Bij gebruik van elektriciteit is het noodzakelijk om de spanning van het ene niveau naar het andere te veranderen. Transformatoren van het droge type (ook bekend als luchtgekoeld) voeren deze functie zo veilig en efficiënt uit dat ze veel worden gebruikt voor installaties binnenshuis in openbare gebouwen en woongebouwen waar andere typen van deze apparaten als te riskant worden beschouwd.
Soorten transformatoren: vloeibaar en droog
Kortom, er zijn twee verschillende typen van een dergelijk apparaat: vloeistof geïsoleerd en gekoeld (vloeistof type) en lucht of lucht-gas mengsel gekoeld (droog type).
Voor transformatoren van het eerste type kan het koelmedium gewone minerale olie zijn. Er worden ook andere stoffen gebruikt, zoals vlamvertragende koolwaterstoffen en siliconenvloeistoffen. Dergelijke transformatoren hebben een kern en wikkelingen die zijn ondergedompeld in een tank met vloeibaar medium, dat zowel als isolator als koelmiddel dient.
De meest voorkomende power drytransformatoren hebben wikkelingen gevuld met epoxyhars, die als isolator dienen. Het beschermt geleiders tegen stof en atmosferische corrosie. Omdat spoelgietmatrijzen echter alleen met vaste afmetingen worden gebruikt, is er minder ruimte voor verandering in het ontwerp van dergelijke apparaten. In het bereik dat gewoonlijk wordt gebruikt in de stroomvoorziening van kleine industriële ondernemingen, maar ook in openbare en residentiële gebouwen, dupliceren droge transformatoren volledig het bereik van capaciteiten van hun vloeibare tegenhangers.
Hoofdparameters
Het meest cruciale moment in de werking van de apparaten in kwestie is om het temperatuurregime van de wikkelingen te waarborgen. Om te helpen bij de selectie of aankoop van een droog type apparaat voor de stroomvoorziening van verschillende objecten, zullen we verschillende fundamentele operationele parameters in overweging nemen:
- Vermogen, kVA.
- Nominale primaire en secundaire spanning.
- De warmteafvoer van een isolatiesysteem is de som van de maximale omgevingstemperatuur + de gemiddelde temperatuurstijging in de wikkelingen + het verschil tussen de gemiddelde temperatuurstijging in de wikkelingen en de hoogste temperatuur daarin.
- Kern en spoelen - mogelijke schade aan de kern of ophoping van delaminaties (koperen of aluminium geleiders) zijn van bijzonder belang.
Er zijn verschillende structurele typen transformatoren, voornamelijk bepaald door de methoden die worden gebruikt om hun wikkelingen te isoleren. Onder hen zijn bekend: vacuümimpregnatie, inkapseling en gegoten spoel. Laten we ze allemaal afzonderlijk bekijken.
Vacuüm impregnatie (VPI) isolatie
Deze technologie zorgt voor een lakafwerking op geleiders door afwisselende druk- en vacuümcycli. Het VPI-proces maakt gebruik van polyesterharsen. Het geeft de geleiders een betere lakafwerking dan conventioneel dompelen. Met het gecoate spoelen worden vervolgens in een oven geplaatst waar het bakken plaatsvindt. Ze zijn veel beter bestand tegen corona-ontladingen. Hoe ziet zo'n transformator eruit? Zijn foto staat hieronder.
Vacuüm inkapseling (VPE)
Deze methode presteert meestal beter dan het VPI-proces. Tijdens het fabricageproces worden verschillende dips toegevoegd om de spoel in te kapselen, waarna de coating in een oven wordt gebakken. Deze transformatoren bieden een betere bescherming tegen agressieve en vochtige omgevingen dan hun VPI-tegenhangers. Hoe ziet zo'n transformator eruit? Zijn foto wordt hieronder weergegeven.
Inkapseling (verzegeling)
Ingekapselde transformatoren zijn conventionele apparaten met wikkelingen die zijn gecoat met siliconenverbindingen of epoxyhars en volledig zijn ingesloten in een zware behuizing. Het fabricageproces vult de wikkelingen met een dichte epoxyhars met hoge diëlektrische sterkte, waardoor de transformator tegen alle omgevingen wordt beschermd.
Gegoten coils (in gegoten verdichte epoxy)
Deze apparaten bevatten spoelen die tijdens het gietproces in epoxy zijn ingekapseld. Ze zijn volledig gevuld met hars onder invloed vanvacuüm.
Elke wikkelingsisolatiemethode is speciaal geschikt voor specifieke omgevingen. Het is erg belangrijk om te begrijpen waar u de juiste apparaattypes het beste kunt gebruiken. Droge gietharstransformatoren kosten bijvoorbeeld ongeveer 50% meer dan VPE- of VPI-producten. De keuze voor een specifiek type apparaat kan dus een aanzienlijke invloed hebben op de totale kosten van het project.
Aanbevelingen voor selectie
Waar een verhoogde weerstand tegen corona-ontladingen (d.w.z. elektrische ontladingen veroorzaakt door een veldsterkte die de diëlektrische sterkte van de isolatie overschrijdt) is vereist, wanneer een verhoogde mechanische sterkte van de wikkelingen niet vereist is, moet een transformator van het VPI-type worden gebruikt.
Gebruik deze met gegoten spoelen wanneer extra sterkte en bescherming vereist is, zoals in ruwe omgevingen zoals chemische procesfabrieken, fabrieken voor bouwmaterialen en buiteninstallaties. Agressieve omgevingen omvatten stoffen die de wikkelingen van andere droge transformatoren nadelig kunnen beïnvloeden, waaronder zouten, stof, corrosieve gassen, vocht en metaaldeeltjes.
Bovendien zijn gietharswikkelingen beter bestand tegen kortdurende en herhaalde overbelastingen die in veel productieprocessen voorkomen.
Een ingenieur moet vaak een keuze maken tussen giethars of VPI/VPE-type voor kritische toepassingen en ruwe omgevingen. Het eerste type wordt over het algemeen als het beste beschouwd. Sommige fabrikantener wordt echter op gewezen dat gietharsisolatie de levensduur van de transformator beperkt. De thermische uitzettingscoëfficiënt van epoxyhars is kleiner dan die van koperen geleiders. Door de cyclische uitzetting en samentrekking als de spoelen opwarmen en afkoelen, kan de hars uiteindelijk barsten. Er wordt ook opgemerkt dat de transformator van het VPI-type dergelijke processen beter aankan en dus langer meegaat. Uiteindelijk is de uiteindelijke keuze aan de energietechnicus.
Vloeistof vs. droog
Vloeistofgevulde transformatoren zijn doorgaans efficiënter dan drooggevulde transformatoren, waardoor ze een langere levensduur hebben. Bovendien is vloeistof een efficiënter medium voor het koelen van lokale hoge temperatuurgebieden in wikkelingen. Bovendien hebben met vloeistof gevulde apparaten een betere overbelastingscapaciteit.
Een droge transformator van het 1000 KVA-type bij halve belasting heeft dus een verliesniveau van ongeveer 8 kW en bij volledige belasting ongeveer 16 kW. Tegelijkertijd heeft dezelfde "duizender", maar vloeibaar, ongeveer de helft van het afval. De olie "tweeduizend" bij halve belasting leidt tot verliezen van 8 kW en bij volledige belasting - 16 kW. Zijn droge tegenhanger wordt gekenmerkt door kosten van respectievelijk 13 en 26,5 kW. Dit betekent dat het droge transformatoren zijn die de twijfelachtige voorsprong hebben op het gebied van verliezen. Tegelijkertijd is hun prijs hoger dan die van vloeibare.
Door een sterkere afkoeling van de wikkelingen hebben vloeibare apparaten kleinere afmetingen (diepte en breedte) dan droge apparaten met hetzelfde vermogen. Het kaninvloed hebben op het vereiste gebied van transformatorstations (vooral ingebouwde), en daarmee op de kosten van de hele faciliteit. Een typische droge transformator 1000 KVA heeft dus een diepte van 1,6 m en een breedte van 2,44 m. Tegelijkertijd heeft een vergelijkbare olietransformator op een kleine diepte een breedte van ongeveer 1,5 m. Maar dit type echter, heeft een aantal nadelen.
Brandbeveiliging is bijvoorbeeld belangrijker voor vloeibare transformatoren bij gebruik van een ontvlambare koelvloeistof. Toegegeven, droge transformatoren kunnen ook vlam vatten. Een verkeerd gebruikt apparaat van het vloeistoftype kan zelfs exploderen.
Afhankelijk van de bedrijfsomstandigheden kan voor met vloeistof gevulde producten een lekbak nodig zijn om eventuele koelvloeistoflekken op te vangen.
Misschien ligt de overgang van een duidelijke voorkeur voor het droge type naar het vloeibare type bij het selecteren van transformatoren tussen 500 kVA en 2,5 MVA, waarbij het eerste type bij voorkeur wordt gebruikt tot aan de ondergrens van het bereik en het tweede erboven.
Een belangrijke factor bij het kiezen van het type is de installatielocatie van de transformator, zoals binnen of buiten een kantoorgebouw, evenals het onderhoud van industriële belastingen.
Dry-type transformatoren van meer dan 5MVA zijn direct beschikbaar, maar veel zijn met vloeistof gevuld. Voor buitenopstelling is dit type ook overheersend.
Een paar woorden over ventilatie
Als de transformator is uitgerust met een ventilator, kan de belasting aanzienlijk worden verhoogd. Dus, voor gegoten windingendeze functie kan het continu laadvermogen tot 50% boven de nominale last verhogen. Voor VPE- of VPI-typen kan de vermogenstoename in dit geval oplopen tot 33%.
Het vermogen van een standaard 3000 kVA gegoten transformator, indien uitgerust met een ventilator, neemt bijvoorbeeld toe tot 4500 kVA (met 50%). Tegelijkertijd zal een 2500 kVA VPE- of VPI-type met een ventilator deze verhogen tot 3,333 kVA (met 33%).
Je moet er echter altijd rekening mee houden dat de aanwezigheid van een ventilator de algehele betrouwbaarheid van het systeem vermindert. Als de ventilator uitv alt bij het blazen met een hogere belasting dan de nominale, dan is er een reëel risico op een ernstig ongeval, waardoor u de hele transformator kunt verliezen.
En hoe zit het met de Russische markt?
Het is vermeldenswaard dat er de afgelopen jaren in Rusland een gestage neiging is geweest om de ervaring van Europa te herhalen, waar tot 90% van alle nieuw geïnstalleerde transformatoren van het droge type zijn. De markt reageert dienovereenkomstig. Tegenwoordig zijn er in de Russische Federatie aanbiedingen van dergelijke apparaten van twee groepen fabrikanten. De eerste omvat Russische, Italiaanse, Chinese en Koreaanse merken. Kortom, constructieve analogen van bekende Russische merken worden aangeboden: TSZ, TSL, TSGL. Hoeveel kost zo'n droge transformator? De prijs van een typische "duizender" varieert van 900 duizend tot 1 miljoen roebel.
De tweede groep omvat Duitse en Franse fabrikanten. Ze bieden kwaliteiten van de DTTH-, GDNN-, GDHN-series. Hoeveel kost zo'n geïmporteerde transformator? De prijs van dezelfde "duizender" zal van 1,5 tot 2 miljoen roebel zijn.
