A transzformátorok világában különféle típusok és funkciók léteznek, de a nem szakemberek számára gyakran nehéz megkülönböztetni a határokatteljesítmény transzformátorok, elosztó transzformátorok, szigetelő transzformátorok, egyenirányító transzformátorok, ésspeciális transzformátorok. Ezek az elnevezések olykor átfedik egymást, néha pedig egészen más technikai területekre utalnak. Ha egyszer eltérés mutatkozik a kiválasztásban, az megnövelheti a szükségtelen beruházási költségeket, súlyos esetekben pedig befolyásolhatja a tápellátás biztonságát és a rendszer stabilitását. Tehát mi a fő különbség az öt transzformátortípus között? Mik az erősségeik és a gyengeségeik? Milyen konkrét alkalmazási forgatókönyvekre vonatkoznak?
Kezdjük a két legalapvetőbb fogalommal: a teljesítménytranszformátorokkal és az elosztó transzformátorokkal. Sokan összekeverik a kettőt, de más-más küldetést vállalnak az energiarendszerben. A teljesítménytranszformátorok általában az átviteli összeköttetéseken vagy regionális alállomásokon használt nagy berendezésekre utalnak, amelyek két különböző feszültségszintű elektromos hálózatok összekapcsolására szolgálnak, például a generátor kimenetén a 20 kV-os feszültséget 500 kV-ra emelik, és ultranagy feszültségű vezetékekre küldik, vagy 220 kV-ot 110 kV-ra csökkentik a másodlagos áramhálózatokban való használatra. Az ilyen transzformátorok kapacitása általában nagy, több megavolt ampertől egy gigavoltos amperig terjed, 110 kV, 220 kV, 500 kV és még magasabb feszültségszintekkel. Rendkívül szigorú követelményeket támasztanak a szigetelés szilárdságára,{12}}a rövidzárlati impedanciára és a veszteségszintre vonatkozóan. A teljesítménytranszformátorok előnye, hogy a nagy kapacitású elektromos energia feszültségszinteken történő átvitelét minimális veszteséggel és feszültségeséssel teljesítik, és az energiarendszer gerincét képezik; Hátránya a nagy méret, a magas költségek, a hosszú telepítési ciklus, és általában speciális kültéri energiaátalakító berendezéseket igényel. Az elosztó transzformátorok az elosztóhálózat végén működnek, közvetlenül a végfelhasználókkal szemben. Fő funkciójuk a 10 kV-os vagy 20 kV-os középfeszültség 400 V-os alacsony feszültségre történő csökkentése, gyárak, bevásárlóközpontok, lakónegyedek vagy vidéki elektromos hálózatok áramellátása. Az elosztó transzformátorok teljesítménye általában kicsi, 30 kVA-tól 2500 kVA-ig terjed, a feszültségszintek többnyire 35 kV alatt vannak. Előnyei a nagy mennyiségben, a széles elosztásban, a viszonylag egyszerű felépítésben és a könnyű oszlop- vagy dobozbeépítésben rejlenek, amelyek a teherközponthoz közel helyezhetők el; Hátránya, hogy az energiahatékonysági szint egyenetlen, és a korai nem hatékony modellek (például az S9 és az alatti) még mindig nagy mennyiségben működnek, ami jelentős terhelés nélküli{25}veszteséget eredményez. Röviden, a teljesítménytranszformátorok felelősek az elektromos energia átviteléért és átalakításáért a "gerinchálózatban", míg az elosztó transzformátorok a "kapillárisok" háztartási áramellátásáért.
A leválasztó transzformátorok teljesen más technológiai utat választottak. Nem elsődleges célja a feszültség változtatása - a szabványos leválasztó transzformátorok transzformációs aránya általában 1:1, vagyis a bemeneti és a kimeneti feszültségek azonosak. Tehát mi a jelentősége a létezésének? A válasz az elektromos leválasztás és a biztonsági védelem. A leválasztó transzformátor primer és szekunder tekercsei között nincs közvetlen áramköri kapcsolat, csak mágneses csatoláson keresztül áramlik át az energia, a szekunder oldal pedig földelés nélkül van felfüggesztve, így aki csak a szekunder oldalon bármilyen vezetékkel érintkezik, az ne képezzen áramhurkot a földeléssel, így az elektromos érintkezés veszélye teljesen kiküszöbölhető. Ezenkívül az elsődleges és a másodlagos között hozzáadott földelő árnyékoló réteg hatékonyan képes elnyomni a közös módú interferenciát, a nagy{7}}frekvenciás zajokat és a túlfeszültséget az elektromos hálózatban, így tiszta energiakörnyezetet biztosít a precíziós berendezések számára. A leválasztó transzformátorok előnyei elsősorban a biztonságban és az elektromágneses kompatibilitásban mutatkoznak meg, különösen alkalmasak orvosi műtőkbe (orvosi informatikai rendszereket képező), adatközpontokba, laboratóriumokba és ipari automatizálási vezérlőszekrényekbe. Hátránya a megnövekedett energiaveszteségben (körülbelül 1-3%-kal) és a berendezés költségében rejlik, a gazdaságossága pedig a nagy kapacitású alkalmazásoknál nem olyan jó, mint a hagyományos transzformátoroké. A leválasztó transzformátorok kapacitása széles, a kis vezérlőtranszformátoroktól több tíz voltos amperrel a több száz kilovoltos ipari leválasztó transzformátorig terjed, de általában nem ajánlott a nagy teljesítményű alkalmazások tisztán biztonsági leválasztására.
Az egyenirányító transzformátor egy speciális berendezés, amelyet kifejezetten egyenáramú tápellátó rendszerekhez terveztek. A váltakozó áramú táphálózat szinuszhullámú váltakozó áramot továbbít, míg az olyan területek, mint az elektrokémiai elektrolízis, a városi vasúti tranzit, az egyenáramú motorok fordulatszámának szabályozása és a nagy-feszültségű egyenáramú átvitel, stabil egyenáramú áramforrást igényelnek, amelyet egyenirányító transzformátornak és egyenirányító eszköznek összehangoltan kell átalakítania. Az egyenirányító transzformátor feladata nem csak az AC feszültség átalakítása az egyenirányítóhoz szükséges értékre, hanem ami még fontosabb, hogy a fáziseltoló tekercselésen keresztül több, különböző fázisú szekunder feszültséget állítson elő, és több impulzusú egyenáramú kimeneteket (például 12 impulzusos, 24 impulzusos, sőt 60 impulzusos egyenirányítós hídon) alakítson ki. Ennek a kialakításnak a közvetlen előnye a hálózatba injektált harmonikus áramok jelentős csökkenése és a rendszer teljesítménytényezőjének javulása. Az egyenirányítós transzformátorok előnye abban rejlik, hogy hatékony és szabályozható tápellátási megoldásokat kínálnak nagy-teljesítményű egyenáramú terhelésekhez, miközben figyelembe veszik az energiaminőség-kezelést is; Hátránya az összetett szerkezet, a hosszú gyártási ciklus, valamint a fázisváltó tekercselés és a többimpulzus-egyenirányító rendszer lényegesen magasabb költsége a hagyományos transzformátorokhoz képest. Az alkalmazható forgatókönyvek szerint az alumínium elektrolízis, a klóralkáli vegyipar, a vasúti vontatás, az acélhengerlő erőátvitel és a HVDC átalakító állomások az egyenirányító transzformátorok jellemző alkalmazási területei.
A speciális transzformátorok egy nagyon általános fogalom, amely a fent említett hagyományos típusokon kívül különféle típusú transzformátorokra vonatkozik, amelyeket speciális ipari környezetekre vagy speciális funkciókra terveztek. Ez magában foglalja, de nem kizárólagosan: elektromos kemencetranszformátor -, amely rendkívül alacsony feszültségű (tíz-száz voltos) és rendkívül nagy áramerősségű (tízezer amperes) tápellátást biztosít elektromos ívkemencékhez és merülő ívkemencékhez, és képes a terhelési feszültség szabályozására széles tartományban, hogy megfeleljen az olvasztás különböző szakaszainak különböző terhelési követelményeinek; Teszttranszformátor -, amelyet nagyfeszültségű elektromos berendezések szigetelésére és feszültségállóságának tesztelésére használnak, több kilovoltig terjedő feszültségszinttel és viszonylag kis kapacitással, általában olajba merülő vagy felfújható szerkezetekben; A vontatási transzformátor - a három-fázisú elektromos hálózatot egy-fázisú árammá alakítja, amely alkalmas a villamosított vasúti kapcsolati hálózathoz, speciális csatlakozási módok, például Scott és Vv segítségével a három-fázisú terhelés kiegyenlítésére; Bányászati robbanásbiztos-transzformátor -, amelyet kifejezetten robbanásveszélyes környezetekhez, például a föld alatti szénbányákhoz terveztek, a héj károsodás nélkül és külső gáz meggyújtása nélkül ellenáll a belső robbanásoknak, nagyon magas biztonsági szint mellett. A speciális transzformátorok előnye pótolhatatlan funkcionális alkalmazkodóképességükben rejlik, amelyek ellenállnak az extrém munkakörülményeknek, ahol a hagyományos transzformátorok egyáltalán nem működnek; Hátránya, hogy magasak a tervezési és gyártási költségek, alacsony a szabványosítási szint, és a legtöbbet egy- vagy kis tételben gyártják, ami rendkívül magas műszaki felhalmozást és mérnöki tapasztalatot igényel a gyártótól.
Ennek az öt transzformátortípusnak a jellemzőinek rendezése után tovább tisztázhatjuk azok befogadási kapcsolatait és határait. Az erősáramú transzformátorok és az elosztó transzformátorok az elektromos hálózat felépítése szempontjából osztályozhatók, és mindkettő a teljesítménytranszformátorok széles kategóriájába tartozik; A szigetelő transzformátorok, egyenirányító transzformátorok és különféle speciális transzformátorok funkcionalitásuk vagy alkalmazási területeik tekintetében metszik egymást az előbbiekkel - például az egyenirányító transzformátor lehet teljesítménytranszformátor is, ha egy alállomáson egyenáramú átvitel egyenirányító teljesítményének biztosítására használják; A leválasztó transzformátor elosztó transzformátor is lehet, ha az elosztó áramkörben a leválasztó funkciót is ellátja. Tipikus tervezési szempontból azonban minden kategóriának megvan a saját preferált forgatókönyve, amelyet nem lehet összetéveszteni: amikor átviteli hálózatot vagy regionális alállomást kell építeni, az erősáramú transzformátorokat előnyben kell részesíteni; Ha lakóterületeket vagy kis ipari felhasználókat kell árammal ellátni, az elosztó transzformátorok a leggazdaságosabb választás; Ha a sűrűn lakott beltéri területeken vagy a precíziós berendezéseken szigorú biztonsági és interferencia-elhárító követelményekkel kell szembenézni, a leválasztó transzformátorok elengedhetetlen konfigurációk; Ha egy projekt több ezer ampert vagy még nagyobb egyenáramot igényel, az egyenirányító transzformátorok az egyetlen megvalósítható műszaki út; Speciális munkakörülmények, például olvasztás, tesztelés, vontatás vagy bánya robbanás-megelőzés esetén speciális transzformátorok segítségét kell kérni.
Transzformátorgyártó vállalatok külkereskedelmi munkatársaiként, amikor a tengerentúli ügyfelektől eltérő projektigényekkel szembesülnek, először segítsenek az ügyfeleknek tisztázni az áramellátó rendszer (átviteli hálózat, elosztóhálózat, végfelhasználók) szintjét, a terhelés jellemzőit (AC vagy DC, állandósult állapot vagy hatás, tartalmaz-e nemlineáris komponenseket), a biztonságra és az elektromágneses környezetre való érzékenységet, valamint azt, hogy vannak-e speciális körülmények a helyszínen, például a hőmérséklet, a robbanás, a robbanás. Csak ezeknek a kérdéseknek egyenkénti tisztázásával tudjuk kiválasztani azt a terméket, amely valóban megfelel a projekt követelményeinek az ötféle teljesítmény-, elosztó-, leválasztás-, egyenirányító- és speciális transzformátor közül. A teljes erőművi berendezések piacát tekintve nincs olyan transzformátor, amely uralni tudná a világot - éppen ezeknek a differenciált kialakításoknak köszönhető, hogy a modern társadalom hatalmas villamos hálózata biztonságosan, hatékonyan és stabilan működhet.
