Stroomtransformator: ontwerp, beoordeling, verliezen, efficiëntie, gebruik

• Power transformator definitie
• Ontwerp van de transformator
• Vermogen transformator diagram
• Vermogen transformator
• Verliezen van de transformator
• Efficiëntie van de transformator
• Toepassing transformator (in een onderstation)
• Onderhoud van de transformator
• Stroomtransformator defect

Power transformator definitie

Een typische transformator kan worden gedefinieerd als "Een apparaat dat elektrische energie overbrengt tussen elektrische circuits." Het is een passief en statisch apparaat. Een transformator is uniek in zijn soort. Stroomtransformatoren worden gebruikt om step-down en step-up spanningen in het stroomdistributiesysteem te koppelen. 

Een typische vermogenstransformator heeft een levensduur van ongeveer 30 jaar.

Ontwerp van de transformator

Een typische transformator bestaat uit onderdelen -

• A. metalen kern
• B. Twee wikkelingen bestaande uit spoelen

Een transformator heeft dezelfde componenten als een normale transformator. Bovendien heeft het een koelsysteem en een metalen skelet, dat is gelamineerd met platen. Afhankelijk van de kernstructuur kan een voedingstransformator ofwel een schaaltype ofwel een kerntype zijn. Dit kan ook van het driefasige of enkelfasige type zijn. Een driefasige kan worden gemaakt van drie eenfasige transformator.

Primaire en secundaire wikkelingen worden omwikkeld met geleiders van binnen of van buiten de kern. Eenfasige en driefasige beide transformatoren hebben een 'bank' nodig om de wikkelingen te plaatsen. Als we drie enkelfasige transformatoren gebruiken, is het noodzakelijk om elke bank geïsoleerd van andere te identificeren. Valt een van de banken uit, dan zorgt ook de transformator voor continue service. Maar in het geval van een enkele driefasige transformator werkt het niet als een bank uitvalt.

Al deze instellingen met de kern worden in een skelet bewaard. Het skelet wordt geabsorbeerd in een brandwerende olie. De olie doet zowel het werk van isolatie als koeling. Er is busing (isolatoren), waardoor de geleider zijn werk kan doen zonder de buitenstructuur te verstoren. Transformatoren hebben ook een koelapparaat nodig. Een ventilator of een ander proces kan het proces dienen.

Stroomtransformator diagram

Vermogenoverdrachtsclassificatie

Transformatoren worden beoordeeld op basis van het vermogen dat het aan de belasting kan leveren. Als een transformator 5 volt en 4 ampère stroom als output geeft, dan is de rating van de transformator 5 * 4 = 20 volt ampère. Daarom worden transformatoren beoordeeld in Volt - Ampère (VA) of Kilovolt - Ampère (kVA). Het werkt meestal voor hogere spanningen en wordt beoordeeld in kilovolt-ampère.

Een voedingstransformator is een kostbaar onderdeel van een distributiesysteem. Als het vermogen niet correct is ingesteld, is de transformator mogelijk doorgebrand. Het is dus noodzakelijk om een ​​vermogenstransformator nauwkeurig te beoordelen. De huidige waarde kan worden berekend met behulp van de diameter van de spoel van de wikkelingen. De spanning kan worden berekend met behulp van het aantal windingen of met behulp van de windingsverhouding.

Verliezen van de transformator

Een voedingstransformator lijdt aan verlies omdat het geen ideale transformator is. Een verlies van een transformator betekent verlies van vermogen. Verliezen van de transformator kunnen worden onderverdeeld in vier categorieën. Zij zijn -

• A. Kernverlies / ijzerverlies (hystereseverlies en wervelstroomverlies)
• B. Diëlektrisch verlies
• C. Koperverlies of ohms verlies
• D. Verdwaald verlies

A. kernverlies / ijzerverlies:

Deze verliezen worden ook wel "No Load Losses" genoemd. Deze transformatoren lijden dergelijke verliezen wanneer ze worden aangesloten op stroom, zelfs als er geen belasting mee is verbonden aan de secundaire zijde. Dit soort verliezen is constant en fluctueert niet. IJzerverlies is ook van tweeërlei aard:

• een. Hystereseverliezen
• b. Wervelstroomverliezen

een. Hystereseverliezen:

• Een wisselende magnetisatiekracht treedt op in de kern van de transformator. Door de magnetiserende hefboomwerking werd een hysterese-lus getraceerd en werd het vermogen gedissipeerd in de vorm van warmte. Hystereseverliezen veroorzaken een verlies van 50% tot 80% bij nullast.

P_h = η * B_max * N * f * V

P_h = Hystereseverlies

η = Steinmetz-hysteresecoëfficiënt

B_max = Maximale fluxdichtheid

n = Steinmetz-exponenet

f  = frequentie van magnetische omkeringen per seconde

V = volume magnetisch materiaal

b. Wervelstroomverlies:

• Wervelstroomverlies treedt op als gevolg van de inductiewet van Faraday. Een emf wordt geïnduceerd in het kerncircuit vanwege de magnetische flux. Deze emf veroorzaakt stroom door de kernstructuur omdat deze uit ijzer bestaat. Deze stroom staat bekend als Eddy Current. Wervelstroom is niet nuttig om in dit circuit te werken. Het vermogensverlies als gevolg van deze stroom staat dus bekend als wervelstroomverlies. Wervelstroomverliezen zijn verantwoordelijk voor 20% tot 50% nullastverlies.

Het verlies wordt gegeven door -

Pe = K_e * B_max² * f *V*t²

P_e = Wervelstroomverlies

K_e = Wervelstroomconstante

B_max = Maximale fluxdichtheid

f  = frequentie van magnetische omkeringen per seconde

V = volume magnetisch materiaal

t = magnetische dikte

B. diëlektrische verliezen:

• Isolatoren die in transformatoren zijn geplaatst, zijn de reden achter dit verlies. Het is geen significant verlies en draagt ​​1% bij aan de totale nullastverliezen.

C. koperverlies of Ohomisch verlies:

• Dit type verlies in een voedingstransformator kan belastingsverliezen worden genoemd, omdat transformatoren dit soort verlies lijden als gevolg van kortsluiting of wanneer ze zijn aangesloten op de belasting. De weerstand van de wikkelingen van de draad is de bron van dit verlies. Omdat de meeste kabels uit koper bestaan, is het verlies daarnaar vernoemd.

Verdwaald verlies:

• Dit verlies treedt op vanwege de lekflux. De lekflux hangt af van verschillende parameters, zoals de geometrische structuur van de wikkeling, de grootte van de tank, enz. Het wijzigen van deze parameters kan ook het verlies verminderen. Het is een verwaarloosbaar verlies.

Er zijn ook enkele andere verliezen. Een daarvan is hulpverliezen. Het koelsysteem van de transformator veroorzaakt dit soort verliezen. Ook leidt een onevenwichtig en vervormd vermogen tot wat extra verliezen.

Efficiëntie van de transformator

De efficiëntie van een elektrisch apparaat wordt gegeven als de verhouding tussen het uitgangsvermogen en het ingangsvermogen. Het wordt gegeven door - η.

η = uitgang / ingang * 100%

In een praktisch scenario heeft een transformator verliezen, zoals eerder vermeld. Dit verlies is numeriek gelijk aan het verschil tussen het ingangsvermogen en het uitgangsvermogen, dat wil zeggen -

Verlies = ingangsvermogen - uitgangsvermogen

Of: uitgangsvermogen = ingangsvermogen - verlies

Nu kan efficiëntie worden geschreven -

η = (verlies ingangsvermogen) / ingangsvermogen * 100%

η = 1- (verlies / ingangsvermogen) * 100%

Het kan ook worden geschreven als -

η = (V₂I₂Cosϕ / (V₂I₂Cosϕ + P_i+ P_c )) * 100%

Waar,

V₂ = Secundaire spanning

I₂ = Secundaire stroom

Cos ϕ = arbeidsfactor

P_i = IJzerverlies / kernverlies

P_c = Koperverlies

Een grote vermogenstransformator kan een efficiëntie tot 99.75% behalen en een kleine kan een efficiëntie tot 97.50% behalen. Als de efficiëntie van een transformator binnen een bereik van 98 tot 99.50% blijft, wordt dit als goed beschouwd.

De behoefte aan macht neemt met grote sprongen toe. In het geval van de distributie van stroom is een transformator een van de essentiële gereedschappen die nodig zijn. Hoewel deze zijn ontworpen voor een hoger rendement, is er een grote behoefte aan meer efficiëntie met aandacht voor het milieu en minder stroomverbruik. Het verminderen van verliezen is de weg naar dit doel.

Power Transformer Application (Power transformator in een onderstation)

Transformatoren zijn een van de essentiële en meest ongelooflijke innovaties op het gebied van elektrotechniek. Stroomtransformatoren worden het meest gebruikt in het stroomdistributiesysteem. Enkele van de toepassingen zijn -

• Stroomtransformatoren worden gebruikt in stroomopwekkings- en distributiesystemen.
• Stroomtransformatoren worden gebruikt in onderstations. Een onderstation zet hogere elektrische spanningen om in lagere spanningen, en een vermogenstransformator doet dit werk. dit zijn de meest kritische apparaten van een onderstation.
• Om vermogensverliezen bij krachtoverbrenging te verminderen. Transformatoren helpen het vermogen te minimaliseren en zo kan overal in de gebieden elektriciteit worden geleverd.
• Om spanningen op te voeren en te verlagen volgens de behoefte.
• Stroomtransformatoren werken continu en zorgen voor een stroomvoorziening voor 24 * 7. Dus als we dat altijd moeten doen, kan een transformator worden gebruikt.
• Deze worden ook toegepast in aardingstransformatoren, scheidingstransformatoren.

Onderhoud van de transformator

Stroomtransformatoren zijn duur, omvangrijk en een essentieel onderdeel van een stroomdistributiesysteem. Een transformator heeft dus een hoog onderhoud nodig. Er zijn twee soorten onderhoud: dagelijks en op het moment van nood. Regelmatig onderhoud wordt sterk aanbevolen voor dit type transformator, die in een onderstation wordt geplaatst. Enkele soorten onderhoud worden hieronder gegeven -

Regelmatig onderhoud:

1. Controle van het oliepeil
2. Om het oliepeil op het gewenste peil te houden.
3. Om eventuele lekkage te dichten.
4. Om de silicagel te vervangen als de kleur verandert naar roze.

Maandelijks onderhoud:

1. Oliepeil om schade te voorkomen.
2. Om de bussen te controleren.
3. Reiniging van het skelet.

Halfjaarlijks onderhoud:

1. Om de IFT, DDA, vlampunten te controleren.
2. Om de zuurgraad, het watergehalte en de diëlektrische sterkte te controleren.

Jaarlijks onderhoud:

1. Controleer de toestand van de olie - de situatie in termen van vochtgehalte en diëlektrische sterkte.
2. Om alle alarm- en bedieningsschakelaars te controleren.
3. Meten en controleren van de aardverbinding.
4. Controleren van bussen en schoonmaken.
5. Om een ​​persbericht te controleren.

Stroomtransformator defect

Een typische elektrische transformator is behoorlijk complex in zijn schakelingen. Een vermogenstransformator is ingewikkelder omdat deze een aantal extra elementen heeft. Een transformator valt uit door een transformator uit te branden of uit te schakelen. De storing van een transformator kan om verschillende redenen optreden. Mechanische defecten, periodiek onderhoud, natuurrampen zoals bliksem kunnen een transformator tot vernieling leiden.

• Transformatoren genereren warmte tijdens bedrijf. Als er materiaal van lage kwaliteit is voor isolatie, zou de opgewekte warmte tot verbranding leiden.
• Overbelaste toestand is een andere oorzaak voor transformatoren.
• Oude transformatoren kunnen storingen veroorzaken. Mechanische defecten zijn prominent aanwezig bij oude transformatoren.
• Als het vochtgehalte van de olie afwijkt van de nominale waarden, kan dat ook tot uitval leiden.

De stroomuitval kan worden voorkomen door regelmatig onderhoud uit te voeren. Informatie op basis van eerdere storingen helpt ook om tekenen van een stroomstoring te detecteren voordat het incident zich voordoet.

Om meer te weten over transformator klik hier

Soedipta Roy

Hallo, ik ben Sudipta Roy. Ik heb B. Tech in elektronica gedaan. Ik ben een elektronica-liefhebber en houd mij momenteel bezig met elektronica en communicatie. Ik heb een grote interesse in het verkennen van moderne technologieën zoals AI en Machine Learning. Mijn geschriften zijn gewijd aan het verstrekken van nauwkeurige en bijgewerkte gegevens aan alle leerlingen. Iemand helpen bij het opdoen van kennis geeft mij enorm veel plezier.
Laten we verbinding maken via LinkedIn –