Μετασχηματιστές ισχύος: ονομαστικοί τρόποι λειτουργίας και τιμές

Ονομαστικός τρόπος λειτουργίας

Ο ονομαστικός τρόπος λειτουργίας του μετασχηματιστή είναι ο τρόπος για τον οποίο σχεδιάστηκε ο μετασχηματιστής από τον κατασκευαστή. Καθοριστικές συνθήκες για τον ονομαστικό τρόπο λειτουργίας του μετασχηματιστή είναι: η ονομαστική τάση, η ισχύς, τα ρεύματα και η συχνότητα που αναγράφονται στην πινακίδα του, καθώς και οι ονομαστικές συνθήκες του ψυκτικού μέσου.

Ονομαστική τάση των περιελίξεων

Οι ονομαστικές τάσεις των περιελίξεων του μετασχηματιστή είναι εκείνες οι τάσεις στις οποίες έχουν σχεδιαστεί για κανονική λειτουργία. Για τους μετασχηματιστές υποβάθμισης, οι ονομαστικές τάσεις των πρωτευόντων περιελίξεων είναι ίσες με τις ονομαστικές τάσεις των αντίστοιχων ηλεκτρικών δικτύων, δηλ. ηλεκτρικούς δέκτες.

Για μετασχηματιστές ανύψωσης και κατεβάσματος που συνδέονται απευθείας με τους ζυγούς ή τους ακροδέκτες της γεννήτριας, οι ονομαστικές τάσεις των πρωτευόντων περιελίξεων είναι 5% υψηλότερες από τις ονομαστικές τάσεις του αντίστοιχου δικτύου.Στις δευτερεύουσες περιελίξεις, η ονομαστική είναι η τάση φάσης που λαμβάνεται στους ακροδέκτες των δευτερευόντων περιελίξεων του μετασχηματιστή όταν είναι χωρίς φορτίο και όταν η ονομαστική κύρια τάση εφαρμόζεται στους ακροδέκτες του πρωτεύοντος τυλίγματος.

Η υπέρβαση της τάσης που παρέχεται στους ακροδέκτες της κύριας εξόδου ή οποιουδήποτε κλάδου της κύριας περιέλιξης επιτρέπεται όχι περισσότερο από + 5% της τάσης που αναγράφεται στην πινακίδα τύπου του μετασχηματιστή για την κύρια έξοδο ή για αυτόν τον κλάδο.

Ονομαστική δύναμη

Η ονομαστική ισχύς ενός μετασχηματιστή είναι η ισχύς με την οποία ο μετασχηματιστής μπορεί να φορτωθεί συνεχώς καθ 'όλη τη διάρκεια ζωής του, συνήθως υποτίθεται ότι είναι της τάξης των 20-25 ετών.

Η ονομαστική ισχύς του μετασχηματιστή σχετίζεται με τις συνθήκες θερμοκρασίας, δηλαδή εξαρτάται από την επιτρεπόμενη θερμοκρασία θέρμανσης των περιελίξεων του, από τις συνθήκες ψύξης του μετασχηματιστή κ.λπ. Ας γνωρίσουμε αυτές τις συνθήκες θερμοκρασίας λεπτομερέστερα.

Οι περισσότεροι μετασχηματιστές ψύχονται με λάδι (μετασχηματιστές "ελαίου"). Σε τέτοιους μετασχηματιστές, οι μαγνητικοί πυρήνες με περιελίξεις βρίσκονται σε χαλύβδινες δεξαμενές γεμάτες με λάδι μετασχηματιστή, το οποίο είναι ένα ορυκτό μονωτικό λάδι που προέρχεται από πετρέλαιο. Η θερμότητα που απελευθερώνεται στις περιελίξεις και στον μαγνητικό πυρήνα του μετασχηματιστή κατά τη λειτουργία του μεταφέρεται με τη βοήθεια λαδιού στο μέσο ψύξης του μετασχηματιστή - αέρα (αέρα ψύξη) ή νερό (ψύξη νερού).

Για αερόψυκτους μετασχηματιστές λαδιού που είναι εγκατεστημένοι σε περιοχές όπου η υψηλότερη θερμοκρασία αέρα φτάνει τους + 35 ° C, η μέση άνοδος θερμοκρασίας των περιελίξεων πάνω από τη θερμοκρασία του αέρα δεν πρέπει να υπερβαίνει τους + 70 ° C (μετρούμενη με τη μέθοδο αντίστασης).Για οικιακούς μετασχηματιστές, η αύξηση της θερμοκρασίας των περιελίξεων, ίση με + 70 ° C, αντιστοιχεί στο ονομαστικό τους φορτίο. Σε θερμοκρασία αέρα + 35 ° C, η μέση θερμοκρασία θέρμανσης των περιελίξεων του μετασχηματιστή είναι 70 ° + 35 ° = 105 ° C.

Εάν κατά τη λειτουργία η θερμοκρασία θέρμανσης των περιελίξεων του μετασχηματιστή διατηρείται συνεχώς στους + 105 ° C, τότε, όπως δείχνουν οι μελέτες των κατασκευαστών, η διάρκεια ζωής του δεν θα υπερβαίνει τα πολλά χρόνια. Ωστόσο, στο ονομαστικό φορτίο του μετασχηματιστή, η θερμοκρασία θέρμανσης των περιελίξεων + 105 ° C θα είναι σταθερή μόνο εάν η θερμοκρασία του αέρα είναι σταθερή, ίση με + 35 ° C.

Στην πραγματικότητα, η θερμοκρασία του αέρα περιβάλλοντος δεν είναι ποτέ σταθερή, αλλά αλλάζει τόσο κατά τη διάρκεια της ημέρας όσο και κατά τη διάρκεια του έτους, γι 'αυτό η θερμοκρασία θέρμανσης των περιελίξεων του μετασχηματιστή ποικίλλει στην περιοχή από + 105 ° C έως κάποια χαμηλότερη τιμή. Αυτό επεκτείνει φυσικά τη διάρκεια ζωής του μετασχηματιστή. Επομένως, η προαναφερθείσα μέγιστη θερμοκρασία περιέλιξης + 105 ° C θα πρέπει να γίνει κατανοητή ως το ανώτατο όριο της μέσης θερμοκρασίας, μετρούμενο με αντίσταση, που είναι αποδεκτό για την ασφαλή λειτουργία του μετασχηματιστή για αρκετές ώρες την ημέρα κατά τη διάρκεια εκείνων των σχετικά λίγων ημερών που η θερμοκρασία περιβάλλοντος φτάνει το μέγιστο + 35 ° C.

Σε μετασχηματιστές χωρίς εξαναγκασμένη κυκλοφορία λαδιού, η μεγαλύτερη αύξηση θερμοκρασίας των ανώτερων στρωμάτων λαδιού (στο κάλυμμα) πάνω από τη θερμοκρασία περιβάλλοντος δεν πρέπει να υπερβαίνει τους 60 ° C. Σε θερμοκρασία περιβάλλοντος + 35 ° C, αυτή αντιστοιχεί στην υψηλότερη παρατηρούμενη (με θερμόμετρο) θερμοκρασία λαδιού + 95 ° C.Για μετασχηματιστές με εξαναγκασμένη κυκλοφορία λαδιού, για παράδειγμα με ψύξη λαδιού-νερού, η θερμοκρασία λαδιού στην είσοδο του ψυγείου λαδιού επιτρέπεται όχι μεγαλύτερη από 70 ° C. Για μετασχηματιστές με ψύξη λαδιού-αέρα, η μέγιστη επιτρεπόμενη θερμοκρασία λαδιού καθορίζεται από ο κατασκευαστής.

Ως εκ τούτου, η ονομαστική ισχύς του μετασχηματιστή θα πρέπει να γίνει κατανοητή ως η ισχύς μέχρι την οποία μπορεί να φορτωθεί μόνιμα ένας μετασχηματιστής που είναι εγκατεστημένος σε εξωτερικούς χώρους, υπό ονομαστικές συνθήκες θερμοκρασίας του ψυκτικού μέσου, με ψύξη αέρα, που ορίζεται ως η θερμοκρασία του αέρα που ποικίλλει φυσικά κατά τη διάρκεια του έτους. Για άλλους τύπους ψύξης, οι συνθήκες ονομαστικής θερμοκρασίας του ψυκτικού μέσου καθορίζονται από τους κατασκευαστές του μετασχηματιστή.

Σημειώστε ότι προηγουμένως η ονομαστική ισχύς των μετασχηματιστών που ήταν εγκατεστημένοι σε εξωτερικούς χώρους υπολογιζόταν εκ νέου ανάλογα με τη μέση ετήσια θερμοκρασία του αέρα ψύξης. Ως αποτέλεσμα του επανυπολογισμού, σε μέση ετήσια θερμοκρασία περιβάλλοντος μικρότερη από + 5 ° C, η ονομαστική ισχύς του μετασχηματιστή αυξάνεται και σε μέση ετήσια θερμοκρασία πάνω από + 5 ° C, αντίθετα, μειώνεται.

Οι μελέτες της επίδρασης του ιξώδους λαδιού στην ψύξη των μετασχηματιστών δείχνουν ότι ένας τέτοιος επανυπολογισμός δεν είναι απαραίτητος, καθώς σε χαμηλή θερμοκρασία αέρα το ιξώδες του λαδιού αυξάνεται, με αποτέλεσμα η μεταφορά θερμότητας από τις περιελίξεις να επιδεινώνεται και σε αυξημένη θερμοκρασία αέρα , αντίθετα, το ιξώδες του λαδιού μειώνεται και η μεταφορά θερμότητας από τις περιελίξεις του μετασχηματιστή αυξάνεται.

Εκτός από τις υπαίθριες εγκαταστάσεις, οι αερόψυκτοι μετασχηματιστές τοποθετούνται συχνά σε κλειστούς μη θερμαινόμενους θαλάμους, στους οποίους παρέχεται φυσικός αερισμός με παροχή ψυχρού αέρα και απομάκρυνση θερμού αέρα μέσω ειδικών οπών εξαερισμού στο κάτω και πάνω μέρος του το θάλαμο, αντίστοιχα. Παρά τον εξαερισμό, οι συνθήκες ψύξης των μετασχηματιστών στους θαλάμους εξακολουθούν να είναι χειρότερες από αυτές που είναι εγκατεστημένοι σε εξωτερικούς χώρους, γεγονός που μειώνει κάπως τη διάρκεια ζωής τους. Ωστόσο, οι μετασχηματιστές που είναι εγκατεστημένοι σε θαλάμους με φυσικό αερισμό μπορούν να φορτίζονται συνεχώς με την ονομαστική τους ισχύ σε μέσες ετήσιες θερμοκρασίες αέρα θαλάμου έως και 20 °C.

Τα ονομαστικά ρεύματα των πρωτευόντων και δευτερευουσών περιελίξεων του μετασχηματιστή ονομάζονται ρεύματα που καθορίζονται από τις ονομαστικές δυνάμεις των αντίστοιχων περιελίξεων.

Κάτω από ονομαστικό φορτίο κατανοώντας το φορτίο ίσο με το ονομαστικό ρεύμα.

Στον τρόπο λειτουργίας του μετασχηματιστή χωρίς υπερφόρτωση σε οποιαδήποτε θέση του διακόπτη, καθώς και για οποιεσδήποτε τιμές της τάσης που παρέχεται στο πρωτεύον τύλιγμα (αλλά όχι υψηλότερο από + 5% της τιμής τάσης αυτής της βρύσης), η δευτερεύουσα περιέλιξη του μετασχηματιστή δεν μπορεί να φορτωθεί περισσότερο από το ονομαστικό ρεύμα.