Uma unidade elétrica com dois, três ou mais enrolamentos é instalada estaticamente na rede elétrica. O transformador de potência altera a tensão e a corrente alternadas sem desvio de frequência. O conversor usado nas fontes de alimentação secundárias é chamado de dispositivo abaixador. Estruturas step-up aumentam a tensão, são usadas em linhas de alta tensão com alta potência, rendimento e capacitância.
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Area de aplicação
O conjunto de instalações destinadas à geração de energia elétrica inclui transformadores de potência. As usinas usam a energia de um átomo, combustível orgânico, sólido ou líquido, funcionam a gás ou usam a energia de um fluxo de água, mas os conversores de saída da subestação são necessários para o funcionamento normal das linhas de consumo e produção.
As unidades estão instaladas em redes de instalações industriais, empreendimentos rurais, complexos de defesa, empreendimentos de petróleo e gás. O objetivo direto de um transformador de potência - diminuir e aumentar a tensão e a corrente - é usado para a operação de transporte, habitação, infraestrutura de varejo, instalações de distribuição de rede.
Principais peças e sistemas
A tensão de alimentação e a carga são aplicadas às entradas, que estão localizadas no bloco de terminais interno ou externo. O contato é fixado com parafusos ou conectores especiais. Nas unidades de óleo, as entradas são dispostas nas laterais do tanque ou na tampa da carcaça removível.
A transmissão dos enrolamentos internos vai para amortecedores flexíveis ou pinos roscados feitos de metais não ferrosos. Os transformadores de potência e suas caixas são isolados dos pinos com uma camada de porcelana ou plástico. As lacunas são eliminadas por juntas feitas de um material resistente a óleos e fluidos sintéticos.
Os resfriadores reduzem a temperatura do óleo da área superior do tanque e o transferem para a camada lateral inferior. O dispositivo de resfriamento do transformador de óleo de potência é representado por:
- um circuito externo que remove o calor do transportador;
- óleo de aquecimento do circuito interno.
Os refrigeradores são de diferentes tipos:
- radiadores - um conjunto de canais planos com soldagem no final, localizados em placas para comunicação entre os coletores inferior e superior;
- tanques corrugados - colocados em unidades de baixa e média potência, são um recipiente para baixar a temperatura e um tanque de trabalho com uma superfície dobrada das paredes e uma caixa inferior;
- ventiladores - são equipados com grandes módulos transformadores para resfriamento forçado do fluxo;
- trocadores de calor - usados em grandes unidades para mover fluidos sintéticos usando uma bomba, porquea organização da circulação natural requer muito espaço;
- instalações água-óleo - trocadores de calor tubulares de acordo com a tecnologia clássica;
- as bombas de circulação são projetos herméticos com imersão total do motor na ausência de gaxetas da caixa de vedação.
Os equipamentos para transformação de tensão são fornecidos com dispositivos de controle para alterar o número de voltas de trabalho. A tensão no enrolamento secundário é modificada usando a chave para o número de bobinas ou definida por aparafusamento ao escolher a localização dos jumpers. É assim que os fios de um transformador aterrado ou desenergizado são conectados. Os módulos reguladores convertem a tensão em pequenas faixas.
Dependendo das condições, os interruptores para o número de espirais são divididos em tipos:
- dispositivos operando quando a carga está desligada;
- elementos que funcionam quando o enrolamento secundário está em curto com a resistência.
Acessório
O relé de gás está localizado no tubo de conexão entre os tanques de expansão e de trabalho. O dispositivo evita a decomposição de orgânicos isolantes, óleos durante o superaquecimento e pequenos danos ao sistema. O dispositivo reage à formação de gás em caso de mau funcionamento, emite um sinal de alarme ou desliga completamente o sistema em caso de curto-circuito ou queda perigosa do nível do líquido.
Os termopares são colocados na parte superior do tanque em bolsos para medir a temperatura. Eles trabalham com o princípio do cálculo matemático para identificar a parte mais aquecida da unidade. Os sensores modernos são baseados na tecnologia de fibra óptica.
A unidade de regeneração contínua é usada para restaurar e purificar o óleo. Como resultado do trabalho, a escória é formada na massa, o ar entra nela.Os dispositivos de regeneração são de dois tipos:
- módulos de termossifão, aproveitando o movimento natural das camadas aquecidas para cima e passando pelo filtro, o posterior abaixamento dos fluxos resfriados para o fundo do tanque;
- as unidades de qualidade de adsorção bombeiam a massa à força através dos filtros com uma bomba, estão localizadas separadamente na fundação e são usadas nos circuitos de grandes conversores.
Os módulos de proteção de óleo são um tanque de expansão do tipo aberto. O ar acima da superfície da massa é passado através de dessecantes de sílica gel. O adsorvente na umidade máxima fica rosa, o que serve como um sinal para substituí-lo.
Um retentor de óleo é instalado na parte superior do expansor. Trata-se de um dispositivo de redução da umidade do ar, operando com óleo seco de transformador. O módulo é conectado ao tanque de expansão com um tubo. Na parte superior, um recipiente é soldado com separação interna na forma de várias paredes em forma de labirinto. O ar passa pelo óleo, libera umidade, depois é limpo com sílica gel e entra no expansor.
Dispositivos de controle
O dispositivo de alívio de pressão evita um surto de pressão de emergência devido a um curto-circuito ou forte decomposição do óleo e é fornecido no design de unidades potentes de acordo com GOST 11677-1975. O dispositivo é feito na forma de um tubo de descarga, localizado em ângulo com a tampa do transformador. No final, há uma membrana selada que pode se desdobrar instantaneamente e deixar o escapamento passar.
Além disso, outros módulos são instalados no transformador:
- Os sensores de nível de óleo no tanque, equipados com um mostrador ou feitos na forma de um tubo de vidro de recipientes comunicantes, são colocados na extremidade do expansor.
- Os transformadores embutidos são dispostos dentro da unidade ou perto da luva de aterramento na lateral dos isoladores de passagem ou nos barramentos de baixa tensão. Neste caso, não há necessidade de um grande número de conversores individuais em uma subestação com isolamento interno e externo.
- O detector de impurezas e gases combustíveis detecta o hidrogênio na massa de óleo e o espreme através da membrana. O dispositivo indica o grau inicial de formação de gás antes que a mistura concentrada acione o relé de controle.
- O medidor de vazão monitora as perdas de óleo em subestações que operam com o princípio de redução forçada de temperatura. O dispositivo mede a diferença de carga e determina a pressão em ambos os lados do obstáculo no fluxo. Nas unidades refrigeradas a água, os medidores de vazão leem o consumo de umidade. Os elementos estão equipados com um alarme em caso de acidente e um mostrador para determinar os indicadores.
Princípio de operação e modos de operação
Um transformador simples é equipado com um núcleo de permalloy, ferrite e dois enrolamentos. O circuito magnético inclui um conjunto de fitas, placas ou elementos moldados. Ele move o fluxo magnético que ocorre sob a ação da eletricidade. O princípio de operação de um transformador de potência é converter os indicadores de corrente e tensão usando indução, enquanto a frequência e a forma do gráfico do movimento das partículas carregadas permanecem constantes.
Nos transformadores elevadores, o circuito fornece uma tensão aumentada no enrolamento secundário em comparação com a bobina primária. Em unidades abaixadoras, a tensão de entrada é maior que a saída. O núcleo com voltas em espiral está localizado em um recipiente com óleo.
Quando a corrente alternada é ligada, um campo magnético alternado é formado na espiral primária. Ele fecha no núcleo e afeta o circuito secundário. É gerada uma força eletromotriz que é transmitida às cargas conectadas na saída do transformador. A estação opera em três modos:
- A marcha lenta é caracterizada pelo estado aberto da bobina secundária e pela ausência de corrente no interior dos enrolamentos. A eletricidade sem carga flui na bobina primária, que é de 2 a 5% do valor nominal.
- O trabalho sob carga ocorre com a conexão de energia e consumidores. Os transformadores de potência mostram energia em dois enrolamentos, o trabalho em tais regulamentações é comum para a unidade.
- Um curto-circuito no qual a resistência na bobina secundária permanece a única carga. O modo permite identificar perdas para aquecimento dos enrolamentos do núcleo.
Modo inativo
A eletricidade na bobina primária é igual ao valor da corrente de magnetização alternada, a corrente secundária mostra valores zero. A força eletromotriz da bobina inicial no caso de uma ponta ferromagnética substitui completamente a tensão da fonte, não há correntes de carga. A operação inativa detecta perdas instantâneas na ativação e correntes parasitas, determina a compensação de potência reativa para manter a tensão de saída necessária.
Em uma unidade sem condutor ferromagnético, não há perdas devido a uma mudança no campo magnético. A corrente sem carga é proporcional à resistência do enrolamento primário. A capacidade de resistir à passagem de elétrons carregados é transformada alterando a frequência da corrente e o tamanho da indução.
Operação de curto-circuito
Uma pequena tensão alternada é aplicada à bobina primária, as saídas da bobina secundária são curto-circuitadas.Os indicadores de tensão de entrada são selecionados de forma que a corrente de curto-circuito corresponda ao valor calculado ou nominal da unidade. O tamanho da tensão de curto-circuito determina as perdas nas bobinas do transformador e o custo de resistência do material do condutor. Parte da corrente contínua supera a resistência e é convertida em energia térmica, o núcleo é aquecido.
A tensão de curto-circuito é calculada como uma porcentagem do valor nominal. O parâmetro obtido durante a operação neste modo é uma característica importante da unidade. Multiplicando-o pela corrente de curto-circuito, obtém-se a perda de potência.
Modo de trabalho
Quando uma carga é conectada no circuito secundário, as partículas se movem, causando um fluxo magnético no condutor. Ele é direcionado para longe do fluxo produzido pela bobina primária. No enrolamento primário, há um desacordo entre a força eletromotriz de indução e a fonte de energia. A corrente na espiral inicial aumenta até o momento em que o campo magnético não adquire seu valor original.
O fluxo magnético do vetor de indução caracteriza a passagem do campo pela superfície selecionada e é determinado pela integral do tempo do índice de força instantânea na bobina primária. O expoente está 90° fora de fase em relação à força motriz. A fem induzida no circuito secundário coincide em forma e fase com a da bobina primária.
Tipos e tipos de transformadores
As unidades de potência são usadas no caso de conversão de corrente de alta tensão e alta potência, não são usadas para medir o desempenho da rede.A instalação justifica-se em caso de diferença entre a tensão na rede do produtor de energia e o circuito que vai para o consumidor. Dependendo do número de fases, as estações podem ser classificadas como unidades de bobina única ou unidades de enrolamento múltiplo.
Um conversor de energia monofásico é instalado estaticamente, é caracterizado por enrolamentos conectados por indução mútua, localizados imóveis. O núcleo é feito na forma de uma estrutura fechada, há garfo inferior, superior e hastes laterais, onde estão localizadas as espirais. Bobinas e um núcleo magnético atuam como elementos ativos.
Os enrolamentos nas hastes estão em combinações estabelecidas de acordo com o número e a forma das voltas ou estão dispostos em ordem concêntrica. O invólucro cilíndrico mais comum e frequentemente usado. Os elementos estruturais da unidade fixam as peças da estação, isolam as passagens entre as bobinas, resfriam as peças e evitam avarias. O isolamento longitudinal cobre espiras individuais ou suas combinações no núcleo. Os dielétricos primários são usados para evitar a transição entre a terra e os enrolamentos.
Nos esquemas de redes elétricas trifásicas, instalações de dois e três enrolamentos são instaladas para distribuir uniformemente a carga entre as entradas e saídas, ou dispositivos de substituição para uma fase. Os transformadores refrigerados a óleo contêm um circuito magnético com enrolamentos localizados em um tanque com uma substância.
Os enrolamentos são dispostos em um condutor comum, enquanto são fornecidos circuitos primários e secundários que interagem devido à aparência de um campo, corrente ou polarização comum quando os elétrons carregados se movem em um meio magnético. Esta indução total torna difícil determinar o desempenho da planta, alta e baixa tensão.É utilizado um plano de substituição de transformadores, no qual os enrolamentos interagem não em um ambiente magnético, mas em um ambiente elétrico.
Aplica-se o princípio da equivalência da ação dos fluxos dissipativos ao trabalho das resistências das bobinas indutivas que passam corrente. Distinga espirais com resistência ativa de indução. O segundo tipo são os envoltórios ligados magneticamente que transmitem partículas sem dispersão de fluxos com propriedades obstrutivas mínimas.
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