Une unité électrique à deux, trois enroulements ou plus est installée de manière statique dans le réseau électrique. Le transformateur de puissance modifie la tension et le courant alternatifs sans déviation de fréquence. Le convertisseur utilisé dans les alimentations secondaires est appelé dispositif abaisseur. Les structures élévatrices augmentent la tension, sont utilisées dans les lignes électriques à haute tension avec une puissance, un débit et une capacité élevés.
Contenu
Champ d'application
L'ensemble des installations destinées à produire de l'électricité comprend des transformateurs de puissance. Les centrales électriques utilisent l'énergie d'un atome, d'un combustible organique, solide ou liquide, fonctionnent au gaz ou utilisent la puissance d'un courant d'eau, mais les convertisseurs de sortie des sous-stations sont nécessaires au fonctionnement normal des lignes de consommation et de production.
Les unités sont installées dans des réseaux d'installations industrielles, d'entreprises rurales, de complexes de défense, de développements pétroliers et gaziers. Le but direct d'un transformateur de puissance - abaisser et augmenter la tension et le courant - est utilisé pour le fonctionnement des transports, du logement, des infrastructures de vente au détail, des installations de distribution de réseau.
Principaux composants et systèmes
La tension d'alimentation et la charge sont appliquées aux entrées, qui sont situées sur le bornier intérieur ou extérieur. Le contact est fixé avec des boulons ou des connecteurs spéciaux. Dans les unités à huile, les entrées sont disposées à l'extérieur sur les côtés du réservoir ou sur le couvercle du carter amovible.
La transmission des enroulements internes va aux amortisseurs flexibles ou aux goujons filetés en métaux non ferreux. Les transformateurs de puissance et leurs boîtiers sont isolés des goujons par une couche de porcelaine ou de plastique. Les interstices sont éliminés par des joints en matériau résistant aux huiles et fluides synthétiques.
Les refroidisseurs réduisent la température de l'huile de la partie supérieure du réservoir et la transfèrent à la couche inférieure latérale. Le dispositif de refroidissement du transformateur à huile de puissance est représenté par :
- un circuit externe qui évacue la chaleur du support ;
- circuit interne fioul.
Les refroidisseurs sont de différents types :
- radiateurs - un ensemble de canaux plats avec soudure à l'extrémité, situés dans des plaques pour la communication entre les collecteurs inférieur et supérieur;
- réservoirs en carton ondulé - placés dans des unités de faible et moyenne puissance, ils sont à la fois un conteneur pour abaisser la température et un réservoir de travail avec une surface pliée des parois et une boîte inférieure;
- ventilateurs - ils sont équipés de grands modules transformateurs pour le refroidissement forcé du flux ;
- échangeurs de chaleur - utilisés dans les grandes unités pour déplacer des fluides synthétiques à l'aide d'une pompe, carl'organisation de la circulation naturelle nécessite beaucoup d'espace ;
- installations eau-huile - échangeurs de chaleur tubulaires selon la technologie classique;
- les pompes de circulation sont des conceptions hermétiques avec immersion complète du moteur en l'absence de joints de presse-étoupe.
L'équipement de transformation de tension est fourni avec des dispositifs de contrôle pour modifier le nombre de tours de travail. La tension sur l'enroulement secondaire est modifiée à l'aide de l'interrupteur du nombre de bobines ou réglée par boulonnage lors du choix de l'emplacement des cavaliers. C'est ainsi que les fils d'un transformateur mis à la terre ou hors tension sont connectés. Les modules de régulation convertissent la tension dans de petites plages.
Selon les conditions, les commutateurs pour le nombre de spirales sont divisés en types:
- appareils fonctionnant lorsque la charge est éteinte ;
- éléments qui fonctionnent lorsque l'enroulement secondaire est court-circuité à la résistance.
Attachement
Le relais gaz est situé dans le tube de liaison entre le vase d'expansion et le vase de travail. L'appareil empêche la décomposition des matières organiques isolantes, des huiles lors de la surchauffe et des dommages mineurs au système. L'appareil réagit à la formation de gaz en cas de dysfonctionnement, émet un signal d'alarme ou éteint complètement le système en cas de court-circuit ou de chute dangereuse du niveau de liquide.
Des thermocouples sont placés en haut du réservoir dans des poches pour mesurer la température. Ils fonctionnent sur le principe du calcul mathématique pour identifier la partie la plus chauffée de l'appareil. Les capteurs modernes sont basés sur la technologie de la fibre optique.
L'unité de régénération continue est utilisée pour restaurer et purifier l'huile. À la suite du travail, des scories se forment dans la masse, de l'air y pénètre.Les dispositifs de régénération sont de deux types :
- modules thermosiphon, utilisant le mouvement naturel des couches chauffées vers le haut et traversant le filtre, l'abaissement ultérieur des flux refroidis au fond du réservoir;
- les unités de qualité d'adsorption pompent de force la masse à travers les filtres avec une pompe, sont situées séparément sur la fondation et sont utilisées dans les circuits des grands convertisseurs.
Les modules de protection d'huile sont un vase d'expansion de type ouvert. L'air au-dessus de la surface de la masse passe à travers des déshydratants de gel de silice. L'adsorbant à humidité maximale devient rose, ce qui sert de signal pour le remplacer.
Un joint d'huile est installé en haut de l'expanseur. Il s'agit d'un dispositif de réduction de l'humidité de l'air, fonctionnant à l'huile sèche du transformateur. Le module est relié au vase d'expansion par un tuyau. Au sommet, un conteneur est soudé avec une séparation interne sous forme de plusieurs parois en forme de labyrinthe. L'air passe à travers l'huile, dégage de l'humidité, puis est nettoyé avec du gel de silice et pénètre dans le détendeur.
Appareils de controle
Le dispositif de décompression empêche une surpression d'urgence due à un court-circuit ou à une forte décomposition de l'huile et est prévu dans la conception d'unités puissantes conformément à GOST 11677-1975. L'appareil est réalisé sous la forme d'un tuyau de décharge, situé à un angle par rapport au couvercle du transformateur. À l'extrémité se trouve une membrane scellée qui peut se déployer instantanément et laisser passer l'échappement.
De plus, d'autres modules sont installés dans le transformateur :
- Des capteurs de niveau d'huile dans le réservoir, équipés d'un cadran ou réalisés sous la forme d'un tube en verre de récipients communicants, sont placés à l'extrémité du détendeur.
- Les transformateurs intégrés sont disposés à l'intérieur de l'unité ou à proximité du manchon de mise à la terre du côté des isolateurs de traversée ou sur les jeux de barres basse tension. Dans ce cas, il n'est pas nécessaire d'avoir un grand nombre de convertisseurs individuels dans une sous-station avec isolation interne et externe.
- Le détecteur d'impuretés et de gaz combustibles détecte l'hydrogène dans la masse d'huile et l'expulse à travers la membrane. L'appareil indique le degré initial de formation de gaz avant que le mélange concentré ne fasse fonctionner le relais de commande.
- Le débitmètre surveille les pertes d'huile dans les sous-stations fonctionnant selon le principe de la réduction forcée de la température. L'appareil mesure la différence de charge et détermine la pression des deux côtés de l'obstacle dans le flux. Dans les unités refroidies à l'eau, les débitmètres lisent la consommation d'humidité. Les éléments sont équipés d'une alarme en cas d'accident et d'un cadran pour déterminer les indicateurs.
Principe de fonctionnement et modes de fonctionnement
Un transformateur simple est équipé d'un noyau de permalloy, de ferrite et de deux enroulements. Le circuit magnétique comprend un ensemble de bandes, de plaques ou d'éléments moulés. Il déplace le flux magnétique qui se produit sous l'action de l'électricité. Le principe de fonctionnement d'un transformateur de puissance est de convertir les indicateurs de courant et de tension par induction, tandis que la fréquence et la forme du graphique du mouvement des particules chargées restent constantes.
Dans les transformateurs élévateurs, le circuit fournit une tension accrue sur l'enroulement secondaire par rapport à la bobine primaire. Dans les unités abaisseurs, la tension d'entrée est supérieure à la sortie. Le noyau à spires en spirale est situé dans un récipient contenant de l'huile.
Lorsque le courant alternatif est activé, un champ magnétique alternatif se forme sur la spirale primaire. Il se ferme sur le noyau et affecte le circuit secondaire. Une force électromotrice est générée qui est transmise aux charges connectées à la sortie du transformateur. La station fonctionne selon trois modes :
- Le ralenti est caractérisé par l'état ouvert de la bobine secondaire et l'absence de courant à l'intérieur des enroulements. L'électricité à vide circule dans la bobine primaire, qui représente 2 à 5% de la valeur nominale.
- Le travail sous charge a lieu avec la connexion de l'alimentation et des consommateurs. Les transformateurs de puissance affichent de l'énergie dans deux enroulements, le travail dans de telles réglementations est courant pour l'unité.
- Un court-circuit dans lequel la résistance de la bobine secondaire reste la seule charge. Le mode vous permet d'identifier les pertes pour chauffer les enroulements du noyau.
Mode inactif
L'électricité dans la bobine primaire est égale à la valeur du courant magnétisant alternatif, le courant secondaire affiche des valeurs nulles. La force électromotrice de la bobine initiale dans le cas d'une pointe ferromagnétique remplace complètement la tension de source, il n'y a pas de courants de charge. Le fonctionnement au ralenti détecte les pertes d'activation instantanées et les courants de Foucault, détermine la compensation de puissance réactive pour maintenir la tension de sortie requise.
Dans une unité sans conducteur ferromagnétique, il n'y a pas de pertes dues à une modification du champ magnétique. Le courant à vide est proportionnel à la résistance de l'enroulement primaire. La capacité de résister au passage d'électrons chargés est transformée en modifiant la fréquence du courant et la taille de l'induction.
Fonctionnement en court-circuit
Une petite tension alternative est appliquée à la bobine primaire, les sorties de la bobine secondaire sont court-circuitées.Les indicateurs de tension d'entrée sont sélectionnés de manière à ce que le courant de court-circuit corresponde à la valeur calculée ou nominale de l'unité. La taille de la tension de court-circuit détermine les pertes dans les bobines du transformateur et le coût de résistance du matériau du conducteur. Une partie du courant continu surmonte la résistance et est convertie en énergie thermique, le noyau est chauffé.
La tension de court-circuit est calculée en pourcentage de la valeur nominale. Le paramètre obtenu lors du fonctionnement dans ce mode est une caractéristique importante de l'unité. En le multipliant par le courant de court-circuit, on obtient la puissance dissipée.
En mode travail
Lorsqu'une charge est connectée dans le circuit secondaire, les particules se déplacent, provoquant un flux magnétique dans le conducteur. Il est dirigé à l'opposé du flux produit par la bobine primaire. Dans l'enroulement primaire, il y a un désaccord entre la force électromotrice d'induction et la source d'alimentation. Le courant dans la spirale initiale augmente jusqu'au moment où le champ magnétique n'acquiert pas sa valeur d'origine.
Le flux magnétique du vecteur induction caractérise le passage du champ à travers la surface sélectionnée et est déterminé par l'intégrale temporelle de l'indice de force instantané dans la bobine primaire. L'exposant est déphasé de 90˚ par rapport à la force motrice. La force électromotrice induite dans le circuit secondaire coïncide en forme et en phase avec celle de la bobine primaire.
Types et types de transformateurs
Les unités de puissance sont utilisées dans le cas de la conversion de courant haute tension et de forte puissance, elles ne sont pas utilisées pour mesurer les performances du réseau.L'installation est justifiée en cas de différence entre la tension dans le réseau du producteur d'énergie et le circuit allant au consommateur. Selon le nombre de phases, les stations peuvent être classées en unités à une seule bobine ou en unités à plusieurs enroulements.
Un convertisseur de puissance monophasé est installé de manière statique, il se caractérise par des enroulements connectés par induction mutuelle, situés immobiles. Le noyau est réalisé sous la forme d'un cadre fermé, il y a des tiges inférieures, supérieures et latérales, où se trouvent les spirales. Des bobines et un noyau magnétique agissent comme des éléments actifs.
Les enroulements sur les tiges sont en combinaisons établies selon le nombre et la forme des spires ou sont disposés dans un ordre concentrique. L'emballage cylindrique le plus courant et le plus utilisé. Les éléments structuraux de l'unité fixent les pièces de la station, isolent les passages entre les bobines, refroidissent les pièces et évitent les pannes. L'isolation longitudinale couvre les spires individuelles ou leurs combinaisons sur le noyau. Les diélectriques primaires sont utilisés pour empêcher la transition entre la terre et les enroulements.
Dans les schémas de réseaux électriques triphasés, des installations à deux et trois enroulements sont installées pour répartir uniformément la charge entre les entrées et les sorties, ou des dispositifs de remplacement pour une phase. Les transformateurs refroidis à l'huile contiennent un circuit magnétique avec des enroulements situés dans un réservoir contenant une substance.
Les enroulements sont disposés sur un conducteur commun, tandis que des circuits primaires et secondaires interagissent en raison de l'apparition d'un champ, d'un courant ou d'une polarisation communs lorsque des électrons chargés se déplacent dans un milieu magnétique. Cette induction totale rend difficile la détermination des performances de l'installation, haute et basse tension.Un plan de substitution de transformateur est utilisé, dans lequel les enroulements interagissent non pas dans un environnement magnétique, mais dans un environnement électrique.
Le principe d'équivalence de l'action des flux dissipatifs au travail des résistances des bobines inductives passant le courant est appliqué. Distinguer les spirales avec résistance active d'induction. Le deuxième type est celui des emballages à liaison magnétique qui transmettent les particules sans diffuser les flux avec des propriétés d'obstruction minimales.
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