Pengubah kuasa — peranti dan prinsip operasi

Apabila mengangkut elektrik pada jarak jauh, prinsip transformasi digunakan untuk mengurangkan kerugian. Untuk tujuan ini, tenaga elektrik yang dijana oleh penjana disalurkan ke pencawang pengubah. Ia meningkatkan amplitud voltan yang memasuki talian kuasa.

Hujung satu lagi talian penghantaran disambungkan kepada input pencawang jauh. Di atasnya, voltan dikurangkan untuk mengagihkan elektrik antara pengguna.

Di kedua-dua pencawang, peranti bekalan kuasa khas terlibat dalam transformasi elektrik berkuasa tinggi:

1. transformer;

2. autotransformer.

Mereka mempunyai banyak ciri dan ciri biasa, tetapi berbeza dalam prinsip operasi tertentu. Artikel ini menerangkan hanya reka bentuk pertama di mana pemindahan elektrik antara gegelung individu adalah disebabkan oleh aruhan elektromagnet. Dalam kes ini, harmonik arus dan voltan yang berbeza dalam amplitud mengekalkan kekerapan ayunan.

Transformer digunakan untuk menukarkan arus ulang alik voltan rendah kepada voltan yang lebih tinggi (transformer injak naik) atau voltan yang lebih tinggi kepada voltan yang lebih rendah (transformer injak turun). Yang paling meluas ialah pengubah kuasa untuk aplikasi umum untuk talian penghantaran dan rangkaian pengedaran. Pengubah kuasa dalam kebanyakan kes dibina sebagai pengubah arus tiga fasa.

Ciri peranti

Pengubah kuasa dalam elektrik dipasang pada tapak pegun yang telah disediakan dengan asas yang kukuh. Trek dan penggelek boleh dipasang untuk diletakkan di atas tanah.

Pandangan umum tentang salah satu daripada banyak jenis pengubah kuasa yang bekerja dengan sistem voltan 110/10 kV dan dengan jumlah kuasa 10 MVA ditunjukkan dalam gambar di bawah.

Beberapa elemen individu pembinaannya disediakan dengan tandatangan. Secara lebih terperinci, susunan bahagian utama dan susunan bersama mereka ditunjukkan dalam lukisan.

Peralatan elektrik pengubah ditempatkan di dalam perumahan logam yang dibuat dalam bentuk tangki tertutup dengan penutup. Ia diisi dengan minyak pengubah kelas khas, yang mempunyai sifat dielektrik yang tinggi dan pada masa yang sama digunakan untuk mengeluarkan haba dari bahagian yang tertakluk kepada beban arus tinggi.

Teras 9 dipasang di dalam tangki, di mana belitan dengan belitan voltan rendah 11 dan voltan tinggi 10 diletakkan. Dinding hadapan pengubah ialah 8. Terminal belitan voltan tinggi disambungkan kepada input yang melalui penebat porselin 2.

Belitan untuk belitan voltan rendah juga disambungkan kepada wayar yang melalui penebat 3.Penutup dipasang pada tepi atas tangki dan gasket getah diletakkan di antara mereka untuk mengelakkan minyak daripada bocor ke dalam sambungan antara tangki dan penutup. Dua baris lubang digerudi di dinding tangki, paip berdinding nipis 7 dikimpal ke dalamnya, di mana minyak mengalir.

Pada penutup terdapat tombol 1. Dengan memutarnya, anda boleh menukar lilitan gegelung voltan tinggi untuk melaraskan voltan di bawah beban. Pengapit dikimpal pada penutup, di mana tangki 5, dipanggil pengembang, dipasang.

Ia mempunyai penunjuk 4 dengan tiub kaca untuk memantau paras minyak dan palam dengan penapis 6 untuk komunikasi dengan udara sekeliling. Transformer bergerak pada penggelek 12, yang paksinya melalui rasuk yang dikimpal ke bahagian bawah tangki .

Apabila arus besar mengalir, belitan pengubah tertakluk kepada daya yang cenderung untuk mengubah bentuknya. Untuk meningkatkan kekuatan belitan, ia dililit pada silinder penebat. Jika jalur persegi diletakkan dalam bulatan, maka kawasan bulatan tidak digunakan sepenuhnya. Oleh itu, rod pengubah dibuat dengan keratan rentas bertingkat dengan memasang dari kepingan lebar yang berbeza.

Gambar rajah hidraulik pengubah

Gambar menunjukkan komposisi ringkas dan interaksi elemen utamanya.

Injap khas dan skru digunakan untuk mengisi / mengalirkan minyak, dan injap tutup yang terletak di bahagian bawah tangki direka untuk mengambil sampel minyak dan kemudian menjalankan analisis kimianya.

Prinsip penyejukan

Pengubah kuasa mempunyai dua litar peredaran minyak:

1. luaran;

2. dalaman.

Litar pertama diwakili oleh radiator yang terdiri daripada pengumpul atas dan bawah yang disambungkan oleh sistem paip logam. Minyak yang dipanaskan melaluinya, yang, berada di dalam saluran penyejuk, menyejuk dan kembali ke tangki.

Peredaran minyak dalam tangki boleh dilakukan:

• dengan cara semula jadi;

• terpaksa disebabkan oleh penciptaan tekanan dalam sistem oleh pam.

Selalunya, permukaan tangki meningkat dengan mencipta korugasi - plat logam khas yang meningkatkan pemindahan haba antara minyak dan suasana sekeliling.

Pengambilan haba dari radiator ke atmosfera boleh dilakukan dengan meniup sistem oleh kipas atau tanpanya kerana perolakan udara bebas. Aliran udara paksa secara berkesan meningkatkan penyingkiran haba daripada peralatan, tetapi meningkatkan penggunaan tenaga untuk mengendalikan sistem. Mereka boleh mengurangkan ciri beban pengubah sehingga 25%.

Tenaga haba yang dikeluarkan oleh transformer berkuasa tinggi moden mencapai nilai yang sangat besar. Saiznya boleh dikaitkan dengan hakikat bahawa sekarang, dengan perbelanjaannya, mereka mula melaksanakan projek untuk memanaskan bangunan perindustrian yang terletak di sebelah transformer yang sentiasa beroperasi. Mereka mengekalkan keadaan operasi peralatan yang optimum, walaupun pada musim sejuk.

Kawalan aras minyak dalam pengubah

Operasi pengubah yang boleh dipercayai sebahagian besarnya bergantung pada kualiti minyak yang mengisi tangkinya. Dalam operasi, dua jenis minyak penebat dibezakan: minyak kering tulen, yang dituangkan ke dalam tangki, dan minyak kerja, yang berada di dalam tangki semasa operasi pengubah.

Spesifikasi minyak pengubah menentukan kelikatan, keasidan, kestabilan, abu, kandungan kekotoran mekanikal, takat kilat, takat tuang, ketelusan.

Sebarang keadaan operasi pengubah yang tidak normal serta-merta menjejaskan kualiti minyak, oleh itu kawalannya sangat penting dalam operasi pengubah. Berkomunikasi dengan udara, minyak dilembapkan dan teroksida. Kelembapan boleh dikeluarkan dari minyak dengan membersihkan dengan emparan atau penekan penapis.

Keasidan dan pelanggaran sifat teknikal lain boleh dikeluarkan hanya dengan menjana semula minyak dalam peranti khas.

Kegagalan pengubah dalaman seperti kecacatan penggulungan, kegagalan penebat, pemanasan setempat atau "kebakaran dalam seterika" dan lain-lain membawa kepada perubahan dalam kualiti minyak.

Minyak terus diedarkan di dalam tangki. Suhunya bergantung pada keseluruhan kompleks faktor yang mempengaruhi. Oleh itu, volumnya berubah sepanjang masa, tetapi dikekalkan dalam had tertentu. Tangki pengembangan digunakan untuk mengimbangi sisihan volum minyak. Adalah mudah untuk memantau tahap semasa di dalamnya.

Penunjuk minyak digunakan untuk ini. Peranti paling mudah dibuat mengikut skema kapal komunikasi dengan dinding telus, pra-gred dalam unit volum.

Menyambung tolok tekanan sedemikian selari dengan tangki pengembangan adalah mencukupi untuk memantau operasi. Dalam amalan, terdapat penunjuk minyak lain yang berbeza daripada prinsip tindakan ini.

Perlindungan terhadap penembusan kelembapan

Oleh kerana bahagian atas tangki pengembangan bersentuhan dengan atmosfera, pengering udara dipasang di dalamnya, yang menghalang kelembapan daripada menembusi minyak dan mengurangkan sifat dielektriknya.

Perlindungan kerosakan dalaman

Ia adalah elemen penting dalam sistem minyak geganti gas… Ia dipasang di dalam paip yang menyambungkan tangki pengubah utama ke tangki pengembangan. Oleh itu, semua gas yang dibebaskan apabila dipanaskan oleh minyak dan penebat organik melalui bekas dengan unsur sensitif geganti gas.

Penderia ini ditetapkan daripada operasi untuk pembentukan gas yang sangat kecil dan dibenarkan, tetapi dicetuskan apabila ia meningkat dalam dua peringkat:

1. untuk mengeluarkan isyarat amaran cahaya / bunyi kepada kakitangan perkhidmatan sekiranya berlaku kerosakan apabila nilai yang ditetapkan bagi nilai pertama dicapai;

2. untuk mematikan pemutus kuasa pada semua sisi pengubah untuk melepaskan voltan sekiranya berlaku gas ganas, yang menunjukkan permulaan proses penguraian minyak dan penebat organik yang kuat, yang bermula dengan litar pintas di dalam tangki.

Fungsi tambahan geganti gas adalah untuk memantau paras minyak dalam tangki pengubah. Apabila ia jatuh ke nilai kritikal, perlindungan gas boleh berfungsi bergantung pada tetapan:

• isyarat sahaja;

• untuk mematikan dengan isyarat.

Perlindungan terhadap pengumpulan tekanan kecemasan di dalam tangki

Paip longkang dipasang pada penutup pengubah sedemikian rupa sehingga hujung bawahnya berkomunikasi dengan kapasiti tangki, dan minyak mengalir ke dalam ke tahap dalam pengembang. Bahagian atas tiub naik di atas pengembang dan berundur ke sisi, sedikit bengkok ke bawah.Penghujungnya dimeterai secara hermetik oleh membran keselamatan kaca, yang pecah sekiranya berlaku peningkatan kecemasan dalam tekanan akibat berlakunya pemanasan yang tidak ditentukan.

Satu lagi reka bentuk perlindungan sedemikian adalah berdasarkan pemasangan elemen injap yang terbuka apabila tekanan meningkat dan menutup apabila ia dilepaskan.

Jenis lain ialah perlindungan sifon. Ia berdasarkan pemampatan pantas sayap dengan kenaikan mendadak dalam gas. Akibatnya, kunci yang memegang anak panah, yang dalam kedudukan normalnya berada di bawah pengaruh spring termampat, dirobohkan. Anak panah yang dilepaskan memecahkan membran kaca dan dengan itu melegakan tekanan.

Gambar rajah sambungan pengubah kuasa

Di dalam perumahan tangki terletak:

• rangka dengan rasuk atas dan bawah;

• litar magnetik;

• gegelung voltan tinggi dan rendah;

• pelarasan cawangan penggulungan;

• paip voltan rendah dan tinggi

• bahagian bawah sesendal voltan tinggi dan rendah.

Bingkai, bersama-sama dengan rasuk, berfungsi untuk mengikat semua komponen secara mekanikal.

Reka bentuk dalaman

Litar magnetik berfungsi untuk mengurangkan kehilangan fluks magnet yang melalui gegelung. Ia diperbuat daripada gred keluli elektrik menggunakan kaedah berlamina.

Arus beban mengalir melalui belitan fasa pengubah. Logam dipilih sebagai bahan untuk pengeluarannya: tembaga atau aluminium dengan bahagian bulat atau segi empat tepat. Jenama khas kertas kabel atau benang kapas digunakan untuk menebat selekoh.

Dalam belitan sepusat yang digunakan dalam pengubah kuasa, belitan voltan rendah (LV) biasanya diletakkan pada teras, yang dikelilingi oleh belitan voltan tinggi (HV) di bahagian luar.Susunan belitan ini, pertama sekali, memungkinkan untuk memindahkan belitan voltan tinggi dari teras, dan kedua, ia memudahkan akses kepada belitan voltan tinggi semasa pembaikan.

Untuk penyejukan gegelung yang lebih baik, saluran yang dibentuk oleh penebat spacer dan gasket antara gegelung dibiarkan di antara mereka. Minyak beredar melalui saluran ini, yang, apabila dipanaskan, naik dan kemudian turun melalui paip tangki, di mana ia disejukkan.

Gegelung sepusat dililit dalam bentuk silinder yang terletak satu di dalam yang lain. Untuk bahagian voltan tinggi, belitan berterusan atau berbilang lapisan dibuat, dan untuk bahagian voltan rendah, belitan lingkaran dan silinder.

Penggulungan LV diletakkan lebih dekat dengan rod: ini memudahkan untuk membuat lapisan untuk penebatnya. Kemudian silinder khas dipasang di atasnya, memberikan pengasingan antara sisi voltan tinggi dan rendah, dan penggulungan HV dipasang di atasnya.

Kaedah pemasangan yang diterangkan ditunjukkan di sebelah kiri gambar di bawah, dengan susunan sepusat belitan rod pengubah.

Bahagian kanan gambar menunjukkan cara belitan bergantian diletakkan, dipisahkan oleh lapisan penebat.

Untuk meningkatkan kekuatan elektrik dan mekanikal penebat belitan, permukaannya diresapi dengan jenis varnis glyphthalic khas.

Untuk menyambungkan belitan pada satu sisi voltan, litar berikut digunakan:

• bintang;

• segi tiga;

• zig-zag.

Dalam kes ini, hujung setiap gegelung ditandakan dengan huruf abjad Latin, seperti yang ditunjukkan dalam jadual.

Jenis pengubah Bahagian penggulungan Voltan rendah Voltan sederhana Voltan tinggi Mula hujung neutral Mula hujung neutral Mula tamat neutral Fasa tunggal a x — Pada Ht — A x — Dua belitan tiga fasa a NS 0 — — — A x 0 b Y B Y dengan G ° C Z Tiga belitan tiga fasa a x Pada Ht A x b Y 0 YT 0 B Y 0 ° С Z Ht ° С Z

Terminal belitan disambungkan kepada konduktor ke bawah yang sepadan yang dipasang pada bolt penebat sesendal yang terletak pada penutup tangki pengubah.

Untuk merealisasikan kemungkinan melaraskan nilai voltan keluaran, cawangan dibuat pada belitan. Salah satu varian cawangan kawalan ditunjukkan dalam rajah.

Sistem pengawalseliaan voltan direka bentuk dengan keupayaan untuk menukar nilai nominal dalam ± 5%. Untuk melakukan ini, lengkapkan lima langkah sebanyak 2.5% setiap satu.

Untuk pengubah kuasa tinggi, peraturan biasanya dibuat pada belitan voltan tinggi. Ini memudahkan reka bentuk suis paip dan membolehkan untuk meningkatkan ketepatan ciri keluaran dengan menyediakan lebih banyak lilitan pada sisi tersebut.

Dalam gegelung silinder berbilang lapisan, cawangan pengawal selia dibuat pada bahagian luar lapisan pada hujung gegelung dan terletak secara simetri pada ketinggian yang sama berbanding dengan kuk.

Untuk projek individu transformer, cawangan dibuat di bahagian tengah. Apabila menggunakan litar terbalik, separuh daripada belitan dilakukan dengan gegelung kanan dan satu lagi dengan gegelung kiri.

Suis tiga fasa digunakan untuk menukar paip.

Ia mempunyai sistem sesentuh tetap, yang disambungkan ke cawangan gegelung, dan yang boleh alih, yang menukar litar, mencipta litar elektrik yang berbeza dengan sesentuh tetap.

Jika cawangan dibuat berhampiran titik sifar, maka satu suis mengawal operasi ketiga-tiga fasa sekaligus. Ini boleh dilakukan kerana voltan antara bahagian individu suis tidak melebihi 10% daripada nilai linear.

Apabila pili dibuat di bahagian tengah belitan, maka suis individu sendiri digunakan untuk setiap fasa.

Kaedah melaraskan voltan keluaran

Terdapat dua jenis suis yang membolehkan anda menukar bilangan lilitan pada setiap gegelung:

1. dengan pengurangan beban;

2. di bawah beban.

Kaedah pertama mengambil masa lebih lama untuk disiapkan dan tidak popular.

Pensuisan beban membolehkan pengurusan rangkaian elektrik yang lebih mudah dengan menyediakan kuasa tanpa gangguan kepada pengguna yang bersambung. Tetapi untuk melakukannya, anda perlu mempunyai reka bentuk suis yang kompleks, yang dilengkapi dengan fungsi tambahan:

• melakukan peralihan antara cawangan tanpa gangguan arus beban dengan menyambungkan dua kenalan bersebelahan semasa pensuisan;

• mengehadkan arus litar pintas di dalam belitan antara paip yang disambungkan semasa menghidupkan serentak.

Penyelesaian teknikal untuk masalah ini ialah penciptaan peranti pensuisan yang dikendalikan oleh alat kawalan jauh, menggunakan reaktor dan perintang pengehad arus.

Dalam foto yang ditunjukkan pada permulaan artikel, pengubah kuasa menggunakan pelarasan automatik voltan keluaran di bawah beban dengan mencipta reka bentuk AVR yang menggabungkan litar geganti untuk mengawal motor elektrik dengan penggerak dan penyentuh.

Prinsip dan cara operasi

Operasi pengubah kuasa adalah berdasarkan undang-undang yang sama seperti dalam undang-undang konvensional:

• Arus elektrik yang melalui gegelung input dengan harmonik ayunan yang berubah-ubah masa mendorong perubahan medan magnet di dalam litar magnet.

• Fluks magnet yang berubah-ubah menembusi lilitan gegelung kedua mendorong EMF di dalamnya.

Mod operasi

Semasa operasi dan ujian, pengubah kuasa mungkin berada dalam mod operasi atau kecemasan.

Mod operasi yang dicipta dengan menyambungkan sumber voltan ke belitan primer dan beban ke sekunder. Dalam kes ini, nilai arus dalam belitan tidak boleh melebihi nilai yang dibenarkan yang dikira. Dalam mod ini, pengubah kuasa mesti membekalkan semua pengguna yang disambungkan kepadanya untuk masa yang lama dan boleh dipercayai.

Satu varian mod pengendalian ialah ujian tanpa beban dan litar pintas untuk memeriksa ciri elektrik.

Tanpa beban dibuat dengan membuka litar sekunder untuk mematikan aliran arus di dalamnya. Ia digunakan untuk menentukan:

• Kecekapan;

• faktor transformasi;

• kehilangan dalam keluli akibat kemagnetan teras.

Percubaan litar pintas dibuat dengan membuat litar pintas pada terminal belitan sekunder, tetapi dengan voltan yang dipandang rendah pada input pengubah kepada nilai yang mampu mencipta arus terkadar sekunder tanpa melebihinya.Kaedah ini digunakan untuk menentukan kehilangan kuprum.

Untuk mod kecemasan, pengubah termasuk sebarang pelanggaran operasinya, yang membawa kepada sisihan parameter operasi di luar had nilai yang dibenarkan. Litar pintas di dalam belitan dianggap sangat berbahaya.

Mod kecemasan membawa kepada kebakaran peralatan elektrik dan perkembangan akibat yang tidak dapat dipulihkan. Mereka mampu menyebabkan kerosakan besar kepada sistem kuasa.

Oleh itu, untuk mengelakkan situasi sedemikian, semua pengubah kuasa dilengkapi dengan peranti automatik, pelindung dan isyarat, yang direka untuk mengekalkan operasi normal gelung utama dan dengan cepat memutuskannya dari semua sisi sekiranya berlaku kerosakan.