Verschiedene Arten von Transformatoren und Anwendungen

 

Kernfunktionen

Spannungsumwandlung:Passt die Spannungsstufen an unterschiedliche Gittersysteme oder Geräteanforderungen ein.

Elektrische Isolation:Verhindert die Verbreitung der Fehler zwischen Primär- und Sekundärschaltungen und verbessert die Sicherheit.

Übertragungseffizienz:Hochspannungsübertragung verringert den Strom- und Energieverlust und verbessert die Gesamteffizienz.

 

 Klassifizierung nach Spannungsstufe

1. Power -Transformatoren

Klassifizierung nach Zweck und Funktion

 

1. Krafttransformatoren

Definition:In Stromnetzwerken verwendet, um die Spannung nach oben oder unten zu treten (typischerweise über 33 kV); hohe Kapazität und für den kontinuierlichen Betrieb ausgelegt.

Anwendungen:Kraftwerke, Umspannwerke, Übertragungsleitungen mit Inter-Province, große Industriezonen.

Vorteile:Hohe Effizienz (bis zu 99%) unterstützt hohe Strom- und Stromlebensdauer.

Nachteile:Sperrige, teure, komplexe Kühlsysteme.

 

2. Verteilungstransformatoren

Definition:Den mittleren Spannung (10–35 kV) auf niedrige Spannung (400\/230 V) für Endbenutzer zurückfahren; Typischerweise<2000kVA.

Anwendungen:Wohngemeinschaften, Bürogebäude, Einkaufszentren, Schulen, Krankenhäuser.

Vorteile:Kostengünstig, einfach zu installieren und zu warten; Geeignet für den Gebrauch im Freien oder für die stabmontierte Verwendung.

Nachteile:Niedrigere Volllasteffizienz; Energieverlust unter Lichtbelastung; Begrenzte Spannung\/Kapazitätsbereich.

 

3. Autotransformatoren

Definition:Primärer und sekundärer Anteil Teil der Wicklung; Spannung über Taps eingestellt.

Anwendungen:Motorstart, Spannungsregulation, Stromversuche.

Vorteile:Kompakt, niedrige Kosten, hohe Effizienz.

Nachteile:Keine Isolation; niedrigere Sicherheit, größeres Fehlerrisiko.

 

4. Instrumententransformatoren

Spannungstransformatoren (VTS)

Definition:Spannung für Messung\/Schutz skalieren.

Anwendungen:Spannungsmesser, Schutzrelais, Energiemessung.

Vorteile:Hohe Genauigkeit, elektrische Isolation aus Hochspannungssystemen.

Nachteile:Sekundär darf nicht kurz umgesetzt werden; Kostenempfindlich.

 

Aktuelle Transformatoren (CTS)

Definition:Um den Strom für sichere Messungen oder Schutz zu skalieren.

Anwendungen:Strommesser, Fehlerstromerkennung, Schutzsysteme.

Vorteile:Genaue Messung isoliert Hochspannung durch niedrige Spannungsgeräte.

Nachteile:Sekundär darf nicht offen gezogen werden; Anfällig für den Restmagnetismus.

 

Allgemeine Instrumententransformatoren

Definition:Umwandeln Sie Hochspannungs-\/Stromsignale in sichere Signale mit niedrigem Niveau.

Anwendungen:Umspannwerke, Messung, Relaisschutz.

Vorteile:Sichere Messung, hohe Genauigkeit, Standardisierung.

Nachteile:Empfindlich gegenüber Impedanz und Sättigung; erfordert Kalibrierung und korrekte Erdung.

 

5. Isolationstransformatoren

Definition:Vollständige Isolation zwischen primär und sekundär; Oft 1: 1 -Verhältnis.

Anwendungen:Medizinprodukte, Rechenzentren, Labors, Präzisionsinstrumente.

Vorteile:Verbessert die Sicherheit, reduziert die Störungen des gemeinsamen Modus und beseitigt Bodenschleifen.

Nachteile:Normalerweise ändert sich die Spannung nicht; relativ hohe Kosten; großer Fußabdruck.

 

Klassifizierung durchKapazität

In IEC 60076-6, transformers can be classified by capacity into small, middle, and large transformers. Small mainly refers to transformers without additional radiators/coolers/pipes/corrugated oil tanks. Medium transformers refer to transformers with three-phase capacity ≤100 MVA or single-phase capacity ≤33.3 MVA. Large transformers refer to transformers with three-phase capacity >100 MVA or single-phase capacity >33,3 MVA.

 

Klassifizierung durch Kühlmedium

Nach dem Kühlmedium können Transformatoren in ölgezogene Transformatoren und Trockentransformatoren unterteilt werden. Dann können trockene Transformatoren in Harzguss-Typ-Transformatoren und vakuumdruck imprägnierte Transformatoren unterteilt werden. Vakuumdruck imprägnierte Transformatoren werden normalerweise als VPI-Transformatoren bezeichnet.

Vergleich zwischen trockenem und Öl -eingetauchtem Transformator

 

Merkmale	Trockentransformator	Ölgezogener Transformator
Kühlmedium	Luft oder andere Gase	Transformatoröl
Sicherheit	Hoch, kein Brandrisiko und Explosion	Niedrig, es besteht das Risiko einer Ölverbrennung und Explosion
Wartung	Einfach, nicht erforderlich, um das Kühlmedium regelmäßig zu ersetzen	Erfordert regelmäßigen Ölersatz und Wartung
Umweltschutz	Hoch, keine Umweltverschmutzung	Niedrig, es besteht das Risiko von Ölleckagen und Umweltverschmutzung
Anwendungsbereiche	Hochhausgebäude, U-Bahnen, Krankenhäuser usw.	Umspannwerke im Freien, Industrieparks usw.

 

 

Klassifizierung nach Phase

 

Klassifizierung nach Kernmaterial und Design

 

1. durch Kernmaterial

 

Eisenkerntransformator

Definition: Verwendet laminierte Siliziumstahlblätter als Magnetkern, um den Magnetfluss zu leiten. Das Kernkonstruktion umfasst häufig Mitred-Gelenke oder Stieflappenlaminationen, um die Zurückhaltung zu verringern. Die Dicke des Siliziumstahlblechs ist umgekehrt proportional zur Betriebsfrequenz (z. B. 0. 3 mm für 5 0 Hz, 0,1 mm für 400 Hz).

Anwendungen: Leistungsübertragung (50\/60 Hz-Systeme), Leitungsfrequenzversorgungsversorgungen, große motorische Steuerung-ideal für Hochleistungs- und Kostensensitive elektrische Systeme.

Vorteile: Hohe Effizienz (95–99%), große Leistungskapazität (bis zu GVA -Niveau), niedrige Kosten; Laminiertes Design und optimierte Magnetschaltkreise verbessern die Energieumwandlungseffizienz.

Nachteile: Sperrig wegen laminierter Blätter; signifikante Verluste bei hoher Frequenz (Wirbelstrom und Hysterese); Anfällig für Vibrationen und Rauschen. Nicht geeignet für den Hochfrequenzbetrieb aufgrund erhöhter Verluste.

 

Ferrit -Kerntransformator

Definition: Verwendet Ferrit (Keramikmagnetmaterial) als Magnetkern, geeignet für hochfrequente Anwendungen. Der Mn-Zn-Ferrit ist optimal unter 1 MHz, während Ni-Zn-Ferritfrequenzen über 1 MHz passen. Die Curie -Temperatur (80–300 Grad) bestimmt die maximale Betriebstemperatur.

Anwendungen: Umschaltungsversorgung (z. B. Telefonladegeräte), Hochfrequenzwechselrichter, RF-Schaltungen, elektronische Ballaste für kompakte, niedrige Verlust und Hochfrequenzgeräte.

Vorteile: Extrem niedrige Hochfrequenzverluste (über 1 MHz), kompakte Größe, starke Anti-sersättigende Fähigkeit; auf bestimmte Frequenzbänder zugeschnittene Materialien sorgen für eine hohe Übertragungseffizienz.

Nachteile: Begrenzte Leistungskapazität (<10 kW), magnetic permeability varies with temperature, fragile and prone to cracking; performance degrades in high-temperature environments.

 

Air-Core-Transformator

Definition: Fehlt ein magnetischer Kern, der sich vollständig auf Luft- oder nichtmagnetische Medien stützt, um den Magnetfluss zu übertragen. Wirksam in Mikrowellenfrequenzen (GHZ -Bereich) wie RFID -Anwendungen unter Verwendung von Multilayer- oder Wabenwicklungsstrukturen zur Verbesserung der Kopplung.

Anwendungen: HF-Kommunikation (Antennenabstimmung), Tesla-Spulen, Hochfrequenzmessinstrumente, supraleitende Geräte-ideal für Hochfrequenz- oder Hochlinearitätsumgebungen.

Vorteile: Keine Hysterese oder Wirbelstromverlust, keine magnetische Sättigung, hohe Linearität; Crosseless Design beseitigt Magnetverlust und bietet eine stabile Leistung bei hohen Frequenzen.

Nachteile: Low efficiency due to poor magnetic coupling, large size, limited to high-frequency applications (>100 kHz); Nicht geeignet für niederfrequente oder Hochleistungsszenarien.

 

2. durch Kerndesign

 

Solenoidal Core Transformator

Definition: Wicklungen werden um ein zentrales Glied des Kerns gewickelt, der normalerweise E-Typ- oder UI-Typ ist und in Kerntransformatorstrukturen üblicherweise verwendet wird, bei denen der magnetische Flussfluss über einen geschlossenen Magnetweg schaltet.

Anwendungen: Vertriebstransformatoren, Stromtransformatoren und allgemeine industrielle\/elektrische Geräte.

Vorteile: Reife Herstellungsprozess, geeignet für die standardisierte Massenproduktion; Ausreichender Isolierraum ermöglicht einen Hochspannungsbetrieb; Günstig für Öl- oder Luftkühlsysteme.

Nachteile: Längerer Magnetschaltkreis führt zu einem höheren Leckfluss, etwas höherer Schwingung und Rauschen; relativ größerer Fußabdruck.

 

Toroidaler Kerntransformator

Definition: Verwendet einen Magnetkern mit geschlossenem Ring, wobei Wicklungen gleichmäßig um ihn herum gewickelt sind und einen vollständig geschlossenen magnetischen Flussweg ermöglichen.

Anwendungen: High-End-Audiogeräte, medizinische Geräte, Präzisionsinstrumente, Laborgeräte, Stromversorgungsadapter, Kompaktnetzmittel.

Vorteile: Extrem niedrige magnetische Leckage und elektromagnetische Interferenz; hoher Effizienz, ruhiger Betrieb; Kompakte und leichte, flexible Installation.

Nachteile: Komplexer Wickelprozess, höhere Herstellungskosten; für Hochspannungsanwendungen ungeeignet; schwer zu pflegen oder zu ersetzen.

 

3. durch Kernstruktur

Spezielle Transformatoren

 

1. Gleichrichtertransformatoren

Definition:Liefert spezifische Spannungen an Gleichrichtereinheiten; Multi-Winding-Designs reduzieren die Harmonischen.

Anwendungen:Aluminiumschmelzen, Gleichstromübertragung, Traktionsleistung, Elektroplatten.

Vorteile:Griff Harmonische gut; stabile Ausgabe; geeignet für die korrekte Hochleistungsberechnung.

Nachteile:Hohe Hitze aufgrund von Harmonischen; teure Kühlsysteme.

 

2. Ofentransformatoren

Definition:Liefert niedrige Spannung (10–100 V) und hohen Strom (bis zu zehn KA) für Industrieöfen.

Anwendungen:Stahlherstellung, Metallschmelzen, thermische Verarbeitung.

Vorteile:Hoher, einstellbarer Stromausgang; Unterstützt häufige Kurzschlüsse.

Nachteile:Geringere Effizienz; hoher Energieverbrauch; erfordert Kühlung.

 

3.. Testen von Transformatoren

Definition:Erzeugt eine hohe Spannung (bis zu mehrere hundert kV) für kurzfristige Isolierungstests.

Anwendungen:Kabeltests, Isolationstests, Fabrikakzeptanztests.

Vorteile:Hoher einstellbarer Ausgang; Starke Kurzzeitüberlastkapazität.

Nachteile:Große Größe; eingeschränkte Betriebszeit; Komplexe Wartung.

 

4. Schweißtransformatoren

Definition:Bietet niedrige Spannung und hohe Stromversorgung für Lichtbogenschweißen; Verwendet magnetische Shunt oder Leckage, um die Ausgangsausgabe zu formen.

Anwendungen:Manuelles Lichtbogenschweißen, Spotschweißen und Baustellen.

Vorteile:Stabiler Ausgang, geeignet für häufige Lichtbogen; hohe Sicherheit.

Nachteile:Niedriger Leistungsfaktor; komplexe Kontrolle; erfordert eine Entschädigung.

 

Dieser Abschnitt beschreibt die Klassifizierung elektrischer Transformatoren durch mehrere Dimensionen, einschließlich der Spannungsstufe des Transformators, des Zwecks und der Funktion, der Phasen, des Kernmaterials, des Kerndesigns, der Kernstruktur und des Kühlmediums. Eine vergleichende Analyse dieser Kategorien wird bereitgestellt, um eine optimale Transformatorauswahl basierend auf spezifischen Betriebsanforderungen und Umweltbeschränkungen zu steuern.