Kompleksowy przewodnik po typach i zasadach działania transformatorów elektrycznych

Transformatory mocy można klasyfikować na kilka kategorii w zależności od ich przeznaczenia, konstrukcji i innych cech:

• Według przeznaczenia:

• Transformator podnoszący napięcie: Zwiększa napięcie z niskiego poziomu do wysokiego, umożliwiając efektywną długodystansową transmisję energii.

• Transformator obniżający napięcie: Obniża napięcie z wysokiego poziomu do niskiego, dostarczając energię do lokalnych lub pobliskich obciążeń przez sieci dystrybucyjne.

• Według liczby faz:

• Transformator jednofazowy

• Transformator trójfazowy

• Według układu cewek:

• Transformator jednowitkowy (autotransformator), zapewniający dwa poziomy napięcia

• Transformator dwuwitkowy

• Transformator trzywitkowy

• Według materiału cewek:

• Transformator z cewkami miedzianymi

• Transformator z cewkami aluminium

• Według regulacji napięcia:

• Transformator z przestawiaczem bez obciążenia

• Transformator z przestawiaczem pod obciążeniem

• Według środka chłodzącego i metody chłodzenia:

• Transformator olejowy: Metody chłodzenia obejmują naturalne chłodzenie, wymuszone powietrzem (z użyciem wentylatorów na chłodnicach) oraz wymuszoną cyrkulację oleju z chłodzeniem powietrza lub wodą, powszechnie stosowany w dużych transformatorach mocy.

• Transformator suchy: Cewki są albo narażone na gazowy środek (taki jak powietrze lub szeszczezwór fluoru siarkowego) albo zakapsułowane w żywicę epoksydową. Szeroko stosowany jako transformator rozdzielczy, transformatory suche są obecnie dostępne do 35 kV i mają silny potencjał zastosowania.

Princip działania transformatorów:

Transformatory działają na zasadzie indukcji elektromagnetycznej. W przeciwieństwie do maszyn obrotowych, takich jak motory i generatory, transformatory działają przy zerowej prędkości obrotowej (czyli są statyczne). Kluczowymi komponentami są cewki i rdzeń magnetyczny. W trakcie pracy, cewki tworzą obwód elektryczny, podczas gdy rdzeń zapewnia ścieżkę magnetyczną i wsparcie mechaniczne.

Gdy napięcie przemiennego prądu jest podane do cewki pierwotnej, powstaje zmienna strumień magnetyczny w rdzeniu (konwertując energię elektryczną na magnetyczną). Ta zmieniająca się strumień magnetyczna połącza się z cewką wtórną, indukując siłę elektromotoryczną (SEM). Gdy obciążenie jest podłączone, prąd płynie w obwodzie wtórnym, dostarczając energię elektryczną (konwertując energię magnetyczną z powrotem na elektryczną). Ten proces konwersji "elektryczność-magnetyczność-elektryczność" stanowi podstawę działania transformatora.