При използване на електричество е необходимо да промените напрежението от едно ниво на друго. Трансформаторите от сух тип (известни още като с въздушно охлаждане) изпълняват тази функция толкова безопасно и ефективно, че се използват широко за вътрешни инсталации в обществени и жилищни сгради, където други видове тези устройства се считат за твърде рискови.
Видове трансформатори: течни и сухи
По принцип има два различни типа такова устройство: течно изолирано и охладено (течен тип) и въздух или смес въздух-газ охлаждане (сух тип).
За трансформатори от първия тип охлаждащата среда може да бъде обикновено минерално масло. Използват се и други вещества, като огнезащитни въглеводороди и силиконови течности. Такива трансформатори имат сърцевина и намотки, потопени в резервоар с течна среда, която служи едновременно като изолатор и охлаждаща течност.
Най-често срещаното механично изсушаванетрансформаторите имат намотки, пълни с епоксидна смола, която служи като изолатор. Предпазва проводниците от прах и атмосферна корозия. Въпреки това, тъй като формите за леене на рулони се използват само с фиксирани размери, има по-малко място за промяна в дизайна на такива устройства. В обхвата, който обикновено се използва в електрозахранването на малки промишлени предприятия, както и обществени и жилищни сгради, сухите трансформатори напълно дублират диапазона от мощности на техните течни колеги.
Основни параметри
Най-важният момент в работата на въпросните устройства е осигуряването на температурния режим на намотките. За да помогнем при избора или закупуването на апарат от сух тип за захранване на различни обекти, ще разгледаме няколко основни оперативни параметъра:
- Мощност, kVA.
- Номинално първично и вторично напрежение.
- Разсейването на топлината на изолационната система е сумата от максималната температура на околната среда + средното повишаване на температурата в намотките + разликата между средното повишаване на температурата в намотките и най-високата температура в тях.
- Ядро и намотки - възможни повреди на сърцевината или натрупване на разслоения (медни или алуминиеви проводници) са от особено значение.
Съществуват различни структурни типове трансформатори, които се определят основно от методите, използвани за изолиране на техните намотки. Сред тях са известни: вакуумно импрегниране, капсулиране и лята намотка. Нека разгледаме всеки един от тях поотделно.
Изолация с вакуумно импрегниране (VPI)
Тази технология създава лаково покритие върху проводниците чрез редуване на цикли на налягане и вакуум. Процесът на VPI използва полиестерни смоли. Той осигурява на проводниците по-добро лаково покритие от конвенционалното потапяне. Покритите с него рулони се поставят във фурна, където се пече. Те са много по-устойчиви на коронни разряди. Как изглежда такъв трансформатор? Снимката му е публикувана по-долу.
Вакуумно капсулиране (VPE)
Този метод обикновено превъзхожда VPI процеса. По време на производствения процес се добавят няколко потапяния, за да се капсулира намотката, след което покритието им се изпича във фурна. Тези трансформатори предлагат по-добра защита срещу агресивна и влажна среда от техните VPI колеги. Как изглежда такъв трансформатор? Снимката му е представена по-долу.
Капсулиране (запечатване)
Капсулираните трансформатори са конвенционални устройства с намотки, покрити със силициеви съединения или епоксидна смола и напълно затворени в тежък корпус. Производственият процес запълва намотките с плътна епоксидна смола с висока диелектрична якост, която защитава трансформатора от всякакви среди.
Лити рулони (в формован уплътнен епоксид)
Тези устройства съдържат намотки, които са капсулирани в епоксидна смола по време на процеса на формоване. Те са изцяло запълнени със смола под действието навакуум.
Всеки метод за изолация на намотките е специално подходящ за специфични среди. Много е важно да разберете къде е най-добре да използвате подходящите типове устройства. Например трансформаторите от суха смола струват около 50% повече от VPE или VPI продуктите. По този начин изборът на конкретен тип устройство може значително да повлияе на общата цена на проекта.
Препоръки за избор
Когато се изисква повишена устойчивост на коронни разряди (т.е. електрически разряди, причинени от сила на полето, надвишаваща диелектричната якост на изолацията), когато не се изисква повишена механична якост на намотките, трябва да се използва трансформатор от типа VPI.
Използвайте ги с отляти рулони, когато се изисква допълнителна здравина и защита, като например в тежки среди като химически преработвателни заводи, фабрики за строителни материали и външни инсталации. Агресивните среди включват вещества, които могат да повлияят неблагоприятно върху намотките на други трансформатори от сух тип, включително соли, прах, корозивни газове, влага и метални частици.
В допълнение, намотките от лята смола имат подобрена способност да издържат на краткотрайни и повтарящи се претоварвания, често срещани в много производствени процеси.
Един инженер често трябва да прави избор между лята смола или тип VPI/VPE за критични приложения и тежки среди. Първият тип обикновено се счита за най-добрият. Някои производителиобаче се посочва, че изолацията от лята смола ограничава живота на трансформатора. Коефициентът на термично разширение на епоксидната смола е по-малък от този на медните проводници. Цикличното разширяване и свиване при нагряване и охлаждане на намотките в крайна сметка може да доведе до напукване на смолата. Също така се отбелязва, че трансформаторът от типа VPI може по-добре да се справи с такива процеси и следователно да продължи по-дълго. В крайна сметка окончателният избор е на енергетиката.
Течен срещу сух
Трансформаторите, напълнени с течност, са по-ефективни от тези със сухо, така че имат по-дълъг експлоатационен живот. Освен това течността е по-ефективна среда за охлаждане на местни високотемпературни зони в намотките. Плюс това, пълните с течност устройства имат по-добър капацитет на претоварване.
По този начин, сух трансформатор 1000 KVA при половин натоварване има ниво на загуба от около 8 kW, а при пълно натоварване около 16 kW. В същото време същият „хилядник“, но течен, има около половината от отпадъците. Маслото "двухилядник" при половин натоварване понася загуби от 8 kW, а при пълно натоварване - 16 kW. Сухият му аналог се характеризира с разходи съответно от 13 и 26,5 kW. Това означава, че сухите трансформатори държат съмнителната преднина по отношение на загубите. В същото време цената им е по-висока от тази на течните.
Поради по-интензивното охлаждане на намотките, течните устройства имат по-малки размери (дълбочина и ширина) от сухите устройства със същата мощност. Можевлияят върху необходимата площ на трансформаторните подстанции (особено вградените), а оттам и върху цената на цялото съоръжение. И така, типичен сух трансформатор 1000 KVA има дълбочина 1,6 м и ширина 2,44 м. В същото време подобен маслен трансформатор на близка дълбочина има ширина около 1,5 м. Но този тип обаче, има редица недостатъци.
Например, противопожарната защита е по-важна за течните трансформатори, когато се използва запалима охлаждаща течност. Вярно е, че сухите трансформатори също могат да се запалят. Неправилно използвано устройство от течен тип може дори да експлодира.
В зависимост от работните условия, продуктите, пълни с течност, може да изискват тава за отцеждане, за да съберат всякакви течове на охлаждаща течност.
Може би при избора на трансформатори преходът от ясно предпочитание за сух тип към течен тип е между 500 kVA и 2,5 MVA, като първият тип за предпочитане се използва до долната граница на диапазона, а вторият над него.
Важен фактор при избора на типа е мястото на монтаж на трансформатора, например вътре в офис сграда или отвън, както и обслужването на промишлени товари.
Сухи трансформатори над 5MVA са лесно достъпни, но много от тях са пълни с течност. За външен монтаж този тип също е преобладаващ.
Няколко думи за вентилацията
Когато трансформаторът е оборудван с вентилатор, натоварването може значително да се увеличи. И така, за ляти намоткитази функция може да повиши непрекъснатия товароносимост до 50% над номиналния товар. За типове VPE или VPI увеличението на мощността в този случай може да бъде до 33%.
Например, мощността на стандартен 3000 kVA трансформатор с лята навита, когато е оборудван с вентилатор, се увеличава до 4500 kVA (с 50%). В същото време, 2500 kVA VPE или VPI тип с вентилатор ще го повиши до 3,333 kVA (с 33%).
Въпреки това, винаги трябва да имате предвид, че наличието на вентилатор намалява цялостната надеждност на системата. Ако вентилаторът се повреди при работа с продухване при натоварване, по-високо от номиналното, тогава съществува реална опасност от тежка авария, в резултат на която можете да загубите целия трансформатор.
А какво ще кажете за руския пазар?
Заслужава да се отбележи, че през последните години в Русия се наблюдава постоянна тенденция за повтаряне на опита на Европа, където до 90% от всички новомонтирани трансформатори са сухи. Пазарът реагира съответно. Днес в Руската федерация има предложения за такива устройства от две групи производители. Първият от тях включва руски, италиански, китайски и корейски марки. По принцип се предлагат конструктивни аналози на известни руски марки: TSZ, TSL, TSGL. Колко струва такъв сух трансформатор? Цената на типичен "хилядник" варира от 900 хиляди до 1 милион рубли.
Втората група включва немски и френски производители. Предлагат класове от серията DTTH, GDNN, GDHN. Колко ще струва такъв вносен трансформатор? Цената на същия "хилядник" ще бъде от 1,5 до 2 милиона рубли.
