Ano ang power transformer at paano ito gumagana?

Sa ilan sa aming nakaraang mga artikulo tinalakay namin ang tungkol sa mga pangunahing kaalaman ng transpormer at mga iba't ibang uri nito. Isa sa mahalaga at karaniwang ginagamit na Transformer ay ang Power Transformer. Malawakang ginagamit ito para sa pag-angat at pag-angat ng boltahe sa de-kuryenteng bumubuo ng istasyon at distrito ng pamamahagi (o substation) ayon sa pagkakabanggit.

Halimbawa, isaalang-alang ang diagram ng block na ipinakita sa itaas. Dito ginagamit ang power transformer ng dalawang beses habang naghahatid ng kuryente sa isang mamimili na malayo sa nabuong istasyon.

• Ang unang pagkakataon ay nasa istasyon ng pagbuo ng kuryente upang mapataas ang boltahe na nabuo ng generator ng hangin.
• Pangalawa ay sa istasyon ng pamamahagi (o substation) upang mag-step-down na boltahe na natanggap sa dulo ng linya ng paghahatid.

Pagkawala ng Kuryente sa Mga Linya ng Paghahatid

Maraming mga kadahilanan para sa paggamit ng isang power transformer sa mga electrical power system. Ngunit ang isa sa pinakamahalaga at simpleng kadahilanan para sa paggamit ng power transformer ay upang mabawasan ang mga pagkawala ng kuryente sa panahon ng paghahatid ng kuryente.

Ngayon tingnan natin kung paano ang pagkawala ng kuryente ay nabawasan nang malaki sa pamamagitan ng paggamit ng isang power transformer:

Una, ang equation ng Power loss P = I * I * R.

Narito ako = kasalukuyang sa pamamagitan ng conductor at R = Paglaban ng conductor.

Kaya, ang pagkawala ng kuryente ay direktang proporsyonal sa parisukat ng kasalukuyang umaagos sa pamamagitan ng conductor o linya ng paghahatid. Kaya babaan ang lakas ng kasalukuyang dumadaan sa conductor na mas mababa ang pagkawala ng kuryente.

Paano namin sasamantalahin ang teoryang ito ay ipinaliwanag sa ibaba:

• Sabihin ang paunang boltahe = 100V at mga pagguhit ng load = 5A at naihatid na kuryente = 500watt. Pagkatapos ang mga linya ng paghahatid dito ay kailangang magdala ng isang kasalukuyang ng lakas na 5A mula sa mapagkukunan hanggang sa pag-load. Ngunit kung i-step-up namin ang boltahe sa paunang yugto sa 1000V kung gayon ang mga linya ng paghahatid ay kailangang magdala lamang ng 0.5A upang maihatid ang parehong lakas na 500Watt.
• Kaya, tatahakin namin ang boltahe sa pagsisimula ng linya ng paghahatid gamit ang isang power transformer at gumamit ng isa pang power transformer upang i-step-down ang boltahe sa dulo ng linya ng paghahatid.
• Sa pag-set up na ito, ang lakas ng kasalukuyang daloy sa pamamagitan ng 100 + Kilometro na linya ng paghahatid ay nabawasan nang dahil doon binabawasan ang pagkawala ng kuryente sa panahon ng paghahatid.

Pagkakaiba sa pagitan ng Power Transformer at Distribution Transformer

• Ang power transpormer ay karaniwang pinamamahalaan sa buong pagkarga dahil ito ay dinisenyo upang magkaroon ng mataas na kahusayan sa 100% load. Sa kabilang banda, ang Distributor transpormer ay may mataas na kahusayan kapag ang load ay mananatili sa pagitan ng 50% at 70%. Kaya, ang mga distributor na transformer ay hindi angkop na tumakbo sa 100% na patuloy na pag-load.
• Dahil ang power transformer ay humahantong sa mataas na boltahe sa panahon ng step-up at step-down, ang mga windings ay may mataas na pagkakabukod kung ihahambing sa mga distributor na transformer at transformer ng instrumento.
• Dahil gumagamit sila ng mataas na antas na pagkakabukod, napakalaki ng laki at napakabigat din.
• Dahil ang mga power transformer ay karaniwang hindi konektado sa mga bahay nang direkta, nakakaranas sila ng mas kaunting pagbabago sa pag-load, habang sa iba pa ay may mga transformer ng pamamahagi na nakakaranas ng mabibigat na pagbabagu-bago.
• Ang mga ito ay buong na-load sa loob ng 24 oras sa isang araw, kaya't ang pagkawala ng tanso at bakal ay nagaganap sa buong araw at nananatili silang pareho sa buong oras.
• Ang density ng pagkilos ng bagay sa Power Transformer ay mas mataas kaysa sa Distribution Transformer.

Prinsipyo sa Paggawa ng Power Transformer

Gumagana ang power transformer sa prinsipyo ng 'batas ng electromagnetic induction' ng Faraday '. Ito ang pangunahing batas ng electromagnetism na nagpapaliwanag sa prinsipyo ng pagtatrabaho ng mga inductors, motor, generator, at electrical transformer.

Nakasaad sa batas na ' Kapag ang isang closed-loop o pinaikling conductor ay nagdala ng malapit sa magkakaibang magnetic field kung gayon ang kasalukuyang daloy ay nabuo sa closed-loop na' .

Upang higit na maunawaan ang batas, pag-usapan natin ito nang mas detalyado. Una, isaalang-alang natin ang isang senaryo sa ibaba.

Isaalang-alang ang isang permanenteng pang-akit at ang isang konduktor ay inilapit muna sa bawat isa.

• Pagkatapos ang konduktor ay maikli-ikli sa parehong mga dulo gamit ang isang kawad tulad ng ipinakita sa pigura.
• Sa kasong ito, walang kasalukuyang daloy sa conductor o loop dahil ang magnetikong patlang na pagputol ng loop ay nakatigil at tulad ng nabanggit sa batas, isang magkakaiba o nagbabago ng magnetic field lamang ang maaaring pilitin sa kasalukuyang nasa loop.
• Kaya sa unang kaso ng nakatigil na patlang na magnet, magkakaroon ng zero na daloy sa conductor loop.

pagkatapos ang magnetic field na pinuputol ang loop ay patuloy na nagbabago. Dahil mayroong magkakaibang magnetic field na naroroon sa kasong ito, ang mga batas ni Faraday ay darating upang i-play at sa gayon maaari nating makita ang isang kasalukuyang daloy sa conductor loop.

Tulad ng nakikita mo sa figure, pagkatapos ng magnet na gumagalaw pabalik-balik makakakita kami ng isang kasalukuyang 'Ako' na dumadaloy sa pamamagitan ng conductor at ng closed-loop.

upang palitan ito ng iba pang magkakaibang mga mapagkukunang magnetic field tulad ng sa ibaba.

• Ngayon ang isang alternating mapagkukunan ng boltahe at isang konduktor ay ginagamit upang makabuo ng isang magkakaibang magnetic field.
• Matapos ang loop ng conductor ay dinala malapit sa saklaw ng magnetic field, pagkatapos ay makakakita tayo ng isang EMF na nabuo sa kabuuan ng conductor. Dahil sa sapilitan na EMF, magkakaroon kami ng kasalukuyang daloy ng 'I'.
• Ang laki ng sapilitan boltahe ay proporsyonal sa lakas ng patlang na naranasan ng pangalawang loop, kaya mas mataas ang lakas ng magnetic field, mas mataas ang kasalukuyang daloy sa closed-loop.

Bagaman posible na gumamit ng isang solong konduktor na na-set up upang maunawaan ang batas ni Faraday. Ngunit para sa mas mahusay na praktikal na pagganap gamit ang isang coil sa magkabilang panig ay ginustong.

Dito, isang alternating kasalukuyang dumadaloy sa pangunahing coil1 na bumubuo ng magkakaibang magnetic field sa paligid ng conductor coil. At kapag ang coil2 ay pumasok sa saklaw ng magnetic field na nabuo ng coil1 pagkatapos ang isang EMF boltahe ay nabuo sa coil2 dahil sa batas ni Faraday ng electromagnetic induction. At dahil sa boltahe na iyon sa coil2 isang kasalukuyang 'I' dumadaloy sa pangalawang closed circuit.

Ngayon ay dapat mong tandaan na ang parehong mga coil ay nasuspinde sa hangin kaya ang daluyan ng pagpapadaloy na ginamit ng magnetic field ay hangin. At ang hangin ay may mas mataas na pagtutol kumpara sa mga metal sa kaso ng pagpapadala ng magnetic field, kaya kung gumagamit kami ng isang metal o ferrite core upang kumilos bilang isang daluyan para sa electromagnetic field pagkatapos ay maaari tayong makaranas ng masalimuot na electromagnetic induction.

Kaya ngayon palitan natin ang daluyan ng hangin ng iron medium para sa karagdagang pag-unawa.

Tulad ng ipinakita sa pigura maaari kaming gumamit ng iron o ferrite core upang mabawasan ang pagkawala ng magnetic flux habang nagpapadala ng kuryente mula sa isang coil patungo sa isa pang coil. Sa oras na ito ang magnetic flux na leak sa himpapawid ay magiging mas mababa kaysa sa oras na ginamit namin ang medium ng hangin bilang isang core ay isang napakahusay na conductor ng magnetic field.

Kapag ang patlang ay nabuo ng coil1 ito ay dumadaloy sa pamamagitan ng iron core na umaabot sa coil2 at dahil sa ngayon ang batas coil2 ay bumubuo ng isang EMF na mababasa ng galvanometer na konektado sa buong coil2.

Ngayon kung pinagmamasdan mong mabuti makikita mo ang setup na ito na katulad ng isang solong-phase transpormer. At oo ang bawat transpormer na naroroon ngayon ay gumagana sa parehong prinsipyo.

Tingnan natin ngayon ang pinasimple na konstruksyon ng three-phase transpormer.

Tatlong Transformer ng Phase

• Ang balangkas ng transpormer ay dinisenyo sa pamamagitan ng staking laminated metal sheet na ginagamit para sa pagdala ng magnetic flux. Sa diagram, maaari mong makita ang balangkas ay ipininta kulay-abo. Ang balangkas ay may tatlong mga haligi kung saan ang paikot-ikot na tatlong yugto ay sugat.
• Ang mas mababang boltahe na paikot-ikot ay sugat muna at sugat na mas malapit sa core habang ang mas mataas na paikot-ikot na boltahe ay sugat sa tuktok ng paikot-ikot na boltahe. Tandaan, ang parehong mga windings ay pinaghihiwalay ng isang layer ng pagkakabukod.
• Narito ang bawat haligi ay kumakatawan sa isang yugto, kaya para sa tatlong mga haligi, mayroon kaming three-phase winding.
• Ang buong pag-set up ng balangkas at paikot-ikot na ito ay nahuhulog sa isang selyadong tangke na puno ng langis na pang-industriya para sa mas mahusay na kondaktibiti sa init at paghihiwalay.
• Matapos ang paikot-ikot, ang mga end terminal ng lahat ng anim na coil ay inilabas mula sa selyadong tangke sa pamamagitan ng isang insulator ng HV.
• Ang mga terminal ay naayos sa isang patas na distansya ang layo mula sa bawat isa upang maiwasan ang spark jumps.

Mga Tampok ng Power Transformer

Rated Power	3 MVA hanggang sa 200 MVA
Karaniwang Mga Boltahe na karaniwang	11, 22, 33, 66, 90, 132, 220 kV
Karaniwan ang Mga Sekundaryong Boltahe	3.3, 6.6, 11, 33, 66, 132 kV o pasadyang detalye
Mga yugto	Mga solong o three-phase transformer
Na-rate ang dalas	50 o 60 Hz
Pagtapik	Mga nagbabago ng on-load o off-load na taper
Pagtaas ng temperatura	60 / 65C o pasadyang detalye
Uri ng paglamig	ONAN (langis natural na natural na hangin) o iba pang mga uri ng paglamig tulad ng KNAN (max 33kV) kapag hiniling
Mga radiador	Mga panel ng paglamig na radiator na naka-mount sa tank
Mga pangkat ng vector	Dyn11 o anumang iba pang pangkat ng vector ayon sa IEC 60076
Regulasyon ng boltahe	Sa pamamagitan ng on-load tap changer (na may pamantayan sa AVR bilang pamantayan)
Mga terminal ng HV & LV	Uri ng box ng air cable (33kV max) o bukas na bushings
Mga pag-install	Panloob o Panlabas
Antas ng tunog	Tulad ng bawat ENATS 35 o NEMA TR1

Mga aplikasyon ng Power Transfer

• Pangunahing ginagamit ang power transformer sa pagbuo ng kuryente at sa mga istasyon ng pamamahagi.
• Ginagamit din ito sa mga Isolation transformer, earthing transformer, anim na pulso at labindalawang Pulse rectifier transformer, solar PV farm transformers, wind farm transformers at sa Korndörfer autotransformer starter.
• Ginagamit ito para sa pagbawas ng mga pagkawala ng kuryente sa panahon ng paghahatid ng kuryente.
• Ginagamit ito para sa mataas na boltahe step-up at mataas na boltahe step-down.
• Mas gusto ito sa mga kaso ng consumer sa malayuan.
• At ginustong sa mga kaso kung saan tumatakbo ang pag-load sa buong kapasidad na 24x7.