Výkonové transformátory: jmenovité provozní režimy a hodnoty

Nominální režim provozu

Jmenovitý pracovní režim transformátoru je režim, pro který byl transformátor výrobcem navržen. Určujícími podmínkami pro jmenovitý režim provozu transformátoru jsou: jmenovité napětí, výkon, proudy a frekvence uvedené na jeho typovém štítku, jakož i jmenovité podmínky chladicího média.

Jmenovité napětí vinutí

Jmenovitá napětí vinutí transformátoru jsou ta napětí, na která jsou navržena pro normální provoz. U snižovacích transformátorů jsou jmenovitá napětí primárních vinutí rovna jmenovitým napětím odpovídajících elektrických sítí, tzn. elektrické přijímače.

U stupňovitých a snižovacích transformátorů připojených přímo na přípojnice nebo svorky generátoru jsou jmenovitá napětí primárních vinutí o 5 % vyšší než jmenovitá napětí odpovídající sítě.U sekundárních vinutí je jmenovité fázové napětí získané na svorkách sekundárních vinutí transformátoru, když je bez zátěže a když je jmenovité primární napětí přivedeno na svorky primárního vinutí.

Překročení napětí přiváděného na svorky hlavního výstupu nebo jakékoli větve primárního vinutí je povoleno nejvýše o + 5% napětí uvedeného na štítku transformátoru pro hlavní výstup nebo pro tuto větev.

Jmenovitá síla

Jmenovitý výkon transformátoru je výkon, při kterém lze transformátor nepřetržitě zatěžovat po celou dobu jeho životnosti, obvykle se předpokládá řádově 20 — 25 let.

Jmenovitý výkon transformátoru souvisí s teplotními podmínkami, to znamená, že závisí na dovolené teplotě ohřevu jeho vinutí, na podmínkách chlazení transformátoru atd. Pojďme se s těmito teplotními podmínkami blíže seznámit.

Většina transformátorů je chlazena olejem ("olejové" transformátory). V takových transformátorech jsou magnetická jádra s vinutím umístěna v ocelových nádržích naplněných transformátorovým olejem, což je minerální izolační olej získaný z ropy. Teplo uvolněné ve vinutí a magnetickém jádře transformátoru při jeho provozu je pomocí oleje předáváno médiu chladícímu transformátor - vzduchu (chlazení vzduchem) nebo vodě (chlazení vodou).

U vzduchem chlazených olejových transformátorů instalovaných v oblastech, kde nejvyšší teplota vzduchu dosahuje + 35 ° C, by průměrný nárůst teploty vinutí nad teplotu vzduchu neměl překročit + 70 ° C (měřeno odporovou metodou).U transformátorů pro domácnost odpovídá nárůst teploty vinutí + 70 ° C jejich jmenovitému zatížení. Při teplotě vzduchu + 35 ° C je průměrná teplota ohřevu vinutí transformátoru 70 ° + 35 ° = 105 ° C.

Pokud je během provozu teplota ohřevu vinutí transformátoru neustále udržována na + 105 ° C, pak, jak ukazují studie výrobců, jeho životnost nepřesáhne několik let. Při jmenovitém zatížení transformátoru však bude teplota ohřevu vinutí + 105 ° C konstantní pouze tehdy, pokud je teplota vzduchu konstantní, rovna + 35 ° C.

Ve skutečnosti není teplota okolního vzduchu nikdy konstantní, ale mění se jak v průběhu dne, tak v průběhu roku, proto se teplota ohřevu vinutí transformátoru pohybuje v rozmezí od + 105 °C do nějaké nižší hodnoty. Tím se přirozeně prodlužuje životnost transformátoru. Proto je třeba výše uvedenou maximální teplotu vinutí + 105 °C chápat jako horní hranici průměrné teploty měřené odporem, přípustnou pro bezpečný provoz transformátoru po dobu několika hodin denně v těch relativně málo dnech, kdy okolní teplota dosahuje maxima + 35 °C.

U transformátorů bez nuceného oběhu oleje by největší nárůst teploty horních vrstev oleje (na krytu) nad okolní teplotu neměl překročit 60 °C. Při okolní teplotě + 35 °C to odpovídá nejvyšší nejvyšší pozorovaná (teploměrem) teplota oleje + 95 °C.U transformátorů s nuceným oběhem oleje, například s chlazením olej-voda, je povolena teplota oleje na vstupu do chladiče oleje ne vyšší než 70 °C. U transformátorů s chlazením olej-vzduch je maximální přípustná teplota oleje stanovena z výrobce.

Jmenovitý výkon transformátoru je přitom třeba chápat jako výkon, do kterého může být transformátor instalovaný venku trvale zatížen za podmínek jmenovité teploty chladicího média chlazením vzduchem, definovaným jako teplota vzduchu, která se mění. přirozeně v průběhu roku. Pro ostatní druhy chlazení jsou nominální teplotní podmínky chladicího média určeny výrobci transformátorů.

Všimněte si, že dříve byl jmenovitý výkon transformátorů instalovaných venku přepočítáván v závislosti na průměrné roční teplotě chladicího vzduchu. V důsledku přepočtu se při průměrné roční teplotě okolí nižší než + 5 °C jmenovitý výkon transformátoru zvyšuje a při průměrné roční teplotě nad + 5 °C naopak snižuje.

Studie vlivu viskozity oleje na chlazení transformátorů ukazují, že takový přepočet není nutný, protože při nízké teplotě vzduchu se viskozita oleje zvyšuje, v důsledku čehož se zhoršuje přenos tepla z vinutí a při zvýšené teplotě vzduchu , naopak viskozita oleje klesá a přenos tepla z vinutí transformátoru se zvyšuje.

Kromě venkovních instalací jsou vzduchem chlazené transformátory často umístěny v uzavřených nevytápěných místnostech — komorách, ve kterých je obvykle zajištěno přirozené větrání s přívodem studeného vzduchu a odvodem ohřátého vzduchu speciálními větracími otvory ve spodní a horní části. komory, resp. I přes ventilaci jsou podmínky chlazení transformátorů v komorách stále horší než u venkovních instalací, což poněkud snižuje jejich životnost. Transformátory instalované v komorách s přirozenou ventilací však lze nabíjet nepřetržitě na jejich jmenovitý výkon při průměrných ročních teplotách vzduchu v komoře do 20 °C.

Jmenovité proudy primárního a sekundárního vinutí transformátoru se nazývají proudy určené jmenovitými výkony příslušných vinutí.

Při jmenovité zátěži rozumíme zátěži rovnající se jmenovitému proudu.

V režimu provozu transformátoru bez přetížení v jakékoli poloze přepínače, jakož i pro jakékoli hodnoty napětí dodávaného do primárního vinutí (ale ne vyšší než + 5% hodnoty napětí tohoto kohoutu), sekundární vinutí transformátoru nesmí být zatíženo více, než je jmenovitý proud.