Сухие трансформаторы — это все трансформаторы, которые не содержат жидких изоляционных материалов. Потери тепла отводятся за счет самоохлаждения или с помощью дополнительных вентиляторов и охлаждающих устройств.
Трансформатор состоит из магнитной цепи, называемой сердечником, и имеет как минимум две токопроводящие обмотки с фиксированным числом витков. Обмотки, обращенные к электрическому напряжению (напряжению сети), называются первичной стороной (первичной обмоткой), а сторона, обращенная к потребителю и электрической нагрузке, называется вторичной стороной (вторичной обмоткой). Технология изготовления сердечника и качество используемого трансформаторного сердечника влияют на магнитную цепь. В идеале магнитная цепь (магнитное поле) должна генерировать низкие потери на вихревые токи и иметь низкие потери на перемагничивание (потери на гистерезис).
Еще один аспект — сопротивление в обмотке. Потери в обмотке могут быть снижены только при использовании многослойных и упорядоченных витков на первичной и вторичной обмотках и лучшего металла обмотки. Напряжение регулируется количеством витков на катушке. Сила тока определяет диаметр металла обмотки.
За исключением серебра, медь имеет наилучшее значение проводимости γ = 56, в то время как у алюминия только γ = 36. Алюминий следует за ней с разрывом примерно в 35%. Таким образом, медь является лучшим металлом, а алюминий — «только» вторым среди технически и экономически пригодных материалов-проводников для электрической энергии. Все остальные металлы не могут считаться проводниками, а сплавы обычно имеют значительно меньшую проводимость, чем чистые металлы. Серебро и золото полностью исключены из-за их высокой цены.
Сердечник состоит из электрических листов, изолированных с обеих сторон и уложенных друг на друга. Изоляция катушки от сердечника обеспечивается достаточным воздушным зазором. Изоляция между верхним и нижним напряжением обеспечивается изоляционным материалом и/или большим воздушным зазором. Вертикальный поток воздуха вдоль поверхности катушки и в пространстве между охлаждающими каналами в катушках обеспечивает необходимый отвод теплопотерь. За счет конвекции необходимый воздушный поток создается автоматически (такой тип охлаждения называется AN — Air Natural) или дополнительно усиливается вентиляторами (тип охлаждения AF — Air Forced).
Сухие трансформаторы всегда применяются в тех случаях, когда маслонаполненные трансформаторы не могут быть использованы из-за повышенной пожарной нагрузки, повышенного риска для природы и воды или могут быть введены в эксплуатацию только с соблюдением серьезных мер безопасности. Поэтому использование и эксплуатация сухих трансформаторов не наносит вреда окружающей среде, но с точки зрения тепловых свойств эта технология имеет недостатки по сравнению с маслонаполненными трансформаторами. Обмотки изолируются сухими изоляционными материалами, обычно с использованием процесса литой смолы в случае больших мощностей конструкции. Из-за плохого рассеивания тепловых потерь трансформаторы с литой смолой могут быть изготовлены для самоохлаждения только до мощности 40 МВА, а выше — только с дополнительными вентиляторами.
Сухие трансформаторы в основном используются в качестве распределительных и силовых трансформаторов (распределение энергии и электроснабжение) в низковольтных и средневольтных сетях до мощности 40 МВА и ограничены максимальным рабочим напряжением 36 кВ. Ограничение диапазона мощности необходимо потому, что используемые изоляционные материалы имеют более низкую диэлектрическую прочность, чем трансформаторное масло. При наружной установке трансформатор обязательно должен быть защищен от влаги и грязи. Поскольку изоляция этих трансформаторов обеспечивается окружающим воздухом, расстояния между обмоткой и сердечником, а также между высоким и низким напряжением должны быть увеличены при большой высоте установки (по стандарту > 1 000 м), чтобы компенсировать диэлектрическую прочность воздуха, которая уменьшается с ростом давления.
Mehr Produkte entdecken
