Jiangshan Scotech Electric Co., LTD
Diferite tipuri de transformatoare și aplicații
May 09, 2025
Lăsaţi un mesaj
Transformatoarele sunt dispozitive electrice esențiale care transferă energia între
Circuite prin inducție electromagnetică. Funcția lor principală este să ridice sau să renunțe la tensiunea de curent alternativ, permițând transmisia eficientă a puterii pe distanțe lungi și asigurarea siguranței electrice. În plus, transformatoarele oferă izolare electrică, protejând echipamentele împotriva creșterii și îmbunătățirea securității sistemului.
Funcții de bază
Conversia tensiunii:Reglați nivelurile de tensiune pentru a se potrivi diferitelor sisteme de grilă sau cerințe ale dispozitivului.
Izolare electrică:Previne propagarea defectelor între circuitele primare și cele secundare, îmbunătățind siguranța.
Eficiența transmisiei:Transmisia de înaltă tensiune reduce pierderea de linie și energie, îmbunătățind eficiența generală.
Clasificare după nivel de tensiune
1. Transformatoare de putere
Transformatoare în pas
Definiţie:Creșteți tensiunea joasă până la înaltă tensiune.
Principiul muncii:Uses a turns ratio (N₂>N₁) între înfășurările primare și secundare. Inducția electromagnetică crește tensiunea de curent alternativ proporțional la raportul de viraje, cu puterea conservată (pierderi excluse).
Aplicații:Centrale electrice, sisteme de transmisie HVDC.
Avantaje:Reduce pierderea de transmisie la distanță lungă, îmbunătățește eficiența.
Dezavantaje:Necesită o izolare ridicată; relativ scump.
Transformatoare de renunțare
Definiţie:Reduceți tensiunea ridicată la niveluri mai mici.
Principiul muncii:Raport de viraje inversate (n₂
Aplicații:Rețele de distribuție, sisteme de energie industrială.
Avantaje:Structura simplă, cost de întreținere scăzut.
Dezavantaje:Eficiența fluctuează cu sarcină; Deșeuri energetice sub sarcină ușoară.
Clasificare după scop și funcție
Definiţie:Utilizat în rețelele de alimentare pentru a crește tensiunea în sus sau în jos (de obicei peste 33kV); Capacitate ridicată și concepută pentru o funcționare continuă.
Aplicații:Centrale electrice, stații, linii de transmisie inter-province, zone industriale mari.
Avantaje:Eficiență ridicată (până la 99%), acceptă curent curent și putere, durată de viață lungă.
Dezavantaje:Sisteme de răcire voluminoase, scumpe, complexe.
2. Transformatoare de distribuție
Definiţie:Tensiunea medie (10–35kV) la tensiune joasă (400\/230V) pentru utilizatorii finali; de obicei<2000kVA.
Aplicații:Comunități rezidențiale, clădiri de birouri, mall -uri, școli, spitale.
Avantaje:Rentabil, ușor de instalat și întreținut; Potrivit pentru utilizare exterioară sau montată pe stâlp.
Dezavantaje:Eficiență mai mică cu sarcină completă; pierderi de energie sub sarcină ușoară; Interval de tensiune\/capacitate limitată.
3. Autotransformatori
Definiţie:Partea primară și secundară o parte din înfășurare; Tensiunea ajustată prin robinete.
Aplicații:Pornirea motorului, reglarea tensiunii, sisteme de testare a puterii.
Avantaje:Eficiență compactă, cu costuri reduse, ridicate.
Dezavantaje:Fără izolare; Siguranță mai mică, un risc mai mare de defecțiune.
4. Transformatoare de instrumente
Transformatoare de tensiune (VTS)
Definiţie:Tensiunea de scădere a scăderii pentru măsurare\/protecție.
Aplicații:Contoare de tensiune, relee de protecție, contorizare energetică.
Avantaje:Precizie ridicată, izolare electrică de sisteme de înaltă tensiune.
Dezavantaje:Secundar nu trebuie să fie scurtcircuit; sensibil la costuri.
Transformatoare curente (CTS)
Definiţie:Scară curentul pentru măsurare sau protecție sigură.
Aplicații:Contoarele curente, detectarea curentului de eroare, sisteme de protecție.
Avantaje:Măsurarea precisă, izolează de înaltă tensiune de echipamente de joasă tensiune.
Dezavantaje:Secundar nu trebuie să fie cu circuit deschis; predispus la magnetismul rezidual.
Transformatoare generale de instrumente
Definiţie:Convertiți semnale de înaltă tensiune\/curent în semnale sigure, la nivel scăzut.
Aplicații:Stații, contorizare, protecție a releului.
Avantaje:Măsurare sigură, precizie ridicată, standardizare.
Dezavantaje:Sensibil la impedanță și saturație; necesită calibrare și împământare corectă.
5. Transformatoare de izolare
Definiţie:Izolare completă între primar și secundar; Adesea raport 1: 1.
Aplicații:Dispozitive medicale, centre de date, laboratoare, instrumente de precizie.
Avantaje:Îmbunătățește siguranța, reduce interferența în modul comun și elimină buclele la sol.
Dezavantaje:De obicei nu schimbă tensiunea; cost relativ ridicat; Amprentă mare.
Clasificare deCapacitate
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.
Clasificare prin răcire
Conform mediului de răcire, transformatoarele pot fi împărțite în transformatoare impersate cu ulei și transformatoare de tip uscat. Apoi, transformatoarele de tip uscat pot fi împărțite în transformatoare de tip turnat de rășină și transformatoare impregnate cu presiunea în vid. Transformatoarele impregnate cu presiunea în vid sunt de obicei numite transformatoare VPI.
Transformatoare impertate cu ulei
Definiţie:Utilizează ulei izolant circulant pentru disiparea căldurii; Common în sisteme exterioare de mare capacitate.
Aplicații:Stații, hub-uri de putere industrială, rețele de transmisie de înaltă tensiune.
Avantaje:Răcire excelentă, acceptă sarcini mari, funcționare stabilă.
Dezavantaje:Risc de incendiu, scurgeri și poluare; Necesită întreținerea regulată a uleiului; Limitat în zone ecologice.
Transformatoare de tip uscat (rășină turnată \/ VPI)
Definiţie:Folosește aer sau răcire forțată; Înfășurări sigilate cu rășină epoxidică sau fibră de sticlă.
Aplicații:Clădiri comerciale, spitale, metrou, săli de control din fabrică, zone dens populate.
Avantaje:Sigur, ecologic; Fără scurgeri de ulei; Instalare ușoară și întreținere scăzută.
Dezavantaje:Capacitate mai mică de răcire; Capacitatea limitată (în general<35kV); sensitive to humidity.
Comparație între tipul uscat și transformatorul cufundat de ulei
|
Caracteristici |
Transformator de tip uscat |
Transformator imobilizat cu ulei |
|
Mediu de răcire |
Aer sau alte gaze |
Ulei de transformator |
|
Siguranţă |
Ridicat, fără risc de incendiu și explozie |
Scăzut, există un risc de combustie și explozie a petrolului |
|
Întreţinere |
Simplu, nu este nevoie să înlocuiți regulat mediul de răcire |
Necesită înlocuirea și întreținerea regulată a uleiului |
|
Protecția mediului |
Ridicat, fără poluare pentru mediu |
Scăzut, există un risc de scurgere a petrolului și poluarea mediului |
|
Zone de aplicare |
Clădiri înalte, metrou, spitale, etc. |
Stații în aer liber, parcuri industriale etc. |
Clasificare după fază
1. Transformator monofazat
Definiţie: Un transformator care funcționează cu o intrare și o ieșire de curent alternativ.
Aplicații: Aparate de uz casnic (aparate de aer condiționat, încărcătoare EV), rețele de energie rurală (distribuție monofazată), sursă de alimentare pentru dispozitive electronice mici.
Avantaje: Structura simplă, costuri reduse, ideale pentru aplicații cu capacitate redusă.
Dezavantaje: Capacitate limitată (de obicei <100 kVA); Eficiența scade atunci când apare dezechilibrul în fază.
2. Transformator trifazat
Definiţie: Un transformator care funcționează cu intrare și ieșire din punct de vedere trifazat, compus de obicei din trei înfășurări separate sau un miez cu trei limite.
Aplicații: Sisteme de energie industrială (motoare, linii de producție), rețele de distribuție a energiei urbane, centre de date.
Avantaje: Eficient pentru transmisia de mare putere, sarcină echilibrată în faze; Economii ~ 20% în materiale și spațiu în comparație cu utilizarea a trei transformatoare monofazate.
Dezavantaje: Structura complexă, o suprafață mai mare de impact asupra eșecului, necesită o sincronizare precisă a fazelor și costuri de întreținere mai mari.
Clasificare după material de bază și design
1.. Prin material de bază
Transformator de miez de fier
Definiţie: Folosește foi de oțel laminat din siliciu ca miez magnetic pentru a ghida fluxul magnetic. Proiectarea miezului include adesea articulații mitred sau laminări în trepte pentru a reduce reticența. Grosimea foii de oțel din siliciu este invers proporțională cu frecvența de funcționare (de exemplu, 0. 3 mm pentru 5 0 Hz, 0,1 mm pentru 400 Hz).
Aplicații: Transmisie de energie (sisteme de 50\/60 Hz), surse de alimentare cu frecvență de linie, ideal mare de control al motorului pentru sisteme electrice de mare putere, sensibile la costuri.
Avantaje: Eficiență ridicată (95-99%), capacitate mare de putere (până la nivel de GVA), cost redus; Proiectarea laminată și circuitele magnetice optimizate îmbunătățesc eficiența conversiei energetice.
Dezavantaje: Voluminoasă din cauza foilor laminate; pierderi semnificative la frecvență ridicată (curent eddy și histereză); predispus la vibrații și zgomot. Nu este potrivit pentru operarea de înaltă frecvență din cauza pierderilor crescute.
Transformator de miez de ferită
Definiţie: Utilizează ferita (material magnetic ceramic) ca miez magnetic, potrivit pentru aplicații de înaltă frecvență. Ferrita Mn-Zn este optimă sub 1 MHz, în timp ce Ferrita NI-ZN se potrivește frecvențelor de peste 1 MHz. Temperatura Curie (80–300 grade) determină temperatura maximă de funcționare.
Aplicații: Surse de alimentare de comutare (de exemplu, încărcătoare de telefon), invertoare de înaltă frecvență, circuite RF, balasturi electronice-pentru dispozitive compacte, cu pierderi reduse, de înaltă frecvență.
Avantaje: Pierderi extrem de scăzute de înaltă frecvență (peste 1 MHz), mărime compactă, capacitate puternică de anti-saturație; Materialele adaptate pentru benzi de frecvență specifice asigură o eficiență ridicată a transmisiei.
Dezavantaje: Capacitate limitată de putere (<10 kW), magnetic permeability varies with temperature, fragile and prone to cracking; performance degrades in high-temperature environments.
Transformator cu nucleu aerian
Definiţie: Îi lipsește un miez magnetic, bazându-se în întregime pe aer sau medii non-magnetice pentru a transmite fluxul magnetic. Eficient în frecvențele cu microunde (ghz), cum ar fi aplicațiile RFID, folosind structuri de înfășurare multistrat sau fagure pentru a îmbunătăți cuplarea.
Aplicații: Comunicare RF (reglarea antenei), bobine Tesla, instrumente de măsurare de înaltă frecvență, echipament superconductor-ideal pentru medii de înaltă frecvență sau de înaltă linie.
Avantaje: Fără histereză sau pierdere de curent eddy, fără saturație magnetică, liniaritate ridicată; Designul Coreless elimină pierderea magnetică, oferind performanțe stabile la frecvențe mari.
Dezavantaje: Low efficiency due to poor magnetic coupling, large size, limited to high-frequency applications (>100 kHz); Nu este potrivit pentru scenarii de frecvență joasă sau de mare putere.
2. By Core Design
Transformator de miez solenoidal
Definiţie: Înfășurările sunt înfășurate în jurul unui membre central al miezului, care este de obicei tip E sau UI, utilizat în mod obișnuit în structurile transformatoare de tip miez, unde fluxul magnetic se bucură printr-o cale magnetică închisă.
Aplicații: Transformatoare de distribuție, transformatoare de putere și echipamente industriale\/electrice generale.
Avantaje: Proces de fabricație matur, potrivit pentru producția de masă standardizată; Spațiul de izolare amplu permite funcționarea de înaltă tensiune; favorabil pentru sistemele de răcire a uleiului sau a aerului.
Dezavantaje: Circuitul magnetic mai lung duce la un flux de scurgere mai mare, vibrații ușor mai mari și zgomot; o amprentă relativ mai mare.
Transformator de miez toroidal
Definiţie: Utilizează un miez magnetic cu inel închis, cu înfășurări, înfășurate uniform în jurul său, permițând o cale de flux magnetic complet închisă.
Aplicații: Echipamente audio de înaltă calitate, dispozitive medicale, instrumente de precizie, echipamente de laborator, adaptoare de energie, surse de alimentare compacte.
Avantaje: Scurgeri magnetice extrem de scăzute și interferențe electromagnetice; Eficiență ridicată, funcționare liniștită; Instalare compactă și ușoară, flexibilă.
Dezavantaje: Proces complex de înfășurare, costuri de fabricație mai mari; impropriu pentru aplicații de înaltă tensiune; dificil de întreținut sau înlocuit.
3. după structura de bază
Transformator de tip core
Definiţie: Înfășurările înconjoară membrele miezului, cu flux magnetic formând o cale dreptunghiulară (asemănătoare cu buclă). Common în transformatoarele mari de putere.
Aplicații: Sisteme de transmisie și distribuție a puterii, transformatoare ale stației electrice, tensiune înaltă și ultra-înaltă (110 kV și mai sus).
Avantaje: Structură simplă, ușor de fabricat; O bună izolare și performanță de răcire; decalaj de aer minim și circuit magnetic relativ continuu.
Dezavantaje: Flux de scurgere ușor mai mare decât tipul de coajă; Capacitatea de rezistență la scurtcircuit mai slab; Poate necesita mai mult spațiu de instalare.
Transformator de tip shell
Definiţie: Înfășurările sunt închise de miezul magnetic, formând o formă „cutie” dreptunghiulară pentru fluxul magnetic. Adesea utilizate în transformatoarele de control cu scop special sau de precizie.
Aplicații: Transformatoare de tracțiune feroviară, transformatoare de cuptor, transformatoare audio și dispozitive electronice mici.
Avantaje: Flux de scurgere scăzută, capacitate puternică de rezistare la scurtcircuit; disipare excelentă a căldurii și eficiență ridicată; EMI scăzut, stabilitate operațională ridicată.
Dezavantaje: Structură complexă și grea; costuri mai mari de fabricație; Mai greu de inspectat sau de întreținut; ocupă mai mult spațiu.
Transformatoare speciale
1. Transformatoare redresante
Definiţie:Furnizează tensiuni specifice unităților de redresare; Modelele cu mai multe ferestre reduc armonicele.
Aplicații:Topire din aluminiu, transmisie DC, putere de tracțiune, electroplație.
Avantaje:Se ocupă bine de armonice; ieșire stabilă; Potrivit pentru o rectificare de mare putere.
Dezavantaje:Căldură mare din cauza armonicelor; Sisteme de răcire scumpe.
2. Transformatoare cuptorului
Definiţie:Furnizează tensiune joasă (10–100V) și curent ridicat (până la zeci de KA) pentru cuptoarele industriale.
Aplicații:Fabricare a oțelului, topire a metalelor, procesare termică.
Avantaje:Ieșire curentă mare, reglabilă; Suportă scurtcircuite frecvente.
Dezavantaje:Eficiență mai mică; consum ridicat de energie; necesită răcire.
3. Testarea transformatoarelor
Definiţie:Produce tensiune înaltă (până la câteva sute de kV) pentru testarea izolației pe termen scurt.
Aplicații:Testarea prin cablu, testarea izolației, testarea acceptării fabricii.
Avantaje:Ieșire reglabilă ridicată; Capacitate puternică de suprasarcină în timp scurt.
Dezavantaje:Dimensiuni mari; timp de operare limitat; Întreținere complexă.
4. Transformatoare de sudură
Definiţie:Asigură o putere de înaltă tensiune, cu curent ridicat pentru sudarea cu arc; Utilizează reacția magnetică de șunt sau scurgeri pentru a modela ieșirea.
Aplicații:Sudare manuală cu arc, sudură la fața locului și construcții.
Avantaje:Ieșire stabilă, potrivită pentru arcuirea frecventă; Siguranță mare.
Dezavantaje:Factor de putere scăzut; control complex; necesită compensare.
Această secțiune prezintă clasificarea transformatoarelor electrice prin dimensiuni multiple, incluzând nivelul, scopul și funcția de tensiune a transformatorului, fazele, materialul de bază, proiectarea miezului, structura miezului și mediul de răcire. O analiză comparativă a acestor categorii este oferită pentru a ghida o selecție optimă a transformatorilor bazată pe cerințe operaționale specifice și constrângeri de mediu.
Trimite anchetă