Transformatoare de putere: moduri și valori nominale de funcționare

Mod nominal de operare

Modul de funcționare nominal al transformatorului este modul pentru care transformatorul a fost proiectat de producător. Condițiile determinante pentru modul nominal de funcționare al transformatorului sunt: ​​tensiunea nominală, puterea, curenții și frecvența indicate pe plăcuța de identificare a acestuia, precum și condițiile nominale ale mediului de răcire.

Tensiunea nominală a înfășurărilor

Tensiunile nominale ale înfășurărilor transformatorului sunt acele tensiuni la care sunt proiectate pentru funcționare normală. Pentru transformatoarele descendente, tensiunile nominale ale înfășurărilor primare sunt egale cu tensiunile nominale ale rețelelor electrice corespunzătoare, adică. receptoare electrice.

Pentru transformatoarele de creștere și coborâre conectate direct la barele colectoare sau la bornele generatorului, tensiunile nominale ale înfășurărilor primare sunt cu 5% mai mari decât tensiunile nominale ale rețelei corespunzătoare.În înfășurările secundare, nominală este tensiunea de fază obținută la bornele înfășurărilor secundare ale transformatorului atunci când este fără sarcină și când tensiunea nominală primară este aplicată la bornele înfășurării primare.

Depășirea tensiunii furnizate la bornele ieșirii principale sau a oricărei ramuri a înfășurării primare nu este permisă mai mult de + 5% din tensiunea indicată pe plăcuța de identificare a transformatorului pentru ieșirea principală sau pentru această ramură.

Forța nominală

Puterea nominală a unui transformator este puterea la care transformatorul poate fi încărcat continuu pe toată durata de viață, de obicei presupusă a fi de ordinul a 20-25 de ani.

Puterea nominală a transformatorului este legată de condițiile de temperatură, adică depinde de temperatura de încălzire admisă a înfășurărilor sale, de condițiile de răcire ale transformatorului etc. Să ne familiarizăm mai detaliat cu aceste condiții de temperatură.

Majoritatea transformatoarelor sunt răcite cu ulei (transformatoare cu ulei). În astfel de transformatoare, miezurile magnetice cu înfășurări sunt amplasate în rezervoare de oțel umplute cu ulei de transformator, care este un ulei mineral izolator derivat din petrol. Căldura degajată în înfășurări și miezul magnetic al transformatorului în timpul funcționării acestuia este transferată cu ajutorul uleiului către mediul de răcire a transformatorului - aer (răcire cu aer) sau apă (răcire cu apă).

Pentru transformatoarele de ulei răcite cu aer instalate în zonele în care cea mai mare temperatură a aerului atinge + 35 ° C, creșterea medie a temperaturii înfășurărilor peste temperatura aerului nu trebuie să depășească + 70 ° C (măsurată prin metoda rezistenței).Pentru transformatoarele de uz casnic, creșterea temperaturii înfășurărilor, egală cu + 70 ° C, corespunde sarcinii lor nominale. La o temperatură a aerului de + 35 ° C, temperatura medie de încălzire a înfășurărilor transformatorului este de 70 ° + 35 ° = 105 ° C.

Dacă în timpul funcționării temperatura de încălzire a înfășurărilor transformatorului este menținută în mod constant la + 105 ° C, atunci, după cum arată studiile producătorilor, durata de viață a acestuia nu va depăși câțiva ani. Cu toate acestea, la sarcina nominală a transformatorului, temperatura de încălzire a înfășurărilor + 105 ° C va fi constantă numai dacă temperatura aerului este constantă, egală cu + 35 ° C.

În realitate, temperatura aerului ambiental nu este niciodată constantă, ci se modifică atât în ​​timpul zilei, cât și pe tot parcursul anului, motiv pentru care temperatura de încălzire a înfășurărilor transformatorului variază în intervalul de la + 105 ° C până la o valoare mai mică. Acest lucru prelungește în mod natural durata de viață a transformatorului. Prin urmare, temperatura maximă a înfășurării menționată mai sus + 105 ° C trebuie înțeleasă ca limita superioară a temperaturii medii, măsurată prin rezistență, admisibilă pentru funcționarea în siguranță a transformatorului timp de câteva ore pe zi în acele relativ câteva zile în care temperatura ambiantă atinge maxim + 35 ° C.

În transformatoarele fără circulație forțată a uleiului, cea mai mare creștere a temperaturii straturilor superioare de ulei (pe capac) peste temperatura ambiantă nu trebuie să depășească 60 ° C. La o temperatură ambientală de + 35 ° C, aceasta corespunde cel mai ridicat observată (cu termometru) temperatura uleiului + 95 ° C.Pentru transformatoarele cu circulație forțată a uleiului, de exemplu cu răcire ulei-apă, temperatura uleiului la intrarea răcitorului de ulei nu este permisă mai mare de 70 ° C. Pentru transformatoarele cu răcire ulei-aer, temperatura maximă admisă a uleiului este determinată de la producatorul.

Acestea fiind spuse, puterea nominală a transformatorului trebuie înțeleasă ca puterea până la care un transformator instalat în aer liber poate fi încărcat permanent, în condițiile de temperatură nominală a mediului de răcire, cu răcire cu aer, definită ca temperatura aerului care variază. firesc pe parcursul anului. Pentru alte tipuri de răcire, condițiile de temperatură nominală ale mediului de răcire sunt determinate de producătorii de transformatoare.

Rețineți că anterior puterea nominală a transformatoarelor instalate în exterior a fost recalculată în funcție de temperatura medie anuală a aerului de răcire. Ca urmare a recalculării, la o temperatură medie anuală a mediului mai mică de + 5 ° C, puterea nominală a transformatorului este crescută, iar la o temperatură medie anuală peste + 5 ° C, dimpotrivă, este redusă.

Studiile privind efectul vâscozității uleiului asupra răcirii transformatoarelor arată că o astfel de recalculare nu este necesară, deoarece la temperatură scăzută a aerului, vâscozitatea uleiului crește, drept urmare transferul de căldură din înfășurări se deteriorează și la temperatură ridicată a aerului. , dimpotrivă, vâscozitatea uleiului scade, iar transferul de căldură de la înfășurările transformatorului crește.

Pe lângă instalațiile exterioare, transformatoarele răcite cu aer sunt adesea plasate în încăperi închise neîncălzite - camere, în care ventilația naturală este de obicei asigurată cu alimentarea cu aer rece și eliminarea aerului încălzit prin orificii speciale de ventilație în părțile inferioare și superioare ale camera, respectiv . În ciuda ventilației, condițiile de răcire ale transformatoarelor din camere sunt încă mai proaste decât cele instalate în aer liber, ceea ce le reduce oarecum durata de viață. Cu toate acestea, transformatoarele instalate în camere cu ventilație naturală pot fi încărcate continuu la puterea lor nominală la temperaturi medii anuale ale aerului din cameră de până la 20 °C.

Curenții nominali ai înfășurărilor primare și secundare ale transformatorului se numesc curenți determinați de puterile nominale ale înfășurărilor respective.

Sub sarcină nominală înțelegând sarcina egală cu curentul nominal.

În modul de funcționare a transformatorului fără suprasarcină în orice poziție a comutatorului, precum și pentru orice valoare a tensiunii furnizate înfășurării primare (dar nu mai mare de + 5% din valoarea tensiunii acestui robinet), înfășurarea secundară a transformatorului poate fi încărcată nu mai mult decât curentul nominal.