Un transformateur de sous-station est un composant crucial du système d'alimentation électrique, jouant un rôle vital dans la intensification ou la décharge de tension pour assurer une transmission et une distribution de puissance efficaces et sûres. En tant que fournisseur de transformateur de sous-station leader, je suis ravi de partager avec vous comment ces appareils remarquables fonctionnent.
Le principe de base d'un transformateur
Au cœur d'un transformateur de sous-station se trouve le principe de l'induction électromagnétique, qui a été découverte par Michael Faraday en 1831. Selon ce principe, un champ magnétique changeant peut induire une force électromotive (EMF) dans un conducteur voisin. Dans un transformateur, ce principe est utilisé pour transférer l'énergie électrique d'un circuit à un autre via un champ magnétique, sans aucune connexion électrique directe entre les deux circuits.
Un transformateur se compose de deux ou plusieurs bobines de fil, appelées enroulements, qui sont enroulées autour d'un noyau commun composé d'un matériau magnétique comme le fer. L'enroulement connecté à la source d'alimentation est appelé l'enroulement primaire, tandis que l'enroulement connecté à la charge est appelé l'enroulement secondaire. Lorsqu'un courant alternatif (AC) traverse l'enroulement primaire, il crée un champ magnétique changeant dans le noyau. Ce champ magnétique changeant induit alors un FEM dans l'enroulement secondaire, ce qui fait couler un courant alternatif dans le circuit secondaire.
Étape - Transformateurs de haut en haut
Les transformateurs de sous-station peuvent être classés en transformateurs étape-up et transformateurs à pas en fonction de leur fonction.
Étape - transformateurs
Dans une usine de production d'électricité, l'électricité est généralement générée à une tension relativement basse, généralement dans la plage de 11 kV à 33 kV. Cependant, pour la transmission de puissance à longue distance, il est plus efficace de transmettre l'électricité à des tensions élevées, généralement dans la plage de 110 kV à 765 kV. En effet, la perte de puissance dans une ligne de transmission est proportionnelle au carré du courant qui le traverse (p = i²r, où p est la perte de puissance, i est le courant et r est la résistance de la ligne). En augmentant la tension et en réduisant le courant, la perte de puissance peut être considérablement réduite.
Un transformateur étape-UP est utilisé pour augmenter la tension de la tension du générateur à la tension de transmission. Le nombre de virages dans l'enroulement secondaire d'un transformateur étape-UP est supérieur au nombre de virages dans l'enroulement primaire. Selon l'équation du transformateur, V₁ / V₂ = N₁ / N₂, où V₁ et V₂ sont respectivement les tensions dans les enroulements primaires et secondaires, et N₁ et N₂ sont le nombre de virages dans les enroulements primaires et secondaires respectivement. Donc, lorsque n₂> n₁, v₂> v₁.
Transformers de pas
À l'extrémité de réception de la ligne de transmission, l'électricité à haute tension doit être retirée à une tension inférieure pour la distribution aux consommateurs. La tension est d'abord retirée de la tension de transmission à une tension sous-transmission (par exemple, 33 kV ou 66 kV) à une sous-station primaire. Ensuite, dans une sous-station de distribution, la tension est en outre remise à une tension d'utilisation, telle que 400 V pour les applications industrielles et commerciales à trois phases ou 230 V pour les applications résidentielles à phase unique.
Un transformateur étape - vers le bas a moins de virages dans l'enroulement secondaire que dans l'enroulement primaire. En utilisant à nouveau l'équation du transformateur, lorsque N₂ <n₁, V₂ <V₁.
Composants d'un transformateur de sous-station
Un transformateur de sous-station est un dispositif complexe composé de plusieurs composants clés:
Cœur
Le noyau est fait d'un matériau magnétique, généralement des feuilles en acier en silicium laminé. La plastification du noyau aide à réduire les pertes de courant de Foucault, qui sont causées par les courants induits circulant dans le noyau. Le noyau fournit un chemin de réticence faible pour le flux magnétique, assurant un transfert d'énergie efficace entre les enroulements primaires et secondaires.
Enroulements
Les enroulements sont faits de conducteurs de cuivre ou d'aluminium élevés. Ils sont soigneusement conçus et isolés pour résister aux hautes tensions et aux courants. Les enroulements primaires et secondaires sont enroulés autour du noyau dans une configuration spécifique pour atteindre le rapport de transformation de tension souhaité.
Réservoir
Les enroulements et le noyau du transformateur sont immergés dans un réservoir rempli d'huile isolante. L'huile isolante sert deux objectifs principaux: il fournit une isolation électrique entre les enroulements et le noyau, et il aide à dissiper la chaleur générée pendant le fonctionnement du transformateur. Le réservoir est généralement en acier et est conçu pour être fuit.
Circuit de refroidissement
Pendant le fonctionnement, un transformateur génère de la chaleur en raison des pertes des enroulements et du noyau. Pour éviter la surchauffe, un système de refroidissement est nécessaire. Il existe plusieurs types de systèmes de refroidissement, y compris l'huile - l'air naturel - naturel (onan), huile - air naturel - forcé (onaf), huile - air forcé - forcé (OFAF) et eau forcée - forcée (OFWF). Le choix du système de refroidissement dépend de la taille et de la notation du transformateur.
Changeur de robinet
Un changeur de robinet est utilisé pour ajuster le rapport de tension du transformateur. Il permet un réglage fin de la tension de sortie pour compenser les variations de la tension d'entrée ou des modifications de la charge. Il existe deux types de changeurs de robinet: ON - Changers de tapisseurs (OLTC) et OFF-Charges Changers (OLTC). Les changeurs de robinet de chargement peuvent être utilisés pendant que le transformateur est sous tension, tandis que les changeurs de papée de chargement exigent que le transformateur soit élégant pour le réglage.
Le processus de travail d'un transformateur de sous-station
Lorsque l'enroulement primaire d'un transformateur de sous-station est connecté à une source d'alimentation CA, un courant alternatif traverse l'enroulement primaire. Ce courant crée un champ magnétique dans le noyau, qui varie en amplitude et en direction avec la fréquence de l'alimentation AC.
Le champ magnétique changeant dans le noyau induit un FMF dans l'enroulement secondaire selon la loi de Faraday sur l'induction électromagnétique. L'ampleur de l'EMF induite dans l'enroulement secondaire dépend du nombre de virages dans l'enroulement secondaire, du taux de variation du flux magnétique et des propriétés magnétiques du noyau.
Comme l'enroulement secondaire est connecté à une charge, l'EMF induit fait circuler un courant alternatif dans le circuit secondaire. La puissance transférée du circuit primaire vers le circuit secondaire est donnée par P₁ = P₂ (pertes de négligence), où P₁ est la puissance dans le circuit primaire et P₂ est la puissance du circuit secondaire. Puisque p = vi, si la tension est intensifiée dans l'enroulement secondaire, le courant dans l'enroulement secondaire sera réduit proportionnellement, et vice versa.
Nos offres en tant que fournisseur de transformateur de sous-station
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Références
- Systèmes d'alimentation électrique: analyse et contrôle par Claudio A. Cañizares
- Ingénierie du système d'alimentation par Nagrath et Kothari
- Transformers: Conception, technologie et application par Badrul H. Chowdhury