Hvad er strømtransformator, og hvordan fungerer det?

I nogle af vores tidligere artikler har vi diskuteret om det grundlæggende i transformeren og dens forskellige typer. En af de vigtige og almindeligt anvendte Transformer er Power transformer. Det bruges meget i vid udstrækning til at intensivere og nedtrappe spændingen på henholdsvis elproduktionsstationen og distributionsstationen (eller understationen).

Overvej f.eks. Blokdiagrammet vist ovenfor. Her bruges transformator to gange, mens den leverer elektrisk strøm til en forbruger, der er langt væk fra produktionsstationen.

Første gang er ved kraftgenereringsstationen for at øge spændingen, der genereres af vindgeneratoren.
For det andet er det ved distributionsstationen (eller understationen) at nedtrappe den spænding, der modtages i slutningen af transmissionsledningen.

Effekt tab i transmission linjer

Der er mange grunde til at bruge en strømtransformator i elektriske elsystemer. Men en af de vigtigste og mest enkle grunde til at bruge strømtransformatoren er at reducere effekttab under elektrisk transmission.

Lad os nu se, hvordan strøm taber reduceres betydeligt ved hjælp af en effekttransformator:

For det første ligningen af effekttab P = I * I * R.

Her er jeg = strøm gennem lederen og R = lederens modstand.

Så effekttab er direkte proportionalt med kvadratet af strømmen, der strømmer gennem lederen eller transmissionsledningen. Så sænk strømstyrken, der går gennem lederen, mindre strømtabene.

Hvordan vi vil drage fordel af denne teori forklares nedenfor:

Sig, at initialspænding = 100V og belastning trækker = 5A & leveret effekt = 500watt. Derefter skal transmissionslinjer her bære en strøm af størrelsen 5A fra kilde til belastning. Men hvis vi øger spændingen i det indledende trin til 1000V, skal transmissionslinjer kun bære 0,5A for at levere den samme effekt på 500Watt.
Så vi øger spændingen i starten af transmissionsledningen ved hjælp af en transformator og bruger en anden effekttransformator til at nedtrappe spændingen i slutningen af transmissionsledningen.
Med denne opsætning reduceres størrelsen af strømmen gennem 100 + kilometertransmissionslinjen betydeligt, hvorved effekttabet under transmission reduceres.

Forskel mellem Power Transformer og Distribution Transformer

Effekttransformatoren drives normalt i fuld belastning, fordi den er designet til at have høj effektivitet ved 100% belastning. På den anden side har distributionstransformatoren høj effektivitet, når belastningen forbliver mellem 50% og 70%. Så distributionstransformatorer er ikke egnede til at køre ved 100% belastning kontinuerligt.
Da strømtransformator fører til høje spændinger under opstigning og nedstigning, har viklingerne høj isolering sammenlignet med distributionstransformatorer og instrumenttransformatorer.
Fordi de bruger højniveauisolering, er de meget omfangsrige i størrelse og er også meget tunge.
Da strømtransformatorer normalt ikke er forbundet til boliger direkte, oplever de mindre belastningsudsving, mens der på den anden side er distributionstransformatorer, der oplever store belastningsudsving.
Disse indlæses fuldt ud i 24 timer om dagen, så kobber- og jerntab finder sted hele dagen, og de forbliver meget ens hele tiden.
Fluxdensiteten i Power Transformer er højere end Distribution Transformer.

Power Transformer-arbejdsprincip

Power transformer fungerer på princippet om 'Faradays lov om elektromagnetisk induktion'. Det er den grundlæggende lov for elektromagnetisme, der forklarer funktionsprincippet for induktorer, motorer, generatorer og elektriske transformere.

Loven siger ' Når en lukket sløjfe eller kortsluttet leder bringes nær et varierende magnetfelt, genereres den aktuelle strøm i den lukkede sløjfe' .

For at forstå loven bedre, lad os diskutere den mere detaljeret. Lad os først overveje et scenarie nedenfor.

Overvej en permanent magnet, og en leder bringes først tæt på hinanden.

Derefter kortsluttes lederen i begge ender ved hjælp af en ledning som vist i figuren.
I dette tilfælde vil der ikke være nogen strømstrøm i lederen eller sløjfen, fordi magnetfeltet, der skærer sløjfen, er stationær, og som nævnt i loven kan kun et varierende eller skiftende magnetfelt tvinge strøm i sløjfen.
Så i det første tilfælde af det stationære magnetfelt vil der være nul flow i lederløkken.

derefter ændrer magnetfeltet, der skærer sløjfen. Da der er et varierende magnetfelt til stede i dette tilfælde, vil Faradays love komme til at spille, og dermed kan vi se en strømstrøm i lederløkken.

Som du kan se på figuren, efter at magneten bevæger sig frem og tilbage, ser vi en strøm 'I' strømme gennem lederen og den lukkede sløjfe.

at erstatte det med andre varierende magnetfeltkilder som nedenfor.

Nu bruges en alternerende spændingskilde og en leder til at generere et varierende magnetfelt.
Efter at lederløkken er bragt tæt på magnetfeltområdet, kan vi se en EMF genereret på tværs af lederen. På grund af denne inducerede EMF vil vi have et strømflow 'I'.
Størrelsen af den inducerede spænding er proportional med feltstyrken, der opleves af den anden sløjfe, så jo højere magnetfeltstyrken er, desto højere er strømmen i den lukkede sløjfe.

Selvom det er muligt at bruge en enkelt dirigent, der er oprettet til at forstå Faradays lov. Men for bedre praktisk ydeevne foretrækkes det at bruge en spole på begge sider.

Her flyder en vekselstrøm gennem den primære spole1, der genererer det varierende magnetfelt omkring lederspolerne. Og når spolen2 kommer ind i området for magnetfeltet, der genereres af spolen1, genereres der en EMF-spænding over spolen2 på grund af Faradays lov om elektromagnetisk induktion. Og på grund af denne spænding i spole2 strømmer en strøm 'I' gennem det sekundære lukkede kredsløb.

Nu skal du huske, at begge spoler er ophængt i luften, så det ledningsmedium, der bruges af magnetfeltet, er luft. Og luften har højere modstand i forhold til metaller i tilfælde af ledning med magnetfelt, så hvis vi bruger en metal- eller ferritkerne til at fungere som et medium for det elektromagnetiske felt, kan vi opleve elektromagnetisk induktion mere grundigt.

Så lad os nu erstatte luftmediet med jernmediet for yderligere forståelse.

Som vist i figuren kan vi bruge jern- eller ferritkerne til at reducere det magnetiske fluxtab under kraftoverførsel fra en spole til en anden spole. I løbet af denne tid vil den magnetiske flux, der lækker ud i atmosfæren, være betydeligt mindre end den tid, vi brugte luftmedium som kerne, er en meget god leder af magnetfeltet.

Når marken først er genereret af spole1, vil den strømme gennem jernkernen og nå spolen2, og på grund af faradays genererer lovspolen2 en EMF, som vil blive aflæst af galvanometeret, der er forbundet over spolen2.

Nu, hvis du observerer nøje, vil du finde denne opsætning svarende til en enfasetransformator. Og ja, hver transformer, der er til stede i dag, arbejder på det samme princip.

Lad os nu se på den forenklede konstruktion af trefasetransformatoren.

Tre-fase transformer

Transformatorens skelet er designet ved at lægge laminerede metalplader, der bruges til at bære magnetisk flux. I diagrammet kan du se, at skeletet er malet gråt. Skelettet har tre søjler, hvor viklinger i tre faser er viklet.
Den lavere spændingsvikling vikles først og vikles tættere på kernen, mens vikling med højere spænding vikles oven på den lavere spændingsvikling. Husk, at begge viklinger er adskilt af et isoleringslag.
Her repræsenterer hver kolonne en fase, så for tre kolonner har vi trefasevikling.
Hele denne opsætning af skelet og vikling nedsænkes i en forseglet tank fyldt med industriel olie for bedre varmeledningsevne og isolering.
Efter viklingen blev endeterminalerne på alle seks spoler bragt ud af den forseglede tank gennem en HV-isolator.
Terminalerne er fastgjort i en rimelig afstand fra hinanden for at undgå gnistspring.

Funktioner i Power Transformer

Nominel effekt	3 MVA op til 200 MVA
Primære spændinger typisk	11, 22, 33, 66, 90, 132, 220 kV
Sekundær spænding typisk	3.3, 6.6, 11, 33, 66, 132 kV eller brugerdefineret specifikation
Faser	Enkelt- eller trefasetransformatorer
Nominel frekvens	50 eller 60 Hz
Aflytning	Omskiftere til tryk på eller ikke-belastning
Temperaturstigning	60 / 65C eller brugerdefineret specifikation
Køletype	ONAN (naturlig naturlig luftolie) eller andre typer køling som KNAN (maks. 33kV) efter anmodning
Radiatorer	Tankmonterede køleradiatorpaneler
Vektorgrupper	Dyn11 eller enhver anden vektorgruppe i henhold til IEC 60076
Spændingsregulering	Via on-load tapskifter (med AVR-relæ som standard)
HV & LV terminaler	Luftkabeltype (33 kV max) eller åbne bøsninger
Installationer	Indendørs eller udendørs
Lydniveau	I henhold til ENATS 35 eller NEMA TR1

Anvendelser af kraftoverførsel

Strømtransformatoren bruges hovedsageligt til elproduktion og på distributionsstationer.
Det bruges også i isolationstransformatorer, jordforbindelse, seks puls- og tolv pulsrettertransformatorer, solcelleanlægstransformatorer, vindmølletransformatorer og i Korndörfer autotransformatorstarter.
Det bruges til at reducere effekttab under elektrisk transmission.
Det bruges til opstigning af højspænding og nedstrømning af højspænding.
Det foretrækkes under langdistanceforbrugeresager.
Og foretrækkes i tilfælde, hvor belastningen kører med fuld kapacitet 24x7.