Různé typy transformátorů a aplikací

 

Základní funkce

Konverze napětí:Upravuje úrovně napětí tak, aby vyhovovaly různým systémům mřížky nebo požadavkům zařízení.

Elektrická izolace:Zabraňuje šíření poruch mezi primárním a sekundárním obvodem, což zvyšuje bezpečnost.

Účinnost přenosu:Vysoký napěťový přenos snižuje proud a ztrátu energie a zvyšuje celkovou účinnost.

 

 Klasifikace podle úrovně napětí

1. Výkonové transformátory

Klasifikace podle účelu a funkce

 

1. Výkonové transformátory

Definice:Použitý v energetických sítích k kroku napětí nahoru nebo dolů (obvykle nad 33 kV); vysoká kapacita a navržená pro nepřetržitý provoz.

Aplikace:Elektrárny, rozvody, meziprovince přenosové vedení, velké průmyslové zóny.

Výhody:Vysoká účinnost (až 99%), podporuje vysoký proud a energii, dlouhou životnost.

Nevýhody:Objemné, drahé, komplexní chladicí systémy.

 

2. Distribuční transformátory

Definice:Vyškrtněte střední napětí (10–35 kV) na nízké napětí (400\/230V) pro koncové uživatele; obvykle<2000kVA.

Aplikace:Obytné komunity, kancelářské budovy, centra, školy, nemocnice.

Výhody:Nákladově efektivní, snadno instalační a údržba; Vhodné pro venkovní nebo pólové použití.

Nevýhody:Nižší účinnost plného zatížení; Ztráta energie při lehkém zatížení; omezený rozsah napětí\/kapacity.

 

3. autotransformery

Definice:Primární a sekundární podíl část vinutí; Napětí upraveno pomocí kohoutků.

Aplikace:Spuštění motoru, regulace napětí, systémy testování výkonu.

Výhody:Kompaktní, nízké náklady, vysoká účinnost.

Nevýhody:Žádná izolace; nižší bezpečnost, větší riziko poruchy.

 

4. Transformátory nástrojů

Transformátory napětí (VTS)

Definice:Měřítko napětí pro měření\/ochranu.

Aplikace:Napěťové měřiče, ochranné relé, měření energie.

Výhody:Vysoká přesnost, elektrická izolace od vysokopěťových systémů.

Nevýhody:Sekundární nesmí být zkratován; Náklady citlivé.

 

Aktuální transformátory (CTS)

Definice:Měřítko dolů pro bezpečné měření nebo ochranu.

Aplikace:Měřiče proudu, detekce poruchového proudu, systémy ochrany.

Výhody:Přesné měření, izoluje vysoké napětí od nízkonapěťového zařízení.

Nevýhody:Sekundární nesmí být otevřený; náchylný k zbytkovému magnetismu.

 

Transformátory obecných nástrojů

Definice:Převeďte signály s vysokým napětím\/proudem na bezpečné signály nízké úrovně.

Aplikace:Rozvody, měření, ochrana relé.

Výhody:Bezpečné měření, vysoká přesnost, standardizace.

Nevýhody:Citlivý na impedanci a nasycení; vyžaduje kalibraci a správné uzemnění.

 

5. Izolační transformátory

Definice:Úplná izolace mezi primárním a sekundárním; poměr často 1: 1.

Aplikace:Zdravotnictví, datová centra, laboratoře, přesné nástroje.

Výhody:Zvyšuje bezpečnost, snižuje rušení běžného režimu a eliminuje pozemní smyčky.

Nevýhody:Obvykle nemění napětí; relativně vysoké náklady; Velká stopa.

 

Klasifikace odKapacita

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.

 

Klasifikace chlazením média

Podle chladicího média lze transformátory rozdělit na olejové transformátory a transformátory suchého typu. Poté lze transformátory suchého typu rozdělit do transformátorů typu typu pryskyřice a transformátory impregnovaných vakuovým tlakem. Transformátory impregnované vakuovým tlakem se obvykle nazývají transformátory VPI.

Srovnání transformátoru suchého typu a ponořeného olejem

 

Funkce	Transformátor suchého typu	Transformátor ponořeného olejem
Chladicí médium	Vzduch nebo jiné plyny	Transformátorový olej
Bezpečnost	Vysoké, žádné riziko požáru a výbuchu	Nízké, existuje riziko spalování a exploze ropy
Údržba	Jednoduché, není třeba pravidelně vyměňovat chladicí médium	Vyžaduje pravidelnou výměnu a údržbu oleje
Ochrana životního prostředí	Vysoké, žádné znečištění do životního prostředí	Nízké, existuje riziko úniku ropy a znečištění životního prostředí
Oblasti aplikace	Výškové budovy, metro, nemocnice atd	Venkovní rozvody, průmyslové parky atd.

 

 

Klasifikace podle fáze

 

Klasifikace podle základního materiálu a designu

 

1. Materiál jádra

 

Transformátor železa

Definice: Používá laminované křemíkové ocelové listy jako magnetické jádro k vedení magnetického toku. Konstrukce jádra často zahrnuje maskovací klouby nebo laminace krokového kola, aby se snížila neochota. Tloušťka křemíkového ocelového plechu je nepřímo úměrná provozní frekvenci (např. 0. 3 mm pro 5 0 Hz, 0,1 mm pro 400 Hz).

Aplikace: Přenos energie (50\/60 Hz systémy), liniové frekvenční napájecí zdroje, velké ovládání motoru pro vysoce výkonné elektrické systémy.

Výhody: Vysoká účinnost (95–99%), velká energetická kapacita (až do úrovně GVA), nízké náklady; Laminované konstrukce a optimalizované magnetické obvody zlepšují účinnost přeměny energie.

Nevýhody: Objemný kvůli laminovaným listům; významné ztráty při vysoké frekvenci (vířivý proud a hystereze); náchylný k vibracím a šumu. Není vhodné pro vysokofrekvenční provoz v důsledku zvýšených ztrát.

 

Transformer jádra ferritu

Definice: Jako magnetické jádro využívá ferit (keramický magnetický materiál), vhodné pro vysokofrekvenční aplikace. Ferit Mn-Zn je optimální pod 1 MHz, zatímco frekvence Feritů Ni-Zn nad 1 MHz. Teplota Curie (80–300 stupňů) určuje maximální provozní teplotu.

Aplikace: Přepínání napájecích zdrojů (např. Nabíječky telefonu), vysokofrekvenční střídače, RF obvody, elektronické balasty, které lze pro kompaktní, vysokofrekvenční zařízení s nízkou ztrátou.

Výhody: Extrémně nízké vysokofrekvenční ztráty (nad 1 MHz), kompaktní velikost, silná schopnost anti-nasazení; Materiály přizpůsobené pro specifické frekvenční pásma zajišťují vysokou účinnost přenosu.

Nevýhody: Omezená energetická kapacita (<10 kW), magnetic permeability varies with temperature, fragile and prone to cracking; performance degrades in high-temperature environments.

 

Transformátor vzduchového jádra

Definice: Postrádá magnetické jádro, spoléhá se výhradně na vzduchové nebo nemagnetické médium k přenosu magnetického toku. Efektivní v mikrovlnných frekvencích (rozsah GHz), jako jsou aplikace RFID, s použitím vícevrstvých nebo voštinových vinutí struktur ke zlepšení vazby.

Aplikace: RF komunikace (ladění antény), cívky Tesla, vysokofrekvenční měřicí přístroje, supravodivé zařízení-ideální pro vysokofrekvenční nebo vysoce linearitu.

Výhody: Žádná ztráta hystereze nebo vířivého proudu, žádná magnetická nasycení, vysoká linearita; Design beznárodnosti eliminuje magnetickou ztrátu a nabízí stabilní výkon při vysokých frekvencích.

Nevýhody: Low efficiency due to poor magnetic coupling, large size, limited to high-frequency applications (>100 kHz); Není vhodné pro nízkofrekvenční nebo vysoce výkonné scénáře.

 

2. designem jádra

 

Transformátor solenoidního jádra

Definice: Vinutí jsou omotana kolem centrální končetiny jádra, což je obvykle typ E nebo typu uživatelského rozhraní, běžně používaný v transformátorových strukturách typu jádra, kde se magnetický tok protíná uzavřenou magnetickou cestou.

Aplikace: Distribuční transformátory, výkonové transformátory a obecná průmyslová\/elektrická zařízení.

Výhody: Zralý výrobní proces, vhodný pro standardizovanou hromadnou výrobu; Dostatek izolačního prostoru umožňuje provoz vysokého napětí; příznivé pro systémy chlazení oleje nebo vzduchu.

Nevýhody: Delší magnetický obvod vede k vyššímu toku úniku, mírně vyšší vibraci a šumu; relativně větší stopa.

 

Transformátor toroidního jádra

Definice: Používá magnetické jádro s uzavřeným kruhem s vinutím rovnoměrně navinutím kolem něj, což umožňuje plně uzavřenou cestu magnetického toku.

Aplikace: Špičkové zvukové vybavení, zdravotnické prostředky, přesné nástroje, laboratorní vybavení, napájecí adaptéry, kompaktní napájecí zdroje.

Výhody: Extrémně nízký magnetický únik a elektromagnetické rušení; vysoká účinnost, tichý provoz; Kompaktní a lehká, flexibilní instalace.

Nevýhody: Komplexní proces vinutí, vyšší výrobní náklady; Nevhodné pro aplikace s vysokým napětím; je obtížné udržovat nebo nahradit.

 

3. Struktura jádra

Speciální transformátory

 

1. Transformátory usměrňovače

Definice:Dodává specifická napětí na jednotky usměrňovače; VÝZNAMY VÍCE SLUŽBY Snižují harmonické.

Aplikace:Hliníkové tavení, převodovka DC, trakční síla, elektrické.

Výhody:Dobře zpracovává harmonické; stabilní výstup; vhodné pro vysoce výkonnou rektifikaci.

Nevýhody:Vysoké teplo v důsledku harmonických; drahé chladicí systémy.

 

2. Transformátory pece

Definice:Dodává nízké napětí (10–100 V) a vysoký proud (až do desítek Ka) pro průmyslové pece.

Aplikace:Ocelové tvorby, tavení kovu, tepelné zpracování.

Výhody:Vysoký, nastavitelný výstup proudu; Podporuje časté zkraty.

Nevýhody:Nižší účinnost; vysoká spotřeba energie; vyžaduje chlazení.

 

3. testování transformátorů

Definice:Pro krátkodobé izolační testování produkuje vysoké napětí (až několik set kV).

Aplikace:Testování kabelů, testování izolace, testování přijímání továrny.

Výhody:Vysoký nastavitelný výstup; Silná kapacita přetížení.

Nevýhody:Velká velikost; omezený provozní doba; Složitá údržba.

 

4. Transformátory svařování

Definice:Poskytuje nízkonapěťové, vysokoprůhledné síly pro svařování oblouku; Používá magnetický zkrat nebo únik reaktance na výstup tvaru.

Aplikace:Manuální svařování oblouku, svařování spot a staveniště.

Výhody:Stabilní výstup, vhodný pro časté oblouky; vysoká bezpečnost.

Nevýhody:Nízký účinek; Komplexní kontrola; vyžaduje kompenzaci.

 

Tato část nastiňuje klasifikaci elektrických transformátorů prostřednictvím více rozměrů, včetně úrovně napětí, účelu a funkce transformátoru, fází, materiálu jádra, designu jádra, struktury jádra a chlazení. Je poskytnuta srovnávací analýza těchto kategorií pro vedení optimálního výběru transformátoru na základě specifických provozních požadavků a environmentálních omezení.