Verschillende soorten transformatoren en toepassingen

 

Kernfuncties

Spanningsconversie:Past spanningsniveaus aan voor verschillende rastersystemen of apparaatvereisten.

Elektrische isolatie:Voorkomt foutpropagatie tussen primaire en secundaire circuits, waardoor de veiligheid wordt verbeterd.

Transmissie -efficiëntie:Hoogspanningsoverdracht vermindert de lijnstroom en energieverlies, waardoor de totale efficiëntie wordt verbeterd.

 

 Classificatie per spanningsniveau

1. Power Transformers

Classificatie door doel en functie

 

1. Power Transformers

Definitie:Gebruikt in stroomnetwerken om spanning omhoog of omlaag te stappen (meestal boven 33kV); Hoge capaciteit en ontworpen voor continue werking.

Toepassingen:Power planten, onderstations, transmissielijnen tussen de provincie, grote industriële zones.

Voordelen:Hoog efficiëntie (tot 99%), ondersteunt hoge stroom en kracht, lange levensduur.

Nadelen:Omvangrijke, dure, complexe koelsystemen.

 

2. Distributietransformatoren

Definitie:Stap de middelgrote spanning (10–35kV) naar laagspanning (400\/230V) voor eindgebruikers; typisch<2000kVA.

Toepassingen:Residentiële gemeenschappen, kantoorgebouwen, winkelcentra, scholen, ziekenhuizen.

Voordelen:Kosteneffectief, gemakkelijk te installeren en te onderhouden; Geschikt voor gebruik buitenshuis of op paal gemonteerd gebruik.

Nadelen:Lagere full-load efficiëntie; energieverlies onder lichte belasting; Beperkte spanning\/capaciteitsbereik.

 

3. Autotransformers

Definitie:Primair en secundair deel deel van de wikkeling; spanning aangepast via kranen.

Toepassingen:Motor start, spanningsregeling, stroomtestsystemen.

Voordelen:Compact, lage kosten, hoog rendement.

Nadelen:Geen isolatie; lagere veiligheid, groter foutrisico.

 

4. Instrumenttransformatoren

Voltage Transformers (VTS)

Definitie:Schaal de spanning voor metingen\/bescherming af.

Toepassingen:Spanningsmeters, beschermingsrelais, energiemeting.

Voordelen:Hoge nauwkeurigheid, elektrische isolatie van hoogspanningssystemen.

Nadelen:Secundair mag niet worden kortgesloten; kostengevoelig.

 

Huidige transformatoren (CTS)

Definitie:Schaal de stroom neer voor veilige metingen of bescherming.

Toepassingen:Huidige meters, foutstroomdetectie, beveiligingssystemen.

Voordelen:Nauwkeurige meting, isoleert hoogspanningsapparatuur van laagspanningsapparatuur.

Nadelen:Secundair mag niet open worden gecircuit; Gevoelig voor restmagnetisme.

 

Algemene instrumenttransformatoren

Definitie:Converteer hoogspannings\/stroomsignalen in veilige signalen op laag niveau.

Toepassingen:Onderstations, meting, relaisbescherming.

Voordelen:Veilige meting, hoge nauwkeurigheid, standaardisatie.

Nadelen:Gevoelig voor impedantie en verzadiging; Vereist kalibratie en correcte aarding.

 

5. Isolatietransformatoren

Definitie:Volledig isolement tussen primair en secundair; Vaak 1: 1 verhouding.

Toepassingen:Medische hulpmiddelen, datacenters, laboratoria, precisie -instrumenten.

Voordelen:Verbetert de veiligheid, vermindert interferentie van gemeenschappelijke modus en elimineert grondlussen.

Nadelen:Meestal verandert de spanning niet; relatief hoge kosten; grote voetafdruk.

 

Classificatie doorCapaciteit

In IEC 60076-6, transformers can be classified by capacity into small, middle, and large transformers. Small mainly refers to transformers without additional radiators/coolers/pipes/corrugated oil tanks. Medium transformers refer to transformers with three-phase capacity ≤100 MVA or single-phase capacity ≤33.3 MVA. Large transformers refer to transformers with three-phase capacity >100 MVA or single-phase capacity >33.3 MVA.

 

Classificatie door koelmedium

Volgens het koelmedium kunnen transformatoren worden onderverdeeld in olie-onderdompelde transformatoren en droge-type transformatoren. Vervolgens kunnen transformatoren van het droge type worden onderverdeeld in harscast-type transformatoren en vacuümdruk geïmpregneerde transformatoren. Vacuümdruk-geïmpregneerde transformatoren worden meestal VPI-transformatoren genoemd.

Vergelijking tussen droge type en olie ondergedompelde transformator

 

Functies	Transformator van het droge type	Olie-stimules transformator
Koelmedium	Lucht of andere gassen	Transformatorolie
Veiligheid	Hoog, geen risico op vuur en explosie	Laag, er is een risico op olieverbranding en explosie
Onderhoud	Eenvoudig, het is niet nodig om het koelmedium regelmatig te vervangen	Vereist regelmatig olievervanging en onderhoud
Milieubescherming	Hoog, geen vervuiling voor het milieu	Laag, er is een risico op olielekkage en milieuvervuiling
Toepassingsgebieden	Hoogbouw gebouwen, metro, ziekenhuizen, enz	Buiten onderstations, industriële parken, etc.

 

 

Classificatie per fase

 

Classificatie door kernmateriaal en ontwerp

 

1. Door kernmateriaal

 

IJzeren kerntransformator

Definitie: Gebruikt gelamineerde siliciumstaalplaten als de magnetische kern om de magnetische flux te begeleiden. Kernontwerp omvat vaak MITRED-gewrichten of stappenlaplaminaties om de terughoudendheid te verminderen. De dikte van het siliciumstaalplaat is omgekeerd evenredig met de werkfrequentie (bijv. 0. 3 mm voor 5 {0 Hz, 0,1 mm voor 400 Hz).

Toepassingen: Power Transmission (50\/60 Hz-systemen), lijnfrequentie-voedingen, grote motorbesturing-ideaal voor krachtige, kostengevoelige elektrische systemen.

Voordelen: Hoog rendement (95–99%), grote vermogenscapaciteit (tot GVA -niveau), lage kosten; Gelamineerd ontwerp en geoptimaliseerde magnetische circuits verbeteren de efficiëntie van de energieconversie.

Nadelen: Omvangrijk vanwege gelamineerde lakens; significante verliezen bij hoge frequentie (wervelstroom en hysterese); vatbaar voor trillingen en ruis. Niet geschikt voor hoogfrequente operatie als gevolg van verhoogde verliezen.

 

Ferrite kerntransformator

Definitie: Gebruikt ferriet (keramisch magnetisch materiaal) als de magnetische kern, geschikt voor hoogfrequente toepassingen. Mn-Zn ferriet is optimaal onder 1 MHz, terwijl Ni-Zn ferriet-frequenties boven 1 MHz. De Curie -temperatuur (80-300 graden) bepaalt de maximale bedrijfstemperatuur.

Toepassingen: Schakel van stroomvoorraden (bijv. Telefoonladers), hoogfrequente omvormers, RF-circuits, elektronische voorschakelbaar voor compacte, lage verlies, hoogfrequente apparaten.

Voordelen: Extreem lage hoogfrequente verliezen (boven 1 MHz), compacte grootte, sterke anti-verzadigingscapaciteit; Materialen op maat voor specifieke frequentiebanden zorgen voor een hoge transmissie -efficiëntie.

Nadelen: Beperkte stroomcapaciteit (<10 kW), magnetic permeability varies with temperature, fragile and prone to cracking; performance degrades in high-temperature environments.

 

Aircore transformator

Definitie: Mist een magnetische kern en vertrouwt volledig op lucht- of niet-magnetische media om magnetische flux over te dragen. Effectief in microgolffrequenties (GHz -bereik), zoals RFID -toepassingen, met behulp van meerlagige of honingraatwikkelstructuren om de koppeling te verbeteren.

Toepassingen: RF-communicatie (antenneafstemming), Tesla-spoelen, hoogfrequente meetinstrumenten, supergeleidende apparatuur-ideaal voor hoogfrequente of hoge lineariteitsomgevingen.

Voordelen: Geen hysterese of wervelstroomverlies, geen magnetische verzadiging, hoge lineariteit; Coreless Design elimineert magnetisch verlies en biedt stabiele prestaties bij hoge frequenties.

Nadelen: Low efficiency due to poor magnetic coupling, large size, limited to high-frequency applications (>100 kHz); Niet geschikt voor laagfrequente of krachtige scenario's.

 

2. door kernontwerp

 

Solenoïde kerntransformator

Definitie: Wikkelingen zijn gewikkeld rond een centrale ledemaat van de kern, die meestal E-type of UI-type is, gewoonlijk gebruikt in kerntype transformatorstructuren waarbij de magnetische flux door een gesloten magnetisch pad loopt.

Toepassingen: Distributietransformatoren, stroomtransformatoren en algemene industriële\/elektrische apparatuur.

Voordelen: Volwassen productieproces, geschikt voor gestandaardiseerde massaproductie; voldoende isolatieruimte maakt een hoogspanningsbewerking mogelijk; Gunstig voor olie- of luchtkoelsystemen.

Nadelen: Langere magnetische circuit leidt tot hogere lekflux, iets hogere trillingen en ruis; relatief grotere voetafdruk.

 

Toroidale kerntransformator

Definitie: Gebruikt een magnetische kern met gesloten ring met wikkelingen die er uniform om zijn gewikkeld, waardoor een volledig ingesloten magnetische fluxpad mogelijk is.

Toepassingen: High-end audioapparatuur, medische hulpmiddelen, precisie-instrumenten, laboratoriumapparatuur, stroomadapters, compacte voedingen.

Voordelen: Extreem lage magnetische lekkage en elektromagnetische interferentie; hoog efficiënte, stille werking; Compacte en lichtgewicht, flexibele installatie.

Nadelen: Complex wikkelingsproces, hogere productiekosten; niet geschikt voor hoogspanningstoepassingen; moeilijk te onderhouden of te vervangen.

 

3. Door kernstructuur

Special Transformers

 

1. Gelijkrichter transformatoren

Definitie:Levert specifieke spanningen aan gelijkrichtereenheden; Ontwerpen met meerdere richten verminderen de harmonischen.

Toepassingen:Aluminium smelten, DC -transmissie, tractiekracht, elektropatisering.

Voordelen:Verwerkt harmonischen goed; stabiele output; Geschikt voor krachtige rectificatie.

Nadelen:Hoge hitte als gevolg van harmonischen; Dure koelsystemen.

 

2. Furnace Transformers

Definitie:Levert lage spanning (10-100V) en hoge stroom (tot tientallen ka) voor industriële ovens.

Toepassingen:Staal maken, metalen smelten, thermische verwerking.

Voordelen:Hoge, verstelbare stroomuitgang; Ondersteunt frequente kortsluitingen.

Nadelen:Lagere efficiëntie; hoog energieverbruik; vereist afkoelen.

 

3. Transformatoren testen

Definitie:Produceert hoge spanning (tot enkele honderden KV) voor isolatietests op korte termijn.

Toepassingen:Kabeltesten, isolatietests, fabrieksacceptatietests.

Voordelen:Hoge verstelbare uitgang; Sterke korte overbelastingscapaciteit.

Nadelen:Groot formaat; beperkte bedrijfstijd; complex onderhoud.

 

4. Lastransformatoren

Definitie:Biedt laagspanningsvermogen met een hoog stroom voor booglassen; Gebruikt magnetische shunt- of lekreactantie om de uitvoer te vormen.

Toepassingen:Handmatige booglassen-, spotlassen- en bouwplaatsen.

Voordelen:Stabiele output, geschikt voor frequent gebogen; Hoge veiligheid.

Nadelen:Lage vermogensfactor; complexe controle; vereist compensatie.

 

Deze sectie schetst de classificatie van elektrische transformatoren door meerdere dimensies, inclusief het spanningsniveau, doel en functie van de transformator, fasen, kernmateriaal, kernontwerp, kernstructuur en koelmedium. Een vergelijkende analyse van deze categorieën wordt verstrekt om de optimale transformatorselectie te begeleiden op basis van specifieke operationele eisen en omgevingsbeperkingen.