Výkonové transformátory: menovité prevádzkové režimy a hodnoty

Nominálny režim prevádzky

Menovitý pracovný režim transformátora je režim, pre ktorý bol transformátor výrobcom navrhnutý. Určujúcimi podmienkami pre nominálny režim prevádzky transformátora sú: menovité napätie, výkon, prúdy a frekvencia uvedené na jeho typovom štítku, ako aj menovité podmienky chladiaceho média.

Menovité napätie vinutia

Menovité napätia vinutí transformátora sú tie napätia, pri ktorých sú navrhnuté pre normálnu prevádzku. Pre znižovacie transformátory sa menovité napätia primárnych vinutí rovnajú menovitým napätiam zodpovedajúcich elektrických sietí, t.j. elektrické prijímače.

Pre stupňovité a znižovacie transformátory pripojené priamo na prípojnice alebo svorky generátora sú menovité napätia primárnych vinutí o 5 % vyššie ako menovité napätia zodpovedajúcej siete.V sekundárnych vinutiach je menovité fázové napätie získané na svorkách sekundárnych vinutí transformátora, keď je bez záťaže a keď je menovité primárne napätie privedené na svorky primárneho vinutia.

Prekročenie napätia privádzaného na svorky hlavného výstupu alebo ktorejkoľvek vetvy primárneho vinutia nie je povolené o viac ako + 5% napätia uvedeného na typovom štítku transformátora pre hlavný výstup alebo pre túto vetvu.

Menovitá pevnosť

Menovitý výkon transformátora je výkon, pri ktorom môže byť transformátor nepretržite zaťažovaný počas celej jeho životnosti, zvyčajne sa predpokladá v rozmedzí 20 – 25 rokov.

Menovitý výkon transformátora súvisí s teplotnými podmienkami, to znamená, že závisí od prípustnej teploty ohrevu jeho vinutí, od podmienok chladenia transformátora atď. Zoznámime sa s týmito teplotnými podmienkami podrobnejšie.

Väčšina transformátorov je chladená olejom ("olejové" transformátory). V takýchto transformátoroch sú magnetické jadrá s vinutiami umiestnené v oceľových nádržiach naplnených transformátorovým olejom, čo je minerálny izolačný olej získaný z ropy. Teplo uvoľnené vo vinutí a magnetickom jadre transformátora pri jeho prevádzke sa pomocou oleja prenáša na médium chladiace transformátor - vzduch (chladenie vzduchom) alebo vodu (chladenie vodou).

Pri vzduchom chladených olejových transformátoroch inštalovaných v oblastiach, kde najvyššia teplota vzduchu dosahuje + 35 ° C, by priemerný nárast teploty vinutí nad teplotu vzduchu nemal prekročiť + 70 ° C (merané odporovou metódou).Pri transformátoroch pre domácnosť zodpovedá nárast teploty vinutia + 70 ° C ich menovitému zaťaženiu. Pri teplote vzduchu + 35 ° C je priemerná teplota ohrevu vinutí transformátora 70 ° + 35 ° = 105 ° C.

Ak sa počas prevádzky teplota ohrevu vinutia transformátora neustále udržiava na + 105 ° C, potom, ako ukazujú štúdie výrobcov, jeho životnosť nepresiahne niekoľko rokov. Pri menovitom zaťažení transformátora však bude teplota ohrevu vinutí + 105 ° C konštantná iba vtedy, ak je teplota vzduchu konštantná, rovná + 35 ° C.

V skutočnosti nie je teplota okolitého vzduchu nikdy konštantná, ale mení sa ako počas dňa, tak aj počas roka, preto sa teplota ohrevu vinutí transformátora pohybuje v rozmedzí od + 105 °C po nejakú nižšiu hodnotu. Tým sa prirodzene predlžuje životnosť transformátora. Preto vyššie uvedenú maximálnu teplotu vinutia + 105 °C treba chápať ako hornú hranicu priemernej teploty, meranej odporom, prípustnú pre bezpečnú prevádzku transformátora niekoľko hodín denne počas tých relatívne málo dní, kedy teplota okolia dosahuje maximálne +35°C.

V transformátoroch bez nútenej cirkulácie oleja by najväčší nárast teploty horných vrstiev oleja (na kryte) nad teplotu okolia nemal presiahnuť 60 °C. Pri teplote okolia + 35 °C to zodpovedá najviac vysokým pozorovaná (teplomerom) teplota oleja + 95 °C.Pre transformátory s núteným obehom oleja, napríklad s olejovo-vodným chladením, je povolená teplota oleja na vstupe do olejového chladiča nie vyššia ako 70 °C. Pre transformátory s olejovo-vzduchovým chladením sa maximálna prípustná teplota oleja určuje z výrobca.

Menovitý výkon transformátora by sa teda mal chápať ako výkon, do ktorého môže byť transformátor inštalovaný vonku trvalo zaťažený pri nominálnych teplotných podmienkach chladiaceho média chladením vzduchom, definovaným ako teplota vzduchu, ktorá sa mení. prirodzene počas roka. Pre ostatné typy chladenia určujú nominálne teplotné podmienky chladiaceho média výrobcovia transformátorov.

Všimnite si, že predtým bol menovitý výkon transformátorov inštalovaných vonku prepočítaný v závislosti od priemernej ročnej teploty chladiaceho vzduchu. V dôsledku prepočtu sa pri priemernej ročnej teplote okolia nižšej ako + 5 ° C menovitý výkon transformátora zvyšuje a pri priemernej ročnej teplote nad + 5 ° C sa naopak znižuje.

Štúdie vplyvu viskozity oleja na chladenie transformátorov ukazujú, že takýto prepočet nie je potrebný, pretože pri nízkej teplote vzduchu sa viskozita oleja zvyšuje, v dôsledku čoho sa zhoršuje prenos tepla z vinutia a pri zvýšenej teplote vzduchu. , naopak, viskozita oleja klesá a prenos tepla z vinutia transformátora sa zvyšuje.

Okrem vonkajších inštalácií sa vzduchom chladené transformátory často umiestňujú do uzavretých nevykurovaných miestností — komôr, v ktorých je zvyčajne zabezpečené prirodzené vetranie s prívodom studeného vzduchu a odvodom ohriateho vzduchu cez špeciálne vetracie otvory v spodnej a hornej časti. komore, resp. Napriek vetraniu sú podmienky chladenia transformátorov v komorách stále horšie ako tie, ktoré sú inštalované vonku, čo trochu znižuje ich životnosť. Transformátory inštalované v komorách s prirodzeným vetraním však možno nepretržite nabíjať ich menovitým výkonom pri priemerných ročných teplotách vzduchu v komorách do 20 °C.

Nominálne prúdy primárneho a sekundárneho vinutia transformátora sa nazývajú prúdy určené menovitými výkonmi príslušných vinutí.

Pri nominálnom zaťažení rozumieme zaťaženiu rovnému menovitému prúdu.

V režime prevádzky transformátora bez preťaženia v akejkoľvek polohe prepínača, ako aj pre akékoľvek hodnoty napätia dodávaného do primárneho vinutia (ale nie vyššie ako + 5% hodnoty napätia tohto kohútika), sekundárne vinutie transformátora nesmie byť zaťažené viac ako menovitý prúd.