Při použití elektřiny je nutné změnit napětí z jedné úrovně na druhou. Transformátory suchého typu (neboli vzduchem chlazené) plní tuto funkci tak bezpečně a efektivně, že jsou široce používány pro vnitřní instalace ve veřejných a obytných budovách, kde jsou jiné typy těchto zařízení považovány za příliš rizikové.
Typy transformátorů: tekuté a suché
V zásadě existují dva různé typy takového zařízení: kapalinou izolované a chlazené (kapalinový typ) a chlazené vzduchem nebo směsí vzduch-plyn (suchý typ).
U transformátorů prvního typu může být chladicím médiem běžný minerální olej. Používají se i další látky, jako jsou uhlovodíky zpomalující hoření a silikonové kapaliny. Takové transformátory mají jádro a vinutí ponořené v nádrži s kapalným médiem, které slouží jako izolant i chladivo.
Nejběžnější elektrické vysoušenítransformátory mají vinutí vyplněné epoxidovou pryskyřicí, která slouží jako izolant. Chrání vodiče před prachem a atmosférickou korozí. Protože se však formy na odlévání svitků používají pouze s pevnými rozměry, je zde menší prostor pro změny v konstrukci takových zařízení. V rozsahu běžně používaném pro napájení malých průmyslových podniků, stejně jako veřejných a obytných budov, suché transformátory zcela kopírují rozsah kapacit jejich kapalných protějšků.
Hlavní parametry
Nejdůležitějším momentem při provozu příslušných zařízení je zajištění teplotního režimu vinutí. Abychom vám pomohli při výběru nebo nákupu suchého zařízení pro napájení různých objektů, zvážíme několik základních provozních parametrů:
- Výkon, kVA.
- Jmenovité primární a sekundární napětí.
- Odsávání tepla izolačním systémem je součet maximální okolní teploty + průměrného nárůstu teploty ve vinutích + rozdílu mezi průměrným nárůstem teploty ve vinutí a nejvyšší teplotou v nich.
- Jádro a cívky – zvláště znepokojivé je možné poškození jádra nebo nahromadění delaminací (měděných nebo hliníkových vodičů).
Existují různé konstrukční typy transformátorů, které jsou určeny především metodami používanými k izolaci jejich vinutí. Mezi nimi jsou známé: vakuová impregnace, zapouzdření a litá cívka. Zvažme každou z nich zvlášť.
Vakuová impregnace (VPI) izolace
Tato technologie vytváří lakovaný povrch vodičů střídavým tlakem a vakuem. Proces VPI využívá polyesterové pryskyřice. Poskytuje vodičům lepší povrchovou úpravu laku než běžné máčení. Svitky jím potažené se pak vloží do pece, kde probíhá pečení. Jsou mnohem odolnější vůči korónovým výbojům. Jak takový transformátor vypadá? Jeho fotka je zveřejněna níže.
Vakuové zapouzdření (VPE)
Tato metoda obvykle překonává proces VPI. Během výrobního procesu se k zapouzdření cívky přidá několik namáčení, načež se jejich povlak vypeče v peci. Tyto transformátory nabízejí lepší ochranu proti agresivnímu a vlhkému prostředí než jejich protějšky VPI. Jak takový transformátor vypadá? Jeho fotografie je uvedena níže.
Zapouzdření (těsnění)
Zapouzdřené transformátory jsou konvenční zařízení s vinutím potaženým silikonovými sloučeninami nebo epoxidovou pryskyřicí a zcela uzavřená v těžké skříni. Výrobní proces vyplní vinutí hustou epoxidovou pryskyřicí s vysokou dielektrickou pevností, která chrání transformátor před všemi prostředími.
Lité svitky (v lisovaném zhuštěném epoxidu)
Tato zařízení obsahují cívky, které jsou během procesu lisování zapouzdřeny v epoxidu. Jsou zcela naplněny pryskyřicí za působenívakuum.
Každý způsob izolace vinutí je speciálně vhodný pro konkrétní prostředí. Je velmi důležité pochopit, kde je nejlepší použít vhodné typy zařízení. Například transformátory z pryskyřice lité za sucha stojí asi o 50 % více než produkty VPE nebo VPI. Výběr konkrétního typu zařízení tak může výrazně ovlivnit celkovou cenu projektu.
Doporučení pro výběr
Tam, kde je vyžadována zvýšená odolnost vůči korónovým výbojům (tj. elektrickým výbojům způsobeným intenzitou pole překračující dielektrickou pevnost izolace), když není vyžadována zvýšená mechanická pevnost vinutí, měl by být použit transformátor typu VPI.
Používejte je s litými cívkami, když je vyžadována mimořádná pevnost a ochrana, například v drsných prostředích, jako jsou chemické zpracovatelské závody, továrny na stavební materiály a venkovní instalace. Agresivní prostředí zahrnuje látky, které mohou nepříznivě ovlivnit vinutí jiných suchých transformátorů, včetně solí, prachu, korozivních plynů, vlhkosti a kovových částic.
Navíc vinutí z lité pryskyřice mají zlepšenou schopnost odolávat krátkodobému a opakovanému přetížení běžnému v mnoha výrobních procesech.
Inženýr si často musí vybrat mezi litou pryskyřicí nebo typem VPI/VPE pro kritické aplikace a drsná prostředí. První typ je obecně považován za nejlepší. Někteří výrobciupozorňuje se však na to, že izolace z lité pryskyřice omezuje životnost transformátoru. Koeficient tepelné roztažnosti epoxidové pryskyřice je nižší než u měděných vodičů. Cyklické roztahování a smršťování, jak se spirály zahřívají a ochlazují, může nakonec způsobit prasknutí pryskyřice. Je třeba také poznamenat, že transformátor typu VPI se s takovými procesy lépe vyrovná, a proto vydrží déle. Konečná volba je nakonec na energetice.
Tekuté vs. Suché
Transformátory plněné kapalinou bývají účinnější než ty plněné za sucha, takže mají delší životnost. Kromě toho je kapalina účinnějším médiem pro chlazení míst s vysokou teplotou ve vinutích. Zařízení naplněná kapalinou mají navíc lepší přetížitelnost.
Transformátor suchého typu o výkonu 1000 KVA při polovičním zatížení má tedy úroveň ztrát asi 8 kW a při plném zatížení asi 16 kW. Přitom ten samý „tisícovka“, ale tekutý, má asi polovinu odpadu. Olejová "dvoutisícovka" při polovičním zatížení způsobuje ztráty 8 kW a při plném zatížení - 16 kW. Jeho suchý protějšek se vyznačuje náklady 13 a 26,5 kW. To znamená, že právě suché transformátory si drží pochybné prvenství ve ztrátách. Jejich cena je přitom vyšší než u tekutých.
Vzhledem k intenzivnějšímu chlazení vinutí mají kapalná zařízení menší rozměry (hloubku a šířku) než suchá zařízení stejného výkonu. Můžeovlivnit požadovanou plochu transformátorových rozvoden (zejména vestavěných), a tím i náklady na celé zařízení. Takže typický suchý transformátor 1000 KVA má hloubku 1,6 m a šířku 2,44 m. Současně má podobný olejový transformátor v blízké hloubce šířku asi 1,5 m. Tento typ však, má řadu nevýhod.
Například požární ochrana je důležitější u kapalných transformátorů při použití hořlavé chladicí kapaliny. Pravda, suché transformátory se také mohou vznítit. Nesprávně použité zařízení kapalného typu může dokonce explodovat.
V závislosti na provozních podmínkách mohou produkty naplněné kapalinou vyžadovat odkapávací misku pro zachycení případných úniků chladicí kapaliny.
Při výběru transformátorů je možná přechod od jasné preference suchého typu k kapalnému typu mezi 500 kVA a 2,5 MVA, přičemž první typ se přednostně používá na spodní hranici rozsahu a druhý nad ním.
Důležitým faktorem při výběru typu je místo instalace transformátoru, například uvnitř kancelářské budovy nebo venku, stejně jako obsluha průmyslových zátěží.
Suché transformátory nad 5 MVA jsou snadno dostupné, ale mnohé jsou plněné kapalinou. Pro venkovní instalaci je tento typ také převládající.
Pár slov o ventilaci
Pokud je transformátor vybaven dmychadlem, zátěž může být výrazně zvýšena. Tedy pro litá vinutítato funkce může zvýšit kapacitu trvalého zatížení až o 50 % nad nominální zatížení. U typů VPE nebo VPI může být nárůst výkonu v tomto případě až 33 %.
Například výkon standardního 3000 kVA litého transformátoru, je-li vybaven ventilátorem, se zvýší na 4500 kVA (o 50 %). Zároveň typ 2500 kVA VPE nebo VPI s ventilátorem jej zvedne na 3,333 kVA (o 33 %).
Vždy však musíte počítat s tím, že přítomnost dmychadla snižuje celkovou spolehlivost systému. Pokud dojde k poruše ventilátoru při provozu s foukáním pod zátěží vyšší než je jmenovitá, pak reálně hrozí těžká havárie, v jejímž důsledku můžete přijít o celý transformátor.
A co ruský trh?
Za zmínku stojí, že v posledních letech v Rusku existuje stálá tendence opakovat zkušenosti z Evropy, kde je až 90 % všech nově instalovaných transformátorů suchého typu. Trh podle toho reaguje. Dnes v Ruské federaci existují nabídky takových zařízení od dvou skupin výrobců. První z nich zahrnuje ruské, italské, čínské a korejské značky. V zásadě jsou nabízeny konstruktivní analogy známých ruských značek: TSZ, TSL, TSGL. Kolik takový suchý transformátor stojí? Cena typické „tisícovky“se pohybuje od 900 tisíc do 1 milionu rublů.
Do druhé skupiny patří němečtí a francouzští výrobci. Nabízejí třídy DTTH, GDNN, GDHN. Kolik bude stát takový dovezený transformátor? Cena stejné „tisícovky“bude od 1,5 do 2 milionů rublů.
