Cos'è un trasformatore di potenza

Cos'è un trasformatore di potenza

Un trasformatore di potenza è un dispositivo elettrico stazionario che utilizza il principio dell'induzione elettromagnetica per convertire la corrente alternata (CA) di un livello di tensione e corrente in CA della stessa frequenza ma con un livello (o livelli) di tensione e corrente diversi. In altre parole, è un dispositivo progettato per trasformare una tensione (o corrente) alternata di un certo valore in un'altra tensione (o corrente) di valore (o valori) diverso alla stessa frequenza. I trasformatori di potenza sono tra le apparecchiature principali nelle centrali elettriche e nelle sottostazioni.

Qual è il principio operativo fondamentale?

Basandosi sulla legge di Faraday sull’induzione elettromagnetica, la formula fondamentale è: rapporto di tensione ≈ rapporto di spire (U1/U2 ≈ N1/N2):

Accoppiamento magnetico: quando la corrente alternata scorre attraverso l'avvolgimento primario, genera un flusso magnetico alternato nel nucleo.

Forza elettromotrice indotta: il flusso magnetico passa attraverso l'avvolgimento secondario, inducendo una forza elettromotrice.

Trasferimento di energia: l'energia elettrica viene trasferita "in modalità wireless" dal lato primario al lato secondario tramite il campo magnetico, ottenendo l'isolamento elettrico e la trasformazione della tensione.

Qual è la funzione di un trasformatore di potenza?

I trasformatori di potenza trasformano la tensione, isolano le fonti di alimentazione e trasmettono energia elettrica; sono apparecchiature fondamentali nei sistemi di alimentazione per ottenere la conversione del livello di tensione e garantire un'alimentazione elettrica sicura.

1. Funzione principale: trasformazione della tensione (step-up + step-down)

Step-up: le centrali elettriche generano una tensione relativamente bassa. L'utilizzo di un trasformatore per aumentare la tensione consente la trasmissione di potenza a lunga distanza, riducendo significativamente le perdite di linea e migliorando l'efficienza di trasmissione.

Diminuzione: quando l'energia viene fornita all'utente finale, viene ridotta gradualmente per diventare energia a bassa tensione sicura e utilizzabile (ad esempio, 0,4 kV/220 V).

2. Isolamento elettrico

Esiste solo un accoppiamento magnetico tra gli avvolgimenti di alta e bassa tensione, senza collegamento elettrico diretto. Ciò ottiene:

Isolamento di sicurezza tra personale e apparecchiature, soppressione delle interferenze e riduzione dell'impatto dei guasti a terra.

3. Trasformazione attuale

All'aumentare della tensione, la corrente diminuisce; al diminuire della tensione, la corrente aumenta, soddisfacendo i requisiti di corrente di carichi diversi.

4.Trasformazione di impedenza

Alterazione dell'impedenza equivalente del sistema per coordinarla con la protezione del relè e migliorare la stabilità del sistema.

A cosa servono i trasformatori di potenza?

Sono ampiamente utilizzati nell'illuminazione, nelle apparecchiature elettriche delle macchine utensili, nelle apparecchiature meccaniche ed elettroniche, nelle apparecchiature mediche, nei raddrizzatori, nel settore militare, aerospaziale e in altri campi. Le prestazioni del prodotto soddisfano diversi requisiti speciali degli utenti.

Quali sono i componenti principali di un trasformatore di potenza?

A. Essiccante (cartuccia di gel di silice): Riempito con gel di silice, collega l'olio isolante nel serbatoio dell'olio (serbatoio dell'olio) con l'atmosfera. L'essiccante assorbe l'umidità e le impurità dell'aria per mantenere le buone prestazioni di isolamento degli avvolgimenti interni; lo scolorimento o il deterioramento del gel di silice può facilmente causare un blocco.

B. Indicatore del livello dell'olio: Indica il livello dell'olio del trasformatore. Tipicamente, il livello è intorno a +20°C. Se il livello è troppo alto è necessario scaricare l'olio; se troppo basso è necessario aggiungere olio. In inverno, quando le temperature sono basse e il carico è leggero, il livello dell'olio cambia poco o scende leggermente. In estate, quando il carico è pesante, la temperatura dell'olio aumenta e anche il livello dell'olio aumenta leggermente; entrambi gli scenari sono normali.

C. Serbatoio dell'olio: Regola il volume dell'olio nel serbatoio per evitare un'eccessiva ossidazione dell'olio del trasformatore; è dotato di una porta di riempimento nella parte superiore.

D. Valvola limitatrice di esplosione: Previene il rischio di esplosione causato da un improvviso aumento di pressione all'interno del serbatoio dovuto a incidenti.

E. Termometro di segnale: monitora la temperatura operativa del trasformatore ed emette un avviso. Indica la temperatura dello strato superiore dell'olio; la temperatura degli avvolgimenti del trasformatore è tipicamente di 10°C superiore a quella dello strato superiore di olio. Le norme nazionali prevedono: La temperatura massima di esercizio degli avvolgimenti del trasformatore è di 105°C; (cioè quando la temperatura ambiente è 40°C), la temperatura superiore dell'olio non deve superare i 95°C. In genere si consiglia di impostare la temperatura di monitoraggio (temperatura superiore dell'olio) a 85°C o inferiore.

F. Cambia rubinetto: Modifica il rapporto di tensione alterando il numero di spire nell'avvolgimento ad alta tensione attraverso il commutatore.

G. Relè segnale gas: (Relè Gas) Fornisce protezione contro segnali di gas leggeri e pesanti. Il contatto superiore innesca un segnale luminoso di gas, generalmente utilizzato per segnalazioni di allarme per indicare il funzionamento anomalo del trasformatore; il contatto inferiore innesca un segnale di gas pesante che, all'attivazione, invia un segnale di allarme e contemporaneamente fa intervenire l'interruttore, provocando lo sgancio del trasformatore e facendo scattare l'allarme; Normalmente, un relè gas è pieno di olio, indicando l'assenza di gas. Quando il gas entra nel serbatoio, confluisce nel relè gas; una volta raggiunto un certo livello, il gas sostituisce l'olio provocando l'apertura dei contatti. Aprire il coperchio esterno del relè gas; ci sono due aste di regolazione sulla parte superiore. Svitare uno dei tappi per far uscire il gas dal relè; l'altra asta di regolazione è la manopola di prova del funzionamento della protezione. Quando si eseguono operazioni sulla linea sotto tensione, è necessario indossare guanti isolanti e sottolineare la sicurezza.

Messa a terra dei trasformatori di potenza

1. L'involucro del trasformatore deve essere collegato a terra in modo affidabile. Il conduttore neutro di lavoro e il conduttore neutro di terra devono essere posati separatamente; il conduttore neutro funzionante non deve essere interrato.

2. Il circuito di messa a terra neutro del trasformatore deve essere configurato con bulloni di collegamento rimovibili vicino al trasformatore.

3. Per i trasformatori dotati di scaricatori di sovratensione a valvola, la messa a terra deve soddisfare il requisito “tre in uno”; ovvero, il punto neutro del trasformatore, l'involucro del trasformatore e la messa a terra dello scaricatore di sovratensione devono essere collegati a un unico punto di terra comune.

4. La resistenza di terra deve essere ≤4 ohm.

Manutenzione e assistenza di trasformatori di potenza

I. Manutenzione e ispezione ordinaria

Pulizia e Manutenzione

Rimuovere regolarmente polvere e residui di olio dalla superficie del trasformatore per mantenerlo asciutto e pulito, evitando così qualsiasi impatto sulle prestazioni di dissipazione del calore. Prestare particolare attenzione alla pulizia dei radiatori e delle aperture di ventilazione per evitare ostruzioni.

Le boccole e gli isolanti devono essere mantenuti puliti per evitare scariche elettriche causate dallo sporco accumulato.

Monitoraggio del livello e della qualità dell'olio

Controllare che il livello dell'olio nel serbatoio dell'olio sia normale e che l'olio sia limpido e privo di impurità. Se il livello dell'olio è troppo basso, rabboccare l'olio; se troppo alto, scolare l'olio in eccesso.

L'olio isolante deve essere sottoposto a test di rigidità dielettrica e impurità ogni 3 anni (con intervalli più brevi richiesti durante il funzionamento a pieno carico). L'olio degradato deve essere filtrato o sostituito per garantire una tensione di rottura ≥ 40 kV.

Monitoraggio della temperatura

La temperatura superiore dell'olio non deve superare gli 85°C. Le temperature dei punti caldi negli avvolgimenti devono essere controllate al di sotto di 98°C (tipo a secco) o 80°C (a bagno d'olio). Aumenti anomali della temperatura possono indicare un sovraccarico o un guasto del sistema di raffreddamento.

II. Ispezioni professionali regolari

Test delle prestazioni di isolamento

Testare la resistenza di isolamento e la perdita dielettrica ogni 2 anni; la resistenza di isolamento ad alta tensione non deve essere inferiore al 70% del valore di fabbrica.

La differenza nella resistenza DC tra le tre fasi degli avvolgimenti dovrebbe essere ≤2%, e la variazione rispetto ai dati storici non dovrebbe superare il 2%.

Manutenzione del sistema di raffreddamento

Controllare lo stato di funzionamento dei ventilatori e delle pompe dell'olio, pulire la polvere dai radiatori e garantire il flusso dell'olio senza ostacoli. I sistemi di raffreddamento ad aria forzata richiedono test periodici delle funzioni start-stop.

Ispezione della messa a terra e della protezione contro i fulmini

Misurare annualmente la resistenza di terra per assicurarsi che sia ≤4Ω; la messa a terra degli scaricatori di sovratensione deve essere collegata al punto neutro e all’involucro del trasformatore (messa a terra tre in uno).

III. Manutenzione dei componenti chiave

Tocca Cambia

Ispezionare regolarmente la tenuta dei contatti e verificare eventuali bruciature; il meccanismo di commutazione deve funzionare senza problemi senza bloccarsi. I trasformatori di commutazione sotto carico devono essere utilizzati secondo le procedure.

Relè del gas

Quando viene attivato un allarme gas leggero, controllare il livello dell'olio e le proprietà del gas; se viene attivato un allarme per gas pesante, indagare immediatamente sui guasti interni.

Sfiato e gel di silice

Sostituire il gel di silice nello sfiatatoio quando diventa rosa per impedire all'umidità di entrare nel serbatoio dell'olio.

IV. Gestione di condizioni operative speciali

Funzionamento con sovraccarico: quando il fattore di carico a lungo termine supera l'80% o la temperatura ambiente supera i 40°C, ridurre il ciclo di ispezione a 6 mesi e aumentare la frequenza dell'analisi della gascromatografia dell'olio.

Trasformatori obsoleti: le apparecchiature in funzione da oltre 15 anni devono essere sottoposte a un'ispezione completa ogni sei mesi, anche a carichi bassi.

V. Precauzioni di sicurezza

Durante la manutenzione è necessario scollegare l'alimentazione e mettere a terra l'apparecchiatura; utilizzare strumenti professionali e far eseguire il lavoro da personale qualificato.

In caso di incendio del trasformatore, interrompere immediatamente l'alimentazione elettrica ed estinguere l'incendio con un estintore ad anidride carbonica o polvere secca; è severamente vietato l'uso dell'acqua.

Se devi acquistare un trasformatore, contattaci. Saremo felici di aiutarti.