Trasformatori: scopo, classificazione, dati nominali per trasformatori

Trasformatori — convertitori statici elettromagnetici di energia elettrica. I trasformatori sono dispositivi elettromagnetici utilizzati per convertire la corrente alternata di una tensione in corrente alternata di un'altra tensione alla stessa frequenza e per trasferire elettromagneticamente energia elettrica da un circuito all'altro.

«Un trasformatore è un dispositivo elettromagnetico statico progettato per convertire un sistema a corrente alternata — primario — in un altro — secondario con la stessa frequenza, che di solito ha altre caratteristiche, in particolare tensione diversa e corrente diversa» (Piotrovsky LM Electric machines).

Lo scopo principale dei trasformatori è modificare la tensione CA. I trasformatori vengono utilizzati anche per convertire il numero di fasi e la frequenza.

I trasformatori di corrente sono chiamati dispositivi progettati per convertire una corrente di qualsiasi entità in una corrente ammissibile per misurazioni con strumenti normali, nonché per alimentare vari relè e bobine di elettromagneti.Il numero di spire dell'avvolgimento secondario del trasformatore di corrente w2> w1.

Una caratteristica dei trasformatori di corrente è il loro funzionamento in modalità prossima al cortocircuito, poiché il loro avvolgimento secondario è sempre chiuso con una piccola resistenza.

I trasformatori di tensione sono chiamati dispositivi progettati per convertire la corrente alternata ad alta tensione in corrente alternata a bassa tensione e alimentare bobine parallele di contatori e relè. Il principio di funzionamento e progettazione dei trasformatori di tensione è simile al principio di funzionamento dei trasformatori di potenza. Il numero di spire dell'avvolgimento secondario è w2 <w1, poiché tutti i trasformatori di tensione di misura sono di tipo step-down.

Il principio di funzionamento dei trasformatori di tensione:

La particolarità del funzionamento del trasformatore di misura della tensione è che il suo avvolgimento secondario è sempre chiuso ad alta resistenza e il trasformatore funziona in una modalità vicina alla modalità inattiva, poiché i dispositivi collegati consumano una corrente trascurabile.

I più comuni sono i trasformatori di tensione di alimentazione, prodotti dall'industria elettrica per una capacità di oltre un milione di kilovolt-ampere e per tensioni fino a 1150 - 1500 kV.

Progettazione del trasformatore di potenza:

Per la trasmissione e distribuzione di energia elettrica, è necessario aumentare la tensione dei turbogeneratori e idrogeneratori installati nelle centrali elettriche da 16 — 24 kV alle tensioni di 110, 150, 220, 330, 500, 750 e 1150 kV utilizzate nelle linee di trasmissione e poi riducilo di nuovo a 35; dieci; 6; 3; 0,66; 0,38 e 0,22 kV per l'uso di energia nell'industria, nell'agricoltura e nella vita quotidiana.

Poiché nei sistemi di alimentazione avvengono molteplici trasformazioni, la potenza dei trasformatori è 7-10 volte maggiore della potenza installata dei generatori nelle centrali elettriche.

I trasformatori di potenza sono prodotti principalmente per una frequenza di 50 Hz.

I trasformatori a bassa potenza sono ampiamente utilizzati in vari impianti elettrici, sistemi di trasmissione ed elaborazione delle informazioni, navigazione e altri dispositivi. La gamma di frequenza alla quale i trasformatori possono funzionare va da pochi hertz a 105 Hz.

In base al numero di fasi, i trasformatori sono suddivisi in monofase, bifase, trifase e multifase. I trasformatori di potenza sono prodotti principalmente in versione trifase. Per l'uso in reti monofase vengono prodotti trasformatori monofase.

Classificazione dei trasformatori in base al numero e agli schemi di connessione degli avvolgimenti

I trasformatori hanno due o più avvolgimenti collegati tra loro in modo induttivo. Vengono chiamati gli avvolgimenti che consumano energia dalla rete primario... Gli avvolgimenti che forniscono energia elettrica al consumatore sono chiamati secondari.

I trasformatori polifase hanno avvolgimenti collegati in una stella o poligono a più raggi. I trasformatori trifase hanno una connessione a tre raggi stella-triangolo.

Schemi di collegamento dell'avvolgimento di un trasformatore di potenza:

Trasformatori step-up e step-down

A seconda del rapporto tra le tensioni degli avvolgimenti primari e secondari, i trasformatori sono divisi in step-up e step-down... V trasformatore elevatore l'avvolgimento primario è a bassa tensione e il secondario è alto. Trasformatore step-down V inverso, il secondario è a bassa tensione e il primario è alto.

Si chiamano trasformatori con un primario e uno secondario con doppio avvolgimento... Abbastanza diffusi i trasformatori con tre avvolgimenti tre avvolgimenti per ogni fase, ad esempio due lato bassa tensione, uno lato alta tensione o viceversa. I trasformatori polifase possono avere più avvolgimenti per alta e bassa tensione.

Classificazione dei trasformatori in base alla progettazione

In base alla progettazione, i trasformatori di potenza sono divisi in due tipi principali: olio e secco.

V trasformatori in olio il circuito magnetico con gli avvolgimenti si trova in un serbatoio riempito con olio per trasformatori, che è un buon isolante e refrigerante.

I trasformatori a secco sono raffreddati ad aria. Sono utilizzati in locali residenziali e industriali dove non è auspicabile il funzionamento di un trasformatore in bagno d'olio. L'olio del trasformatore è infiammabile e può danneggiare altre apparecchiature se il serbatoio non è sigillato. Leggi di più su questo tipo di trasformatore qui: Trasformatori a secco

In conformità con i documenti normativi, le caratteristiche di progettazione del trasformatore si riflettono nella designazione del suo tipo e nei sistemi di raffreddamento.

Tipo di trasformatore:

• Autotrasformatore (per monofase O, per trifase T)-A
• Bobina a bassa tensione — P
• Schermatura dielettrica liquida con strato di azoto senza espansore — Z
• Esecuzione in resina colata — L
• Trasformatore a tre avvolgimenti — T
• Trasformatore sezionatore di carico-N
• Trasformatore a secco raffreddato ad aria naturale (di solito la seconda lettera nella designazione del tipo) o versione per esigenze ausiliarie delle centrali elettriche (di solito l'ultima lettera nella designazione del tipo) — C
• Guarnizione del cavo — K
• Ingresso flangiato (per intere cabine di trasformazione) — F

Trasformatore di potenza in olio TM-160 (250) kVA

Sistemi di raffreddamento a secco per trasformatori:

• Aria naturale con design aperto — S
• Aria naturale dal design protetto — SZ
• Design a tenuta d'aria naturale — SG
• Aria con circolazione d'aria forzata — SD

Sistemi di raffreddamento per trasformatori in olio:

• Circolazione naturale di aria e olio — M
• Circolazione forzata dell'aria e circolazione naturale dell'olio — D
• Circolazione naturale dell'aria e circolazione forzata dell'olio con flusso dell'olio non diretto — MC
• Circolazione naturale dell'aria e circolazione forzata dell'olio con flusso diretto dell'olio — NMC
• Circolazione forzata dell'aria e dell'olio con flusso dell'olio non direzionale — DC
• Circolazione forzata dell'olio e dell'aria con flusso direzionale dell'olio — NDC
• Circolazione forzata di acqua e olio con flusso non direzionale di olio — C
• Circolazione forzata dell'acqua e dell'olio con flusso diretto dell'olio — NC

Sistemi di raffreddamento per trasformatori con dielettrico liquido non infiammabile:

• Raffreddamento dielettrico liquido con circolazione d'aria forzata — ND
• Dielettrico liquido non infiammabile Raffreddamento a flusso dielettrico liquido diretto ad aria forzata - NND

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Trasformatori automobilistici

Insieme ai trasformatori, sono ampiamente utilizzati autotrasformatori, dove c'è un collegamento elettrico tra gli avvolgimenti primari e secondari. In questo caso, la potenza da un avvolgimento dell'autotrasformatore all'altro viene trasmessa sia da un campo magnetico che per comunicazione elettrica.Gli autotrasformatori sono costruiti per alta potenza e alta tensione e sono utilizzati nei sistemi di alimentazione e sono utilizzati anche per la regolazione della tensione in installazioni a bassa potenza.

Dati nominali per trasformatori

I dati nominali del trasformatore, per il quale è progettato con una garanzia di fabbrica di 25 anni, sono indicati sulla targhetta del trasformatore:

• potenza apparente nominale Snom, KV-A,

• tensione di linea nominale Ulnom, V o kV,

• corrente nominale della linea AzIn A,

• la frequenza nominale è, Hz,

• numero di fasi,

• circuito e gruppo di collegamento bobine,

• tensione di corto circuito Uc,%,

• modalità di funzionamento,

• metodo di raffreddamento.

La targa contiene anche i dati necessari all'installazione: peso totale, peso dell'olio, peso della parte mobile (attiva) del trasformatore. Il tipo di trasformatore è specificato in conformità con GOST per i marchi e il produttore del trasformatore.

Potenza nominale di un trasformatore monofase Snom =U1nom I1nom, trifase

dove U1lnom, U1phnom, I1lnom e I1fnom — rispettivamente nominali valori di linea e di fase di tensioni e correnti.

La tensione nominale del trasformatore è la tensione a vuoto da linea a linea degli avvolgimenti primari e secondari del trasformatore. Per correnti nominali degli avvolgimenti primari e secondari del trasformatore, le correnti sono prese calcolate in base alla potenza nominale alla tensione nominale primaria e secondaria.

A causa dei loro comuni metodi di costruzione e calcolo, i trasformatori possono essere classificati come reattori, induttanze di saturazione e dispositivi di accumulo induttivo superconduttore.