Speciális transzformátor tervezése és megvalósítása automatikus kapacitás-szabályozással

1. Bevezetés

Az energia alapvetően fontos a társadalom működéséhez és fejlődéséhez. A nemzeti energiatakarítási és kibocsátáscsökkentő politikák teljesítése érdekében, valamint az erőforrások hasznosításának javítása – ami különösen fontos az energiaellátó vállalatok számára – szükséges. A többfázisú vidéki hálózat-újítások elősegítik a transzformátorok fejlesztését. Bár a nagy hatékonyságú, széleskörűen elterjedt transzformátorok esetében is jelentős az összes veszteség, amelyek kapcsolódnak a kapacitáshoz és használati problémákhoz; a köz- és alacsony feszültségű hálózati veszteségek 70%-a a transzformátorokból ered. A vidéki hálózatok terhje koncentrált, szezonálisan befolyásolt, ahol a csúcs- és völgy-különbségek nagyok, ami csökkenti a transzformátorok átlagos terhelését. Az ilyen területeken a kapacitás-reguláló transzformátorok használata segít a kapacitás és a terhelés egyeztetésében, biztosítva a gazdaságosságot és a biztonságos működést, csökkentve a túlterhelést és az energia-pusztítást. Egy automatikus kapacitás-reguláló speciális transzformátor tervezése technikai áttörést és gyakorlati/elméleti értéket nyújt.

2. A Transzformátorok Vesztélyének Keletkezési Mechanizmusa

A transzformátorok, amelyek kulcsszerepet játszanak az energiaelosztásban és a feszültség/áram szabályozásban, a hálózatokban jelentős teljesítményveszteségekkel küzdenek a normál működés során – beleértve a rövidzárlati (terhelési) és nincs-terhelési veszteségeket.

A rövidzárlati veszteség (terhelési veszteség) akkor jelenik meg, amikor a rendeltetési áram áramlik a tekercsekben a terhelés alatt. A rövidzárlati vizsgálatok során (alacsony feszültség alkalmazása az elsődleges oldalon, a rendeltetési áram mérése a másodlagos oldalon, a magveszteség figyelembe vétele nélkül), ez közelítőleg a rézveszteséget adja. Ez a veszteség a terheléssel arányosan nő, korlátozva a terhelési együtthatók és a rendeltetési rövidzárlati veszteség szerint.

3. Az Automatikus Kapacitás-Reguláló Speciális Transzformátor Tervezése és Valósítása
3.1 A Kapacitás-Reguláló Transzformátor Szerkezete

A felvett D - Y csapásváltó elosztótranszformátor különböző tekercs-módokat használ a nagy- és kis kapacitású működéshez: delta (D) a nagy kapacitású, csillag (Y) a kis kapacitású működésre (ami csillag-delta konverzióval ismert). Az alacsony feszültségű tekercsei 27%-os és 73%-os tekercs-szálakat kombinálnak, ahol utóbbi kerete kb. 1/2-es a előbbinek.

3.2 Az Automatikus Kapacitás-Regulálás Valósítása

Az automatikus kapacitás-reguláló transzformátorok a terhelés alatt automatikus irányítási modulokra támaszkodnak: adatszerezés, tárolás, transzformátorok, ember-gép interakció, tápegység, és I/O hurok. A feszültség/áram transzformátorok jelölt jeleket gyűjtenek; analóg áramkörök és mikroprocesszorok feldolgozzák őket. A feldolgozott adatok tárolódnak a memóriában külső interfészekhez vagy jövőbeli cserékhez. Az 1. ábra mutatja az automatikus irányítási rendszer összetevőit.

3.3 Az Automatikus Irányítási Rendszer Vezérlési Folyamata

A kapacitás-reguláló transzformátor analóg áramát és a másodlagos oldali feszültségét a terhelés alatti kapacitás-reguláló irányító gyűjti. Ezt a kapacitás-reguláló kapcsoló állapotmennyiségeivel kombinálva numerikus döntések is meghozhatók a vezérelt objektum működési jellemzői és paraméterei alapján. Ezután, a tényleges irányítási feltételek alapján eldöntik, hogy a feladat végrehajtásának feltételei teljesültek-e.

Ha a feltételek teljesülnek, és a terheléselosztó transzformátor kapacitásának beállítása szükséges, a program a feladatmodulra vált, ahol a transzformátor kapacitását beállítják. A kapacitás-beállítási feladat befejezése után a program további segéd funkciós modulokba lép. Ha a feladat-végzés feltételei nem teljesülnek, vagy nincs azonnali szükség a transzformátor kapacitásának beállítására, a program közvetlenül további segéd funkciós modulokba lép. A 2. ábra mutatja az automatikus irányítási rendszer folyamatábráját.

3.4 Az Automatikus Kapacitás-Reguláló Rendszer Hardver Szerkezete a Terhelés Alatt

Az automatikus kapacitás-reguláló rendszer hardver szerkezete a terhelés alatt főleg jelgyűjtő egységből, adatkommunikációs egységből, bemeneti egységből, kimeneti egységből, irányítópanel rendszerből, tápegységből, kristályoszcillátorból és óraáramkból áll.

Az automatikus kapacitás-reguláló rendszer magas zavarmentességét és hardver megbízhatóságát főleg az okosodik, hogy minden komponensnél ipari minőségű chippeket használnak. Továbbá, a komponensek és áramkörök elektromágneses kompatibilitása szintén figyelembe vett a kialakítás során. Ez biztosítja, hogy az automatikus kapacitás-reguláló rendszer magas működési megbízhatósággal és elektrikai biztonsággal rendelkezik, és még nehezen kezelhető elektromos környezetekben is használható.

4. Összegzés

Az elosztóhálózatokban a sok elosztótranszformátor széleskörű használata miatt a jelenlegi veszteségek ezen transzformátorokban jelentősen hozzájárulnak az elosztóhálózat teljes veszteségeinek. A vidéki villamos energia terhelése szezonális változások, rövid éves használati időszakok, és gyakran előforduló üresjárat vagy könnyű terhelési állapotok miatt korlátozott. Ennek eredményeként ritkan van olyan helyzet, amikor a transzformátorok terhelési aránya a megfelelő működési tartományon belül marad.

A kapacitás-reguláló transzformátorok a terhelési fluktuációk és a kapacitás-reguláló kapcsoló állapota alapján alkalmazkodnak. A transzformátor tekercsének kapcsolódási módjának módosításával adják a transzformátoroknak a kapacitás-állíthatóság jellemzőjét. Ezért a nagy terhelésű és gyakori feszültség-fluktuációk jellemző területeken a kapacitás-reguláló transzformátorok helyes telepítése világos hatást gyakorolhat a hálózat energia-takarékosságára és veszteség-ellenőrzésére.

Az energiahasználati technológiák folyamatos fejlődésével és haladással az automatikus kapacitás-reguláló transzformátorok funkciói is egyre tökéletesebbek lesznek. Meggyőződésünk, hogy az automatikus kapacitás-reguláló speciális transzformátorok új áttöréseket fogják elérni a jövőbeli elosztóhálózatok energia-takarékossága és veszteség-csökkentése terén.