Razumijevanje varijacija upravljača i transformatora snage

Razlike između pretvaralnih transformatora i snaga transformatora

Pretvaralni transformatori i snaga transformatori oba pripadaju porodici transformatora, ali se temeljito razlikuju u primjeni i funkcionalnim karakteristikama. Transformatori koji se obično vide na javnim stubovima su tipično snaga transformatori, dok oni koji opskrbljuju elektrolitske celije ili opremu za galvanoplastiku u fabrikama obično su pretvaralni transformatori. Za razumijevanje njihovih razlika potrebno je ispitati tri aspekta: radni princip, strukturne značajke i radno okruženje.

S funkcionalnog stajališta, snaga transformatori uglavnom rade na konverziji nivoa napona. Na primjer, oni podižu izlaz generatora s 35 kV na 220 kV za dugoročnu prijenos, zatim ga sniže na 10 kV za distribuciju u zajednicama. Ovi transformatori djeluju poput prevoznika u sustavu snage, fokusirajući se isključivo na transformaciju napona. U suprotnosti, pretvaralni transformatori dizajnirani su za konverziju AC u DC, obično uparivani s pretvaralnim uređajima za pretvorbu AC-a u određene DC napone. Na primjer, u sustavima za vlačnju metra, pretvaralni transformatori pretvaraju mrežni AC-u 1,500 V DC za pokretanje vlakova.

Strukturni dizajn otkriva značajne razlike. Snaga transformatori naglašavaju linearnu transformaciju napona, s preciznim omjerima zavojnica visokog i niskog napona. Pretvaralni transformatori, međutim, moraju uzeti u obzir harmonike generirane tijekom pretvorbe. Njihove sekundarne zavojnice često koriste posebne konfiguracije, poput više grana ili delta spojeva, kako bi smanjile određene redove harmonika. Na primjer, ZHSFPT model jednog proizvođača koristi trozavojnički dizajn s faznim pomakom za efektivno smanjenje 5. i 7. harmoničke kontaminacije na mreži.

Izbor materijala za jezgra također odražava funkcionalne potrebe. Snaga transformatori obično koriste standardno zrnasto orijentirano silicijev željezo za niske gubitke i visoku učinkovitost. Pretvaralni transformatori, koji su izloženi nesinusoidalnim strujama, često koriste visoko permeabilno hladno valjano silicijev željezo; neki modeli velike snage čak koriste amorfnih legura. Testne podatke pokazuju da, pod istom kapacitetom, pretvaralni transformatori obično imaju 15%–20% veće gubitke bez opterećenja od snaga transformatora zbog svojih jedinstvenih operativnih stresa.

Radni uvjeti značajno se razlikuju. Snaga transformatori rade pod relativno stabilnim opterećenjima, s fiksnom mrežnom frekvencijom od 50 Hz i okolinom temperaturama koje se kreću od -25°C do 40°C. Pretvaralni transformatori suočavaju se s kompleksnim uvjetima: aluminijumske elektrolitske tvornice mogu doživjeti desetke fluktuacija opterećenja dnevno, s trenutnim skokovima struje koji prelaze nominale vrijednosti za 30%. Poljski mjerenja iz topionice pokazuju da temperature točaka zagrijavanja zavojnice u pretvaralnim transformatorima mogu skočiti sa 70°C na 105°C tijekom pokretanja elektroliza, što zahtijeva veću toplinsku stabilnost izolacijskih materijala.

Dizajni zaštite se razlikuju. Snaga transformatori fokusiraju se na zaštitu od munja i vlage, obično s ocjenom IP23. Pretvaralni transformatori, često instalirani u industrijskim okruženjima s korozivnim plinovima, koriste nerđajuće čelikove oklopne kutije i više razine zaštite, poput IP54. Neki kemikaljski zavodi čak opremljuju svoje pretvaralne transformatore s ventilacijskim sustavima pod pritiskom kako bi spriječili ulazak kiselih plinova.

Ciklusi održavanja također se razlikuju. Standardni snaga transformatori podvrgavaju se inspekciji jezgra svakih šest godina prema nacionalnim propisima. Međutim, evidencija održavanja iz čelikovne grupe pokazuje da pretvaralni transformatori u neprekidnim litarskim linijama zahtijevaju zamjenu sigurnosnih pečata svake dvije godine i testiranje deformacije zavojnice svake tri godine, zbog ubrzane starenja zbog jačih mehaničkih stresa pod pretvaralnim uvjetima.

Struktura troškova značajno se razlikuje. Za 1,000 kVA jedinicu, standardni snaga transformator košta oko 250,000 RMB, dok sličan pretvaralni transformator obično košta preko 40% više. To potječe od povećanog korištenja materijala zbog složenih struktura zavojnice i dodatnih komponenti za suzbijanje harmonika. Proizvodni podaci iz jedne tvornice pokazuju da pretvaralni transformatori koriste 18% više bakra i 12% više silicijevog željeza od ekvivalentnih snaga transformatora.

Scenariji primjene su jasno različiti. Snaga transformatori su uobičajeni u podstanicama, stambenim područjima i trgovčkim kompleksima, obavljajući fundamentalnu distribuciju snage. Pretvaralni transformatori služe specijaliziranim industrijskim granama: podstancama za vlačnju cesta, elektrolitskim sobama u toplionici za chlor-alkali, i inverter sistemima fotovoltačkih stanica. Na primjer, jedna solarna farmacija deployirala je 24 pretvaralna transformatora za inverziju DC-a iz fotovoltačnih panela u mrežu kompatibilnu AC.

Tehnički parametri također se razlikuju. Snaga transformatori tipično imaju kratak-kutni impedans od 4%–8%, optimizirani za stabilnost sustava. Pretvaralni transformatori zahtijevaju preciznu izračunavanje impedansa; dokumenti o dizajnu jednog modela specificiraju 8.5% kako bi ograničili strujni krug i osigurali siguran rad pretvaralnika. S obzirom na porast temperature, snaga transformatori ograničavaju temperaturu vrha na 95°C, dok pretvaralni transformatori dopuštaju privremene vrhove do 105°C, kao što je eksplicitno navedeno u tehničkim specifikacijama.

Standardi energetske učinkovitosti se razlikuju. Snaga transformatori moraju biti u skladu s GB 20052 stupnjima učinkovitosti, s strogo ograničenim gubitcima bez opterećenja i opterećenja za klasu I učinkovitosti. Pretvaralni transformatori još nisu pokriveni obveznim nacionalnim standardima učinkovitosti, iako vodeći proizvođači prate IEEE C57.18.10. Komparativni testni podaci pokazuju da napredni pretvaralni transformatori postižu 12% veću ukupnu učinkovitost od konvencionalnih modela, štedeći desetine tisuća RMB godišnje u troškovima struje.

Izbor značajno ovisi o primjeni. Za distribucijsku sobu stambenog namjene, SCB13 suhi snaga transformator dovoljan je. Za liniju za galvanoplastiku, pretvaralni transformator s balansirajućim reaktorom, poput ZHS serije, jest nužan. Upozorenje dolazi iz automobilske tvornice koja pogrešno koristila standardni snaga transformator za elektroforetsko nanos, što je dovelo do nasitljivosti jezgra zbog DC-pomeraja i rezultiralo opeklinom zavojnice unutar tri mjeseca.

Buduće trendovi se razlikuju. Snaga transformatori napreduju prema inteligenciji, s mnogim novim modelima integriranim online nadzorom. Pretvaralni transformatori nastavljaju napretke u suzbijanju harmonika; najnoviji model jedne marke koristi dinamičku regulaciju napona kako bi smanjio distorziju harmonika na strani ulaza s 28% ispod 5%. Ove tehnološke evolucije usklađene su s njihovim odgovarajućim zahtjevima za primjenom.