Požadavky na transformátory

Transformátor musí být spolehlivý v provozu; hospodárný; ztráty zahrnuté do výpočtu by neměly překročit přijatelné limity; splňovat podmínky paralelního provozu; nepřehřívejte se; odolat normám povolenému přepětí a vnějším zkratům při hodnotách násobnosti a trvání toku proudu stanovených normou; umožňují regulaci napětí.

Paralelní práce nazvat provoz několika transformátorů na společné síti s paralelním zapojením jejich primárního a sekundárního vinutí. Taková práce je oproti samostatné práci ekonomičtější a vytváří se určitá výkonová rezerva.
Transformátory zapojené pro paralelní provoz musí splňovat řadu podmínek: mít stejná primární a sekundární napětí, a tedy i transformační poměry, stejná napětí nakrátko a stejné skupiny zapojení vinutí.
Topení transformátor nebo jeho jednotlivých částí během provozu nad přípustnou teplotou vede ke snížení jeho životnosti a v některých případech – k jeho nouzovému selhání.
Pro zajištění spolehlivého provozu výkonového transformátoru po dobu stanovenou normou (25 let) jsou stanoveny následující dovolené nárůsty teploty jeho jednotlivých částí ve vztahu k teplotě chladicího média pro vinutí pracující v oleji – 65, pro magnetický systém (na povrchu) a konstrukční prvky – 75, pro olej (v horních vrstvách), pokud je zcela chráněn před kontaktem s okolním vzduchem (uzavřené transformátory, transformátory s ochranným zařízením) – 60, pro vinutí suchých transformátorů při použití izolačních materiálů tříd tepelné odolnosti A, E; B, F a H – 60, 75, 80, 100, 125. Přípustné zvýšení teploty je akceptováno za předpokladu, že maximální okolní teplota by neměla překročit 40 °C. Pokud je chladicím médiem voda, její teplota na vstupu do chladiče transformátoru by neměla překročit 25°C. Nejvyšší návrhová teplota vinutí olejových transformátorů je tedy brána 65°C + 40°C = 105°C, magnetického systému (na povrchu) – 75°C + 50°C = 115° C, horních olejových vrstev – 55°C + 40°С=95°С.
Každý transformátor v závislosti na svém jmenovitém napětí musí odolat určitému přepětí.
Přepětí se nazývá zvýšení napětí na svorkách transformátoru na hodnotu nebezpečnou pro jeho izolaci.
Může dojít k přepětí vnitřní a vnější. K vnitřnímu, popř přepínání, zahrnují přepětí, ke kterým dochází, když se změní provozní režim transformátoru nebo systému, ve kterém pracuje, například při obloukovém zkratu k zemi, vypínání a zapínání transformátorů, vedení s vysokou indukčností a kapacitou atd.
Mezi vnější patří atmosférická přepětí vznikající v důsledku výbojů blesku. Dojde-li k výboji blesku v bezprostřední blízkosti transformátoru nebo vedení, ke kterému je připojen, pak k přepětí dochází induktivním vlivem bleskového proudu a náboje. Toto přepětí se nazývá indukované.

Domácí transformátory mají standardní třídy napětí: 3, 6, 10, 20, 35, 110, 150, 220, 330, 500 a 750 kV a vyšší. Velikost (úroveň) přípustných přepětí na svorkách vinutí transformátoru je dána jeho napěťovou třídou.

Obr. 1. Mechanické síly v soustředných vinutích: a – radiální, b – axiální a radiální

Kromě přepětí vznikají při změně provozních režimů a zejména při náhlých zkratech ve vinutích transformátorů proudy, které jsou mnohonásobně vyšší než provozní. Když je transformátor připojen k síti pro provoz naprázdno, proud ve vinutí může překročit jmenovitou hodnotu 6-8krát. Když takový proud prochází vinutím, vznikají nebezpečné mechanické síly.
Mezi závity v každém vinutí jsou přitažlivé síly, protože proudy v závitech mají stejný směr. Síly F mezi soustředně umístěnými vinutími různých napětí směřují radiálně (obr. 1, a). Protože primární a sekundární proudy ve vinutí jsou v opačných směrech, mají tyto síly tendenci tlačit vinutí od sebe; Vnější vinutí se natáhne, vnitřní se stlačí. Kromě radiálních sil působí na vinutí axiální síly, které jsou menší než radiální síly, ale v havarijních podmínkách jsou nebezpečné. Mají tendenci natahovat jedno z vinutí podél osy a stlačovat druhé.
V transformátoru se výsledné axiální mechanické síly primárního a sekundárního vinutí musí vzájemně vyrovnávat. Toho je dosaženo rovnoměrným rozložením jejich magnetomotorických sil (mf) po výšce. K tomu jsou primární a sekundární vinutí umístěny soustředně a ve stejné úrovni, přičemž vinutí musí mít stejnou výšku.
Na Obr. 1,b znázorňuje síly ve vinutích majících (podmíněně) různé výšky. Pokud jsou vinutí mentálně rozdělena na dvě stejné části a polovina MMF je soustředěna uprostřed každého z nich, pak je zřejmé, že síla S působící mezi polovinami vinutí bude mít směr naznačený na obrázku. Radiální síly F a osové síly Q získáme rozložením síly S podle pravidla rovnoběžníku. Jak vidíte, axiální síly mají tendenci stlačovat vinutí, které má menší výšku, a větší má tendenci jej roztrhnout, lze navíc snadno usoudit: čím větší je rozdíl ve výšce vinutí, tím větší axiální síly mající tendenci zničit vinutí.
Z uvažovaného příkladu vyplývá, že vinutí na tyčích magnetického systému musí být při montáži transformátoru umístěna symetricky.
V případě vnějších zkratů během provozu transformátoru se mechanické síly ve vinutí prudce zvyšují a v některých případech mohou vést k jejich zničení. Navíc se vlivem zahřívání vysokými proudy zvyšuje teplota vinutí. Aby se zabránilo zničení, jsou vinutí zajištěna speciálními lisovacími zařízeními.
Všechny výkonové transformátory musí odolat náhlým (vnějším) zkratům bez poškození nebo zbytkové deformace. Přípustná doba průchodu zkratového proudu a násobek ustáleného zkratového proudu jsou uvedeny v normách a technických specifikacích pro transformátory.
Kvalita elektrické energie dodávané spotřebiteli je určena normou a vyznačuje se především stabilitou její frekvence a napětí. Odchylka těchto parametrů od jmenovitých hodnot musí být v mezích stanovených normami. Výkonový transformátor nemůže ovlivnit frekvenci přeměněné elektřiny, přenáší ji na frekvenci, kterou přijímá, a může udržovat napětí ve stanovených mezích.
Je známo, že v závislosti na ročním období a dokonce i dni, stejně jako na provozním režimu, se elektrické zatížení spotřebitelů mění. Se změnou zatěžovacího proudu se mění napětí v elektrické síti a to zase způsobuje kolísání napětí na svorkách proudových kolektorů: buď bude příliš nízké, nebo výrazně překročí přípustnou hodnotu. Udržení napětí na požadované úrovni je dosaženo změnou transformačního poměru transformátoru pomocí spínacího zařízení. Za tímto účelem jsou z vinutí odstraněny nastavovací větve a připojeny ke kontaktním svorkám spínače, který je ovládán ručně nebo elektrifikovaným pohonem automaticky nebo stisknutím tlačítka. Pro regulaci napětí v širokých mezích se také používají speciální regulační a zesilovací transformátory.
Regulace napětí se provádí buď při nebuzeném transformátoru (s odstraněnou zátěží a napětím), nebo s přepínáním odboček vinutí pod zátěží bez odpojení napětí z transformátoru. Regulace napětí při zátěži je důležitá, když nelze přerušit technologický režim spotřebiče.

Mezi inženýrskými komunikacemi soukromého domu je bez nadsázky nejdůležitější napájení. Bez elektřiny je obtížné provádět stavební práce, kvůli její absenci zůstává již dokončený dům bez vody a často i bez tepla. Proto je napájení téměř první věcí, o kterou se musí budoucí majitel domu starat.

Připojení soukromého domu k elektřině

Soukromý dům je připojen k elektrické síti buď z nadzemního elektrického vedení, nebo pokud žádné není, přímo z transformátorové rozvodny (transformátoru). Druhá metoda může být použita i v případě, že spotřebiče elektřiny instalované v domě spotřebují více energie, než je zahrnuto ve výpočtu nadzemního vedení.

Ve starých chatových osadách je na pozemek (dům) přiděleno 2-2.5 kW, v obydlených oblastech 6 kW. Pokud spotřebitelé tento limit překročí, pak možná dojde k poklesu napětí v elektrické síti nebo k jiným problémům. Problémy však tím nekončí. Pokud transformátor nemá výkonovou rezervu a předpokládá se, že na pozemek bude spotřebováno alespoň deset kilowattů elektřiny, je nutné buď omezit spotřebu energie, nebo instalovat vlastní snižovací rozvodnu. V nových chatových osadách je na dům přiděleno 15-25 kW, takže takové problémy obvykle nevznikají.

Odbočení z nadzemního vedení pomocí podzemního kabelu
Odbočky z nadzemního vedení lze vést k domu i do země pomocí kabelu. Výhodou tohoto řešení je, že dráty nenarušují vzhled lokality. Kabel se pokládá podél podpěry a chrání ho před možným poškozením nad zemí kovovou trubkou o délce nejméně 2 metry.

Od podpěry ke zdi budovy je kabel veden výkopem hlubokým nejméně 0.8 metru. V tomto případě může být pro ochranu před možným poškozením umístěn v PVC trubce. Při zasypávání výkopu zeminou se přes kabel položí výstražná páska ve vzdálenosti asi 15 cm, aby následně upozornila osoby provádějící výkopové práce na blízké umístění kabelu.

Odbočení z trolejového vedení s použitím dodatečné podpěry
Pro snížení prověšení vodičů je nutné mezi přívodem energie do domu a sloupem nadzemního vedení instalovat další podpěru – slepou podpěru. Jako slepou podpěru lze použít běžnou podpěru z železobetonu nebo dřeva. Vzdálenost od země k místu na sloupu nadzemního vedení, kde se vodiče začínají odbočovat, musí být alespoň 6 metrů, výška od vodičů k vozovce a k zemi na dvorcích je alespoň 3.5 metru a od izolátoru přívodu do budovy k zemi – alespoň 2.75 metru. Vnější elektrické vedení na staveništi musí být umístěno tak, aby bylo nepřístupné pro dotyk. Při zavěšování vodičů na podpěry v blízkosti budov musí být vzdálenost od vodičů k balkonům a oknům alespoň 1.5 metru. Nadzemní přívod do domu je proveden přes zeď.

Výběr průřezu vodiče
Nadzemní odbočka se provádí pomocí izolovaných vodičů nebo kabelů uložených na kovovém kabelu. Průřez měděných vodičů musí být nejméně 6 mm10 (při délce do 4 metrů nejméně 16 mm4) a u hliníkových vodičů nejméně 2.5 mmXNUMX. Průřez kabelových jader je nejméně XNUMX mmXNUMX pro hliník a XNUMX mmXNUMX pro měď.

Pro určení potřebného průřezu v konkrétním případě se předpokládá, že zátěž 1 kW vyžaduje 1.57 mm² průřezu jádra. Při znalosti výkonu spotřebičů elektřiny v soukromém domě vypočítejte, jaký by měl být průřez jádra.

Uzemnění vstupu pro nadzemní odbočení
Jednofázový vstup pro nadzemní odbočku musí být uzemněn, ale pro podzemní odbočku to není nutné. Pro opětovné uzemnění nulového vodiče na vstupu je nejvhodnější použít kovové trubky pro studny nebo vodovodní potrubí (bod a na obrázku). K tomu se k trubce přivaří ocelový pás, ke kterému je připojen nulový vodič.

Pokud to není možné, uzemnění se provádí pomocí několika ocelových tyčí o průměru nejméně 12 mm nebo ocelových úhelníků s tloušťkou stěny nejméně 4 mm a délkou nejméně 2 metry, zakopaných do země do hloubky nejméně mrazu (bod b na obrázku). Je dobré, když jsou tyče pozinkované nebo potažené vrstvou mědi, pak jsou méně náchylné ke korozi a vydrží déle. K tyčím nebo úhelníkům je přivařen roh z pásové oceli s otvorem, ke kterému je šroubovým spojem připevněn měděný vodič o průřezu 2.5 mm4. Odpor uzemnění by neměl překročit XNUMX ohmy.