Princip fungování a charakteristiky síťových transformátorů

Princip choduplnění transformátorů

Princip chodu transformátoru pro členění je stejný jako u běžného transformátoru. Transformátor je zařízení, které převádí střídavé napětí na základě principu elektromagnetické indukce. Typicky se transformátor skládá ze dvou elektricky izolovaných cívek – primární a sekundární – ovinutých kolem společného železného jádra. Když je primární cívka připojena k zdroji střídavého proudu, střídavý proud generuje magnetomotorickou sílu, což vede k vytvoření proměnného magnetického toku uvnitř uzavřeného železného jádra. Tento měnící se tok spojuje s oběma cívkami, což vyvolá ve sekundární cívce střídavé napětí stejné frekvence. Poměr napětí mezi primární a sekundární cívkou je roven poměru počtu závitů. Například, pokud má primární cívka 440 závitů a sekundární 220 závitů při vstupním napětí 220 V, výstupní napětí bude 110 V. Některé transformátory mohou mít několik sekundárních civek nebo vývodů pro poskytnutí několika výstupních napětí.

Charakteristiky transformátorů pro členění

Transformátory pro členění jsou používány spolu s členuchody k vytvoření systémů pro členění, které převádějí střídavý proud na stejnosměrný proud. Tyto systémy slouží jako nejrozšířenější zdroje stejnosměrného proudu v moderních průmyslových aplikacích a jsou široce používány v oblastech jako je přenos HVDC, elektrická trakce, válcovny, elektrolyza a galvanizace.

Primární strana transformátoru pro členění je připojena k síti střídavého proudu (strana sítě), zatímco sekundární strana je připojena k členuchodu (strana ventilu). Ačkoli strukturní princip je podobný jako u standardního transformátoru, specifický zatěžovací členuchod dodává určité charakteristiky:

• Nesinusoidální tvar proudu: V obvodu členění každá rameno vedení pracuje střídavě během cyklu, kde doba vedení zabírá pouze část cyklu. V důsledku toho tvar proudu procházející rameny členuchodu není sinusovitý, ale připomíná nespojitou obdélníkovou vlnu. Tedy tvar proudu v obou, primární i sekundární cívkách, je nesinusovitý. Obrázek znázorňuje tvar proudu v trojfázovém mostovém členuchodu s YN spojením. Při použití thyristorových členuchodů větší úhel zapalování vedoucí k ostrějším přechodům proudu a zvýšenému obsahu harmonických složek, což vede k vyšším ztrátám v kyvadlových tocích. Protože sekundární cívka vede pouze část cyklu, využití transformátoru pro členění je nižší. Ve srovnání s běžnými transformátory jsou transformátory pro členění obvykle větší a těžší za stejných výkonových podmínek.

• Ekvivalentní hodnota výkonu: U běžného transformátoru je výkon na primární a sekundární straně stejný (bez ohledu na ztráty) a jmenovitý výkon transformátoru odpovídá výkonu jedné z civek. Avšak u transformátoru pro členění, kvůli nesinusovitému tvaru proudu, mohou být patrné výkonové hodnoty na primární a sekundární straně odlišné (např. při polovinném členění). Proto je kapacita transformátoru definována jako průměr patrných výkonů na primární a sekundární straně, známý jako ekvivalentní kapacita, vyjádřená jako S = (S₁ + S₂) / 2, kde S₁ a S₂ jsou patrné výkony primární a sekundární cívky, respektive.

• Odolnost proti krátkému zapojení: Na rozdíl od univerzálních transformátorů musí transformátory pro členění splňovat přísné požadavky na mechanickou pevnost při krátkém zapojení. Zajištění dynamické stability při krátkém zapojení je tedy klíčovým aspektem jejich návrhu a výroby.