Qu'est-ce que le transformateur
Le transformateur est un appareil électrique qui transfère l'énergie électrique d'un circuit à un autre à l'aide de conducteurs ou de bobines de transformateur. Le transport et la distribution de l’énergie du point de production à la distribution sont vitaux. Généralement, les deux transformateurs les plus utilisés sont les transformateurs élévateur et abaisseur.
Avantages du transformateur
Changer la tension
Le principal avantage des transformateurs est qu’ils peuvent modifier la tension. Étant donné que différentes charges nécessitent des tensions différentes, l’existence de transformateurs rend le transport et l’utilisation de l’énergie plus flexibles.
Améliorer l’efficacité de la transmission de puissance
En augmentant la tension via les transformateurs, l’efficacité de la transmission de puissance peut être améliorée. En effet, à mesure que la tension augmente, le courant diminue, réduisant ainsi le diamètre du fil et la perte de ligne requise pour la ligne électrique.
Enregistrer les matériaux de la ligne
Étant donné que les transformateurs peuvent augmenter la tension, le diamètre du fil requis pour la ligne électrique peut être réduit, ce qui permet d'économiser les matériaux de la ligne. Cela réduit également le coût de l’ingénierie énergétique.
Réduire la perte de puissance
Étant donné que l’existence de transformateurs rend la transmission de puissance plus efficace, elle peut réduire les pertes de puissance. Dans le transport d’électricité sur de longues distances, l’utilisation de transformateurs peut réduire considérablement les pertes d’énergie dans le réseau électrique.
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Types de transformateur
Autotransformateurs
Les enroulements primaire et secondaire des transformateurs standards sont orientés dans des directions opposées, mais dans les enroulements des autotransformateurs, les enroulements primaire et secondaire sont physiquement et magnétiquement connectés en série.
Transformateur à air
Les enroulements principal et secondaire sont tous deux enroulés sur une bande non magnétique, la liaison de flux entre eux se faisant par l'air. L'inductance mutuelle d'un transformateur à noyau d'air est inférieure à celle d'un transformateur à noyau de fer, ce qui implique que la réluctance fournie au flux produit est plus élevée dans le milieu aérien. Cependant, dans un transformateur à noyau d'air, l'hystérésis et les pertes par courants de Foucault sont totalement éliminées.
Transformateur à noyau de fer
Les enroulements principal et secondaire sont tous deux enroulés sur plusieurs faisceaux de plaques de fer, offrant ainsi un excellent chemin de liaison avec le flux généré. En raison des propriétés conductrices et magnétiques du fer, il présente moins de réticence au flux de liaison. Ce sont des transformateurs courants avec un bon rendement par rapport aux transformateurs à noyau d'air.
Transformateur de distribution
L'objectif principal d'un transformateur de distribution est d'abaisser la tension pour la distribution aux consommateurs commerciaux et résidentiels.
Transformateur élévateur
Le niveau de tension du côté secondaire est augmenté par le transformateur élévateur. En augmentant le nombre de tours dans l'enroulement secondaire, la faible tension primaire augmente. Le rapport enroulement primaire/enroulement secondaire est inférieur à 1. Le schéma de principe du transformateur élévateur est donné ci-dessous.
Les matériaux du transformateur
Matériau de base
Les matériaux de base utilisés dans le transformateur comprennent principalement des feuilles de fer, des feuilles à faible teneur en silicium et des feuilles à haute teneur en silicium. L'ajout de silicium dans la tôle d'acier peut réduire la conductivité de la tôle d'acier et augmenter la résistivité. Cela peut réduire les courants de Foucault et réduire les pertes. Nous appelons généralement la tôle d'acier additionnée de silicium tôle d'acier au silicium. La qualité de la tôle d'acier au silicium utilisée dans le transformateur est très élevée
La qualité de la tôle d'acier au silicium est généralement exprimée par la densité de flux magnétique B. généralement, la valeur b de la tôle de fer noir est 6000-8000, celle de la tôle à faible teneur en silicium est 9000-11000 et celle de la tôle à haute teneur en silicium est 12000-16000.
Les matériaux couramment utilisés pour les transformateurs de bobinage
Fil émaillé, fil de sable, fil de soie, le fil émaillé le plus couramment utilisé. Les exigences relatives au conducteur sont une bonne conductivité, une résistance thermique suffisante de la peinture isolante et une certaine résistance à la corrosion. En général, il est préférable d’utiliser du fil émaillé en polyester haute résistance de type Q2.
Matériau isolant
Dans le transformateur à enroulement, des matériaux isolants doivent être utilisés pour l'isolation entre les couches du cadre de la bobine et la résistance de l'enroulement. Les matériaux généraux du cadre du transformateur peuvent être constitués de carton phénolique, un film de polyester ou du papier téléphonique peut être utilisé pour l'isolation entre les couches, et un tissu jaune peut être utilisé pour l'isolation entre la résistance d'enroulement.
Matériau d'imprégnation
Après avoir enroulé le transformateur, le dernier processus consiste à imprégner la peinture isolante, ce qui peut améliorer la résistance mécanique du transformateur, améliorer les performances d'isolation et prolonger la durée de vie. Généralement, le vernis crésol peut être utilisé comme matériau d'imprégnation.
Distribution d'énergie
Les transformateurs sont largement utilisés dans les systèmes de distribution d'énergie électrique pour augmenter la tension pour la transmission longue distance et pour abaisser la tension pour la distribution aux foyers et aux entreprises.
Régulation de tension
Ils sont utilisés pour réguler les niveaux de tension, garantissant que la tension fournie aux appareils électriques reste dans des limites acceptables.
Isolation électrique
Les transformateurs assurent l'isolation électrique entre les circuits d'entrée et de sortie, empêchant la circulation du courant continu et protégeant les appareils du bruit et des défauts électriques.
Appareils électroniques
Ils sont utilisés dans les appareils électroniques tels que les chargeurs, les adaptateurs et les onduleurs pour convertir les niveaux de tension de différents composants.
Applications industrielles
Les transformateurs sont utilisés dans diverses applications industrielles, telles que les équipements de soudage, les entraînements moteurs et les alimentations électriques.
Énergie renouvelable
Les transformateurs jouent un rôle crucial dans la connexion au réseau des sources d'énergie renouvelables telles que les panneaux solaires et les éoliennes en convertissant l'électricité produite aux niveaux de tension appropriés.
Équipement audio
Dans les systèmes audio, les transformateurs sont utilisés pour l'adaptation d'impédance, la réduction du bruit et l'isolation de la boucle de masse.
Instrumentation
Les transformateurs sont utilisés dans les applications d'instrumentation pour convertir les signaux de courant et de tension en niveaux adaptés à la mesure et au contrôle.
Systèmes ferroviaires
Ils sont utilisés dans les systèmes ferroviaires à des fins de traction, pour augmenter la puissance des trains et réduire la puissance de la signalisation et de l'éclairage.
Systèmes CVC
Les transformateurs sont utilisés dans les systèmes de chauffage, de ventilation et de climatisation (CVC) pour contrôler la tension fournie à divers composants.
Comment réduire la décharge partielle des transformateurs
Contrôle de la poussière
Parmi les facteurs qui provoquent des décharges partielles, les corps étrangers et la poussière sont des facteurs très importants. Les résultats des tests montrent que les particules métalliques d'un diamètre de ф1,5μm peuvent produire une décharge bien supérieure à 500 pC sous l'action d'un champ électrique. Qu'il s'agisse de poudre métallique ou non métallique, un champ électrique concentré est généré, ce qui réduit la tension de décharge initiale de l'isolant et la tension de claquage. Pour cette raison, il est important de maintenir l’environnement et le corps propres pendant le processus de fabrication du transformateur, et la poussière doit être strictement contrôlée. Contrôlez strictement le degré auquel le produit est affecté par la poussière dans le processus de production et établissez un atelier étanche à la poussière.
Traitement centralisé des pièces isolantes
Il est très important qu’il contienne de la poussière métallique car une fois la feuille isolante fixée à la poussière métallique, il est difficile de l’enlever complètement. Il est donc nécessaire de centraliser le traitement dans l'atelier d'isolement et d'aménager une zone qui doit être isolée des autres zones productrices de poussières.
Contrôler strictement les bavures de traitement des tôles d'acier au silicium
Les pièces du noyau du transformateur sont formées par coupe longitudinale et transversale. Ces coupes découpées présentent différents degrés de bavures. Les bavures provoquent non seulement des courts-circuits entre les puces, mais augmentent également les pertes et augmentent l'épaisseur du noyau. De plus : lorsque le noyau de fer est inséré dans le joug ou est soumis à des vibrations pendant le fonctionnement, des bavures peuvent tomber sur le fuselage et des décharges peuvent se produire. Même si les bavures tombent au fond de la boîte, elles peuvent être disposées de manière ordonnée sous l'influence du champ électrique, provoquant une décharge potentielle vers le sol. Par conséquent, la bavure du noyau doit être aussi petite que possible. La bavure de la partie centrale du produit 110KV ne doit pas être supérieure à 0,03 mm.
Fils, bornes pressées à froid
L'utilisation de bornes en plomb est une mesure efficace pour réduire le nombre de décharges partielles. Lors de l'utilisation du soudage du cuivre phosphoreux, une grande quantité de scories de projections se forme, qui sont faciles à diffuser sur le corps et l'isolant. De plus, la zone limite de la source doit être séparée par des fils d’amiante immergés afin que l’eau puisse pénétrer dans l’isolation. Si l'humidité n'est pas complètement éliminée après avoir isolé l'enroulement, la décharge partielle du transformateur augmentera.
Bord du composant arrondi
Le but de l'arrondi des bords des pièces :
Améliorez la distribution de puissance sur le terrain et augmentez la tension de démarrage de la décharge. Par conséquent, les pièces structurelles métalliques telles que les pinces, les plaques de traction, les patins et les bords des supports, les plaques de pression et les bords de sortie, les parois de la colonne montante du boîtier et le couvercle de blindage magnétique à l'intérieur de la paroi du boîtier dans le noyau de fer doivent être arrondis.
Empêche la friction de générer de la limaille de fer. Par exemple, la partie de contact du trou de suspension du clip avec la longe ou le crochet doit être ronde.
Environnement du produit et revêtement de la carrosserie en cours d'assemblage final
Une fois la coque séchée sous vide, la coque doit être triée avant l'emballage. Plus le produit est volumineux, plus la structure est complexe et plus le temps de réalisation est long. Lorsque la tige est comprimée et fixée fermement, elle est exposée à l'air, ce qui entraîne une absorption d'humidité et une dispersion de poussière. Par conséquent, la carrosserie de la voiture doit être nettoyée dans des zones à l’abri de la poussière, par exemple une fois terminée (ou exposée à l’air). temps) plus de 8 heures, doit être séché à nouveau. Après l'achèvement de la coque, commence l'étape de mise sous vide et de remplissage du réservoir. Puisque l’isolation des tiges absorbe l’humidité pendant la phase de taille des tiges, il est nécessaire de déshumidifier la tige. Il s'agit d'une mesure importante pour garantir la rigidité diélectrique des produits haute tension. La méthode utilisée consiste à aspirer le produit. Déterminez le temps de vide en fonction du corps.
Lubrification sous vide
Le but de l'injection d'huile sous vide est d'injecter l'huile de transformateur sous vide, d'éliminer les points morts dans la structure isolante du produit en aspirant le transformateur, d'évacuer complètement l'air, puis d'absorber complètement le corps du transformateur. Après l'injection d'huile, attendez au moins 72 heures avant de tester le transformateur, car le degré de pénétration du matériau isolant est lié à l'épaisseur du matériau isolant, à la température de l'huile isolante et au temps d'immersion. Plus le degré de pénétration est élevé, moins il y a de chances d'éjaculer, alors assurez-vous d'avoir passé suffisamment de temps d'absorption.
Étanchéité du réservoir de carburant et des pièces
La qualité de la structure d'étanchéité est directement liée aux fuites du transformateur. S'il y a un point de fuite, l'humidité pénétrera inévitablement à l'intérieur du transformateur, provoquant l'absorption de l'humidité par l'huile du transformateur et d'autres pièces isolantes, ce qui est l'un des facteurs de décharge partielle. Il doit donc respecter des valeurs d’étanchéité raisonnables.
Parties d'un transformateur
Cœur
Le noyau du transformateur sert à supporter les enroulements. Il est fabriqué en fer doux pour réduire la perte par courants de Foucault et la perte par hystérésis, et offre une faible réluctance au flux de flux magnétique. Le diamètre du noyau d'un transformateur est directement proportionnel à la perte de cuivre et inversement proportionnel à la perte de fer.
Enroulements
Les enroulements sont constitués de plusieurs spires de bobine de cuivre regroupées, chaque faisceau étant connecté pour former un enroulement complet. Les enroulements peuvent être basés soit sur l'alimentation entrée-sortie, soit sur la plage de tension. Les enroulements basés sur l'alimentation sont classés en enroulements primaires et secondaires, c'est-à-dire les enroulements auxquels la tension d'entrée et de sortie est appliquée respectivement. D'autre part, les enroulements basés sur la plage de tension peuvent être classés en enroulements haute tension et basse tension.
Matériaux isolants
Des matériaux isolants tels que des papiers et des cartons sont utilisés pour isoler les enroulements primaires et secondaires les uns des autres ainsi que le noyau du transformateur. Ces enroulements sont en cuivre en raison de leur conductivité et de leur ductilité élevées. Une conductivité élevée minimise la quantité de cuivre nécessaire et minimise les pertes. De plus, la ductilité élevée permet de plier facilement les conducteurs pour former un enroulement serré autour du noyau, ce qui minimise également la quantité de cuivre et le volume d'enroulement.
Huile de transformateur
L’huile du transformateur isole et refroidit l’ensemble noyau et bobine. Le noyau et les enroulements du transformateur doivent être complètement immergés dans l’huile qui contient normalement des huiles minérales hydrocarbonées.
Conservateur
Le conservateur est un tambour cylindrique métallique hermétique installé au-dessus du transformateur qui conserve l'huile du transformateur. Il est ventilé par le haut et n'est rempli qu'à moitié avec de l'huile pour permettre l'expansion et la contraction lors des variations de température. Cependant, le réservoir principal du transformateur auquel le conservateur est connecté est entièrement rempli d'huile via un pipeline.
Reniflard
Le reniflard est un récipient cylindrique rempli de gel de silice, utilisé pour maintenir l'air entrant dans le réservoir exempt d'humidité. En effet, l'huile isolante, lorsqu'elle réagit avec l'humidité, peut affecter l'isolation et provoquer des défauts internes. C'est pourquoi il est indispensable de garder l'air exempt d'humidité. Dans le reniflard, lorsque l'air traverse le gel de silice, l'humidité est absorbée par les cristaux de silice.
Changeur de prises
Pour équilibrer les variations de tension au sein du transformateur, des changeurs de prises sont utilisés. Il existe deux types de changeurs de prises : en charge et hors charge. Dans les changeurs de prises en charge, les prises peuvent être modifiées sans isoler le transformateur de l'alimentation, tandis qu'en mode hors charge, le transformateur doit être déconnecté de l'alimentation.
Tubes de refroidissement
Comme leur nom l’indique, les tubes de refroidissement sont utilisés pour refroidir l’huile du transformateur. La circulation de l'huile à l'intérieur du transformateur peut être naturelle ou forcée. Dans le cas d'une circulation naturelle, lorsque la température de l'huile augmente, l'huile chaude se déplace naturellement vers le haut et l'huile froide descend, tandis qu'en cas de circulation forcée, une pompe éternelle est utilisée.
Relais Buchholz
Placé sur le tuyau de raccordement qui va du réservoir principal au réservoir du conservateur, le relais Buchholz détecte les défauts se produisant dans le transformateur. Il fonctionne grâce aux gaz émis dus à la décomposition de l’huile du transformateur lors de défauts internes. Ainsi, ce dispositif est utilisé pour détecter et à son tour protéger le transformateur des défauts internes.
Évent d'explosion
L'huile bouillante du transformateur est expulsée lors de défauts internes par l'évent d'explosion pour éviter l'explosion du transformateur. Celui-ci est généralement placé au-dessus du niveau du réservoir de la véranda.
Méthodes de maintenance des transformateurs
Nettoyez régulièrement le boîtier du transformateur et le radiateur pour éviter que l'accumulation de poussière et d'impuretés n'affecte l'effet d'échange thermique, tout en réduisant également la température pour assurer le fonctionnement normal du transformateur. Faites attention à la sécurité lors du nettoyage pour éviter les accidents de choc électrique.
Vérifiez régulièrement le système d'isolation du transformateur, y compris l'huile isolante, le sectionneur, l'isolant et l'interrupteur de mise à la terre, pour vous assurer qu'il est intact et qu'il peut éviter les fuites et les défauts de court-circuit. S'il y a un problème, il doit être traité à temps.
Vérifiez régulièrement le niveau d'huile du transformateur et la qualité de l'huile pour vous assurer que le niveau d'huile est approprié et que la qualité de l'huile est bonne. Si la qualité de l'huile est mauvaise ou contaminée, remplacez l'huile à temps. Dans le même temps, vérifiez régulièrement l'étanchéité du réservoir d'huile pour éviter les fuites d'huile.
Vérifiez le système de refroidissement du transformateur, y compris la pompe à huile, la pompe à eau, le ventilateur et le radiateur, pour garantir son fonctionnement normal. S'il y a un défaut, il doit être traité à temps pour éviter une surchauffe du transformateur et affecter le fonctionnement.
Vérifiez régulièrement les connexions et bornes électriques du transformateur pour assurer un contact et une fixation normaux. S'il y a des problèmes, ils doivent être traités à temps pour éviter les pannes électriques et les accidents de sécurité.
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