Transformers og gerðir þeirra: Alhliða handbók

Transformerseru raftæki sem flytja orku á milli rafrása með rafsegulörvun, venjulega til að hækka spennu, lækka spennu, veita einangrun eða aðlaga afl fyrir tiltekna notkun. Helstu tegundir spennubreyta eru maaflspennar, dreifispennar, einangrunarspennar, sjálfvirkir spennar, hljóðfæraspennar, og nokkrar hönnun skilgreindar eftir fasa, kæliaðferð, vindafyrirkomulagi og notkunartilfelli.

Þessi handbók útskýrir hvernig spennitegundir eru mismunandi, hvar þær eru almennt notaðar og hvaða hagnýtu þættir skipta máli þegar þeir velja á milli þeirra.

Helstu tegundir spennubreyta eru flokkaðar eftir virkni, notkun, byggingu og rafstillingu. Í reynd getur spennir tilheyrt nokkrum flokkum í einu: eining getur verið þriggja-fasa, olíu-dýfð, stigið- niður og notuð sem dreifispennir. Skilningur á þessum skörunarflokkum hjálpar þér að lesa forskriftir með meiri öryggi og velja rafspenna út frá því starfi sem þeir þurfa að framkvæma.

Á einfaldasta stigi svara spennitegundir nokkrum lykilspurningum: Hækkar eða lækkar spenni spennu? Einangrar það rafrásir? Er það notað við flutning, dreifingu, stýringar, mælingar eða búnaðarvörn? Er það smíðað fyrir innanhúss, úti, iðnaðar, verslunar eða veituþjónustu?

Algengar spenniflokkar eru:

Aflspennir, notað í framleiðslu- og flutningsnetum þar sem mikið magn af orku hreyfist við háspennu.

Dreifingarspennar, notað nær endanotendum til að draga úr spennu fyrir heimili, byggingar og aðstöðu.

Einangrunarspennir, notað til að aðskilja rafrásir á meðan enn er að flytja kraft með segulmagni.

Sjálfvirk spennir, sem nota sameiginlegt vindafyrirkomulag fyrir skilvirka spennustillingu þar sem einangrun er ekki krafist.

Tækjaspennir, svo semstraumspennar og spennubreytar, notað til mælinga, eftirlits og verndar.

Stígðu-upp og stígðu-neðar spennir, flokkuð eftir því hvort þeir hækka eða lækka spennu.

Einfasa og þriggja-fasa spennir, flokkuð eftir gerð raforkukerfis sem þeir þjóna.

Þurr-gerð og olíu-spennir, flokkuð eftir einangrun og kæliaðferð.

Spenni virkar vegna þess að riðstraumur í einni vafningu skapar breytilegt segulsvið í kjarna. Það segulsvið framkallar spennu í annarri vafningu. Hlutfallið milli snúninga í aðal- og aukavindunum ræður því hvort útgangsspennan er hærri, lægri eða nokkurn veginn sú sama og inntakið.

Kjarninn er venjulega gerður úr lagskiptu segulstáli eða öðru segulmagnuðu efni sem hjálpar til við að leiðbeina segulflæðinu. Laminations draga úr orkutapi sem stafar af hringstreymi inni í kjarnanum. Vafningar eru venjulega kopar- eða álleiðarar einangraðir hver frá öðrum og raðað til að uppfylla kröfur um spennu, straum og hitauppstreymi.

Spennibreytir skapar ekki orku. Það skiptir um spennu og straum í samræmi við kraftinn sem fluttur er, að frádregnum tapi. Þegar spennan er hækkuð minnkar straumurinn fyrir nokkurn veginn sama aflstig. Þegar spennan er lækkuð eykst straumurinn. Þetta samband er ástæða þess að rafmagnsnet nota háspennu fyrir langa-flutning og lægri spennu nær endanlegu álagi.

Aflspennar eru hannaðir fyrir-orkuhreyfingar í stórum stíl, sérstaklega í framleiðslustöðvum, aðveitustöðvum og helstu iðnaðarkerfum. Hlutverk þeirra er að hækka spennu fyrir skilvirkan flutning eða lækka hana í tengivirkjum áður en rafmagn fer inn á staðbundin dreifikerfi.

Þessar einingar eru venjulega byggðar fyrir mikla afköst við mikla hleðslu vegna þess að jafnvel lítil prósentutap geta skipt máli þegar aflmagn er mikið.

Þeir starfa oft við háspennu og geta falið í sér flókin einangrunarkerfi, kælibúnað, hlífðarbúnað, kranaskiptara og vöktunareiginleika. Stærð þeirra og hönnun fer eftir spennuflokki, getu, vinnulotu, aðstæðum á staðnum og kröfum um netkerfi.

Hægt er að nota aflspenni til að tengja vinnslustöð við flutningslínu, tengja tvö spennustig innan nets eða veita stórri iðnaðaraðstöðu. Vegna þess að þessir spennar höndla umtalsverða orku, krefjast forskriftar og viðhalds vandlegrar verkfræði. Þættir eins og skammhlaupsstyrkur-, samhæfing einangrunar, hitastigshækkun, olíugæði og verndarstillingar geta allir haft áhrif á langtímaáreiðanleika-.

Aflspennir eru algengastir í:

Rafmagnsframleiðslustöðvar

Sendiveitur

Háspennusamtengingar-

Stór iðnaðarmannvirki

Endurnýjanlegar orkuver sem tengjast neti

Veitukerfi þar sem krafist er magnaflflutnings

Lykilhugmyndin er mælikvarði. Aflspennir eru valdir þegar spennuumbreyting verður að styðja við mikla-aflflæði, ekki bara staðbundna búnaðarþjónustu.

Dreifingarspennardraga úr meðalspennu-til að lækka spennu sem hægt er að nota af heimilum, atvinnuhúsnæði, bæjum og litlum iðnaðarálagi. Þetta eru spennitegundirnar sem margir sjá festa á veitustangir, setta á steypta púða eða setta upp nálægt byggingum.

Ólíkt aflspennum eru dreifispennar staðsettir nálægt enda rafafhendingarkeðjunnar. Þau eru hönnuð til að þjóna breytilegu daglegu álagi og starfa oft stöðugt þegar eftirspurn eykst og minnkar. Vegna þess að þeir gætu verið orkulausir allan sólarhringinn eru lítið-álagstap og viðeigandi skilvirkni á mismunandi álagsstigum mikilvæg hönnunarsjónarmið.

Dreifingarspennar eru til í ýmsum gerðum, þar á meðal stöng-uppsettar einingar, púða-uppsettar einingar, hvelfingarspennar og þurr-einingar inni í byggingum. Hönnun þeirra fer eftir uppsetningarumhverfi, spennukröfum, öryggissjónarmiðum og stöðlum fyrir gagnsemi eða aðstöðu.

Dreifingarspennar eru oft notaðir fyrir:

Íbúðarhverfi

Atvinnuhúsnæði

Skólar og opinber aðstaða

Létt iðnaðaraðstaða

Afgreiðslustaðir útiveitu

Bygging rafmagnsherbergja

Rafmagnsþjónusta í dreifbýli

Starf dreifispenni er hagnýtt og staðbundið: skilar nothæfri spennu á öruggan og áreiðanlegan hátt þar sem rafmagn er notað.

Einangrunarspennirvernda með því að aðskilja inntaksrásina frá úttaksrásinni, þannig að það er engin bein raftenging á milli þeirra.

Kraftur flytur enn í gegnum segultengingu, en aukarásin er rafeinangruð frá aðal. Þessi aðskilnaður getur dregið úr hættu á höggi í ákveðnum stýrðum forritum, takmarkað hávaðaflutning, hjálpað til við að stjórna jarðtengingarvandamálum og vernda viðkvæman búnað fyrir einhverjum truflunum.

Einangrunarspennar eru mikið notaðir í rannsóknarstofum, lækningatengdum-búnaðarkerfum þar sem rétt er tilgreint, iðnaðarstýringum, prófunarbekkjum, gagnakerfum og hljóð- eða tækjauppsetningum. Þau eru ekki alhliða öryggislækning, en þau geta verið dýrmæt þegar einangrun er hluti af rétt hönnuðu rafkerfi.

Mikilvægur greinarmunur er sá að einangrunarspennar eru venjulega með aðskildar aðal- og aukavindar. Þessi líkamlegi aðskilnaður er það sem aðgreinir þá frá sjálfvirkum spennum, sem deila hluta af vafningunni og veita ekki sömu tegund af einangrun.

Einangrunarspennar geta hjálpað til við:

Aðskilja viðkvæman búnað frá-hliðartruflunum

Að draga úr ákveðnum tegundum rafhljóðs

Að búa til sérættað kerfi þegar hannað og sett upp á réttan hátt

Að bæta öryggi við prófun á bekk þegar það er notað með réttum verklagsreglum

Takmörkun á jörðu-lykkjuvandamálum í sumum mæli- og hljóðforritum

Hins vegar skipta rétt jarðtenging, yfirstraumsvörn, val á girðingum og uppsetningaraðferðir enn máli. Einangrunarspennir ætti að vera hluti af fullkominni öryggis- og afl-gæðastefnu, ekki sem sjálfstæða-lausn fyrir hvert rafmagnsvandamál.

Sjálfvirk spennirnotaðu eina vinda með krönum í stað fullkomlega aðskildra aðal- og aukavinda. Hluti af vafningunni er sameiginlegur fyrir bæði inntak og úttak. Þessi hönnun getur verið minni, léttari og skilvirkari en tveggja-vinda spennir fyrir ákveðin spennubreytihlutföll.

Sjálfvirkir spennir eru almennt notaðir þar sem inntaks- og útgangsspenna er tiltölulega nálægt og rafeinangrun er ekki nauðsynleg. Dæmi eru spennustjórnun, gangsetning mótor, prófun búnaðar og samsvörun framboðsspennu við álag. Breytilegir sjálfvirkir spennir leyfa stillanlega útgangsspennu, sem getur verið gagnlegt í rannsóknarstofum, viðhaldsvinnu og stýrðu prófunarumhverfi.

Málið er einangrun. Vegna þess að inntak og úttak eru raftengd í gegnum vafninguna, ætti ekki að nota sjálfvirka spennubreyta þar sem þörf er á aðskilnað hringrásar fyrir öryggi, hávaðastjórnun eða kerfishönnun. Þegar bornir eru saman spennar og gerðir þeirra er þetta einn mikilvægasti aðgreiningurinn sem þarf að muna: sjálfvirkir spennar geta verið skilvirkir og hagkvæmir, en þeir koma ekki í stað einangrunarspenna.

Stíga-upp og stíga-neðar spennubreytar lýsa spennustefnu frekar en sérstökum líkamlegum stíl. Stíga-spennir eykur spennu úr aðal til aukaspennu. Stígbreytir-lækkar spennu úr aðal- í aukaspennu.

Stíga-spennir eru notaðir þegar rafmagn þarf að ferðast á skilvirkan hátt yfir langar vegalengdir eða þegar búnaður krefst hærri spennu en tiltækt framboð. Í raforkukerfum er framleiðsluspenna oft aukin fyrir flutning vegna þess að hærri spenna dregur úr straumi fyrir sama aflflutning, sem hjálpar til við að draga úr línutapi.

Skref-spennir eru notaðir þar sem spenna þarf að lækka til öruggari eða hagnýtari notkunar. Dreifingarspennar eru venjulega þrepa-neðarspennar, sem lækka netspennu niður í þjónustustig. Stjórnspennar inni í búnaði lækka einnig spennu til að stjórna liða, tengiliðum, skynjurum og stjórnrásum.

Fljótleg leið til að skilja muninn:

Skref-upp spennir:lægri innspenna, hærri útgangsspenna, minni útgangsstraumur fyrir svipað afl.

Stíga-neðar spennir:hærri innspenna, lægri útgangsspenna, meiri útgangsstraumur fyrir svipað afl.

Einangrunarspennir:svipaðri spennu getur verið viðhaldið, en aðaltilgangurinn er aðskilnaður hringrásar.

Sjálfvirk spennir:spenna er stillt með sameiginlegri vinda, venjulega án einangrunar.

Einfasa spennir eru notaðir með einfasa rafkerfum, sem eru algeng í íbúðarhúsnæði, litlum atvinnuhúsnæði, lýsingu og stjórnunarforritum. Þeir hafa einn aðalfasa og einn aukafasa. Smíði þeirra er almennt einfaldari en þriggja-fasa einingar, þó einkunnir þeirra og hönnun séu enn mjög mismunandi.

Þriggja- spennir þjóna þriggja-fasa raforkukerfum, sem eru algeng í atvinnuhúsnæði, iðnaðarmannvirkjum, veitum og stórum mótorum. Þriggja-fasa umbreytingu er hægt að meðhöndla með einum þriggja-fasa spennubreyti eða með banka af þremur einfasa spennum. Besti kosturinn fer eftir kerfishönnun, offramboðsþörf, plássi, kostnaði, viðhaldsaðferðum og endurnýjunarstefnu.

Þrír-fasa spennar geta notað mismunandi vindatengingar, svo sem delta eða wye fyrirkomulag. Þessar tengingar hafa áhrif á jarðtengingu, spennusambönd, bilanahegðun og harmonisk frammistöðu. Í mörgum raunverulegum kerfum-heimsins er val á spennum nátengd því hvernig rafkerfið er jarðtengd og varið.

diagram showing step-up, step-down, and isolation transformer winding concepts

Þurr-tegund spennanotaðu loft og fasta einangrun frekar en fljótandi olíu til kælingar og einangrunar. Þeir eru oft settir upp innandyra, í atvinnuhúsnæði, iðjuverum og stöðum þar sem vökvafylltur-búnaður gæti verið síður æskilegur. Loftræstir, þurrir-spennar treysta á loftflæði, en innsigluð eða steypt-resin hönnun veita aukna vernd í ákveðnu umhverfi.

Olíu-fylltir spennarnotaðu einangrunarvökva til að kæla innri íhluti og veita rafstyrk. Þær eru algengar í notkunarforritum, útivistarforritum og forritum með meiri-getu. Vökvinn flytur varma frá vafningum og kjarna til tanksins og kæliflötanna. Sumar einingar nota jarðolíu en aðrar kunna að nota aðra einangrunarvökva, allt eftir umhverfis-,-brunaöryggis- eða notkunarkröfum.

Valið á milli þurr-gerð og olíu-fylltrar hönnunar fer eftir staðsetningu uppsetningar, getu, brunasjónarmiðum, viðhaldsstillingum, umhverfisáhrifum, hávaðakröfum og staðbundnum reglum. Hvorug hönnunin er sjálfkrafa betri í öllum tilvikum. Rétti valkosturinn fer eftir rafmagns- og staðháttum.

Tækjaspennar skala háan straum eða háspennu niður í öruggari, staðlað gildi fyrir mæla, liða og stjórnbúnað. Þau eru nauðsynleg vegna þess að flest mælitæki geta ekki tengst beint við há-orkurásir.

Straumspennar, oft kallaðir CT, framleiða minnkaðan straum í réttu hlutfalli við strauminn sem flæðir í leiðara. Þau eru notuð til mælinga, varnarmiðlunar, eftirlits og orkustjórnunar. Rétt CT val felur í sér hlutfall, nákvæmniflokk, álag, mettunarhegðun og örugga aukameðferð.

Spennubreytarar, einnig kallaðir hugsanlegir spennar í sumum samhengi, draga úr spennu niður í það stig sem hentar tækjum og hlífðarbúnaði. Þeir gera eftirlitsbúnaði kleift að mæla kerfisspennu án þess að verða beint fyrir fullri frumspennu.

Tækjaspennar kunna að virðast smáir samanborið við aflspenna eða dreifispenna, en þeir gegna stóru hlutverki í öryggi og eftirliti kerfisins. Hlífðarliðar eru háðir nákvæmum merkjum til að greina bilanir og virkja brotsjóa rétt.

Fyrir utan helstu flokkana eru margir rafspennir smíðaðir fyrir sérstakar skyldur. Þessartegundir spennimá velja þegar staðlað spennubreyting er ekki nóg.

Stjórnspennar veita minni spennu til að stjórna rafrásum í vélum, loftræstikerfi, spjöldum og sjálfvirknibúnaði. Þau eru hönnuð til að takast á við innkeyrslu frá liða, tengibúnaði, segullokum og öðrum stjórnbúnaði. Áreiðanleg stjórnspenna hjálpar búnaði að byrja, stöðva og bregðast stöðugt við.

Toroidal spennir nota hringlaga-kjarna. Þeir geta verið þéttir og geta framleitt lægri villandi segulsvið en sum hefðbundin kjarnaform þegar þau eru rétt hönnuð. Þau eru algeng í rafeindatækni, hljóðbúnaði og sérhæfðum aflgjafa.

Buck-auka spennumgera litlar spennustillingar upp eða niður. Þau eru gagnleg þegar framboðsspenna er aðeins of há eða of lág fyrir búnaðarkröfur. Í mörgum forritum bjóða þeir upp á hagnýtan valkost við að skipta um stærri rafmannvirki.

Jarðtengingarspennargefa upp jarðviðmiðun fyrir kerfi sem annars vantar eitt, eins og ákveðin delta-tengd kerfi. Þeir hjálpa til við að styðja við-jarðbilunargreiningu og kerfisstöðugleika þegar hann er hannaður á réttan hátt.

Þú ættir að velja á milli tegunda spenni með því að byrja á álagi, spennu, einangrunarþörf, umhverfi, vinnulotu og öryggiskröfum. Besti spennirinn er ekki einfaldlega stærsti eða mesti-kosturinn; það er það sem passar við rafkerfi og uppsetningarskilyrði án óþarfa flóknar.

Hagnýtt valferli felur í sér:

Skilgreindu aðal- og aukaspennu.Staðfestu framboðsspennu, nauðsynlega útgangsspennu, tíðni og hvort kerfið er einfasa eða þriggja-fasa.

Reiknaðu nauðsynlega afkastagetu.Ákvarða álagsstraum, sýnilegt afl, upphafsstraum, stöðuga eftirspurn og hvers kyns væntanlegur álagsvöxtur í framtíðinni.

Þekkja tilganginn.Ákveðið hvort forgangurinn sé spennubreyting, einangrun, dreifing, mæling, stjórnafl, jarðtenging eða stjórnun.

Athugaðu kröfur um einangrun.Notaðu einangrunarspenna þegar rafmagnsaðskilnaðar er krafist. Ekki gera ráð fyrir að sjálfvirkir spennir veiti einangrun.

Passaðu umhverfið.Hugleiddu uppsetningu inni eða úti, loftræstingu, raka, ryk, hitastig, tæringu, hávaða og laus pláss.

Farið yfir verndarþarfir.Samræmdu öryggi, rofar, jarðtengingu, yfirspennuvörn og gengisstillingar við spennihönnunina.

Íhuga skilvirkni og tap.Metið rekstrarsnið, hleðslumynstur, ekkert-álagstap og hitastjórnun.

Áætlun um uppsetningu og viðhald.Innifalið aðgang, lyftingar, úthreinsun, skoðun, prófun og framtíðarskipti.

Þessi gátlisti hjálpar til við að þrengja margar tegundir spennubreyta í minna safn af raunhæfum valkostum.

Transformerar eru áreiðanlegir þegar þeir eru rétt valdir og viðhaldið, en þeir krefjast samt virðingar. Óviðeigandi stærð, léleg loftræsting, lausar tengingar, rakainnskot, ofhlaðnar rafrásir og röng jarðtenging geta leitt til ofhitnunar, óþæginda, skemmda á einangrun eða óöruggra aðstæðna.

Uppsetning ætti að fylgja viðeigandi reglum, leiðbeiningum framleiðanda og hæfum verkfræði- eða rafmagnsleiðbeiningum. Mikilvægar upplýsingar eru meðal annars stærð leiðara, yfirstraumsvörn, tengingu, jarðtengingu, einkunn um girðingu, úthreinsun, kröfur um jarðskjálfta eða uppsetningu og loftræstingu. Transformerar mynda einnig hita og hljóð, þannig að staðsetning getur haft áhrif á þægindi og áreiðanleika.

Viðhaldsþarfir eru mismunandi eftir hönnun. Þurrar-spennir gætu þurft að þrífa, athuga tengingar, hitauppstreymi og endurskoða loftræstingu.

Olíu-fylltir spennar gætu þurft vökvaprófun, lekaeftirlit, hlaupaskoðun, hitastigseftirlit og endurskoðun hlífðarbúnaðar.

Einnig ætti að athuga tækjaspenna og stjórnspenna sem hluta af víðtækara viðhaldi kerfisins.

Viðvörunarmerki sem verðskulda athygli eru:

Óvenjulegt suð,suðandi, eða titringur

Mikill hiti eða mislitun

Brennandi lykt eða sýnilegar einangrunarskemmdir

Olíuleki á vökva-fylltum einingar

Endurtekin notkun öryggi eða rofa

Tæring, raki eða mengun

Ónákvæmar mælingar eða boðviðvörun

Þegar þessi vandamál koma upp er öruggasta viðbrögðin að taka með sér hæft starfsfólk frekar en að meðhöndla spenninn sem einfaldan aukabúnað sem hægt er að skipta um.

Mismunandi gerðir spenni eru til vegna þess að rafkerfi hafa mismunandi þarfir. Aflspennar flytja mikið magn af orku yfir-háspennukerfi. Dreifingarspennar lækka spennu til daglegrar notkunar. Einangrunarspennar aðgreina rafrásir fyrir öryggi, hávaðaminnkun eða kerfishönnun. Sjálfvirkir spennir stilla spennuna á skilvirkan hátt þegar einangrun er ekki krafist.

Aðrir flokkar fínpússa valið. Skref-upp og niður-spennir lýsa spennustefnu. Einfasa og þriggja-fasa spennir passa við raforkukerfið. Þurr-gerð og olíu-fylltir spennar taka á byggingu, kælingu og uppsetningarumhverfi. Tækjaspennar styðja við mælingu og vernd.

Ef þú manst eftir einni reglu, gerðu hana þessa: skilgreindu starfið áður en þú velur spenni. Spenna, álag, fasi, einangrun, umhverfi, skilvirkni, vernd og viðhald móta allt réttu ákvörðunina. Með þessi grundvallaratriði til staðar verða margar tegundir spennubreyta auðveldari að skilja, bera saman og nota á öruggan hátt.

Hafðu samband núna

Sp.: Hversu fljótt geturðu afhent spenni?

A: Það fer eftir magni og afkastagetu spenni, venjulega innan eins mánaðar frá dagsetningarteikningu staðfest af kaupanda.

Sp.: Hversu lengi geturðu veitt gæðaábyrgðina?

A: 24 mánuðir frá því að spennirinn fór í gang.

Sp.: Hvaða greiðslumáta samþykkir þú?

A: T/T (símflutningur) æskilegt, L/C bæði samþykkt.