Transformator elektryczny: jak działa i do czego służy?

Transformator elektryczny jest jednym z głównych elementów sieci elektroenergetycznej, zapewniającym jej zasilanie i sprawność

Sieć energetyczna to złożona sieć elementów, które współdziałają ze sobą, umożliwiając stabilny i bezpieczny przepływ energii z jednego punktu do drugiego, zapewniając nam, jako użytkownikom, ciągłość dostaw energii. Tę dostępność traktujemy jako coś oczywistego, ale jest ona wynikiem wieloletnich badań i rozwoju, prowadzonych nad wszystkimi tymi elementami. Dzisiaj chcemy skupić się na działaniu i funkcjonalności jednego z tych kluczowych elementów: transformatora elektrycznego, czyli „trafo”.

Zanim zagłębimy się w działanie i użytkowanie tego elementu sieci elektroenergetycznej, warto wyjaśnić, dlaczego energia elektryczna musi być przetwarzana. Dzieje się tak, ponieważ energia generowana przez elektrownie jest wytwarzana pod niskim lub średnim napięciem, w zależności od źródła, co wymaga podniesienia jej do wysokiego napięcia, aby zapewnić efektywny przesył przez sieć elektroenergetyczną i zminimalizować straty energii podczas przesyłu. Właśnie tutaj do akcji wkracza nasz dzisiejszy bohater, zapobiegając tym stratom energii.

Innymi słowy, transformator jest głównym powodem, dla którego możliwe jest praktyczne i ekonomiczne przesyłanie energii elektrycznej na duże odległości.

Aby to osiągnąć, transformator dostosowuje różne właściwości prądu przemiennego, takie jak napięcie czy natężenie prądu, utrzymując jednocześnie stałą częstotliwość i większość mocy, osiągając sprawność od 96% do 97%. Dzięki zasadom indukcji elektromagnetycznej energia przepływa z jednego obwodu elektrycznego do drugiego bez zmiany częstotliwości, co poprawia bezpieczeństwo i sprawność systemów energetycznych w całym procesie przesyłu.

W ten sposób możemy wyróżnić różne zastosowania transformatora:

• Zwiększanie lub zmniejszanie poziomu napięcia w obwodzie.
• Dostosowanie napięcia wytwarzanego do przesyłu i dystrybucji.
• Odizoluj dwa oddzielne obwody elektryczne i zapobiegnij przepływowi prądu stałego między nimi.

Jakie elementy składają się na transformator elektryczny?

Aby realizować wszystkie te funkcje, transformatory składają się z różnych komponentów, które pełnią różne role. Przyjrzyjmy się najważniejszym z nich.

• Rdzeń:Składa się z zestawu arkuszy magnetycznych, które służą jako podpora do montażu innych elementów i zapewniają ścieżkę dla strumienia magnetycznego.
• Uzwojenia:Jest to drut lub pasek, zwykle wykonany z miedzi lub aluminium, nawinięty w formie cewek (jednej dla wysokiego napięcia i jednej dla niskiego napięcia), które przesyłają prąd elektryczny z jednego punktu do drugiego wokół rdzenia.
• Izolatory:Są to materiały izolujące różne elementy transformatora i ich napięcia. Zazwyczaj stosuje się system warstw papieru zanurzonych w oleju mineralnym lub roślinnym.
• Załącznik:Jest to konstrukcja z blachy, która tworzy zewnętrzną obudowę transformatora i chroni wszystkie podzespoły.
• Jednostka sterująco-czujnikowa:Komponent ten dostępny jest w bardziej zaawansowanych technologicznie transformatorach, takich jak transforma.smart, i umożliwia zbieranie danych dotyczących pracy sieci i samego transformatora, a także cyfrowe sterowanie urządzeniem.

Jak działa transformator?

Mimo że konstrukcja transformatorów stanowi spore wyzwanie technologiczne, ich obsługa jest stosunkowo prosta w porównaniu do innych elementów urządzeń elektrycznych. To właśnie ta prostota stanowi podstawę ich sukcesu.

Transformator elektryczny łączy dwa różne obwody elektryczne za pomocą wspólnego obwodu magnetycznego, wykorzystując zasady indukcji elektromagnetycznej. Innymi słowy, transformator wykorzystuje dwa uzwojenia do utworzenia obwodu podwójnego połączonego wspólnym rdzeniem magnetycznym.

Prąd płynący przez uzwojenie wysokiego napięcia generuje strumień magnetyczny, który przechodzi przez rdzeń i indukuje różne wartości prądu i napięcia w uzwojeniu niskiego napięcia, utrzymując jednocześnie częstotliwość. Zależność między napięciami obu uzwojeń (wysokiego i niskiego napięcia) jest proporcjonalna do liczby zwojów w każdym z nich.

Jakie są rodzaje transformatorów?

Ze względu na funkcję, rodzaj instalacji elektrycznej, lokalizację i konstrukcję, można wyróżnić kilka typów transformatorów. Oto główne typy według kategorii.

Transformatory elektryczne ze względu na rodzaj układu elektrycznego:

• Jednofazowy:System dystrybucji energii elektrycznej realizowany jest za pomocą pojedynczego przewodu (kabla) lub fazy.
• Trójfazowy:Najpowszechniej stosowany system dystrybucji składający się z trzech przewodów lub faz. W tym przypadku prąd trójfazowy składa się z trzech jednofazowych prądów przemiennych o tej samej częstotliwości i amplitudzie. W porównaniu z jednofazowym systemem dystrybucji, koszty są niższe przy tej samej ilości energii elektrycznej przetwarzanej i wytwarzanej.

Transformatory elektryczne dzielą się na dwa rodzaje, w zależności od pełnionej funkcji: transformatory podwyższające napięcie (podwyższające napięcie) i transformatory obniżające napięcie (obniżające napięcie).

Transformatory elektryczne według rodzaju konstrukcji:

• Zanurzony w oleju:Jest to najbardziej rozpowszechniony typ, który okazał się najbardziej przyjazny dla środowiska, a ponadto charakteryzuje się dłuższą żywotnością niż inne typy transformatorów.
• Suchy typ:Jest to technologiczna alternatywa dla transformatorów olejowych, która pomimo braku oleju ma większy wpływ na środowisko.

Transformatory elektryczne według lokalizacji:

Transformatory elektryczne mogą być umieszczone pod ziemią lub nad ziemią, w zależności od ich umiejscowienia w systemie elektrycznym.

• Na powietrzu:Transformatory te są powszechnie stosowane na słupach energetycznych wzdłuż autostrad, ulic, terenów przemysłowych itp. Są one solidnie zbudowane, aby wytrzymać różne warunki atmosferyczne, w zależności od miejsca ich instalacji.
• Wnętrz:Są to transformatory, które można znaleźć w wydzielonych przestrzeniach, takich jak betonowe lub metalowe podstacje transformatorowe, gdzie mają własną obudowę połączoną z innymi komponentami tworzącymi te podstacje.

Jesteś zainteresowany naszymi rozwiązaniami? Skontaktuj się z nami, aby uzyskać więcej informacji: