Krafttransformator

Krafttransformatorer är elektriska transformatorer som är konstruerade för höga effekter i intervallet 10.000 kVA till 1000 MVA. Denna typ av transformator har en mycket hög uteffekt och är vanligtvis ansluten till högspänningsanordningar i elektriska energinät, dvs. i kraftnätet, och används för spänningsreglering. Krafttransformatorer används ofta som trefastransformatorer i kraftnätet eller som enfastransformatorer för strömförsörjning av järnvägar. Olika standarder och allmänna föreskrifter gäller för krafttransformatorer. I Tyskland/Europa konstrueras krafttransformatorer i allmänhet i enlighet med EN eller IEC 60076. Ytterligare standarder och föreskrifter finns, t.ex. för omformartransformatorer.

En transformator består av en magnetkrets, denna kallas för kärnan. Kärnan i en krafttransformator består av laminerat elektriskt stål. Kärnan har minst två strömförande lindningar, den så kallade primärlindningen och sekundärlindningen. Om en elektrisk växelspänning läggs på primärlindningen börjar en växelström att flöda genom primärlindningen. Denna växelström genererar ett magnetfält i lindningen, som ändrar styrka och frekvens beroende på växelströmskällan. Det magnetiska flödet i transformatorn ändras med växelspänningens frekvens.

Tillverkningstekniken för kärnan och kvaliteten på den transformatorkärna som används påverkar den magnetiska kretsen. En transformators magnetkrets (magnetfält) ska helst generera låga virvelströmsförluster och ha låga ommagnetiseringsförluster (hysteresförluster). En annan aspekt är resistanserna i transformatorns lindning. Endast med skiktade och ordnade lindningar på primärspolen och sekundärspolen och den bästa lindningsmetallen kan du minska lindningsförlusterna. Spänningen regleras med antalet varv på spolen. Strömstyrkan bestämmer diametern på den lindade metallen.

En transformators märkeffekt uttrycks i VA, kVA eller MVA (VA står för voltampere och är måttenheten för skenbar elektrisk effekt, kVA för kilovoltampere och MVA för megavoltampere).

Med undantag för silver har koppar den bästa ledningsförmågan med γ = 56. Aluminium har däremot bara γ = 36. Aluminium följer därmed med ett gap på cirka 35 procent. Koppar är alltså den bästa metallen och aluminium ”bara” den näst bästa av de tekniskt och ekonomiskt användbara ledarmaterialen för elektrisk energi. Alla andra metaller kan inte betraktas som ledare för elektricitet, och legeringar har i allmänhet betydligt lägre ledningsförmåga än rena metaller. Silver eller guld utesluts helt och hållet på grund av det höga priset.

Krafttransformatorer tillverkas antingen som oljefyllda eller torra transformatorer (gjutna hartstransformatorer). En oljefylld transformator består av minst en aktiv del. En aktiv del är kombinationen av lindningen (denna är anordnad koncentriskt som en cylindrisk lindning eller skivlindning av koppar eller aluminium), kärnan (skiktade elektriska plåtar med låga virvelströmsförluster) och pressade delar. Beroende på konstruktion kan andra aktiva delar vara t.ex. drosslar för begränsning av kortslutningsströmmen eller strömbegränsande drosslar för tapväxlare som används. En torrtransformator (gjuthartstransformator) används när oljetransformatorer endast kan användas på ett osäkert sätt på grund av brandbelastning och vattenrisk. Torrtransformatorer har liknande komponenter och består av samma teknik som en oljetransformator. Precis som i en oljetransformator består kärnan i en torrtransformator av en skiktad kärna av elektriska plåtar. Transformatorns lindningar är utformade som tråd- eller bandlindningar. Lindningarna är ofta gjutna i gjutharts, vilket är anledningen till namnet gjuthartstransformator.

Krafttransformatorer används inom en mängd olika områden. Användningsområdet varierar beroende på transformatorns konstruktion. Krafttransformatorer kan därför användas för olika lösningar och tillämpningar. Krafttransformatorer används inom kraftgenerering och kraftöverföring som generatortransformatorer och nätanslutningstransformatorer mellan kraftverket och elnätet, som systemanslutningstransformatorer i högspänningsstationer och som systemförsörjningstransformatorer för industriella tillämpningar. Eftersom torrtransformatorer i allmänhet inte kan avleda värmeförluster så bra, är de begränsade till effekter på upp till 40 MVA. Det är därför dessa transformatorer oftast används i mellanspänningsnät. Här används verksamheten främst som distributionstransformator för att försörja lågspänningsnät i stora system eller byggnadskomplex.