Vermogenstransformatoren: nominale bedrijfsmodi en waarden

Nominale werking

De nominale bedrijfsmodus van de transformator is de modus waarvoor de transformator door de fabrikant is ontworpen. Bepalende voorwaarden voor de nominale werking van de transformator zijn: nominale spanning, vermogen, stromen en frequentie aangegeven op het typeplaatje, evenals de nominale omstandigheden van het koelmedium.

Nominale spanning van de wikkelingen

De nominale spanningen van de transformatorwikkelingen zijn die spanningen waarbij ze zijn ontworpen voor normaal gebruik. Voor step-down transformatoren zijn de nominale spanningen van de primaire wikkelingen gelijk aan de nominale spanningen van de overeenkomstige elektrische netwerken, d.w.z. elektrische ontvangers.

Voor step-up en step-down transformatoren die rechtstreeks op de rails of klemmen van de generator zijn aangesloten, zijn de nominale spanningen van de primaire wikkelingen 5% hoger dan de nominale spanningen van het overeenkomstige net.In secundaire wikkelingen is nominaal de fasespanning die wordt verkregen aan de klemmen van de secundaire wikkelingen van de transformator wanneer deze onbelast is en wanneer de nominale primaire spanning wordt toegepast op de klemmen van de primaire wikkeling.

Het overschrijden van de spanning die wordt geleverd aan de klemmen van de hoofduitgang of een tak van de primaire wikkeling is toegestaan ​​met niet meer dan + 5% van de spanning aangegeven op het typeplaatje van de transformator voor de hoofduitgang of voor deze tak.

Nominale sterkte

Het nominale vermogen van een transformator is het vermogen waarmee de transformator gedurende zijn hele levensduur continu kan worden belast, meestal wordt aangenomen dat dit in de orde van grootte van 20 - 25 jaar is.

Het nominale vermogen van de transformator is gerelateerd aan de temperatuuromstandigheden, dat wil zeggen, het hangt af van de toegestane verwarmingstemperatuur van de wikkelingen, van de koelomstandigheden van de transformator, enz. Laten we deze temperatuuromstandigheden in meer detail leren kennen.

De meeste transformatoren zijn oliegekoelde ("olie" -transformatoren). In dergelijke transformatoren bevinden de magnetische kernen met wikkelingen zich in stalen tanks gevuld met transformatorolie, een minerale isolatieolie afgeleid van aardolie. De warmte die vrijkomt in de wikkelingen en de magnetische kern van de transformator tijdens zijn werking wordt met behulp van olie overgedragen aan het medium dat de transformator koelt - lucht (luchtkoeling) of water (waterkoeling).

Voor luchtgekoelde olietransformatoren die zijn geïnstalleerd in gebieden waar de hoogste luchttemperatuur + 35 ° C bereikt, mag de gemiddelde temperatuurstijging van de wikkelingen boven de luchttemperatuur niet hoger zijn dan + 70 ° C (gemeten volgens de weerstandsmethode).Voor huishoudelijke transformatoren komt de temperatuurstijging van de wikkelingen, gelijk aan + 70 ° C, overeen met hun nominale belasting. Bij een luchttemperatuur van + 35 ° C is de gemiddelde verwarmingstemperatuur van de transformatorwikkelingen 70 ° + 35 ° = 105 ° C.

Als tijdens bedrijf de verwarmingstemperatuur van de transformatorwikkelingen constant op + 105 ° C wordt gehouden, dan zal, zoals uit onderzoeken van de fabrikant blijkt, de levensduur niet langer zijn dan enkele jaren. Bij de nominale belasting van de transformator zal de verwarmingstemperatuur van de wikkelingen + 105 ° C echter alleen constant zijn als de luchttemperatuur constant is, gelijk aan + 35 ° C.

In werkelijkheid is de omgevingsluchttemperatuur nooit constant, maar verandert zowel overdag als het hele jaar door, daarom varieert de verwarmingstemperatuur van de transformatorwikkelingen in het bereik van + 105 ° C tot een lagere waarde. Dit verlengt uiteraard de levensduur van de transformator. Daarom moet de bovengenoemde maximale wikkeltemperatuur + 105 ° C worden begrepen als de bovengrens van de gemiddelde temperatuur, gemeten door weerstand, toelaatbaar voor een veilige werking van de transformator gedurende meerdere uren per dag gedurende die relatief weinige dagen dat de omgevingstemperatuur bereikt maximaal + 35 ° C.

Bij transformatoren zonder geforceerde oliecirculatie mag de grootste temperatuurstijging van de bovenste olielagen (op het deksel) boven de omgevingstemperatuur niet hoger zijn dan 60°C. Bij een omgevingstemperatuur van +35°C komt dit overeen met de meest hoge waargenomen (door thermometer) olietemperatuur + 95 ° C.Voor transformatoren met geforceerde oliecirculatie, bijvoorbeeld met olie-waterkoeling, mag de olietemperatuur aan de inlaat van de oliekoeler niet hoger zijn dan 70°C. Voor transformatoren met olie-luchtkoeling wordt de maximaal toelaatbare olietemperatuur bepaald uit de fabrikant.

Dat gezegd hebbende, moet het nominale vermogen van de transformator worden begrepen als het vermogen waarop een buiten geïnstalleerde transformator permanent kan worden belast, onder nominale temperatuuromstandigheden van het koelmedium, met luchtkoeling, gedefinieerd als de temperatuur van de lucht die varieert natuurlijk gedurende het jaar. Voor andere soorten koeling worden de nominale temperatuuromstandigheden van het koelmedium bepaald door de transformatorfabrikanten.

Merk op dat voorheen het nominale vermogen van buiten geïnstalleerde transformatoren werd herberekend afhankelijk van de gemiddelde jaartemperatuur van de koellucht. Als gevolg van herberekening wordt bij een gemiddelde jaarlijkse omgevingstemperatuur van minder dan + 5 ° C het nominale vermogen van de transformator verhoogd en bij een gemiddelde jaartemperatuur van meer dan + 5 ° C daarentegen verlaagd.

Studies naar het effect van olieviscositeit op de koeling van transformatoren tonen aan dat een dergelijke herberekening niet nodig is, aangezien bij lage luchttemperatuur de viscositeit van olie toeneemt, waardoor de warmteoverdracht van de wikkelingen verslechtert en bij verhoogde luchttemperatuur , integendeel, de viscositeit van de olie neemt af en de warmteoverdracht van de transformatorwikkelingen neemt toe.

Naast buiteninstallaties worden luchtgekoelde transformatoren vaak geplaatst in gesloten onverwarmde kamers - kamers, waarin natuurlijke ventilatie meestal wordt verzorgd door de toevoer van koude lucht en de afvoer van verwarmde lucht door speciale ventilatiegaten in de onderste en bovenste delen van respectievelijk de kamer. Ondanks de ventilatie zijn de koelomstandigheden van de transformatoren in de kamers nog steeds slechter dan die buiten zijn geïnstalleerd, wat hun levensduur enigszins verkort. Transformatoren die in kamers met natuurlijke ventilatie zijn geïnstalleerd, kunnen echter continu worden opgeladen met hun nominale vermogen bij gemiddelde jaarlijkse kamerluchttemperaturen tot 20 °C.

Nominale stromen van de primaire en secundaire wikkelingen van de transformator worden stromen genoemd die worden bepaald door de nominale vermogens van de respectievelijke wikkelingen.

Onder nominale belasting verstaan ​​we de belasting gelijk aan de nominale stroom.

In de werkingsmodus van de transformator zonder overbelasting op elke positie van de schakelaar, evenals voor alle waarden van de spanning die wordt geleverd aan de primaire wikkeling (maar niet hoger dan + 5% van de spanningswaarde van deze kraan), de secundaire wikkeling van de transformator mag niet hoger worden belast dan de nominale stroom.