Transformadores: finalidade, classificação, dados nominais para transformadores

Transformadores — conversores eletromagnéticos estáticos de energia elétrica. Os transformadores são dispositivos eletromagnéticos usados ​​para converter corrente alternada de uma voltagem em corrente alternada de outra voltagem na mesma frequência e para transferir eletromagneticamente energia elétrica de um circuito para outro.

«Um transformador é um dispositivo eletromagnético estático projetado para converter um — primário — sistema de corrente alternada em outro — secundário com a mesma frequência, que geralmente tem outras características, em particular tensão diferente e corrente diferente» (Piotrovsky LM Electric machines).

O principal objetivo dos transformadores é alterar a tensão CA. Os transformadores também são usados ​​para converter o número de fases e frequência.

Os transformadores de corrente são chamados de dispositivos projetados para converter uma corrente de qualquer magnitude em uma corrente admissível para medições com instrumentos normais, bem como para alimentar vários relés e bobinas de eletroímãs.O número de voltas do enrolamento secundário do transformador de corrente w2> w1.

Uma característica dos transformadores de corrente é sua operação em modo próximo ao curto-circuito, pois seu enrolamento secundário é sempre fechado com uma pequena resistência.

Os transformadores de tensão são chamados de dispositivos projetados para converter corrente alternada de alta tensão em corrente alternada de baixa tensão e bobinas paralelas de medidores e relés. O princípio de operação e projeto dos transformadores de tensão é semelhante ao princípio de operação dos transformadores de potência. O número de voltas do enrolamento secundário é w2 <w1, pois todos os transformadores de tensão de medição são do tipo abaixador.

O princípio de operação dos transformadores de tensão:

A peculiaridade do funcionamento do transformador de medição de tensão é que seu enrolamento secundário está sempre fechado a uma alta resistência, e o transformador funciona em modo próximo ao modo inativo, pois os dispositivos conectados consomem corrente insignificante.

Os mais comuns são os transformadores de tensão de alimentação, produzidos pela indústria elétrica para uma capacidade de mais de um milhão de quilovolts-amperes e para tensões de até 1150 - 1500 kV.

Projeto do Transformador de Potência:

Para a transmissão e distribuição de energia elétrica, é necessário aumentar a tensão dos turbogeradores e hidrogeradores instalados nas usinas de 16 — 24 kV para as tensões de 110, 150, 220, 330, 500, 750 e 1150 kV usados ​​em linhas de transmissão e depois reduza novamente para 35; dez; 6; 3; 0,66; 0,38 e 0,22 kV para uso de energia na indústria, agricultura e vida cotidiana.

Como ocorrem múltiplas transformações nos sistemas de energia, a potência dos transformadores é 7 a 10 vezes maior que a potência instalada dos geradores nas usinas.

Os transformadores de potência são fabricados principalmente para uma frequência de 50 Hz.

Os transformadores de baixa potência são amplamente utilizados em diversas instalações elétricas, sistemas de transmissão e processamento de informações, navegação e outros dispositivos. A faixa de frequência na qual os transformadores podem operar é de alguns hertz a 105 Hz.

De acordo com o número de fases, os transformadores são divididos em monofásicos, bifásicos, trifásicos e multifásicos. Os transformadores de potência são fabricados principalmente em projeto trifásico. Para uso em redes monofásicas são produzidos transformadores monofásicos.

Classificação dos transformadores pelo número e esquemas de conexão dos enrolamentos

Os transformadores têm dois ou mais enrolamentos conectados indutivamente entre si. Os enrolamentos que consomem energia da rede são chamados de primário... Os enrolamentos que fornecem energia elétrica ao consumidor são chamados de secundários.

Os transformadores polifásicos possuem enrolamentos conectados em uma estrela ou polígono multifeixe. Os transformadores trifásicos têm uma conexão de três feixes estrela-triângulo.

Diagramas de conexão do enrolamento de um transformador de potência:

Transformadores elevadores e abaixadores

Dependendo da relação entre as tensões dos enrolamentos primário e secundário, os transformadores são divididos em elevadores e abaixadores... V transformador elevador o enrolamento primário é de baixa tensão e o secundário é alto. V abaixador reverso do transformador, o secundário é de baixa tensão e o primário é alto.

Eles são chamados de transformadores com um enrolamento primário e um enrolamento secundário com enrolamento duplo... Transformadores bastante difundidos com três enrolamentos três enrolamentos para cada fase, por exemplo dois no lado de baixa tensão, um no lado de alta tensão ou vice-versa. Os transformadores polifásicos podem ter vários enrolamentos para alta e baixa tensão.

Classificação de transformadores por design

Por design, os transformadores de potência são divididos em dois tipos principais - óleo e seco.

V transformadores de óleo o circuito magnético com enrolamentos está localizado em um reservatório cheio de óleo de transformador, que é um bom isolante e agente de resfriamento.

Os transformadores secos são refrigerados a ar. Eles são usados ​​em instalações residenciais e industriais onde a operação de um transformador imerso em óleo é indesejável. O óleo do transformador é inflamável e pode danificar outros equipamentos se o tanque não estiver vedado. Leia mais sobre este tipo de transformador aqui: transformadores secos

De acordo com os documentos normativos, as características de projeto do transformador são refletidas na designação de seu tipo e sistemas de refrigeração.

Tipo de transformador:

• Autotransformador (para O monofásico, para T trifásico)-A
• Bobina de Baixa Tensão - P
• Blindagem dielétrica líquida com manta de nitrogênio sem expansor — Z
• Execução de resina fundida - L
• Transformador de três enrolamentos - T
• Chave de Carga Transformador-N
• Transformador seco refrigerado a ar natural (geralmente a segunda letra na designação de tipo) ou versão para necessidades auxiliares de usinas de energia (geralmente a última letra na designação de tipo) - C
• Vedação do cabo - K
• Flange de entrada (para subestações transformadoras inteiras) — F

Transformador de óleo de potência TM-160 (250) kVA

Sistemas de resfriamento de transformadores secos:

• Ar natural com design aberto — S
• Ar natural com design protegido — SZ
• Design selado a ar natural - SG
• Ar com circulação de ar forçada — SD

Sistemas de refrigeração para transformadores de óleo:

• Circulação natural de ar e óleo — M
• Circulação forçada de ar e circulação natural de óleo — D
• Circulação de ar natural e circulação de óleo forçada com fluxo de óleo não direcionado — MC
• Circulação de ar natural e circulação de óleo forçada com fluxo de óleo direcionado — NMC
• Circulação forçada de ar e óleo com fluxo de óleo não direcional — DC
• Ar forçado e circulação de óleo com fluxo de óleo direcional - NDC
• Circulação forçada de água e óleo com fluxo não direcional de óleo — C
• Circulação forçada de água e óleo com fluxo de óleo direcionado - NC

Sistemas de refrigeração para transformadores com dielétrico líquido não inflamável:

• Arrefecimento dielétrico líquido com circulação de ar forçada — ND
• Resfriamento de fluxo dielétrico líquido direcionado por ar forçado não inflamável - NND

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transformadores automotivos

Junto com transformadores, eles são amplamente utilizados autotransformadores, onde há uma conexão elétrica entre os enrolamentos primário e secundário. Nesse caso, a energia de um enrolamento do autotransformador para outro é transmitida tanto por um campo magnético quanto por meio de comunicação elétrica.Autotransformadores são construídos para alta potência e alta tensão e são usados ​​em sistemas de energia e também são usados ​​para regulação de tensão em instalações de baixa potência.

Dados nominais para transformadores

Os dados nominais do transformador, para o qual foi projetado com garantia de fábrica de 25 anos, estão indicados na placa de identificação do transformador:

• potência aparente nominal Snom, KV-A,

• tensão de linha nominal Ulnom, V ou kV,

• corrente nominal da linha AzIn A,

• frequência nominal é, Hz,

• número de fases,

• circuito e grupo para conectar bobinas,

• tensão de curto-circuito Uc,%,

• modo de operação,

• método de resfriamento.

A placa também contém os dados necessários para a instalação: peso total, peso do óleo, peso da parte móvel (ativa) do transformador. O tipo de transformador é especificado de acordo com GOST para marcas e fabricantes de transformadores.

Potência nominal de um transformador monofásico Snom =U1nom I1nom, trifásico

onde U1lnom, U1phnom, I1lnom e I1fnom — nominal respectivamente valores de linha e fase de tensões e correntes.

A tensão nominal do transformador é a tensão sem carga linha a linha dos enrolamentos primário e secundário do transformador. Por correntes nominais dos enrolamentos primário e secundário do transformador, as correntes são calculadas de acordo com a potência nominal na tensão primária e secundária nominal.

Devido à sua construção comum e métodos de cálculo, os transformadores podem ser classificados como reatores, bobinas de saturação e dispositivos de armazenamento indutivo supercondutores.