Transformatoare electrice - Notiuni generale. Constructia si clasificarea transformatoarelor electrice

Transformatoare electrice - Notiuni generale. Constructia si clasificarea transformatoarelor electrice

Transformatoarele electrice sunt convertoare electromagnetice statice, ce functioneaza pe principiul inductiei electromagnetice, care transforma energia de curent alternativ cu unele valori ale tensiunii si curentului (u₁, i₁) in energie de c.a.   cu alte valori (u₂, i₂) cu mentinerea constanta a frecventei. Ele ocupa un rol important in productia, transportul si distributia energiei electrice.

Este cunoscut ca energia electrica se obtine in centrale electrice (CHE, CTE, CNE) pe seama oricaror forme de energie a apei, combustibililor solizi, gazosi si altor surse. Obisnuit, centralele se construiesc langa aceste surse (zacaminte) si de aici prin retele electrice, energia electrica se transporta la consumatori. In trans-portul ei, datorita efectului Joule, in conductoarele retelei electrice se obtin pierderile . La una si aceeasi putere de c.a. transportata P=U∙I∙cos, pierderile sunt mai mici, cand curentul I este mai mic si in consecinta tensiunea U este mai mare.

Generatoarele electrice din centrale nu pot fi construite pentru mai multe tensiuni inalte. Iata de ce energia obtinuta in acestea cu tensiune determinata se transforma in energie cu tensiuni inalte (110 kV, 220 kV, 400 kV si mai mari).

Aceasta transformare se realizeaza cu transformatoare ridicatoare a caror tensiune din infasurarea primara (infasurarea conectata la sursa de t.e.m.) este mai mica decat aceea a infasurarii secundare (infasurarea conectata la partea dinspre consumatori). Energia electrica de inalta tensiune transportata la locul de consum din nou se transforma potrivit tensiunilor nominale ale consumatorilor de energie de joasa tensiune (obisnuit 6kV, 660V, 380/220V). Aceasta transformare se reali-zeaza prin transformatoare coboratoare la care tensiunea primara este mai mare decat tensiunea secundara (U₁>U₂). In fig.2.1 se prezinta schema de principiu pen-tru transportul energiei electrice.

Transformatorul T₁ conectat dupa generatorul G, este ridicator, iar transfor-matorul T₂ ce alimenteaza consumatorii este coborator. Diferenta de principiu intre cele doua tipuri de transformatoare nu exista. Potrivit destinatiei, transformatoarele sunt:

de forta - pentru transportul si distributia energiei electrice;

de masura  prin intermediul carora se introduc in circuitele de inalta tensiune sau de curenti mari aparate de masu-ra sau mijloace de reglare si protectie;

autotransformatoare  la care infasurarea primara si secundara sunt unifi-cate intr-una si serveste pentru reglajul lin al tensiu-nii in limite mici;

transformatoare cu destinatie speciala pentru suduri electrice, pentru reductoare s.a.;

transformatoare de mica putere  se utilizeaza in scopuri diferite in radiotehnica, electronica, automatica, telemecanica.

Transformatoarele electrice cu una si aceeasi destinatie se pot clasifica dupa urmatoarele criterii:

dupa procedeul de racire:

• cu aer (transformatoare uscate);
• cu ulei (uleiuri de transformatoare);
• cu nisip ( nisip de Miorcani, higroscopic, cu 95% continut de SIO₂) specifice exploatarilor miniere cu mediu exploziv;

dupa numarul de faze - monofazate si polifazate (in general trifazate);

dupa forma circuitului magnetic - cu coloane, cu manta;

dupa numarul infasurarilor  - cu doua infasurari si cu mai multe infasu-rari (una fiind infasurarea primara si doua sau mai multe fiind infasurari secundare);

dupa constructia infasurarilor - cu infasurari concentrice si cu infasurari alternate.

Constructia transformatoarelor este foarte diferita si depinde de puterea, ten-siunea si destinatia lor etc. Miezurile magnetice ale tuturor transformatoarelor se realizeaza din tole de otel electrotehnic, (aliat cu siliciu) in scopul reducerii pierde-rilor datorate curentilor turbionari si fenomenului de histerezis.

In fig.2.2 se prezinta constructia de principiu a unui transformator monofa-zat cu coloane si cu doua infasurari concentrice (infasurarile inconjoara coloane-le). Infasurarile de joasa tensiune JT si de inalta tensiune IT se realizeaza in forma cilindrica. In scopul reducerii sectiunii conductoarelor din care se executa infasu-rarile si a realizarii unei economii de cupru, circuitul magnetic se realizeaza cu sec-tiune in trepte si nu dreptunghiulara (incat coeficientul de umplere k_u=sectiunea coloanei/ sectiunea cercului circumscris coloanei sa tinda catre unu).

Fig.2.2 Constructia de principiu a unui transformator monofazat cu coloane

si cu doua infasurari concentrice (infasurarile inconjoara coloanele).

In fig.2.3 se prezinta constructia de principiu a unui transformator mono-fazat in manta (miezul magnetic inconjoara infasurarile), cu infasurari alternate. Infasurarile de joasa tensiune si inalta tensiune se executa sub forma de discuri (sectii), care alterneaza pe inaltimea coloanei. Obisnuit, infasurarile de joasa ten-siune se plaseaza cat mai aproape de miezul magnetic, deoarece prin aceasta dispu-nere se asigura mai usor o izolatie buna. Transformatoarele de puteri mici si de tensiuni joase, obisnuit sunt cu racire naturala. Transformatoarele cu puteri peste 20 kVA se prevad cu racire in ulei. Circuitul magnetic si infasurarile unor astfel de transformatoare se introduc intr-o cuva special construita, umpluta cu ulei de transformator, prevazuta cu toate echipamentele privind consolidarea si rigidizarea mecanica, urmarirea nivelului uleiului, protectia la cresterea nivelului de gaze si reglarea tensiunii (de obicei in circuitul de curent mic).

Fig.2.3 Constructia de principiu a unui transformator monofazat in manta cu infasurari alternate

(miezul magnetic inconjoara infasurarile).