Trojfázové speciální transformátory

Tato lekce se zabývá speciálními druhy trojfázových transformátorů.

Přístrojové transformátory

Přístrojové transformátory s izolací papír-olej jsou používány pro měření proudu a napětí v rozvodnách VN a VVN o rozsahu napětí 24 - 420 kV. Jejich hermetické provedení v kombinaci s vhodnými materiály je určují pro dlouhodobý provoz ve venkovním prostředí.

Vyrábějí se ve třech provedeních:

• JOF - Přístrojový transformátor proudu (měření proudu)
• EOF - Přístrojový transformátor napětí (měření napětí)
• EJOF - Přístrojový transformátor kombinovaný (měření proudu i napětí)

Jednotlivé části přístrojových transformátorů

Hlava s dilatačním systémem

Hlava přístrojových transformátorů je vyrobena z hliníkové slitiny. Vývody primárního připojení jsou dodávány dle požadavků zákazníka. Hermetický a beztlakový uzávěr oleje je zajištěn dilatační kovovou komorou vyrobenou z nerezové oceli. U přístrojových transformátorů napětí do 72 kV je uzávěr proveden membránou z umělé hmoty. Stav dilatačního olejového systému 123 kV může být zvenčí kontrolován. Tento typ konstrukce zaručuje v případě potřeby dobrou demontovatelnost a tím i opravitelnost transformátoru. Díky dokonalé hermetické konstrukci jsou přístrojové transformátory bezúdržbové.

Izolátor

Izolátor s minimální dráhou povrchové izolace 2,5 cm/kV lze dodat buď v porcelánovém nebo dnes častěji v kompozitním provedení. Pro zaručení vysoké mechanické pevnosti je keramický izolátor přímo zacementován do vrchní části vany, kompozitní izolátor je vlepen do pouzdra hlavy přístrojového transformátoru.

Izolace papír-olej

Pouzdra s aktivními částmi přístrojových transformátorů, svod napětí i vyvedení sekundárních vývodů proudových jader jsou opatřeny papírovou izolací. Pro zajištění dobrého řízení elektrického pole jsou svody opatřeny odstupňovanými kondenzátorovými průchodky. Papírová izolace je zcela vysoušena horkým vzduchem. Následné pomalé plnění přístrojového transformátoru olejem za zvýšené teploty ve vysokém vakuu má zásadní význam pro dlouhodobý bezporuchový provoz přístrojového transformátoru.

Vana přístrojového transformátoru

Vana přístrojového transformátoru je opět vyrobena z hliníkové slitiny a opatřena skříňkou sekundárních vývodů, uzemňovací vývody, výpustným šroubem oleje a typovým štítkem. Sekundární vývody jsou provedeny jako řadová svorkovnice nebo závitové svorníky a umístěny ve skříni se slepou přírubou.

Obr. 1: Přístrojový transformátor proudu [1]

Obr. 2: Přístrojové transformátory napětí [1]

Sběračový transformátor

Jednofázový nebo trojfázový transformátor pro malé výkony s mnohastupňovým (téměř plynulým) řízením napětí. Posouváním uhlíkových kladek na dvou protilehlých pásech se mění velikost odebíraného (výstupního) napětí i jeho fáze. Kladky se posouvají ručně (řídicím kolečkem), nebo dálkově (zabudovaným el. motorkem). Rozšířené jsou tzv. sběračové autotransformátorky, kde je pohyb sběracího kontaktu buď přímočarý, nebo kruhový. Zvláštním případem je tzv. dělič napětí, tj. autotransformátor s velkým počtem odboček, které umožňují řízení napětí od nuly až po napětí síťové, popř. i vyšší.

Rozptylové transformátory

Typickým představitelem rozptylových transformátoru jsou svařovací transformátory. U svařování obloukem potřebujeme vyšší napětí na zapálení oblouku (cca 70V) a na udržení oblouku napětí nižší (30-40V), které by se navíc mělo kolísat s délkou oblouku tak, aby proud oblouku byl přibližně konstantní. Tyto požadavky vedou na měkký zdroj přibližující se charakteristice proudového zdroje s napěťovým omezením.

Obr. 3: Charakteristika - rozptyl transformátoru [2]

Měkčí charakteristiky lze dosáhnout zvětšením vnitřního odporu zdroje, zde zvýšením impedance nakrátko Z_k. Impedance Z_k má dvě složky: činný odpor R a rozptylovou reaktanci X. Pokud bychom zvýšili činný odpor (použitím odporového materiálu v primárním nebo sekundárním vinutí), zvýšily by se i ztráty ve vinutí, což by bylo ekonomicky nepříznivé. Správnou cestou je tedy zvýšení rozptylové reaktance zvýšením rozptylového toku transformátoru. Tohoto záměru lze dosáhnout zařazením magnetického bočníku do cesty rozptylového toku.

Obr. 4: Magnetický bočník [3]

Pohybem, resp. otáčením magnetického bočníku lze v určitém rozmezí měnit voltampérovou charakteristiku. Při zvětšování vzduchové mezery bude klesat rozptyl a charakteristika se stane tvrdší.

Obr. 5: Schéma svařovacího transformátoru [3]

Pro řízení svařovacího proudu se u kvalitních svařovacích transformátorů používá regulace posuvem jádra magnetického obvodu transformátoru. Pro svařovací proudy do cca 100A se svařovací transformátory spokojí s připojením na jednofázové napájecí napětí 230V/50Hz. Připojení na třífázové napětí 3x400V/50Hz je vhodné pro vyšší proudy nad cca 100A.

Autotransformátory

jsou transformátory, u kterých se pro primární i sekundární vinutí používá stejná cívka. Z mechanického hlediska jde vlastně o cívku na železném jádře s odbočkou pro primární a pro sekundární vinutí. Nevýhodou je, že při takové konstrukci přicházíme o galvanické oddělení primárního a sekundárního vinutí. Odbočka sekundárního vinutí může být realizována pomocí pohyblivého jezdce, přičemž nastavením tohoto jezdce je pak možné regulovat velikost sekundárního napětí. Tento jezdec může být nastavován elektrickým pohonem, odtud zřejmě pochází název autotransformátor - ve smyslu automatický transformátor. Autotransformátory často najdeme v elektrických laboratořích, kde se používají jako regulovatelné zdroje střídavého napětí.

Obr. 6: Schéma zapojení [4]

Pecní transformátory

slouží k vytápění tavicích, žíhacích, kalicích, smaltovacích a sušicích pecí. Dělíme je na:

• Odporové - topné odporové články jsou připojeny na řízené napětí sekundárního vinutí.
• Obloukové - transformují vysoké napětí na nízké o velikosti desítek voltů, potřebné k zapálení a k hoření elektrického oblouku. Na straně nízkého napětí jsou proudy až statisíců ampér, proto se řízení napětí provádí na primární straně.
• Indukční - sekundárním vinutím je tekutý prstenec zahřívané látky - kovu. Primární vinutí je podobné jako u běžného transformátoru. Pro menší ohřívané předměty se používají kmitočty 2 ÷10 kHz.

Zdroje

Obrázky

[1] Autor neznámý. www.elpro-energo.cz [online]. [cit. 2014-7-3]. Dostupný na www.elpro-energo.cz/pristrojove-transformatory/s-izolaci-papir-olej/napetove

[2] SOKOL, Zdeněk. www.spse.dobruska.cz [online]. [cit. 2014-7-3]. Dostupný na www: http://www.spse.dobruska.cz/download/sokol/

[3] Autor neznámý. mechmes.websnadno.cz [online]. [cit. 2014-7-3]. Dostupný na www: http://mechmes.websnadno.cz/dokumenty/pri-t2-12_svarovacizdroje.pdf

[4] STÝSKALA, Vítězslav. www.fei.vsb.cz [online]. [cit. 2014-6-17]. Dostupný na www: www.fei.vsb.cz/kat452