Kasyklose naudojami transformatoriai (su diagrama)

Perskaitę šį straipsnį, sužinosite apie kasyklose naudojamų transformatorių tipus ir techninę priežiūrą.

Transformatoriai:

Transformatoriai plačiai naudojami kasyklose, tiek paviršiuje, tiek po žeme. Norint išlaikyti mažą įtampos sumažėjimą nenaudojant didelių kabelių, elektros energija paskirstoma 3, 300 voltų arba 6 600 voltų.

Ši įtampa, nors ir idealiai tinkama paskirstymui, yra per didelė, kad ją būtų galima naudoti ant žemės paviršiaus mašinoms arba mažesnėms mašinoms kitur po žeme, taigi transformatoriai naudojami transformuoti šias aukštos įtampas iki 550 voltų arba 1100 voltų.

Dažniausiai kasyklose įtampa yra 550 voltų. Gręžimo plokštės ir apšvietimo plokštės taip pat turi transformatorių, kad gautų reikiamą žemesnę įtampą iš vidutinės įtampos. Šie transformatoriai vadinami palaipsniais transformatoriais.

Kasyklose pakopiniai transformatoriai nėra naudojami bendram tikslui. Tiesą sakant, transformatorius yra įtaisas, skirtas gauti kintamosios srovės tiekimą iš kitos įtampos kintamosios srovės.

Transformatoriai yra dviejų tipų:

a) Vienfaziai transformatoriai ir. \ t

(b) polifaziniai transformatoriai.

a) Vienfaziai transformatoriai:

Vienfazis transformatorius susideda iš dviejų ritinių, visiškai izoliuotų nuo kitos žaizdos į laminuotą minkštųjų geležies silikono klasės šerdį. Tiekimas yra prijungtas prie vieno apvijos, žinomas kaip pirminis, ir išvestis yra paimta iš kitos, žinoma kaip antrinė.

Antrinė apvija paprastai yra apvyniota per laminuotą šerdį, bet ritės yra tinkamai izoliuotos nuo laminuotos šerdies. Pirminė apvija yra suvyniota ant antrinės apvijos. Tarp pirminės ir antrinės apvijos yra įrengtas tinkamas izoliacinis cilindras.

12.1 pav. Parodytas vienos fazės transformatoriaus elektrinis vaizdas:

(b) polifaziniai transformatoriai:

Transformatorius, skirtas keisti maitinimo įtampą su daugiau nei viena faze, turi būti aprūpintas pirminiu apvija ir antrine apvija kiekvienai fazei. Transformatorius trijų fazių maitinimui turi pagrindinę struktūrą, panašią į pavaizduotą 12.2 pav. Viena pirminė apvija yra suvyniota su atitinkama antrine apvija, ant kiekvienos šerdies rankos.

Polifaziniame transformatoriuje visi pirminiai apvijos yra sujungtos, kad užbaigtų pirminę grandinę, ir panašiai visi antriniai apvijos yra sujungti, kad užbaigtų antrinę grandinę. Trijų fazių transformatoriaus apvijos gali būti sujungtos žvaigždute arba delta.

Transformatoriaus principas grindžiamas pagrindiniu nuolatinio abipusio indukcijos principu. Kai maitinimo šaltinis yra prijungtas prie transformatoriaus pirminio apvijos (antrinis likęs tarpusavyje sujungtas), pirminėje grandinėje teka srovė.

Apvija yra labai didelė induktyvinė varža, todėl srovė, kuri teka, yra labai maža. Kadangi apvija turi mažą atsparumą, palyginti su šiuo induktyvumu, srovė atsilieka beveik 90 ° už pritaikytos įtampos. Ši atsiliekanti srovė vadinama magnetizuojančia srove, nes jos funkcija yra sukurti nuolat kintančią magnetinį lauką.

Transformatoriaus antrinis apvija yra šiame magnetiniame lauke, todėl jame sukelia kintamą emfą. Indukuota emf atsilieka 90 ° už magnetizuojančios srovės, kuri ją skatina. Todėl šis emfas atsilieka nuo 180 ° už pirminės įtampos, ty antrinė įtampa yra priešfazėje su pirminine įtampa. 12.3 paaiškina tai.

Nepriklausomai nuo įtampos, esančios antraeilėje sukeltos transformatoriaus pirminės apvijos, yra proporcingos jai, faktinis jų santykis priklauso nuo transformatoriaus konstrukcijos.

Vienfaziame transformatoriuje santykis tarp pirminės ir antrinės įtampos yra toks pat, kaip ir santykis tarp apsisukimų skaičiaus pirminėje apvijoje ir posūkių skaičiaus antrinėje apvijoje. Santykį išreiškia formulė

Todėl visi pakopiniai transformatoriai turi mažiau posūkių antrinėje apvijoje nei pirminėje apvijoje. Atvirkščiai, pakopiniai transformatoriai turi daugiau posūkių antrinėje apvijoje nei pirminėje apvijoje. Pavyzdžiui, jei pirminėje apvijoje yra 50 posūkių, o antrinis - 100 posūkių, išėjimo įtampa bus dvigubai didesnė už įvesties įtampą.

Tada transformatorius būtų apibūdinamas kaip 2: 1 pakopos transformatorius. Panašiai, jei pirminis yra 200 posūkių ir antrinis turi 100, tada išėjimo įtampa bus pusė įvesties įtampos, suteikiant 2: 1 žingsnį žemyn transformatorių.

Panašus ryšys yra tarp trifazių transformatorių įvesties ir išėjimo įtampos, su sąlyga, kad abu apvijų komplektai yra prijungti tuo pačiu būdu, ty su sąlyga, kad abu yra sujungti žvaigždute arba abu yra sujungti delta, kaip parodyta 12.4 pav.

Jei abu apvijų komplektai yra sujungti skirtingai, santykis tarp įtampų yra atitinkamuose apvijuose, tačiau santykis tarp įvesties ir išėjimo gnybtų yra skirtingas, kaip parodyta 12.4 pav.

Bet idealiame transformatoriuje užtikrinama, kad visas srautas, kurį generuoja kintamasis emfas pirminėje, jungia visus antrinio apvijos apsisukimus. Iš tikrųjų, praktiškai, reikia atsižvelgti į nuotėkio koeficientą. Tačiau nustatytas įtampos ir srauto santykis yra

Transformatoriaus ekvivalentinė grandinė:

Dabar leiskite mums trumpai pažvelgti į faktinę lygiavertę transformatoriaus grandinę, turinčią X1 ir R1 kaip pirminį reaktyvumą ir atsparumą, ir X ₂ ir R2 kaip antrinį reaktyvumą ir atsparumą. 12.4 pav. Pavaizduota supaprastinta ekvivalentinė grandinė su atsparumu R ir reaktyvumu X, nurodyta pirminėje. R ir X reikšmės pateikiamos kaip

Iš trumpojo jungimo bandymo (kuris reiškia, kad pilnos apkrovos srovė perduodama per transformatorių su pirminiu ar antriniu trumpuoju jungimu) galima nustatyti R ir X reikšmes. Tiesą sakant, dėl trumpo bet kurios apvijos, reikės mažesnės įtampos. Ši įtampa taip pat vadinama impedanso įtampa.

Dabar, kai transformatorius įkraunamas, atsiras įtampos sumažėjimas dėl pirminių ir antrinių apvijų atsparumo, taip pat dėl ​​magnetinio nuotėkio srauto, kuris faktiškai didėja didėjant apkrovai. Iš tiesų, iš minėtų argumentų, reguliavimas didėja didėjant apkrovai.

Srovės transformatorius:

Srovės transformatorius yra transformatoriaus tipas, sukurtas suteikti įtampą, proporcingą pirminės apvijos tekančiai srovei. Tokio transformatoriaus pagrindinis įrenginys būtų sujungtas su apkrova elektros grandinėje, pvz., Variklyje, ir antrinis išėjimas, naudojamas perkrovos apsaugos sistemoje.

Todėl srovę, tekančią pirminėje dalyje, lemia tiekiama apkrova, o maitinimo grandinę beveik nekeičia santykinai nedidelis transformatoriaus įjungtas galios kiekis.

Srovės transformatoriaus pagrindinė dalis paprastai susideda iš vieno ar dviejų apsisukimų, sudarytų iš sunkiojo vario laidininko. Antrinė apvija paprastai turi labai didelį apsisukimų skaičių ir abi apvijos yra suformuotos ant laminavimo šerdies.

Kai kurie srovės transformatoriai susideda iš antrinės apvijos, kuri yra pritvirtinta ant vienos šerdies izoliacijos. Magnetinis laukas, gaunamas iš srovės, tekančios per šerdies centrą, yra pakankamas, kad būtų galima sukelti išėjimą antrinėje.

Srovės transformatorius veikia taip pat, kaip ir įprastas įtampos transformatorius, tačiau šis principas taikomas kitaip. Kadangi visos grandinės maitinimo įtampa ir dažnis yra pastovūs, srovė kinta tik tada, kai grandinės bendra varža kinta.

Jei srovė didėja, bendra impedancija sumažėjo, o transformatoriaus pirminio impedanso, nors ir labai nedidelis, yra didesnė viso grandinės impedanso dalis. Todėl padidėja galutinis skirtumas tarp pirminės ir proporcingai padidėja antrinės išėjimo įtampa. Sistema yra paaiškinta 12.5 pav., Kad būtų lengviau suprasti ir realizuoti.

Automatinis transformatorius:

Automatinis transformatorius veikia pagal principą, panašų į įprastą transformatorių, tačiau turi tik vieną apviją, kuri yra bendra pirminėms ir antrinėms grandinėms, kaip parodyta 12.6 pav. Paprastai jis yra suprojektuotas kaip pakopinis transformatorius, turintis santykinai nedidelį skirtumą tarp pirminės ir antrinės įtampos.

Vienintelis jo naudojimas kolliuose yra kintamosios srovės variklių paleidimas. Jis niekada nenaudojamas nuolatiniam tiekimui žemesnės įtampos grandinei, nes kyla pavojus, kad sugedus jungčiai, visa pirminė įtampa gali būti naudojama antrinei grandinei.

Požeminis transformatorius:

Ankstesnėmis dienomis visi požeminiai galios transformatoriai buvo užpildyti aliejumi, svyravo nuo 75 KVA iki maždaug 250 KVA, bet dabar juos pakeičia liepsnos liudijantys sertifikuoti sauso tipo transformatoriai nuo 300 KVA iki 750 KVA.

Beveik visi anglies paviršiaus įrenginiai tiekiami iš šių ugniai atsparių transformatorių, naudojamų tiekti saugiai veikiančias grandines, pvz., Signalizacijos grandines. Jie yra specialiai sukonstruoti su įžemintu ekranu tarp pirminių ir antrinių apvijų, kad būtų užtikrinta, jog pirminė įtampa negali būti prijungta prie antrinės grandinės, net jei yra visiškai sugedęs izoliacija.

Naftos užpildyti transformatoriai:

Transformatoriai, skirti sunkiasvorėms apkrovoms perduoti, paprastai užpildomi izoliacine alyva, kad visi apvijos ir šerdys būtų panardinti. Alyva apsaugo nuo drėgmės patekimo (tai labai sumažina oro izoliacijos dielektrinį stiprumą), todėl palaiko didesnę izoliacijos varžą tarp apvijų ir tarp gyvų dalių ir žemės.

Alyva taip pat padeda aušinti transformatorių. Stiprios elektros srovės, tekančios per apvijas, labai padidina temperatūrą. Kai aplinkinė alyva tampa šildoma, alyvos sudėtyje yra konvekcinių srovių, kurios padeda iš šilumos nutekėti nuo apvijų.

Kai kurie transformatoriai yra pagaminti iš aušinimo vamzdžių, išsikišusių iš dėklo arba bako šonų. Per vamzdelius cirkuliuojanti alyva greičiau aušinama, todėl transformatoriaus aušinimas yra efektyvesnis. Didesni alyvomis užpildyti transformatoriai yra įrengti alsuokliu, kad oras galėtų patekti ir išeiti, nes alyva plečiasi arba susitraukia, kai jis yra šildomas arba aušinamas.

Įkvėpimas paprastai turi drėgmę sugeriančią cheminę medžiagą, tokią kaip silikagelis, kad drėgmė nepatektų į aplinką ir užterštų alyvą. Sausos silicio gelio spalvos bus mėlynos spalvos, o drėkinamos spalvos pasikeis į rožinę spalvą.

Ugniai atsparūs, aušinami oro transformatoriai:

Įdiegus akmens paviršiaus mechanizavimą, akmens anglių mašinų skaičius ir dydis labai padidėjo, todėl teko įrengti didesnius transformatorius, esančius netoli anglies, kad įtampos kritimas tarp transformatoriaus ir variklio būtų minimalus.

Šie transformatoriai yra sauso tipo, ty bakas yra pilnas oro. Cisternos yra iš suvirintų plieno konstrukcijų ir yra sertifikuotos liepsnos. Transformatorių valdantis HV skirstytuvas taip pat yra atsparus ugniai ir montuojamas ant transformatoriaus.

LV ir ant transformatoriaus yra užsiliepsnojimo kamera, kurioje yra nutekėjimo ir trumpojo jungimo apsaugos įranga. Jei nutekėjimo apsaugos sistema arba trumpojo jungimo apsaugos sistema aptinka išeinančio LV grandinės gedimą, ji automatiškai išjungia HV jungiklį. HV jungiklis taip pat užtikrina transformatorių apsaugą nuo perkrovos ir įžeminimo.

Maitinimas transformatoriuje:

Jei antrinė apvija yra prijungta prie grandinės su apkrova, indukuota įtampa sukels srovę per apkrovą. Todėl transformatoriaus antrinė dalis tiekia elektros energiją savo grandinei. Antrinės galios tiekimas gali būti gaunamas tik iš pirminės grandinės tiekimo šaltinio. Kai tik srovė teka antrinėje grandinėje, atitinkama srovė teka pirminėje.

Galia perkeliama iš pirminės grandinės į antrinę grandinę nuolat kintančiu magnetiniu lauku, kuris jungia abu. Laminuota šerdis sustiprino lauką, o apvijos susikibimas daro nuorodą kuo arčiau. Gerai suprojektuotame transformatoriuje pačiame transformatoriuje išsklaidoma labai mažai energijos.

Todėl iš transformatoriaus iš antrinės grandinės išimta galia yra beveik tokia pati kaip galios, kurią transformatorius gauna iš pirminės grandinės. Iš tikrųjų galia perduodama iš pirminio maitinimo šaltinio per transformatorių į aparatą, kuris jį naudoja. Transformatoriaus poveikis yra tik pakeisti įtampą, kuria maitinama.

Srovės perduodama grandinė yra nustatoma tiek pagal joje esantį įtampą, tiek joje tekančią srovę. Kadangi antrinės grandinės suvartojama galia yra lygi pirminės grandinės tiekiamai galiai, srovė, reikalinga tam tikram energijos kiekiui perduoti dviejose grandinėse, priklauso nuo įtampos, kuria veikia grandinė.

Todėl santykis tarp pirminės ir antrinės srovės yra atvirkštinis santykis tarp įtampų. Magnetizuojanti srovė yra „tokia maža, kiek tai susiję su galios perdavimo srovėmis, kurios daugeliu atvejų gali būti ignoruojamos.

Nors transformatoriaus apvijos yra labai indukcinės, srovė, kuri jose teka, kai transformatorius yra įkrautas, nebūtinai atsilieka nuo jų įtampos. Pavyzdžiui, jei apkrova antrinėje grandinėje buvo talpinė, tuomet dviejų grandinių srovės sukels jų įtampą.

Pirminės ir antrinės srovės, tokios kaip pirminės ir antrinės įtampos, yra priešfazės. Bet koks antrinis apvijas, sukeltas antrinėje apvijoje, antrinės srovės metu atšaukiamas į priekį nukreiptu emfu, kurį abipusiai sukelia pirmiau minėta apvija. Panašiai ir bet koks pirminis apvijos, sukeltas pirminėje apvijoje, atšaukiamas persiųstai emf, kurią tarpusavyje sukelia antrinė srovė.

Tačiau, jei antrinė apkrova turi atsiliekančią arba pirmaujančią galios koeficientą, šis galios koeficientas perkeliamas iš antrinės grandinės į pirminį. Pirminės ir antrinės srovės lieka anti-fazės, ir kiekviena atsilieka arba veda savo įtampą ta pačia suma.

Svarbu pažymėti, kad magnetizuojanti srovė pirminėje grandinėje, kuri yra indukcinė srovė, turi nedidelį poveikį, nes dėl to bendra pirminė srovė šiek tiek atsilieka nuo antrinės srovės. Todėl transformatoriai prisideda prie atsiliekančio galios faktoriaus duobių sistemoje, tačiau transformatoriaus įtaka galios koeficientui yra gana maža, lyginant su indukcinio variklio, kurį ji tiekia, poveikiui.

Transformatorių priežiūra:

Skirtingai nuo variklių, kadangi transformatoriai neturi judančių dalių, jiems reikia labai mažai priežiūros, jei jie tinkamai suderinami su apkrovos taikymu, o tiekimo ir valdymo sistema yra veiksminga. Tačiau pagrindiniai su transformatorių technine priežiūra susiję uždaviniai pateikti toliau.

Kiekvieno transformatoriaus techninės priežiūros grafiką, nurodantį patikrinimo dažnumą, ir kiekvieną kartą atliekamus patikrinimus nustatys akmens anglių inžinierius, ir tai turi būti atidžiai stebima.

1. Bendra informacija:

Atidžiai patikrinkite transformatorių, kad įsitikintumėte, jog jungtys, apvijos ir šerdis yra geros būklės. Turi būti patikrinta, ar nėra degių transformatorių įtrūkimų ir ar nėra tinkamų tarpų.

2. Temperatūra:

Užregistruokite apvijų temperatūrą, kad transformatorius nebūtų perkaitęs. Temperatūros patikra yra patikimesnė, jei ji atliekama po to, kai transformatorius keletą valandų buvo pilnai pakrautas.

Labiausiai tikėtina, kad perkaitimą sukelia elektros perkrova, tačiau tai taip pat gali atsirasti dėl izoliacijos tarp šerdies laminavimo arba, pripildytoje alyvoje, dėl alyvos sugadinimo, arba dėl to, kad nepavyksta izoliacijos tarp transformatoriaus apvijos sluoksniai ar apsisukimai.

3. Izoliacija:

Reguliariai tikrinkite izoliaciją, kad įsitikintumėte, jog ji nėra fiziškai pablogėjusi, pvz., Kad ji nėra trapi. Išmatuokite izoliacijos varžą tarp pirminių ir antrinių apvijų ir tarp kiekvienos apvijos ir žemės, naudodami tinkamą bandiklį.

Norint išbandyti antrinės apvijos izoliacijos varžą į žemę, būtina pašalinti neutralios taško įžeminimo jungtį, jei tokia yra. Svarbu užtikrinti, kad po bandymo įžeminimo jungtis būtų pakeista.

4. Atsparumas apvijai:

Išmatuokite apvijų atsparumą tiltui ir kartais palyginkite rodmenis su specifikacijoje pateiktomis vertėmis. Žymūs skirtumai nuo numatomos ir nurodytos vertės, ypač jei tai įvyksta tik vienoje apvijos fazėje, rodo gedimą, pvz., Trumpą jungimą tarp posūkių.

5. Naftos lygis:

Atkreipkite dėmesį į alyvos lygį ir prireikus pridėkite šviežią aliejų, kad išlaikytumėte tinkamą lygį. Dėklas ar bakas turi būti tikrinami dėl galimų naftos nuotėkių.

6. Naftos būklė:

Ištirkite alyvą, kad pamatytumėte rogesį. Dumblas bus laikomas lipniu nuosėdu ant apvijų ir bako kraštų. Jo buvimas užkloja apvijas ir neleidžia alyvai atšaldyti. Jei randamas dumblas, transformatorius turi būti nusausintas, kruopščiai išvalytas iš aliejaus ir pripildytas šviežia ir išbandyta alyva.

7. Naftos testai:

Kartą per metus arba dažniau, jei reikia ar abejojama, iš transformatoriaus paimamas aliejaus mėginys ir siunčiamas į laboratoriją bandymui. Bandymai skirti užtikrinti, kad alyva nebūtų absorbuojama vandenyje ir kad ji nebūtų rūgštinga. Alyvos drėgmės buvimas sumažina dielektrinę jėgą ir gali nulemti izoliaciją. Rūgštingumas sukelia koroziją transformatoriaus apvijoje.

8. Breather:

Jei transformatorius yra pripildytas alsuokliu, atkreipkite dėmesį į silikagelio būklę ir atnaujinkite cheminę medžiagą, kai prisotintas. Paprastai silicio gelis dažomas, kad būtų rodomas jo būklė, jis keičiasi nuo mėlynos iki rožinės spalvos, nes jis sugeria drėgmę.