Трансформатордың функциялары

Трансформаторларэнергетикалық жүйелердегі негізгі қуатты түрлендіру құрылғылары болып табылады. Олардың негізгі функциясы кернеуді түрлендіру айналасында айналады, сонымен қатар қуатты беру, оқшаулау және кернеуді тұрақтандыру сияқты туынды функцияларды қамтиды. Негізінде олар айнымалы ток қуатын контактісіз түрлендіруге қол жеткізу үшін электромагниттік индукция принципін пайдаланады, бұл өндіру, беру, тарату және тұтыну бойынша қуатты тиімді сәйкестендіруді қамтамасыз етеді. Төменде олардың нақты функцияларының (техникалық принциптер мен қолдану сценарийлерін қоса) бөлінуі берілген:

I. Негізгі функция: кернеуді түрлендіру (ең негізгі қолданба)

1. Кернеуді арттыру функциясы (генерация → беріліс)

Функция сипаттамасы: электр станцияларынан төмен вольтты қуат шығысын (мысалы, 6кВ/10кВ) жоғары вольтты қуатқа (мысалы, 110кВ/220кВ/500кВ) арттырады, тасымалдау кезінде желілік жоғалтуларды азайтады және тиімді ұзақ қашықтыққа электр энергиясын жеткізуге қол жеткізеді.

Техникалық принцип: Электромагниттік индукция заңы бойынша трансформатордың бірінші орамындағы айналымдар саны N₁ < екінші реттік орамдағы айналымдар саны N₂ болғанда, екінші реттік кернеу U₂ > бастапқы кернеу U₁ (U₁/U₂ = N₁/N₂). Кернеуді арттыру қайталама орамдағы бұрылыстардың санын көбейту арқылы жүзеге асырылады.

Негізгі мән: Беріліс қуаты P = UI (шамамен тұрақты). Кернеу артқан сайын ток I азаяды, ал желідегі жоғалтулар P_loss = I²R (мұндағы R – желі кедергісі). Демек, кернеуді арттыру шығындарды айтарлықтай азайтады (мысалы, 10кВ-тан 220кВ-қа дейін, ток 1/22-ге дейін төмендейді және жоғалтулар 1/484 дейін төмендейді).

Қолдану сценарийлері: жылу электр станцияларында, су электр станцияларында және жел электр станцияларында генератордың қуаты артып, ұлттық электр желісіне қосылған қосалқы станциялар.

2. Кернеуді төмендету функциясы (беру → Тарату → Тұтыну)

Функция сипаттамасы: Тордан берілетін жоғары вольтты қуатты әртүрлі қуат тұтыну сценарийлеріне бейімделе отырып, пайдаланушылар үшін жарамды кернеу деңгейіне дейін төмендетеді.

Техникалық принцип: Бастапқы орамдағы бұрылыстар саны N₁ > қайталама орамдағы бұрылыстар саны N₂ болғанда, қайталама кернеу U₂ < бастапқы кернеу U₁. Кернеуді азайтуға екінші реттік орамдағы бұрылыстар санын азайту арқылы қол жеткізіледі.

Деңгейлі кернеуді төмендету сценарийлері:

Өңірлік қосалқы станциялар: 110кВ/220кВ → 10кВ/24кВ (орта вольтты тарату), зауыттар мен сауда кешендерін қамтамасыз етеді;

Тұрмыстық/зауыттық қосалқы станциялар: 10кВ → 380В/220В (төмен вольтты тарату), өнеркәсіптік жабдықтар мен тұрмыстық техниканы жеткізу;

Арнайы жабдық: 380V → 220V/110V/24V (арнайы трансформатор), дәл аспаптар мен медициналық жабдықтарға жарамды.

Әдеттегі қолдану: Қоғамдық электр тарату бөлмелеріндегі қорап түріндегі трансформаторлар тұрғындарды кондиционерлермен, су жылытқыштармен, шамдармен және басқа жабдықтармен қамтамасыз ету үшін 10 кВ жоғары кернеуді 380 В үш фазалы және 220 В бір фазалы қуатқа дейін төмендетеді.