Vo svete transformátorov existujú rôzne typy a funkcie, ale pre neprofesionálov je často ťažké rozlíšiť hranice medzivýkonové transformátory, distribučné transformátory, izolačné transformátory, usmerňovacie transformátoryašpeciálne transformátory. Tieto názvy sa niekedy prelínajú a niekedy poukazujú na úplne odlišné technické oblasti. Ak dôjde k odchýlke vo výbere, môže to zvýšiť zbytočné investičné náklady a v závažných prípadoch ovplyvniť bezpečnosť napájania a stabilitu systému. Aké sú teda hlavné rozdiely medzi týmito piatimi typmi transformátorov? Aké sú ich silné a slabé stránky? Na aké konkrétne scenáre aplikácie sú použiteľné?
Začnime dvoma najzákladnejšími pojmami: výkonové transformátory a distribučné transformátory. Mnoho ľudí si ich zamieňa, ale v energetickom systéme vykonávajú rôzne úlohy. Výkonové transformátory zvyčajne označujú veľké zariadenia používané v prenosových vedeniach alebo regionálnych rozvodniach na prepojenie dvoch rôznych napäťových úrovní elektrických sietí, ako je zvýšenie napätia 20 kV na výstupe generátora na 500 kV a jeho odoslanie do vedení ultra{4}}vysokého napätia alebo zníženie 220 kV na 110 kV na použitie v sekundárnych energetických sieťach. Kapacita takýchto transformátorov je vo všeobecnosti veľká, od niekoľkých megavoltových ampérov po viac ako jeden gigavoltový ampér, s napäťovými úrovňami 110 kV, 220 kV, 500 kV a ešte vyššími. Majú mimoriadne prísne požiadavky na pevnosť izolácie, impedanciu skratu{12}}a úroveň strát. Výhodou výkonových transformátorov je, že dokážu dokončiť prenos veľkokapacitnej elektrickej energie naprieč napäťovými úrovňami s minimálnymi stratami a poklesom napätia a sú nosným zariadením energetického systému; Jeho nevýhodami sú veľké rozmery, vysoké náklady, dlhý inštalačný cyklus a zvyčajne vyžadujú špecializované vonkajšie zariadenia na transformáciu energie. Distribučné transformátory pracujú na konci distribučnej siete priamo proti koncovým užívateľom. Ich hlavnou funkciou je zníženie stredného napätia 10 kV alebo 20 kV na nízke napätie 400 V, čím poskytujú energiu továrňam, nákupným centrám, obytným oblastiam alebo vidieckym rozvodným sieťam. Kapacita distribučných transformátorov je vo všeobecnosti malá, pohybuje sa od 30 kVA do 2500 kVA, s napäťovými hladinami väčšinou pod 35 kV. Jeho výhody spočívajú vo veľkom množstve, širokej distribúcii, relatívne jednoduchej konštrukcii a jednoduchosti inštalácie stĺpov alebo boxov, ktoré môžu byť usporiadané blízko ťažiska nákladu; Nevýhodou je, že úroveň energetickej účinnosti je nerovnomerná a skoré neefektívne modely (ako S9 a nižšie) stále fungujú vo veľkých množstvách, čo vedie k značným stratám bez{25}}zaťaženia. Stručne povedané, výkonové transformátory sú zodpovedné za prenos a premenu elektrickej energie v "chrbticovej sieti", zatiaľ čo distribučné transformátory sú zodpovedné za napájanie "kapilár" pre domácnosť.
Izolačné transformátory sa vydali úplne inou technologickou cestou. Primárnym cieľom nie je zmeniť napätie - transformačný pomer štandardných izolačných transformátorov je zvyčajne 1:1, čo znamená, že vstupné a výstupné napätie je rovnaké. Aký je teda význam jeho existencie? Odpoveďou je elektrická izolácia a bezpečnostná ochrana. Medzi primárnym a sekundárnym vinutím izolačného transformátora nie je žiadne priame obvodové prepojenie, iba energia sa prenáša cez magnetickú väzbu a sekundárna strana je zavesená bez uzemnenia, takže ktokoľvek, kto príde do kontaktu s akýmkoľvek vodičom len na sekundárnej strane, nevytvorí prúdovú slučku so zemou, čím sa úplne eliminuje riziko elektrického kontaktu. Okrem toho môže uzemňovacia tieniaca vrstva pridaná medzi primárnu a sekundárnu časť účinne potlačiť rušenie v bežnom režime, vysoko-frekvenčný šum a nárazový náraz v rozvodnej sieti, čím poskytuje čisté napájacie prostredie pre presné zariadenia. Výhody izolačných transformátorov sa prejavujú najmä v bezpečnosti a elektromagnetickej kompatibilite, vhodné najmä pre medicínske operačné sály (tvoriace medicínske IT systémy), dátové centrá, laboratóriá a riadiace skrine priemyselnej automatizácie. Jeho nevýhoda spočíva vo zvýšených energetických stratách (asi 1-}3%) a nákladoch na vybavenie a jeho ekonomická účinnosť pre veľkokapacitné aplikácie nie je taká dobrá ako bežné transformátory. Rozsah kapacity izolačných transformátorov je široký, od malých riadiacich transformátorov s desiatkami volt ampérov až po priemyselné izolačné transformátory so stovkami kilovolt ampérov, ale vo všeobecnosti sa neodporúča pre čisto bezpečnostnú izoláciu vo vysokovýkonných aplikáciách.
Usmerňovací transformátor je špecializované zariadenie navrhnuté špeciálne pre systémy napájania jednosmerným prúdom. Sieťová sieť striedavého prúdu prenáša sínusový prúd striedavého prúdu, zatiaľ čo polia ako elektrochemická elektrolýza, mestská železničná doprava, regulácia otáčok motora jednosmerným prúdom a vysokonapäťový prenos jednosmerného prúdu vyžadujú stabilný zdroj jednosmerného prúdu, ktorý musí byť koordinovaný pomocou usmerňovacieho transformátora a usmerňovacieho zariadenia. Úlohou usmerňovacieho transformátora nie je len konvertovať striedavé napätie na požadovanú hodnotu pre usmerňovač, ale čo je dôležitejšie, generovať viacero sekundárnych napätí s rôznymi fázami prostredníctvom konštrukcie vinutia s fázovým{3}}posuvom a vytvárať viacimpulzové jednosmerné výstupy (napríklad 12 impulzov, 24 impulzov a dokonca 60 impulzov) cez usmerňovací mostík. Priamym prínosom tohto dizajnu je výrazné zníženie harmonických prúdov vstrekovaných do siete a zlepšenie účinníka systému. Výhoda usmerňovacích transformátorov spočíva v ich schopnosti poskytovať efektívne a kontrolovateľné napájacie riešenia pre vysokovýkonné jednosmerné záťaže, pričom zohľadňujú aj riadenie kvality napájania; Jeho nevýhodou je zložitá štruktúra, dlhý výrobný cyklus a výrazne vyššia cena vinutia s fázovým{10}}posuvom a viacimpulzového usmerňovacieho systému v porovnaní s bežnými transformátormi. V aplikovateľných scenároch sú typickými oblasťami použitia usmerňovacích transformátorov elektrolýza hliníka, alkalický chemický priemysel s chlórom, koľajová trakcia, oceľová valivá prevodovka a meniče HVDC.
Špeciálne transformátory sú vysoko všeobecným pojmom, ktorý sa vzťahuje na rôzne typy transformátorov navrhnutých pre špecifické priemyselné prostredia alebo špeciálne funkcie, okrem konvenčných typov uvedených vyššie. Zahŕňa okrem iného: transformátor elektrickej pece - poskytujúci extrémne nízke napätie (desiatky až stovky voltov) a extrémne vysoký prúd (desiatky tisíc ampérov) napájanie elektrických oblúkových pecí a pecí s ponoreným oblúkom a schopné regulácie napätia pri záťaži v širokom rozsahu, aby vyhovovalo rôznym požiadavkám na zaťaženie v rôznych fázach tavenia; Skúšobný transformátor - používaný na testovanie izolácie a napäťovej odolnosti vysokonapäťových-elektrických zariadení s úrovňami napätia do niekoľkých kilovoltov a relatívne malými kapacitami, ktoré sa zvyčajne vyskytujú v konštrukciách ponorených do oleja alebo v nafukovacích konštrukciách; Trakčný transformátor - premieňa troj{5}}fázovú elektrickú sieť na jednofázovú-elektrickú energiu vhodnú pre elektrifikovanú železničnú kontaktnú sieť pomocou špeciálnych spôsobov pripojenia, ako sú Scott a Vv, na vyváženie trojfázových záťaží; Banský{8}}transformátor odolný proti výbuchu - špeciálne navrhnutý pre výbušné prostredia, ako sú podzemné uhoľné bane, plášť odolá vnútorným výbuchom bez poškodenia a bez zapálenia vonkajšieho plynu, s veľmi vysokou úrovňou bezpečnosti. Výhoda špeciálnych transformátorov spočíva v ich nenahraditeľnej funkčnej prispôsobivosti, ktoré znesú extrémne pracovné podmienky, kde bežné transformátory nedokážu pracovať vôbec; Nevýhodou sú vysoké konštrukčné a výrobné náklady, nízka úroveň štandardizácie a väčšina z nich sa vyrába v jednotlivých alebo malých sériách, čo si vyžaduje extrémne vysokú technickú akumuláciu a inžinierske skúsenosti výrobcu.
Po vytriedení charakteristík týchto piatich typov transformátorov môžeme ďalej objasniť ich inklúzne vzťahy a hranice. Výkonové transformátory a distribučné transformátory sú klasifikované z hľadiska štruktúry elektrickej siete a oba patria do širokej kategórie výkonových transformátorov; Izolačné transformátory, usmerňovacie transformátory a rôzne špeciálne transformátory sa pretínajú s prvými z hľadiska funkčnosti alebo oblastí použitia -, napríklad usmerňovací transformátor môže byť aj výkonový transformátor, ak sa používa v rozvodni na zabezpečenie výkonu usmerňovača pre jednosmerný prenos; Oddeľovacím transformátorom môže byť aj distribučný transformátor, ak plní aj oddeľovaciu funkciu v distribučnom obvode. Avšak z pohľadu typického návrhu má každá kategória svoj vlastný preferovaný scenár, ktorý nemožno zamieňať: keď je potrebné vybudovať prenosovú sieť alebo regionálnu rozvodňu, mali by sa uprednostniť výkonové transformátory; Ak je potrebné zabezpečiť napájanie obytným oblastiam alebo malým priemyselným používateľom, distribučné transformátory sú najekonomickejšou voľbou; Keď čelíme prísnym požiadavkám na bezpečnosť a zamedzenie-rušenia v husto obývaných vnútorných priestoroch alebo presných zariadeniach, sú izolačné transformátory nevyhnutnou konfiguráciou; Keď projekt vyžaduje tisíce ampérov alebo dokonca väčší jednosmerný prúd, usmerňovacie transformátory sú jedinou realizovateľnou technickou cestou; Keď sa stretnete so špeciálnymi pracovnými podmienkami, ako je tavenie, testovanie, trakcia alebo predchádzanie výbuchu mín, je potrebné vyhľadať pomoc špeciálnych transformátorov.
Ako pracovníci zahraničného obchodu podnikov na výrobu transformátorov, keď čelia rôznym projektovým požiadavkám od zahraničných zákazníkov, by mali zákazníkom najprv pomôcť objasniť úroveň systému napájania (prenosová sieť, distribučná sieť, koncoví používatelia), charakteristiky záťaže (AC alebo DC, ustálený stav alebo náraz, či obsahuje nelineárne komponenty), citlivosť na bezpečnosť a elektromagnetické prostredie a či sú v prostredí staveniska špeciálne podmienky, ako je explózia, vysoká teplota a prach. Iba objasnením týchto problémov jeden po druhom môžeme vybrať produkt, ktorý skutočne zodpovedá požiadavkám projektu, spomedzi piatich typov výkonových, distribučných, izolačných, usmerňovacích a špeciálnych transformátorov. Keď sa pozrieme na celý trh s energetickými zariadeniami, neexistuje žiadny transformátor, ktorý by mohol dominovať svetu - práve vďaka týmto diferencovaným dizajnom môže rozsiahla elektrická sieť modernej spoločnosti fungovať bezpečne, efektívne a stabilne.
