O que é transformador
Transformador é um dispositivo elétrico que transfere energia elétrica de um circuito para outro usando condutores ou bobinas de transformador. A transmissão e distribuição de energia desde o ponto de geração até a distribuição é vital. Geralmente, dois transformadores mais utilizados são o Step-up e o Step-down.
Benefícios do transformador
Mude a tensão
A principal vantagem dos transformadores é que eles podem alterar a tensão. Como cargas diferentes requerem tensões diferentes, a existência de transformadores torna a transmissão e o uso de energia mais flexíveis.
Melhorar a eficiência da transmissão de energia
Ao aumentar a tensão através dos transformadores, a eficiência da transmissão de energia pode ser melhorada. Isso ocorre porque à medida que a tensão aumenta, a corrente diminui, reduzindo assim o diâmetro do fio e a perda de linha necessária para a linha de energia.
Salvar materiais de linha
Como os transformadores podem aumentar a tensão, o diâmetro do fio necessário para a linha de energia pode ser reduzido, economizando materiais de linha. Isso também reduz o custo da engenharia de energia.
Reduza a perda de energia
Como a existência de transformadores torna a transmissão de energia mais eficiente, pode reduzir a perda de energia. Na transmissão de energia de longa distância, o uso de transformadores pode reduzir significativamente as perdas de energia na rede elétrica.
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Tipos de transformador
Autotransformadores
Os enrolamentos primário e secundário dos transformadores padrão são orientados em direções opostas, mas nos enrolamentos do autotransformador, os enrolamentos primário e secundário são conectados física e magneticamente em série.
Transformador de núcleo de ar
Os enrolamentos principal e secundário são enrolados em uma tira não magnética, com a ligação do fluxo entre eles sendo feita através do ar. A indutância mútua de um transformador com núcleo de ar é menor que a de um transformador com núcleo de ferro, implicando que a relutância fornecida ao fluxo produzido é maior no meio de ar. Em um transformador do tipo núcleo de ar, entretanto, as perdas por histerese e por correntes parasitas são totalmente eliminadas.
Transformador de núcleo de ferro
Os enrolamentos principal e secundário são enrolados em vários feixes de placas de ferro, proporcionando um excelente caminho de ligação ao fluxo gerado. Devido às propriedades condutoras e magnéticas do ferro, ele proporciona menos relutância ao fluxo de ligação. Estes são transformadores comuns com boa eficiência quando comparados aos transformadores de núcleo de ar.
Transformador de distribuição
O principal objetivo de um transformador de distribuição é diminuir a tensão para distribuição aos consumidores comerciais e residenciais.
Transformador elevador
O nível de tensão no lado secundário é aumentado pelo transformador elevador. Ao aumentar o número de voltas no enrolamento secundário, a baixa tensão primária aumenta. A relação do enrolamento primário para o enrolamento secundário é inferior a 1. O diagrama esquemático do transformador elevador é fornecido abaixo.
Os materiais do transformador
Material principal
Os materiais principais usados no transformador incluem principalmente chapas de ferro, chapas com baixo teor de silício e chapas com alto teor de silício. Adicionar silício à chapa de aço pode reduzir a condutividade da chapa de aço e aumentar a resistividade. Pode reduzir a corrente parasita e reduzir a perda. Geralmente chamamos a chapa de aço adicionada de silício de chapa de aço silício. A qualidade da chapa de aço silício utilizada no transformador é muito alta
A qualidade da chapa de aço silício é geralmente expressa pela densidade de fluxo magnético B. geralmente, o valor b da chapa de ferro preto é 6000-8000, o da chapa com baixo teor de silício é 9000-11000 e o da chapa com alto teor de silício é 12000-16000.
Os materiais comumente usados para transformadores de enrolamento
Fio esmaltado, fio de areia, fio de seda, o fio esmaltado mais comumente usado. Os requisitos para o condutor são boa condutividade, resistência térmica suficiente da tinta isolante e certa resistência à corrosão. Em geral, é melhor usar fio esmaltado de poliéster de alta resistência tipo Q2.
Material isolante
No transformador de enrolamento, materiais de isolamento devem ser usados para isolamento entre as camadas da estrutura da bobina e a resistência do enrolamento. Os materiais gerais da estrutura do transformador podem ser feitos de papelão fenólico, filme de poliéster ou papel telefônico pode ser usado para isolamento entre camadas e pano amarelo pode ser usado para isolamento entre resistências de enrolamento.
Material de impregnação
Após o enrolamento do transformador, o último processo é a impregnação da tinta isolante, que pode aumentar a resistência mecânica do transformador, melhorar o desempenho do isolamento e prolongar a vida útil. Geralmente, o verniz cresol pode ser usado como material de impregnação.
Distribuição de energia
Os transformadores são amplamente utilizados em sistemas de distribuição de energia elétrica para aumentar a tensão para transmissão de longa distância e diminuir a tensão para distribuição para residências e empresas.
Regulação de tensão
Eles são usados para regular os níveis de tensão, garantindo que a tensão fornecida aos dispositivos elétricos permaneça dentro de limites aceitáveis.
Isolamento Elétrico
Os transformadores fornecem isolamento elétrico entre os circuitos de entrada e saída, evitando o fluxo de corrente contínua e protegendo os dispositivos contra ruídos elétricos e falhas.
Dispositivos Eletrônicos
Eles são usados em dispositivos eletrônicos como carregadores, adaptadores e inversores para converter níveis de tensão para diferentes componentes.
Aplicações Industriais
Os transformadores são usados em diversas aplicações industriais, como equipamentos de soldagem, acionamentos de motores e fontes de alimentação.
Energia Renovável
Os transformadores desempenham um papel crucial na ligação de fontes de energia renováveis, como painéis solares e turbinas eólicas, à rede, convertendo a eletricidade gerada nos níveis de tensão apropriados.
Equipamento de áudio
Em sistemas de áudio, transformadores são usados para correspondência de impedância, redução de ruído e isolamento de loop de terra.
Instrumentação
Os transformadores são usados em aplicações de instrumentação para converter sinais de corrente e tensão em níveis adequados para medição e controle.
Sistemas Ferroviários
Eles são usados em sistemas ferroviários para fins de tração, para aumentar a potência dos trens e reduzir a potência para sinalização e iluminação.
Sistemas HVAC
Os transformadores são usados em sistemas de aquecimento, ventilação e ar condicionado (HVAC) para controlar a tensão fornecida a vários componentes.
Como reduzir a descarga parcial de transformadores
Controle de poeira
Entre os fatores que causam descargas parciais, materiais estranhos e poeira são fatores muito importantes. Os resultados do teste mostram que partículas metálicas com diâmetro de ф1,5μm podem produzir uma descarga muito superior a 500pC sob a ação de um campo elétrico. Seja pó metálico ou não metálico, é gerado um campo elétrico concentrado, que reduz a tensão de descarga inicial do isolador e a tensão de ruptura. Por esse motivo, é importante manter o ambiente e a carroceria limpos durante o processo de fabricação do transformador, e a poeira deve ser rigorosamente controlada. Controle rigorosamente o grau em que o produto é afetado pela poeira no processo de produção e estabeleça uma oficina selada à prova de poeira.
Processamento centralizado de peças isolantes
É muito importante que contenha pó metálico porque, uma vez fixada a folha de isolamento ao pó metálico, é difícil removê-la completamente. Portanto, é necessário centralizar o tratamento na oficina de isolamento e montar uma área que deve ser isolada de outras áreas produtoras de poeira.
Controle rigorosamente a rebarba de processamento da placa de aço silício
As peças do núcleo do transformador são formadas por cortes longitudinais e transversais. Esses cortes têm vários graus de rebarbas. As rebarbas não apenas causam curtos-circuitos entre os chips, mas também aumentam as perdas e aumentam a espessura do núcleo. Além do mais: quando o núcleo de ferro é inserido no garfo ou sujeito a vibrações durante a operação, rebarbas podem cair na fuselagem e ocorrer descarga. Mesmo que as rebarbas caiam no fundo da caixa, elas podem ser dispostas de maneira ordenada sob a influência do campo elétrico, causando uma descarga potencial no solo. Portanto, a rebarba central deve ser a menor possível. A rebarba da parte central do produto de 110KV não deve ser superior a 0,03 mm.
Cabos, terminais prensados a frio
O uso de terminais prensados com chumbo é uma medida eficaz para reduzir a quantidade de descarga parcial. Ao usar a soldagem de cobre fosforoso, forma-se uma grande quantidade de escória de respingos, que é fácil de difundir no corpo e no isolador. Além disso, a área limite da fonte deve ser separada por fios de amianto submersos para que a água possa entrar no isolamento. Se a umidade não for completamente removida após o isolamento do enrolamento, a descarga parcial do transformador aumentará.
Aresta do componente arredondada
O objetivo de arredondar as bordas das peças:
Melhore a distribuição de energia de campo e aumente a tensão inicial de descarga. Portanto, peças estruturais metálicas como braçadeiras, placas de tração, almofadas e bordas de suporte, placas de pressão e bordas de saída, as paredes do riser da caixa e a tampa de blindagem magnética na parte interna da parede da caixa no núcleo de ferro devem ser arredondadas.
Evita que o atrito gere limalha de ferro. Por exemplo, a parte de contato do orifício de suspensão do clipe com o cordão ou gancho deve ser redonda.
Ambiente do produto e revestimento corporal no processo de montagem final
Depois que o casco for seco a vácuo, ele deverá ser classificado antes da embalagem. Quanto maior o produto, mais complexa será a estrutura e maior será o tempo de conclusão. Quando a haste é comprimida e bem fixada, a haste fica exposta ao ar, durante o qual ocorre a absorção de umidade e a dispersão de poeira. Portanto, a carroceria do carro deve ser limpa em áreas à prova de poeira, como quando terminada (ou exposta ao ar). tempo) mais de 8 horas, deve ser seco novamente. Após a finalização do casco, inicia-se a etapa de aspiração e enchimento do tanque. Como o isolamento da haste absorve umidade durante a fase de corte da haste, é necessário desumidificar a haste. Esta é uma medida importante para garantir a rigidez dielétrica dos produtos de alta tensão. O método utilizado é aspirar o produto. Determine o tempo de vácuo de acordo com o corpo.
Lubrificação a vácuo
O objetivo da injeção de óleo a vácuo é injetar óleo de transformador no vácuo, eliminar pontos mortos na estrutura de isolamento do produto aspirando o transformador, evacuar completamente o ar e, em seguida, absorver completamente o corpo do transformador. Após a injeção do óleo, aguarde pelo menos 72 horas antes de testar o transformador, pois o grau de penetração do material isolante está relacionado à espessura do material isolante, à temperatura do óleo isolante e ao tempo de imersão. Quanto maior o grau de penetração, menor a probabilidade de ejacular, portanto, certifique-se de ter passado o tempo de absorção suficiente.
Vedação do tanque de combustível e peças
A qualidade da estrutura de vedação está diretamente relacionada ao vazamento do transformador. Se houver um ponto de vazamento, a umidade inevitavelmente entrará no interior do transformador, fazendo com que o óleo do transformador e outras peças isolantes absorvam a umidade, que é um dos fatores de descarga parcial. Portanto, deve atender a valores de vedação razoáveis.
Partes de um transformador
Essencial
O núcleo do transformador é usado para suportar os enrolamentos. É feito de ferro macio para reduzir a perda de correntes parasitas e a perda de histerese, e fornece um caminho de baixa relutância para o fluxo do fluxo magnético. O diâmetro do núcleo de um transformador é diretamente proporcional à perda de cobre e inversamente proporcional à perda de ferro.
Enrolamentos
Os enrolamentos consistem em várias voltas de bobina de cobre agrupadas, cada feixe conectado para formar um enrolamento completo. Os enrolamentos podem ser baseados na alimentação de entrada-saída ou na faixa de tensão. Os enrolamentos baseados na alimentação são classificados em enrolamentos primários e secundários, ou seja, os enrolamentos aos quais a tensão de entrada e saída é aplicada, respectivamente. Por outro lado, os enrolamentos com base na faixa de tensão podem ser classificados em enrolamentos de alta e baixa tensão.
Materiais isolantes
Materiais isolantes como papéis e cartões são usados para isolar os enrolamentos primários e secundários uns dos outros, bem como o núcleo do transformador. Esses enrolamentos são feitos de cobre devido à alta condutividade e ductilidade. A alta condutividade minimiza a quantidade de cobre necessária e minimiza as perdas. Além disso, a alta ductilidade resulta na fácil flexão dos condutores em um enrolamento apertado ao redor do núcleo, o que também minimiza a quantidade de cobre e o volume do enrolamento.
Óleo de transformador
O óleo do transformador isola e também resfria o conjunto do núcleo e da bobina. O núcleo e os enrolamentos do transformador devem estar completamente imersos no óleo que normalmente contém óleos minerais de hidrocarbonetos.
Conservador
O conservador é um tambor cilíndrico metálico hermético instalado acima do transformador que conserva o óleo do transformador. É ventilado na parte superior e preenchido apenas até a metade com óleo para permitir expansão e contração durante variações de temperatura. Porém o tanque principal do transformador ao qual o conservador está conectado é completamente abastecido com óleo através de uma tubulação.
Respiradouro
O respiro é um recipiente cilíndrico cheio de sílica gel, que é usado para manter o ar que entra no tanque livre de umidade. Isso ocorre porque o óleo isolante ao reagir com a umidade pode afetar o isolamento e causar falhas internas, por isso é imprescindível manter o ar livre de umidade. No respiro, quando o ar passa pela sílica gel, o conteúdo de umidade é absorvido pelos cristais de sílica.
Trocador de toque
Para equilibrar as variações de tensão dentro do transformador, são usados comutadores de derivação. Existem dois tipos de comutadores – com carga e sem carga. Nos comutadores em carga, o tap pode ser alterado sem isolar o transformador da alimentação, enquanto em vazio o transformador precisa ser desconectado da alimentação.
Tubos de resfriamento
Como o nome sugere, tubos de resfriamento são usados para resfriar o óleo do transformador. A circulação de óleo dentro do transformador pode ser natural ou forçada. No caso de circulação natural, quando a temperatura do óleo aumenta, o óleo quente move-se naturalmente para cima e o óleo frio desce, enquanto no caso de circulação forçada é utilizada uma bomba eterna.
Relé Buchholz
Colocado sobre o tubo de conexão que vai do tanque principal ao tanque conservador, o relé Buchholz detecta as falhas que ocorrem dentro do transformador. Opera pelos gases emitidos pela decomposição do óleo do transformador durante faltas internas. Assim, este dispositivo é usado para detectar e, por sua vez, proteger o transformador contra falhas internas.
Respiradouro de explosão
O óleo quente fervente do transformador é expelido durante faltas internas através do respiradouro de explosão para evitar a explosão do transformador. Geralmente é colocado acima do nível do tanque do conservatório.
Métodos de manutenção de transformadores
Limpe regularmente a carcaça do transformador e o radiador para evitar que o acúmulo de poeira e impurezas afete o efeito de troca de calor, ao mesmo tempo que reduz a temperatura para garantir o funcionamento normal do transformador. Preste atenção à segurança ao limpar para evitar acidentes com choque elétrico.
Verifique regularmente o sistema de isolamento do transformador, incluindo óleo isolante, seccionador, isolador e chave de aterramento, para garantir que esteja intacto e possa evitar vazamentos e falhas de curto-circuito. Se houver um problema, ele deve ser resolvido a tempo.
Verifique regularmente o nível e a qualidade do óleo do transformador para garantir que o nível do óleo esteja adequado e que a qualidade do óleo seja boa. Se a qualidade do óleo for ruim ou contaminada, substitua o óleo a tempo. Ao mesmo tempo, verifique regularmente a vedação do tanque de óleo para evitar vazamento de óleo.
Verifique o sistema de refrigeração do transformador, incluindo bomba de óleo, bomba de água, ventilador e radiador, para garantir seu funcionamento normal. Se houver uma falha, ela deve ser tratada a tempo para evitar o superaquecimento do transformador e afetar o funcionamento.
Verifique regularmente as conexões elétricas e terminais do transformador para garantir contato e fixação normais. Se houver algum problema, ele deve ser resolvido a tempo para evitar falhas elétricas e acidentes de segurança.
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