La utilizarea energiei electrice, este necesar să schimbați tensiunea de la un nivel la altul. Transformatoarele de tip uscat (denumite în continuare răcite cu aer) îndeplinesc această funcție atât de sigur și eficient încât sunt utilizate pe scară largă pentru instalații interioare în clădiri publice și rezidențiale, unde alte tipuri de aceste dispozitive sunt considerate prea riscante.
Tipuri de transformatoare: lichide și uscate
Practic, există două tipuri diferite de astfel de dispozitiv: izolat cu lichid și răcit (tip lichid) și răcit cu aer sau amestec aer-gaz (tip uscat).
Pentru transformatoarele de primul tip, mediul de răcire poate fi ulei mineral obișnuit. Se mai folosesc și alte substanțe, cum ar fi hidrocarburile ignifuge și fluidele siliconice. Astfel de transformatoare au un miez și înfășurări scufundate într-un rezervor de mediu lichid, care servește atât ca izolator, cât și ca lichid de răcire.
Cea mai comună putere uscatătransformatoarele au înfășurări umplute cu rășină epoxidică, care servește ca izolator. Protejează conductorii de praf și coroziune atmosferică. Cu toate acestea, deoarece matrițele de turnare cu bobine sunt utilizate numai cu dimensiuni fixe, există mai puțin spațiu pentru modificarea designului unor astfel de dispozitive. În gama utilizată în mod obișnuit în alimentarea cu energie a întreprinderilor industriale mici, precum și a clădirilor publice și rezidențiale, transformatoarele de tip uscat duplică complet gama de capacități ale omologilor lor lichidi.
Parametri principali
Momentul cel mai crucial în funcționarea dispozitivelor în cauză este asigurarea regimului de temperatură al înfășurărilor. Pentru a ajuta la selectarea sau achiziționarea unui aparat de tip uscat pentru alimentarea cu energie a diferitelor obiecte, vom lua în considerare câțiva parametri operaționali de bază:
- Putere, kVA.
- Tensiune nominală primară și secundară.
- Disiparea căldurii unui sistem de izolație este suma temperaturii ambientale maxime + creșterea medie a temperaturii în înfășurări + diferența dintre creșterea medie a temperaturii în înfășurări și cea mai mare temperatură din acestea.
- Miezul și bobinele - posibilele deteriorări ale miezului sau acumularea de delaminări (conductoare de cupru sau aluminiu) sunt deosebit de îngrijorătoare.
Există diferite tipuri structurale de transformatoare, determinate în primul rând de metodele utilizate pentru izolarea înfășurărilor acestora. Printre acestea sunt cunoscute: impregnarea în vid, încapsularea și bobina turnată. Să luăm în considerare fiecare dintre ele separat.
Izolație cu impregnare în vid (VPI)
Această tehnologie creează un finisaj lac pe conductori prin alternarea ciclurilor de presiune și vid. Procesul VPI folosește rășini poliesterice. Oferă conductoarelor un finisaj lac mai bun decât scufundarea convențională. Bobinele acoperite cu acesta sunt apoi introduse într-un cuptor unde are loc coacerea. Sunt mult mai rezistente la descărcările corona. Cum arată un astfel de transformator? Fotografia lui este postată mai jos.
Încapsulare în vid (VPE)
Această metodă depășește de obicei procesul VPI. În timpul procesului de fabricație se adaugă mai multe scufundări pentru a încapsula bobina, după care acoperirea lor este coaptă într-un cuptor. Aceste transformatoare oferă o protecție mai bună împotriva mediilor agresive și umede decât omologii lor VPI. Cum arată un astfel de transformator? Fotografia lui este prezentată mai jos.
Încapsulare (etanșare)
Transformatoarele încapsulate sunt dispozitive convenționale cu înfășurări acoperite cu compuși de siliciu sau rășină epoxidică și complet închise într-o carcasă grea. Procesul de fabricație umple înfășurările cu o rășină epoxidice densă, cu rezistență dielectrică ridicată, protejând transformatorul de toate mediile.
Bobine turnate (în epoxidic densificat turnat)
Aceste dispozitive conțin bobine care sunt încapsulate în epoxid în timpul procesului de turnare. Sunt complet umplute cu rășină sub acțiuneavid.
Fiecare metodă de izolare a înfășurării este potrivită special pentru medii specifice. Este foarte important să înțelegeți unde este cel mai bine să utilizați tipurile de dispozitive adecvate. De exemplu, transformatoarele din rășină turnată uscată costă cu aproximativ 50% mai mult decât produsele VPE sau VPI. Astfel, alegerea unui anumit tip de dispozitiv poate afecta semnificativ costul total al proiectului.
Recomandări pentru selecție
Acolo unde este necesară o rezistență crescută la descărcări corona (adică descărcări electrice cauzate de o intensitate a câmpului care depășește rezistența dielectrică a izolației), atunci când nu este necesară o rezistență mecanică crescută a înfășurărilor, trebuie utilizat un transformator de tip VPI.
Folosiți-le cu bobine turnate atunci când este nevoie de rezistență și protecție suplimentară, cum ar fi în medii dure, cum ar fi fabricile de procese chimice, fabricile de materiale de construcție și instalațiile în aer liber. Mediile agresive includ substanțe care pot afecta negativ înfășurările altor transformatoare de tip uscat, inclusiv săruri, praf, gaze corozive, umiditate și particule de metal.
În plus, înfășurările din rășină turnată au o capacitate îmbunătățită de a rezista supraîncărcărilor repetate și pe termen scurt, frecvente în multe procese de fabricație.
Un inginer trebuie adesea să aleagă între rășină turnată sau tip VPI/VPE pentru aplicații critice și medii dure. Primul tip este în general considerat cel mai bun. Unii producatoricu toate acestea, se subliniază că izolația din rășină turnată limitează durata de viață a transformatorului. Coeficientul de dilatare termică al rășinii epoxidice este mai mic decât cel al conductorilor de cupru. Expansiunea și contracția ciclică pe măsură ce bobinele se încălzesc și se răcesc pot provoca în cele din urmă crăparea rășinii. De asemenea, se remarcă faptul că transformatorul de tip VPI poate face față mai bine unor astfel de procese și, prin urmare, poate dura mai mult. În cele din urmă, alegerea finală este la latitudinea inginerului energetic.
Lichid vs. uscat
Transformatoarele umplute cu lichid tind să fie mai eficiente decât cele cu umplutură uscată, deci au o durată de viață mai lungă. În plus, lichidul este un mediu mai eficient pentru răcirea zonelor locale cu temperaturi ridicate din înfășurări. În plus, dispozitivele umplute cu lichid au o capacitate de supraîncărcare mai bună.
Astfel, un transformator de tip uscat de 1000 KVA la jumătate de sarcină are un nivel de pierdere de aproximativ 8 kW, iar la sarcină maximă aproximativ 16 kW. În același timp, același „mii”, dar lichid, are aproximativ jumătate din deșeuri. Uleiul „de două mii” la jumătate de sarcină are pierderi de 8 kW, iar la sarcină maximă - 16 kW. Omologul său uscat se caracterizează prin costuri de 13, respectiv 26,5 kW. Aceasta înseamnă că transformatoarele de tip uscat sunt cele care dețin plumbul dubios în ceea ce privește pierderile. În același timp, prețul lor este mai mare decât cel al celor lichide.
Datorita racirii mai intense a infasurarilor, dispozitivele lichide au dimensiuni mai mici (adancime si latime) decat dispozitivele uscate de aceeasi putere. Aceasta poateinfluențează suprafața necesară a stațiilor de transformare (în special a celor încorporate) și, prin urmare, costul întregii instalații. Deci, un transformator tipic uscat de 1000 KVA are o adâncime de 1,6 m și o lățime de 2,44 m. În același timp, un transformator de ulei similar la o adâncime apropiată are o lățime de aproximativ 1,5 m. Dar acest tip, totuși, are o serie de dezavantaje.
De exemplu, protecția împotriva incendiilor este mai importantă pentru transformatoarele de lichid atunci când se utilizează un lichid de răcire inflamabil. Adevărat, transformatoarele uscate pot lua foc și ele. Un dispozitiv de tip lichid utilizat greșit poate chiar exploda.
În funcție de condițiile de funcționare, produsele umplute cu lichid pot necesita o tavă de scurgere pentru a colecta eventualele scurgeri de lichid de răcire.
Poate că la selectarea transformatoarelor, trecerea de la o preferință clară pentru tipul uscat la tipul lichid este între 500 kVA și 2,5 MVA, primul tip fiind folosit de preferință la limita inferioară a intervalului, iar al doilea deasupra acestuia.
Un factor important în alegerea tipului este locația de instalare a transformatorului, cum ar fi în interiorul unei clădiri de birouri sau în exterior, precum și întreținerea sarcinilor industriale.
Transformatoarele de tip uscat de peste 5MVA sunt ușor disponibile, dar multe sunt umplute cu lichid. Pentru instalarea în exterior, acest tip este, de asemenea, predominant.
Câteva cuvinte despre ventilație
Când transformatorul este echipat cu un ventilator, sarcina poate fi crescută semnificativ. Deci, pentru înfășurări turnateaceastă funcție poate crește capacitatea de încărcare continuă cu până la 50% peste sarcina nominală. Pentru tipurile VPE sau VPI, creșterea puterii în acest caz poate fi de până la 33%.
De exemplu, puterea unui transformator turnat standard de 3000 kVA, atunci când este echipat cu un ventilator, crește la 4500 kVA (cu 50%). În același timp, un tip VPE sau VPI de 2500 kVA cu ventilator îl va ridica la 3,333 kVA (cu 33%).
Totuși, trebuie să țineți cont întotdeauna de faptul că prezența unei suflante reduce fiabilitatea generală a sistemului. Dacă ventilatorul se defectează atunci când funcționează cu suflare sub o sarcină mai mare decât cea nominală, atunci există un risc real de accident grav, în urma căruia puteți pierde întregul transformator.
Și cum rămâne cu piața rusă?
Este de remarcat faptul că în ultimii ani în Rusia a existat o tendință constantă de a repeta experiența din Europa, unde până la 90% din toate transformatoarele nou instalate sunt de tip uscat. Piața reacționează în consecință. Astăzi, în Federația Rusă există oferte de astfel de dispozitive de la două grupuri de producători. Prima dintre ele include mărci rusești, italiene, chineze și coreene. Practic, se oferă analogi constructivi ai mărcilor rusești cunoscute: TSZ, TSL, TSGL. Cât costă un astfel de transformator uscat? Prețul unui „mii” tipic variază de la 900 de mii la 1 milion de ruble.
Al doilea grup include producători germani și francezi. Ele oferă clase din seria DTTH, GDNN, GDHN. Cât va costa un astfel de transformator de import? Prețul aceluiași „mii” va fi de la 1,5 la 2 milioane de ruble.
