Διαφορετικοί τύποι μετασχηματιστών και εφαρμογών

 

Βασικές λειτουργίες

Μετατροπή τάσης:Ρυθμίζει τα επίπεδα τάσης που ταιριάζουν σε διαφορετικά συστήματα πλέγματος ή απαιτήσεις συσκευής.

Ηλεκτρική απομόνωση:Αποτρέπει τη διάδοση των σφάλματος μεταξύ πρωτογενών και δευτερογενών κυκλωμάτων, ενισχύοντας την ασφάλεια.

Απόδοση μετάδοσης:Η μετάδοση υψηλής τάσης μειώνει την απώλεια ρεύματος και ενέργειας γραμμής, βελτιώνοντας τη συνολική αποτελεσματικότητα.

 

 Ταξινόμηση κατά επίπεδο τάσης

1. Μετασχηματιστές ισχύος

Ταξινόμηση ανά σκοπό και λειτουργία

 

1. Μετασχηματιστές ισχύος

Ορισμός:Που χρησιμοποιούνται σε δίκτυα ηλεκτρικής ενέργειας για να βήμα την τάση προς τα πάνω ή προς τα κάτω (συνήθως πάνω από 33kV). υψηλή χωρητικότητα και σχεδιασμένο για συνεχή λειτουργία.

Εφαρμογές:Μονάδες ρεύματος, υποσταθμοί, γραμμές μεταφοράς μεταξύ των επενδύσεων, μεγάλες βιομηχανικές ζώνες.

Φόντα:Υψηλή απόδοση (έως 99%), υποστηρίζει υψηλό ρεύμα και ισχύ, μακρά διάρκεια ζωής.

Μειονεκτήματα:Ογκώδη, ακριβά, σύνθετα συστήματα ψύξης.

 

2. Μετασχηματιστές διανομής

Ορισμός:Να μειώσει τη μέση τάση (10-35kV) σε χαμηλή τάση (400\/230V) για τους τελικούς χρήστες. τυπικά<2000kVA.

Εφαρμογές:Οικιστικές κοινότητες, κτίρια γραφείων, εμπορικά κέντρα, σχολεία, νοσοκομεία.

Φόντα:Οικονομικά αποδοτικό, εύκολο στην εγκατάσταση και συντήρηση. Κατάλληλο για υπαίθρια ή τοποθετημένη χρήση από τον πόλο.

Μειονεκτήματα:Χαμηλότερη απόδοση πλήρους φορτίου. απώλεια ενέργειας κάτω από φορτίο ελαφρού? Περιορισμένη τάση\/εύρος χωρητικότητας.

 

3. Αυτοταμυνούδες

Ορισμός:Πρωτοβάθμια και δευτερεύουσα μετοχή μέρος της περιέλιξης · Η τάση ρυθμίζεται με βρύσες.

Εφαρμογές:Αρχή κινητήρα, ρύθμιση τάσης, συστήματα δοκιμών ισχύος.

Φόντα:Συμπαγές, χαμηλό κόστος, υψηλή απόδοση.

Μειονεκτήματα:Χωρίς απομόνωση. χαμηλότερη ασφάλεια, μεγαλύτερο κίνδυνο βλάβης.

 

4. Μετασχηματιστές οργάνων

Μετασχηματιστές τάσης (VTS)

Ορισμός:Μείωση της τάσης για τη μέτρηση\/προστασία.

Εφαρμογές:Μετρητές τάσης, ρελέ προστασίας, μέτρηση ενέργειας.

Φόντα:Υψηλή ακρίβεια, ηλεκτρική απομόνωση από συστήματα υψηλής τάσης.

Μειονεκτήματα:Η δευτεροβάθμια δεν πρέπει να είναι βραχυκυκλωμένη. ευαίσθητο στο κόστος.

 

Τρέχοντες μετασχηματιστές (CTS)

Ορισμός:Μείωση του ρεύματος για ασφαλή μέτρηση ή προστασία.

Εφαρμογές:Τρέχοντες μετρητές, ανίχνευση ρεύματος σφάλματος, συστήματα προστασίας.

Φόντα:Ακριβής μέτρηση, απομονωτά υψηλής τάσης από εξοπλισμό χαμηλής τάσης.

Μειονεκτήματα:Η δευτεροβάθμια δεν πρέπει να είναι ανοιχτή. επιρρεπής σε υπολειμματικό μαγνητισμό.

 

Γενικοί μετασχηματιστές οργάνων

Ορισμός:Μετατρέψτε τα σήματα υψηλής τάσης\/ρεύματος σε ασφαλή σήματα χαμηλού επιπέδου.

Εφαρμογές:Υποσταθμοί, μέτρηση, προστασία ρελέ.

Φόντα:Ασφαλής μέτρηση, υψηλή ακρίβεια, τυποποίηση.

Μειονεκτήματα:Ευαίσθητο στην αντίσταση και τον κορεσμό. απαιτεί βαθμονόμηση και σωστή γείωση.

 

5. Μετασχηματιστές απομόνωσης

Ορισμός:Πλήρη απομόνωση μεταξύ πρωτογενούς και δευτερογενούς. Συχνά αναλογία 1: 1.

Εφαρμογές:Ιατρικές συσκευές, κέντρα δεδομένων, εργαστήρια, όργανα ακριβείας.

Φόντα:Ενισχύει την ασφάλεια, μειώνει την παρεμβολή κοινής λειτουργίας και εξαλείφει τους βρόχους εδάφους.

Μειονεκτήματα:Συνήθως δεν αλλάζει τάση. σχετικά υψηλό κόστος. μεγάλο αποτύπωμα.

 

Ταξινόμηση κατάΙκανότητα

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.

 

Ταξινόμηση με μέσο ψύξης

Σύμφωνα με το μέσο ψύξης, οι μετασχηματιστές μπορούν να χωριστούν σε μετασχηματιστές με εμβάπτιση πετρελαίου και μετασχηματιστές ξηρού τύπου. Στη συνέχεια, οι μετασχηματιστές ξηρού τύπου μπορούν να χωριστούν σε μετασχηματιστές τύπου χύτευσης ρητίνης και μετασχηματιστές εμποτισμού πίεσης κενού. Οι μετασχηματιστές που εμπίπτουν στην πίεση κενού ονομάζονται συνήθως μετασχηματιστές VPI.

Σύγκριση μεταξύ ξηρού τύπου και μετασχηματιστή βυθισμένου πετρελαίου

 

Χαρακτηριστικά	Μετασχηματιστής ξηρού τύπου	Μετασχηματιστής με πετρέλαιο
Μέσο ψύξης	Αέρας ή άλλα αέρια	Λάδι μετασχηματιστή
Ασφάλεια	Υψηλός, κανένας κίνδυνος πυρκαγιάς και έκρηξης	Χαμηλή, υπάρχει κίνδυνος καύσης και έκρηξης πετρελαίου
Συντήρηση	Απλό, δεν χρειάζεται να αντικαταστήσετε τακτικά το μέσο ψύξης	Απαιτεί τακτική αντικατάσταση και συντήρηση πετρελαίου
Προστασία στο περιβάλλον	Υψηλή, χωρίς ρύπανση στο περιβάλλον	Χαμηλή, υπάρχει κίνδυνος διαρροής πετρελαίου και ρύπανσης του περιβάλλοντος
Περιοχές εφαρμογής	Υψηλά κτίρια, υπόγειες διαδρομές, νοσοκομεία κ.λπ.	Υπαίθριοι υποσταθμοί, βιομηχανικά πάρκα κ.λπ.

 

 

Ταξινόμηση ανά φάση

 

Ταξινόμηση με υλικό και σχεδιασμό πυρήνα

 

1. Με υλικό πυρήνα

 

Μετασχηματιστής πυρήνα σιδήρου

Ορισμός: Χρησιμοποιεί φύλλα από χάλυβα σιλικόνων ως μαγνητικό πυρήνα για να καθοδηγήσει τη μαγνητική ροή. Ο βασικός σχεδιασμός περιλαμβάνει συχνά αρθρώσεις Mitred ή Lap Lap για τη μείωση της απροθυμίας. Το πάχος του φύλλου χάλυβα πυριτίου είναι αντιστρόφως ανάλογο της συχνότητας λειτουργίας (π.χ. 0 3 mm για 5 0 Hz, 0,1 mm για 400 Hz).

Αιτήσεις: Μετάδοση ισχύος (50\/60 Hz Systems), τροφοδοτικά γραμμής συχνότητας, μεγάλα ηλεκτρικά συστήματα υψηλής ισχύος, ευαίσθητα στο κόστος.

Φόντα: Υψηλή απόδοση (95-99%), μεγάλη χωρητικότητα ισχύος (μέχρι επίπεδο GVA), χαμηλό κόστος. Ο πλαστικοποιημένος σχεδιασμός και τα βελτιστοποιημένα μαγνητικά κυκλώματα βελτιώνουν την αποτελεσματικότητα της μετατροπής ενέργειας.

Μειονεκτήματα: Ογκώδες λόγω ελασματοποιημένων φύλλων. σημαντικές απώλειες σε υψηλή συχνότητα (ρεύμα Eddy και υστέρηση). επιρρεπής σε κραδασμούς και θόρυβο. Δεν είναι κατάλληλη για λειτουργία υψηλής συχνότητας λόγω αυξημένων ζημιών.

 

Μετασχηματιστής πυρήνα φερρίτη

Ορισμός: Χρησιμοποιεί το φερρίτη (κεραμικό μαγνητικό υλικό) ως μαγνητικό πυρήνα, κατάλληλο για εφαρμογές υψηλής συχνότητας. Το Mn-Zn Ferrite είναι βέλτιστο κάτω από 1 MHz, ενώ οι συχνότητες Ni-Zn Ferrite κοστίζουν πάνω από 1 MHz. Η θερμοκρασία Curie (80-300 βαθμούς) καθορίζει τη μέγιστη θερμοκρασία λειτουργίας.

Αιτήσεις: Εξοικονόμηση τροφοδοσίας (π.χ. φορτιστές τηλεφώνου), μετατροπείς υψηλής συχνότητας, κυκλώματα RF, ηλεκτρονικά στραγγαλιστικά έλατα για συμπαγείς συσκευές χαμηλής απώλειας, υψηλής συχνότητας.

Φόντα: Εξαιρετικά χαμηλές απώλειες υψηλής συχνότητας (πάνω από 1 MHz), συμπαγές μέγεθος, ισχυρή ικανότητα κατά της κατάστασης. Τα υλικά προσαρμοσμένα για συγκεκριμένες ζώνες συχνοτήτων εξασφαλίζουν υψηλή απόδοση μετάδοσης.

Μειονεκτήματα: Περιορισμένη χωρητικότητα ισχύος (<10 kW), magnetic permeability varies with temperature, fragile and prone to cracking; performance degrades in high-temperature environments.

 

Μετασχηματιστής αέρα

Ορισμός: Στερείται μαγνητικού πυρήνα, βασιζόμενη εξ ολοκλήρου σε αέρα ή μη μαγνητικά μέσα για τη μετάδοση μαγνητικής ροής. Αποτελεσματικές σε συχνότητες μικροκυμάτων (εύρος GHz), όπως εφαρμογές RFID, χρησιμοποιώντας δομές περιέλιξης πολλαπλών στρώσεων ή κηρήθρας για τη βελτίωση της σύζευξης.

Αιτήσεις: Επικοινωνία RF (συντονισμός κεραίας), πηνία Tesla, όργανα μέτρησης υψηλής συχνότητας, υπεραγωγώντας εξοπλισμό-ιδανικό για περιβάλλοντα υψηλής συχνότητας ή υψηλής γραμμής.

Φόντα: Καμία υστέρηση ή απώλεια ρεύματος Eddy, χωρίς μαγνητικό κορεσμό, υψηλή γραμμικότητα. Το Coreless Design εξαλείφει τη μαγνητική απώλεια, προσφέροντας σταθερή απόδοση σε υψηλές συχνότητες.

Μειονεκτήματα: Low efficiency due to poor magnetic coupling, large size, limited to high-frequency applications (>100 kHz); Δεν είναι κατάλληλο για σενάρια χαμηλής συχνότητας ή υψηλής ισχύος.

 

2. Με τον βασικό σχεδιασμό

 

Μετασχηματιστής σωληνοειδούς πυρήνα

Ορισμός: Οι περιελίξεις είναι τυλιγμένες γύρω από ένα κεντρικό άκρο του πυρήνα, το οποίο είναι συνήθως τύπου e ή ui, που χρησιμοποιείται συνήθως σε δομές μετασχηματιστών τύπου πυρήνα όπου η μαγνητική ροή βρόχων μέσω κλειστής μαγνητικής διαδρομής.

Αιτήσεις: Μετασχηματιστές διανομής, μετασχηματιστές ισχύος και γενικός βιομηχανικός\/ηλεκτρικός εξοπλισμός.

Φόντα: Ώριμη διαδικασία κατασκευής, κατάλληλη για τυποποιημένη μαζική παραγωγή. Ο αρκετός χώρος μόνωσης επιτρέπει τη λειτουργία υψηλής τάσης. ευνοϊκά για συστήματα ψύξης πετρελαίου ή αέρα.

Μειονεκτήματα: Το μεγαλύτερο μαγνητικό κύκλωμα οδηγεί σε υψηλότερη ροή διαρροής, ελαφρώς υψηλότερη δόνηση και θόρυβο. Σχετικά μεγαλύτερο αποτύπωμα.

 

Μετασχηματιστής στρογγυλού πυρήνα

Ορισμός: Χρησιμοποιεί έναν μαγνητικό πυρήνα κλειστού δακτυλίου με περιελίξεις ομοιόμορφα τραυματισμό γύρω του, επιτρέποντας μια πλήρως κλειστή διαδρομή μαγνητικής ροής.

Αιτήσεις: Εξοπλισμός ήχου υψηλού επιπέδου, ιατρικές συσκευές, όργανα ακριβείας, εργαστηριακός εξοπλισμός, προσαρμογείς ισχύος, συμπαγή τροφοδοτικά.

Φόντα: Εξαιρετικά χαμηλή μαγνητική διαρροή και ηλεκτρομαγνητική παρεμβολή. υψηλή απόδοση, ήσυχη λειτουργία. συμπαγής και ελαφριά, ευέλικτη εγκατάσταση.

Μειονεκτήματα: Σύνθετη διαδικασία περιέλιξης, υψηλότερο κόστος κατασκευής. ακατάλληλο για εφαρμογές υψηλής τάσης. δύσκολο να διατηρηθεί ή να αντικατασταθεί.

 

3. Με τη δομή του πυρήνα

Ειδικοί μετασχηματιστές

 

1. Μετασχηματιστές ανορθωτή

Ορισμός:Προμηθεύει συγκεκριμένες τάσεις σε μονάδες ανορθωτή. Τα σχέδια πολλαπλών περιόδων μειώνουν τις αρμονικές.

Εφαρμογές:Η τήρηση του αλουμινίου, η μετάδοση DC, η ισχύς έλξης, η ηλεκτρολυτική.

Φόντα:Χειρίζεται τις αρμονικές καλά. σταθερή έξοδος · κατάλληλο για διόρθωση υψηλής ισχύος.

Μειονεκτήματα:Υψηλή θερμότητα λόγω αρμονικών. Ακριτά συστήματα ψύξης.

 

2. Μετασχηματιστές φούρνου

Ορισμός:Προμηθεύει χαμηλή τάση (10-100V) και υψηλό ρεύμα (μέχρι δεκάδες KA) για βιομηχανικούς κλιβάνους.

Εφαρμογές:Χάλυβα, μεταλλική τήξη, θερμική επεξεργασία.

Φόντα:Υψηλή, ρυθμιζόμενη έξοδος ρεύματος. Υποστηρίζει συχνές βραχυκύκλωμα.

Μειονεκτήματα:Χαμηλότερη απόδοση. κατανάλωση υψηλής ενέργειας · απαιτεί ψύξη.

 

3. Μετασχηματιστές δοκιμών

Ορισμός:Παράγει υψηλή τάση (έως και αρκετές εκατοντάδες KV) για βραχυπρόθεσμη δοκιμή μόνωσης.

Εφαρμογές:Δοκιμές καλωδίων, δοκιμές μόνωσης, δοκιμές αποδοχής εργοστασίου.

Φόντα:Υψηλή ρυθμιζόμενη έξοδο. Ισχυρή χωρητικότητα υπερφόρτωσης βραχυπρόθεσμου.

Μειονεκτήματα:Μεγάλο μέγεθος? περιορισμένος χρόνος λειτουργίας · σύνθετη συντήρηση.

 

4. Μετασχηματιστές συγκόλλησης

Ορισμός:Παρέχει ισχύ χαμηλής τάσης, υψηλού ρεύματος για τη συγκόλληση ARC. Χρησιμοποιεί μαγνητική διακλάδωση ή αντίδραση διαρροής για να διαμορφώσει την έξοδο.

Εφαρμογές:Χειροκίνητη συγκόλληση τόξου, συγκόλληση σημείων και εργοτάξια.

Φόντα:Σταθερή έξοδος, κατάλληλη για συχνή τόξο. υψηλή ασφάλεια.

Μειονεκτήματα:Συντελεστής χαμηλής ισχύος · σύνθετος έλεγχος. απαιτεί αποζημίωση.

 

Αυτή η ενότητα περιγράφει την ταξινόμηση των ηλεκτρικών μετασχηματιστών μέσω πολλαπλών διαστάσεων, συμπεριλαμβανομένου του επιπέδου τάσης του μετασχηματιστή, του σκοπού και της λειτουργίας, των φάσεων, του υλικού πυρήνα, του σχεδιασμού του πυρήνα, της δομής του πυρήνα και του μέσου ψύξης. Μια συγκριτική ανάλυση αυτών των κατηγοριών παρέχεται για να καθοδηγήσει τη βέλτιστη επιλογή μετασχηματιστή με βάση συγκεκριμένες λειτουργικές απαιτήσεις και περιβαλλοντικούς περιορισμούς.