- Krafttap i transmisjonslinjer
- Forskjellen mellom Power Transformer og Distribution Transformer
- Power Transformer arbeidsprinsipp
- Tre-fase transformator
- Funksjoner av Power Transformer
- Anvendelser av kraftoverføring
I noen av våre tidligere artikler har vi diskutert det grunnleggende om transformatoren og dens forskjellige typer. En av de viktige og mest brukte Transformatorene er Power transformer. Det brukes veldig mye for å trappe opp og trappe ned spenningen ved henholdsvis den elektriske kraftstasjonen og distribusjonsstasjonen (eller nettstasjonen).
Tenk for eksempel på blokkdiagrammet vist ovenfor. Her brukes transformator to ganger mens den leverer elektrisk kraft til en forbruker som er langt borte fra generatorstasjonen.
- Første gang er på kraftgenereringsstasjonen for å øke spenningen som genereres av vindgeneratoren.
- For det andre er det på distribusjonsstasjonen (eller nettstasjonen) for å trappe ned spenningen som mottas på slutten av overføringslinjen.
Krafttap i transmisjonslinjer
Det er mange grunner til å bruke en transformator i elektriske kraftsystemer. Men en av de viktigste og mest enkle årsakene til å bruke transformatoren er å redusere strømtap under elektrisk kraftoverføring.
La oss nå se hvordan kraft mister reduseres betydelig ved å bruke en transformator:
For det første er ligningen av effekttap P = I * I * R.
Her er jeg = strøm gjennom lederen og R = lederens motstand.
Så, effekttap er direkte proporsjonalt med kvadratet av strømmen som strømmer gjennom lederen eller overføringsledningen. Så senk strømstyrken som går gjennom lederen, mindre strømtapene.
Hvordan vi vil dra nytte av denne teorien er forklart nedenfor:
- Si startspenning = 100V og belastning trekker = 5A og strøm levert = 500watt. Da må overføringslinjer her bære en strøm med størrelsen 5A fra kilde til belastning. Men hvis vi øker spenningen i begynnelsen til 1000V, må overføringslinjene bare bære 0,5A for å levere samme effekt på 500Watt.
- Så vi vil øke spenningen ved begynnelsen av overføringslinjen ved hjelp av en transformator og bruke en annen strømtransformator til å trappe ned spenningen på slutten av overføringsledningen.
- Med dette oppsettet reduseres størrelsen på strømmen gjennom 100 + Kilometer overføringslinje betraktelig, og reduserer dermed effekttapet under overføring.
Forskjellen mellom Power Transformer og Distribution Transformer
- Krafttransformatoren drives vanligvis i full belastning fordi den er designet for å ha høy effektivitet ved 100% belastning. På den annen side har distribusjonstransformatoren høy effektivitet når belastningen holder seg mellom 50% og 70%. Så distribusjonstransformatorer er ikke egnet til å kjøre 100% kontinuerlig.
- Siden krafttransformator fører til høye spenninger under opp- og nedstigning, har viklingene høy isolasjon sammenlignet med distribusjonstransformatorer og instrumenttransformatorer.
- Fordi de bruker isolasjon på høyt nivå, er de veldig store og er også veldig tunge.
- Siden strømtransformatorer vanligvis ikke er koblet direkte til hjem, opplever de mindre belastningssvingninger, mens på den andre har distribusjonstransformatorer store belastningssvingninger.
- Disse lastes fullt ut 24 timer i døgnet, så kobber- og jerntap finner sted hele dagen, og de holder seg veldig likt hele tiden.
- Fluktettheten i Power Transformer er høyere enn Distribution Transformer.
Power Transformer arbeidsprinsipp
Krafttransformator fungerer på prinsippet om 'Faradays lov om elektromagnetisk induksjon'. Det er den grunnleggende loven om elektromagnetisme som forklarer arbeidsprinsippet til induktorer, motorer, generatorer og elektriske transformatorer.
Loven sier ' Når en lukket eller kortsluttet leder nærmer seg et varierende magnetfelt, blir strømmen generert i den lukkede sløyfen' .
For å forstå loven bedre, la oss diskutere den nærmere. La oss først vurdere et scenario nedenfor.
Tenk på en permanent magnet, og en leder blir ført nær hverandre først.
- Deretter kortsluttes lederen i begge ender ved hjelp av en ledning som vist på figuren.
- I dette tilfellet vil det ikke være noen strømstrøm i lederen eller sløyfen fordi magnetfeltet som skjærer sløyfen er stasjonært, og som nevnt i loven, er det bare et varierende eller skiftende magnetfelt som kan tvinge strøm i sløyfen.
- Så i det første tilfellet av det stasjonære magnetfeltet, vil det være null strøm i lederløkken.
deretter endres magnetfeltet som skjærer løkken. Siden det er et varierende magnetfelt tilstede i dette tilfellet, vil Faradays lover komme til å spille, og dermed kan vi se en strømføring i lederløkken.
Som du kan se på figuren, etter at magneten beveger seg frem og tilbake, får vi se en strøm 'jeg' som strømmer gjennom lederen og den lukkede sløyfen.
for å erstatte den med andre varierende magnetfeltkilder som nedenfor.
- Nå brukes en vekselspenningskilde og en leder for å generere et varierende magnetfelt.
- Etter at lederløkken nærmet seg magnetfeltområdet, kan vi se en EMF generert over lederen. På grunn av denne induserte EMF vil vi ha en strøm 'I'.
- Størrelsen på den induserte spenningen er proporsjonal med feltstyrken som den andre sløyfen opplever, så jo høyere magnetfeltstyrken er, desto høyere er strømmen i lukket sløyfe.
Selv om det er mulig å bruke en enkelt dirigent som er satt opp for å forstå Faradays lov. Men for bedre praktisk ytelse er det å foretrekke å bruke en spole på begge sider.
Her strømmer en vekselstrøm gjennom primærspolen1 som genererer det varierende magnetfeltet rundt lederspolene. Og når spolen2 kommer inn i området til magnetfeltet som genereres av spolen1, genereres en EMF-spenning over spolen2 på grunn av Faradays lov om elektromagnetisk induksjon. Og på grunn av den spenningen i spole2 strømmer en strøm 'I' gjennom den sekundære lukkede kretsen.
Nå må du huske at begge spolene er suspendert i luften, så ledningsmediet som brukes av magnetfeltet er luft. Og luften har høyere motstand i forhold til metaller når det gjelder ledning i magnetfelt, så hvis vi bruker en metall- eller ferrittkjerne til å fungere som et medium for elektromagnetisk felt, kan vi oppleve elektromagnetisk induksjon grundigere.
Så la oss erstatte luftmediet med jernmediet for ytterligere forståelse.
Som vist i figuren kan vi bruke jern- eller ferritkjerne for å redusere det magnetiske strømningstapet under kraftoverføring fra en spole til en annen spole. I løpet av denne tiden vil den magnetiske strømmen som lekker ut i atmosfæren være betydelig mindre enn tiden vi brukte luftmedium som en kjerne, er en veldig god leder av magnetfeltet.
Når feltet først er generert av spole1, vil det strømme gjennom jernkjernen og nå spolen2, og på grunn av langtidsdags genererer spolen2 en EMF som vil bli lest av galvanometeret som er koblet over spolen2.
Nå hvis du observerer nøye, vil du finne dette oppsettet som en enfasetransformator. Og ja, hver transformator som er tilstede i dag fungerer på det samme prinsippet.
La oss nå se på den forenklede konstruksjonen av trefasetransformatoren.
Tre-fase transformator
- Transformatorens skjelett er designet ved å stikke laminerte metallplater som brukes til å bære magnetisk fluss. I diagrammet kan du se skjelettet er malt i grått. Skjelettet har tre søyler der viklinger av tre faser er viklet opp.
- Nedviklingsviklingen vikles først og vikles nærmere kjernen, mens vikling med høyere spenning vikles oppå viklingen med lavere spenning. Husk at begge viklingene er atskilt med et isolasjonslag.
- Her representerer hver kolonne en fase, så for tre kolonner har vi trefasevikling.
- Hele dette oppsettet av skjelett og vikling er nedsenket i en forseglet tank fylt med industriell olje for bedre varmeledningsevne og isolasjon.
- Etter viklingen ble endeterminalene til alle seks spolene ført ut av den forseglede tanken gjennom en HV-isolator.
- Terminalene er fiksert i god avstand fra hverandre for å unngå gnistsprang.
Funksjoner av Power Transformer
|
Nominell effekt |
3 MVA opp til 200 MVA |
|
Primærspenning vanligvis |
11, 22, 33, 66, 90, 132, 220 kV |
|
Sekundær spenning vanligvis |
3.3, 6.6, 11, 33, 66, 132 kV eller spesifikasjon |
|
Faser |
Enkelt- eller trefasetransformatorer |
|
Nominell frekvens |
50 eller 60 Hz |
|
Tapping |
Trykkvekslere ved belastning eller utenfor belastning |
|
Temperaturøkning |
60 / 65C eller tilpasset spesifikasjon |
|
Kjøletype |
ONAN (olje naturlig luft naturlig) eller andre typer kjøling som KNAN (maks 33kV) på forespørsel |
|
Radiatorer |
Tankmonterte kjøleradiatorpaneler |
|
Vektorgrupper |
Dyn11 eller en hvilken som helst annen vektorgruppe i henhold til IEC 60076 |
|
Spenningsregulering |
Via trykkveksler (med AVR-relé som standard) |
|
HV- og LV-terminaler |
Luftkabeltype (33kV maks) eller åpne bøsninger |
|
Installasjoner |
Innendørs eller utendørs |
|
Lydnivå |
I henhold til ENATS 35 eller NEMA TR1 |
Anvendelser av kraftoverføring
- Krafttransformatoren brukes hovedsakelig i elektrisk kraftproduksjon og på distribusjonsstasjoner.
- Den brukes også i isolasjonstransformatorer, jordingstransformatorer, seks puls- og tolv puls likerettertransformatorer, solcelleanleggstransformatorer, vindparktransformatorer og i Korndörfer autotransformator starter.
- Den brukes til å redusere effekttap under elektrisk kraftoverføring.
- Den brukes til trappetrinn og høyspenning.
- Det foretrekkes i forbrukersaker over lang avstand.
- Og foretrukket i tilfeller der belastningen går med full kapasitet 24x7.