансу и насыщению; требует калибровки и правильного заземления.

 

5. Изоляционные трансформаторы

Определение:Полная изоляция между первичным и вторичным; часто 1: 1 соотношение.

Приложения:Медицинские устройства, центры обработки данных, лаборатории, точные инструменты.

Преимущества:Повышает безопасность, уменьшает интерференцию общего режима и устраняет заземленные петли.

Недостатки:Обычно не меняет напряжение; относительно высокая стоимость; большой след.

 

Классификация поЕмкость

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 МВА.

 

Классификация по охлаждающей среде

Согласно охлаждающей среде, трансформаторы могут быть разделены на трансформаторы с нефтьми и трансформаторы сухого типа. Тогда трансформаторы сухого типа можно разделить на трансформаторы типа смолы и трансформаторы вакуумного давления. Трансформеры, пропитанные вакуумом, обычно называют трансформаторами VPI.

Сравнение между сухим типом и погруженным маслом трансформатором

 

Функции	Трансформатор сухого типа	Нефтяной трансформатор
Охлаждающая среда	Воздух или другие газы	Трансформатор масла
Безопасность	Высокий, нет риска пожара и взрыва	Низкий, существует риск сжигания нефти и взрыва
Обслуживание	Простые, не нужно регулярно заменять охлаждающую среду	Требуется регулярная замена масла и техническое обслуживание
Защита окружающей среды	Высокий, нет загрязнения окружающей среды	Низкий, существует риск утечки нефти и загрязнения окружающей среды
Области применения	Высотные здания, метро, ​​больницы и т. Д.	Открытые подстанции, промышленные парки и т. Д.

 

 

Классификация по фазе

 

Классификация по основным материалам и дизайну

 

1. По основному материалу

 

Железный ядро ​​трансформатор

Определение: Использует ламинированные кремниевые стали в качестве магнитного ядра для направления магнитного потока. Основной конструкция часто включает в себя суставы MITRED или ламинации по ступенчатым кругам, чтобы уменьшить нежелание. Толщина кремниевого стального листа обратно пропорциональна рабочей частоте (например, 0. 3 мм для 5 0 Гц, 0,1 мм для 400 Гц).

Приложения: Передача питания (системы 50\/60 Гц), линейные энергоснабжения, большие моторные управления для мощности для мощных, чувствительных к стоимости электрических систем.

Преимущества: Высокая эффективность (95–99%), большая мощность (до уровня GVA), низкая стоимость; Ламинированный дизайн и оптимизированные магнитные цепи повышают эффективность преобразования энергии.

Недостатки: Громоздкий из -за ламинированных листов; значительные потери на высокой частоте (вихревый ток и гистерезис); подвержен вибрации и шуму. Не подходит для высокочастотной работы из-за увеличения потерь.

 

Ферритовый сердечный трансформатор

Определение: Использует феррит (керамический магнитный материал) в качестве магнитного ядра, подходящего для высокочастотных применений. Феррит Mn-ZN оптимален ниже 1 МГц, в то время как феррит Ni-ZN подходит частотам выше 1 МГц. Температура Кюри (80–300 градусов) определяет максимальную рабочую температуру.

Приложения: Переключение источников питания (например, зарядные устройства для телефона), высокочастотные инверторы, радиочастотные схемы, электронные балласты, подходящие для компактных, высокочастотных, высокочастотных устройств.

Преимущества: Чрезвычайно низкие высокочастотные потери (выше 1 МГц), компактный размер, сильная способность анти-насыщения; Материалы, разработанные для конкретных полос частот, обеспечивают высокую эффективность передачи.

Недостатки: Ограниченная мощность (<10 kW), magnetic permeability varies with temperature, fragile and prone to cracking; performance degrades in high-temperature environments.

 

Воздушный трансформатор

Определение: Отсутствует магнитное ядро, полностью полагаясь на воздух или немагнитную среду для передачи магнитного потока. Эффективно в микроволновых частотах (диапазон ГГц), таких как RFID -приложения, используя многослойные или сотовые обмотки для улучшения связи.

Приложения: RF Communication (антенная настройка), катушки Tesla, высокочастотные измерения, сверхпроводящие оборудование, идейные для высокочастотных или высоколинейности сред.

Преимущества: Нет гистерезиса или потери вихревого тока, без магнитного насыщения, высокая линейность; Королевский дизайн исключает магнитные потери, предлагая стабильные характеристики на высоких частотах.

Недостатки: Low efficiency due to poor magnetic coupling, large size, limited to high-frequency applications (>100 кГц); Не подходит для низкочастотных или мощных сценариев.

 

2. По основному дизайну

 

Соленоидный сердечный трансформатор

Определение: Обмотки обернуты вокруг центральной конечности ядра, которая обычно представляет собой тип E-Type или UI, обычно используемый в структурах трансформатора ядра типа, где магнитный поток петли через закрытый магнитный путь.

Приложения: Распределительные трансформаторы, трансформаторы энергетики и общее промышленное\/электрическое оборудование.

Преимущества: Зрелый производственный процесс, подходящий для стандартизированного массового производства; Достаточное изоляционное пространство обеспечивает высоковольтную работу; благоприятный для систем нефтяного или воздушного охлаждения.

Недостатки: Более длинная магнитная цепь приводит к более высокому потоку утечки, немного более высокой вибрации и шуме; относительно больший след.

 

Тороидальный сердечный трансформатор

Определение: Использует магнитное ядро ​​с закрытым кольцом с обмотками, равномерно намотанными вокруг него, позволяя полностью закрытый путь магнитного потока.

Приложения: Высококачественное звуковое оборудование, медицинские приборы, точные приборы, лабораторное оборудование, электроэнергии, компактные энергоснабжения.

Преимущества: Чрезвычайно низкая магнитная утечка и электромагнитные помехи; Высокая эффективность, тихая работа; Компактная и легкая, гибкая установка.

Недостатки: Сложный процесс обмотки, более высокая стоимость производства; не подходит для высоковольтных приложений; трудно поддерживать или заменить.

 

3. по основной структуре

Специальные трансформаторы

 

1. Перекрыватели

Определение:Поставляет конкретные напряжения в единицы выпрямителя; Многопользовые конструкции уменьшают гармоники.

Приложения:Алюминиевое плавание, передача постоянного тока, мощность тяги, гальванизация.

Преимущества:Хорошо обрабатывает гармоники; стабильный выход; подходит для мощного выпрямления.

Недостатки:Высокая температура из -за гармоник; дорогие системы охлаждения.

 

2. Трансформеры печи

Определение:Поставляет низкое напряжение (10–100 В) и высокий ток (до десятков КА) для промышленных печей.

Приложения:Стальное создание, металлическое плавание, тепловая обработка.

Преимущества:Высокий, регулируемый выход тока; поддерживает частые короткие замыкания.

Недостатки:Более низкая эффективность; высокое потребление энергии; требует охлаждения.

 

3. Тестирование трансформаторов

Определение:Производит высокое напряжение (до нескольких сотен кВ) для краткосрочного изоляционного тестирования.

Приложения:Кабельное тестирование, изоляционное тестирование, заводское признание.

Преимущества:Высокий регулируемый выход; Сильная короткая перегрузка.

Недостатки:Большой размер; ограниченное время работы; Сложное обслуживание.

 

4. Сварные трансформаторы

Определение:Обеспечивает низковольтную мощность с высокой точкой для дуговой сварки; Использует магнитное шунт или реактивное сопротивление утечки для формы выхода.

Приложения:Ручная дуговая сварка, точечная сварка и строительные площадки.

Преимущества:Стабильный выход, подходящий для частых армирования; Высокая безопасность.

Недостатки:Низкий коэффициент мощности; сложный контроль; требует компенсации.

 

В этом разделе описывается классификация электрических трансформаторов через несколько измерений, включая уровень напряжения трансформатора, цель и функцию, фазы, материал ядра, конструкцию ядра, структуру ядра и среду охлаждения. Сравнительный анализ этих категорий представлен для руководства оптимальным выбором трансформаторов на основе конкретных операционных требований и экологических ограничений.