Wat is een stroomtransformator?
Een energietransformator is een elektromechanisch apparaat dat een groot aantal toepassingen kent, waaronder huishouding, elektrische voeding, radio-elektronica en radiotechniek. De belangrijkste functie is het overbrengen van elektriciteit tussen verschillende circuits door magnetische inductie, waarbij het spanningsniveau naar behoefte wordt gewijzigd. Stroomtransformatoren voldoen aan verschillende vereisten voor stroomtransmissie door wisselstroom van één spanning om te zetten in wisselstroom van een andere spanning, met behoud van een stabiele stroomfrequentie.
Transformatoren zijn de meest voorkomende elektrische apparaten in de industrie en het dagelijks leven. Hun belangrijkste functie is het verlagen of verhogen van de spanning tussen de stroombron en de verbruiker, afhankelijk van de vereisten van de belasting. Transformatoren worden ook veel gebruikt in stroomcircuits om wisselstroom om te zetten in gelijkstroom. Door de spanning te veranderen, kunnen stroomtransformatoren elektriciteit efficiënt overbrengen en zorgen voor een stabiele werking van het stroomvoorzieningssysteem.
Welke elementen bevat een transformatorvoeding?
Het ontwerp van de transformatorvoeding omvat een of meer afzonderlijke wikkelingen die zich in dezelfde magnetische flux bevinden en gewikkeld zijn op een magnetische kern van ferromagnetisch materiaal.
De belangrijkste onderdelen van een stroomtransformator:
- Lichaam (frame);
- Windingen;
- Magnetisch circuit;
- Leads en verbindingen;
- Isolatie;
- Spanningsregeling;
- Koelsysteem;
- Optionele accessoires.
Magneetkoppelaar dient om de magnetische flux terug te voeren en heeft een verminderde magnetische fluxweerstand. De wikkelingen bestaan uit twee soorten aluminium geleiders. De primaire wikkeling ontvangt stroom van een externe bron en de secundaire wikkeling zorgt voor spanningsvermindering. Elke wikkeling bestaat uit driefasige elementen die zijn verbonden in een ster-, delta-, zaagtand- of Z-vormig circuit.
Conclusies worden gebruikt om stroom te leveren aan de transformator. Afhankelijk van het transformatortype kunnen de aansluitklemmen voorzien zijn van oliebarrière-, polymeer-, SF6- of papierolie-isolatie.
Spanningsregeling maakt het mogelijk om de transformatieverhouding te wijzigen door het aantal wikkelingen te wijzigen. Extra apparaten zijn onder andere gasrelais, temperatuurindicatoren, drogers, continu olieterugwinningssysteem en oliepeilindicatoren.
Elke energietransformator bestaat uit een magnetische kern met meerdere wikkelingen van ferromagnetische materialen. Dit zijn meestal speciale transformatorplaten met zachte magnetische eigenschappen, die zo gestapeld zijn dat de doorsnede van de kern onder de wikkelingen dicht bij een cirkel ligt. Om de efficiëntie van het apparaat te verhogen en verliezen te beperken, zijn de verbindingen tussen de platen gesloten.
Transformatorwikkelingen zijn meestal gemaakt van koper met een rechthoekige of cirkelvormige doorsnede en elke wikkeling is geïsoleerd van zowel de magnetische kern als van naburige wikkelingen. Tussen de wikkellagen worden technische openingen gelaten voor de circulatie van het koelmedium.
Elke transformator heeft minstens twee wikkelingen: een primaire wikkeling (die stroom ontvangt) en een secundaire wikkeling (die de spanning verandert en stroom doorgeeft).
Werkingsprincipe van een elektrische transformator
Het werkingsprincipe van een energietransformator is gebaseerd op het verschijnsel elektromagnetische inductie. Wanneer een wisselstroom wordt toegepast op de primaire wikkeling, creëert dit een wisselende magnetische flux in de magnetische kern. Deze magnetische flux wordt op de magnetische kern gesloten en vormt een koppeling tussen de wikkelingen, wat een geïnduceerde elektromotorische kracht (EMF) veroorzaakt. Spanning en stroom worden opgewekt in de secundaire wikkeling waarop de belasting is aangesloten.
Een bepaalde verhouding van wikkelingen tussen de primaire en secundaire wikkelingen wordt gebruikt om de vereiste secundaire spanning te verkrijgen. Een vermogenstransformator heeft de eigenschap van omkeerbaarheid, waardoor hij zowel voor een oplopende als een aflopende spanning kan werken. In een step-up transformator zal de spanning op de primaire wikkeling bijvoorbeeld lager zijn dan op de secundaire wikkeling.
Soorten stroomtransformatoren
Energietransformatoren kunnen worden ingedeeld op basis van verschillende kenmerken, waaronder het doel, de capaciteit, het type magnetisch circuit, het aantal fasen en andere parameters.
Met opzet vermogenstransformatoren kunnen worden onderverdeeld in:
- Stapsgewijze transformatoren - worden gebruikt om hogere naar lagere spanningen in distributienetwerken te verlagen.
- Stapsgewijze transformatoren - worden gebruikt voor spanningsverhoging om elektriciteit over lange afstanden te transporteren.
Op type magnetisch circuit transformatoren zijn onderverdeeld in:
- Gepantserde transformatoren - hebben een magnetische geleider die bestaat uit platen van het "E"-type die van elkaar geïsoleerd zijn met vernis. Deze apparaten hebben een niet-uniforme magnetische flux en zijn gemakkelijk te monteren. Ze worden meestal gebruikt in grote huishoudelijke apparaten.
- Pijler transformatoren - hebben een andere installatiemethode van de wikkeling en een ander ontwerp van het magnetische circuit. Het magnetische circuit bestaat uit stroken elektrisch staal. Deze apparaten verschillen omdat de wikkelingen zich buiten bevinden, in tegenstelling tot gepantserde apparaten.
- Transformatoren met ringvormige magnetische kern - zijn het meest efficiënt, maar de productie ervan is complex en arbeidsintensief. De magnetische kern is een gesloten ringstructuur en de wikkelingen worden rechtstreeks op de magnetische kern gewikkeld. De kosten van dergelijke transformatoren zijn meestal hoger door de arbeidsintensieve productie.
Op aantal fasen er zijn transformatoren:
- Eenfase - worden gebruikt voor kleine verbruikers of in distributienetwerken.
- Driefasig - worden vaker gebruikt in elektriciteitsnetten, vooral in grote convertorcentrales en industriële installaties.
Op type koeling:
- Droogtransformatoren - koeling is luchtgekoeld, waardoor ze ideaal zijn voor installatie in omgevingen met hoge veiligheidseisen.
- Olie transformatoren - worden gebruikt voor grotere vermogens waarbij koeling wordt bereikt met olie, die de wikkelingen isoleert en helpt warmte af te voeren.
Bij installatie:
- Voor installatie binnenshuis - Deze transformatoren worden meestal gebruikt voor stroomdistributie in gesloten ruimtes zoals transformatorstations.
- Voor installatie buitenshuis - zijn ontworpen voor gebruik in open omgevingen, bijvoorbeeld in distributienetwerken of grote fabrieken.
Door macht vermogenstransformatoren kunnen als volgt worden ingedeeld:
- Tot 100 kVA, tot 35 kV
- 100 - 1000 kVA, tot 35 kV
- 1000 - 6300 kVA, tot 35 kV
- 6300 kVA en meer, tot 35 kV
- Tot 32.000 kVA, 35 - 110 kV
- 32.000 - 80.000 kVA, tot 330 kV
- 80.000 - 200.000 kVA, tot 330 kV
- Meer dan 200.000 kVA, meer dan 330 kV
Andere belangrijke kenmerken:
- Beschikbaarheid van uitgangsspanningsregelaar - Sommige modellen hebben de mogelijkheid om de uitgangsspanning aan te passen om stabiele parameters te behouden.
- Klimaatversie - kunnen apparaten worden gebruikt in zowel extreme als normale klimaatomstandigheden.
Energietransformatoren spelen een sleutelrol in de transmissie en distributie van elektriciteit en de keuze van het juiste type hangt af van veel factoren, zoals capaciteit, bedrijfsomstandigheden en veiligheidsvereisten.
Parameters voedingstransformator
Bij het kiezen van een energietransformator zijn de belangrijkste kenmerken de technische parameters, die de efficiëntie van de werking bepalen:
Nominaal vermogen:Bepaalt het maximale vermogen dat de transformator kan overbrengen zonder oververhitting. Voor transformatoren met twee wikkelingen is dit het vermogen van elke wikkeling, voor transformatoren met drie wikkelingen is dit het vermogen van elke wikkeling.
Nominale spanning:De spanning waarbij de transformator werkt onder normale nullastomstandigheden. Elke wikkeling heeft zijn eigen nominale spanning.
Nominale stroom:De maximale stroom die de transformator lange tijd kan doorgeven zonder oververhit te raken.
Kortsluitspanning:De spanning over de wikkelingen tijdens een kortsluiting aan de secundaire zijde, die de wikkelweerstand karakteriseert.
Kortsluitverliezen:Energieverliezen in kortsluiting bepalen de efficiëntie van transformatorwerking.
Verliezen bij nullast:De energieverliezen in een transformator die zonder belasting werkt, zijn voornamelijk te wijten aan magnetische verzadiging van de kern.
Onbelaste stroom:De stroom die vloeit wanneer de transformator stationair draait, wat de energieverliezen beïnvloedt.
Transformatieverhouding:De verhouding tussen de spanningen op de primaire en secundaire wikkelingen die de mate van spanningsverandering bepaalt.
Vermogensfactor (COSφ)::De verhouding tussen actief en totaal vermogen, die de efficiëntie van de transformator weergeeft.
Koelsysteem:Koelsysteem dat voorkomt dat de transformator oververhit raakt. Dit kan lucht of vloeistof zijn, afhankelijk van het vermogen van de eenheid.
Hoe kies je een stroomtransformator?
De keuze van een vermogenstransformator voor een installatie hangt af van verschillende belangrijke factoren, waaronder het vereiste vermogen en het betrouwbaarheidsniveau van de stroomtoevoer. Het is belangrijk om te beseffen dat het in sommige gevallen, om een ononderbroken stroomvoorziening te garanderen, nodig is om meerdere transformatoren te installeren, zodat als er een uitvalt, de anderen zijn functies kunnen overnemen. Hierbij moet ook rekening worden gehouden met mogelijke overbelastingen die tijdens het bedrijf kunnen optreden.
Belangrijke parameters voor transformatorselectie:
Stroom
Om een transformator te kiezen, is het belangrijk om nauwkeurig de vereiste capaciteit te bepalen, die een betrouwbare werking van de apparatuur moet garanderen. Als een apparaat uitvalt, moeten de andere apparaten de werking ervan kunnen compenseren.
Betrouwbaarheid en bescherming
Bij de keuze van een transformator moet rekening worden gehouden met de beschikbaarheid van beveiligingssystemen tegen verschillende storingen:
- Bescherming tegen interne schade: De transformator moet uitgerust zijn met apparatuur voor het bewaken van gas, temperatuur, druk en oliepeil om storingen te voorkomen.
- Bescherming tegen overbelasting: Stroomtransformatoren worden aanbevolen voor installatie in elke fase om bescherming tegen overbelasting te bieden. Bovendien wordt differentiële bescherming gebruikt om schade te voorkomen.
Koeling en bedrijfsomstandigheden
Het koelsysteem van de transformator moet worden aangepast aan de bedrijfsomstandigheden. Afhankelijk van de capaciteit van het apparaat kunnen verschillende koelsystemen worden gebruikt: luchtkoeling, oliekoeling of het gebruik van extra koelapparatuur.
Aanbevolen serie transformatoren van Evernew Transformer
Bedrijf Evernieuwde transformator biedt een breed assortiment transformatoren voor verschillende behoeften, waaronder modellen met verschillende vermogens- en spanningsniveaus.
TMG serie
Voor netwerken met spanningen tot 10 kV wordt het aanbevolen om TMG serie transformatoren. Ze zijn ontworpen voor buitenopstelling en kunnen werken bij temperatuurschommelingen en op hoogtes tot 1000 meter. Het vermogen van transformatoren uit deze serie varieert van 25 tot 1000 kVA. De eenheden zijn volledig hermetisch afgesloten en uitgerust met alle nodige sensoren voor de bewaking van druk, temperatuur en oliepeil. Bescherming tegen overdruk wordt geboden door een speciaal compensatiesysteem.
TMGSU-serie
Deze serie zijn driefasige transformatoren die een stabiele werking bieden voor zowel spanningsvariatie als fasesymmetrie. TMGSU-transformatoren zijn uitgerust met extra kleppen ter bescherming tegen drukverliezen, wat schade aan de apparatuur voorkomt in geval van overbelasting of bedieningsfouten.
Transformatoren voor hoge spanningen (tot 500 kV)
Voor hogere spanningen, van 35kV tot 500kV, biedt Evernew Transformer transformatoren van 1MVA tot 200MVA. Deze units zijn ideaal voor industriële toepassingen en werken in verschillende klimatologische omstandigheden om een hoge efficiëntie en duurzaamheid te garanderen. De serie is voorzien van alle noodzakelijke beveiligings- en bewakingssystemen om een veilige werking tijdens de gehele levensduur te garanderen.
Soorten transformatoren naar doel en functie:
Olietransformatoren (oliegekoeld)
Geschikt voor installaties waar een hoge mate van bescherming en duurzaamheid vereist is. De olie in de transformator zorgt niet alleen voor koeling maar ook voor isolatie.
Droogtransformatoren
Deze units maken gebruik van luchtkoeling, waardoor ze milieuvriendelijker en veiliger zijn voor gebruik in residentiële en commerciële toepassingen. Ze zijn ideaal voor installatie in gebieden met hoge brandveiligheidseisen.
Substation transformatoren
Ontworpen voor stroomdistributie in elektrische onderstations. Deze apparaten kunnen enkelfasig of driefasig zijn en worden meestal gebruikt voor grootschalige elektriciteitssystemen.
Transformatoren voor distributienetwerken
Deze transformatoren kunnen overal worden geïnstalleerd waar spanningsveranderingen nodig zijn om industriële faciliteiten of woonwijken van stroom te voorzien.
Transformatoren voor speciale toepassingen
Omvat transformatoren die zijn ontworpen voor specifieke toepassingen, zoals zonne- of windenergiesystemen, waarbij een hoge mate van stabiliteit en efficiëntie belangrijk is.
Aanbevelingen voor selectie:
Houd rekening met de klimatologische omstandigheden
Afhankelijk van het werkgebied hangt de keuze van koeling en bescherming af van de klimatologische omstandigheden (bijv. temperatuur, vochtigheid, neerslagniveaus).
Vermogen selecteren
Het is noodzakelijk om de capaciteit van de transformator correct te berekenen, zodat deze voldoet aan de behoeften van je apparatuur en een ononderbroken werking garandeert bij mogelijke overbelasting.
Besteed aandacht aan garantie en service
Zorg ervoor dat de transformator een garantie heeft en dat er een service- en onderdelenvervangingsoptie is in geval van storing.
Bedrijf Evernieuwde transformator biedt hoogwaardige en betrouwbare transformatoren die zorgen voor een veilige en stabiele stroomvoorziening voor je bedrijf.