Droge transformator

Droogtransformatoren zijn alle transformatoren die geen vloeibare isolatiematerialen bevatten. Het warmteverlies wordt afgevoerd door zelfkoeling of door extra ventilatoren en koeleenheden.

Een transformator bestaat uit een magnetisch circuit, dit wordt de kern genoemd, en heeft minstens twee stroomvoerende wikkelingen met een vast aantal windingen. De wikkelingen die naar de elektrische spanning (netspanning) zijn gericht, worden de primaire zijde (primaire spoel) genoemd, de zijde met de verbruiker en de elektrische belasting wordt de secundaire zijde (secundaire spoel) genoemd. De productietechniek voor de kern en de kwaliteit van de gebruikte transformatorkern beïnvloeden het magnetische circuit. Idealiter zou het magnetische circuit (magnetisch veld) lage wervelstroomverliezen moeten genereren en lage remagnetisatieverliezen (hysteresisverliezen) moeten hebben.

Een ander aspect is de weerstand in de wikkeling. Alleen met gelaagde en geordende wikkelingen op de primaire spoel en de secundaire spoel en het beste wikkelmetaal kunt u de wikkelverliezen verminderen. De spanning wordt geregeld met het aantal windingen op de spoel. De stroomsterkte bepaalt de diameter van het wikkelmetaal.

Met uitzondering van zilver heeft koper de beste geleiding met γ = 56. Aluminium daarentegen heeft slechts γ = 36. Aluminium volgt dus met een gat van ongeveer 35 procent. Koper is dus het beste metaal en aluminium “slechts” het op één na beste van de technisch en economisch bruikbare geleidende materialen voor elektrische energie. Alle andere metalen kunnen niet worden beschouwd als geleiders van elektriciteit, en legeringen hebben over het algemeen een aanzienlijk lager geleidingsvermogen dan zuivere metalen. Zilver of goud zijn helemaal uitgesloten vanwege de hoge prijs.

De kern bestaat uit elektrische platen die aan beide zijden geïsoleerd zijn en op elkaar gestapeld worden. De isolatie van de spoel naar de kern wordt verzekerd door voldoende luchtspleet. De isolatie tussen de bovenste en onderste spanning wordt verzorgd door isolatiemateriaal en/of een grote luchtspleet. Een verticale luchtstroom langs het spoeloppervlak en in de ruimte tussen de koelkanalen in de spoelen zorgt voor de noodzakelijke afvoer van warmteverlies. Door convectie wordt de vereiste luchtstroom automatisch gegenereerd (dit wordt koeltype AN – Air Natural genoemd) of wordt deze extra versterkt met ventilatoren (koeltype AF – Air Forced).

Droogtransformatoren worden altijd gebruikt wanneer met olie gevulde transformatoren niet gebruikt kunnen worden vanwege een verhoogde vuurbelasting of een verhoogd risico voor de natuur en het water, of alleen met uitgebreide veiligheidsmaatregelen in gebruik genomen mogen worden. Het gebruik en de werking van transformatoren van het droge type is daarom milieuvriendelijk, maar deze technologie heeft een nadeel ten opzichte van met olie gevulde transformatoren wat betreft thermische eigenschappen. De wikkelingen worden geïsoleerd met droge isolatiematerialen, meestal met behulp van een gietharsproces in het geval van grotere constructiecapaciteiten. Vanwege de moeilijkheid om warmteverliezen af te voeren, mogen giethars transformatoren alleen worden vervaardigd voor zelfkoeling tot een vermogen van 40 MVA, en daarboven alleen met extra ventilatoren.

Droogtransformatoren worden voornamelijk gebruikt als distributietransformatoren en vermogenstransformatoren (energiedistributie en stroomvoorziening) in het laagspannings- en middenspanningsnet tot een vermogen van 40 MVA en zijn beperkt tot een maximale bedrijfsspanning van 36 kV. De beperking van het vermogensbereik is nodig omdat de gebruikte isolatiemedia een lagere diëlektrische sterkte hebben dan transformatorolie. Bij installatie buitenshuis moet een behuizing de transformator altijd beschermen tegen vocht en vuil. Aangezien de isolatie van deze transformatoren wordt verzorgd door de omringende lucht, moeten de afstanden tussen de wikkeling en de kern en tussen de hoogspanning en de laagspanning worden vergroot bij grote installatiehoogten (volgens de norm > 1000 m) om de diëlektrische sterkte van de lucht, die afneemt met de druk, te compenseren.