De kracht achter het elektriciteitsnet: een uitgebreide gids voor drie-{0}}transformatoren
De drie-fasetransformator vormt werkelijk de ruggengraat van de huidige elektriciteitsnetten. Het verplaatst elektrische energie tussen circuits met behulp van elektromagnetische inductie, en doet dit met drie wisselstromen die perfect synchroon blijven-elk ongeveer 120 graden verschoven ten opzichte van de andere. In duidelijke bewoordingen: vergeleken met een-fasige opstellingen is drie-stroom doorgaans efficiënter en geeft nutsbedrijven en grote industrieën de stabiliteit die ze nodig hebben.
(Klik op de afbeelding voor meer informatie.)
Kernconstructie (hoe het is gebouwd)
De meeste drie-fasetransformatoren hebben een aantal veelvoorkomende ontwerpen:
Kern-type
Deze heeft drie verticale kernledematen, allemaal met elkaar verbonden door bovenste en onderste jukken. Het is populair, vooral voor hoogspanningstransmissie-, omdat het relatief compact en praktisch is.
Shell-type
Hier wikkelt de magnetische kern zich feitelijk rond de
wikkelingen. Dat ontwerp staat erom bekend dat het een sterkere mechanische bescherming biedt, wat in reële- omstandigheden van groot belang kan zijn.
Drie-fasenbank
In plaats van één grote drie-fase-eenheid, zie je drie afzonderlijke enkel-fasige transformatoren gegroepeerd. Een leuk (en soms nuttig) voordeel is dat als één eenheid uitvalt, de andere twee mogelijk op een lagere capaciteit blijven werken.-Dit wordt vaak een open-delta-opstelling genoemd.
Wikkelverbindingen (de "bedradingsstijl" is belangrijk)
Hoe de wikkelingen zijn aangesloten, heeft veel te maken met hoe de transformator zich gedraagt
voedingssysteem:
Delta (△)
Bij een deltaschakeling vormen de wikkelingen een gesloten lus. Delta is sterk en kan goed omgaan met situaties met hoge stromingen. Het kan er ook voor zorgen dat bepaalde harmonische problemen beter worden ‘beperkt’ dan sommige alternatieven.
Ster (Y)
Bij een ster- (of Y-)verbinding komen de wikkelingen samen op een gemeenschappelijk neutraal punt. Dat is het onderdeel waarmee je aarding kunt uitvoeren en een neutrale draad levert, wat vooral handig is voor het voeden van veel een-fasige belastingen-zoals je zou zien in residentiële systemen.
Gemeenschappelijke standaardverbindingscombinaties:
Yd11: Hoog-sterspanning, laag-delta; lage spanning loopt 30 graden achter op hoge spanning. Typisch voor step-down-transformatoren, zoals 110 kV/10 kV-systemen.
Jyn0: Beide kanten ster, lage-nulleider geaard. De keuze voor distributietransformatoren (10 kV/0,4 kV, 380/220 V).
Dyn11: Hoog-spanningsdelta, laag-ster met geaarde nulleider. Populair in stedelijke netwerken omdat het harmonischen heel goed temt.
Jj0: Ster aan beide kanten, neutraal, meestal ongeaard. Meestal voor kleine transformatoren met laag-vermogen.
Waarom één drie-fasetransformator in plaats van drie enkelvoudige transformatoren?
Je zou drie een{0}}fasige transformatoren kunnen gebruiken, maar ingenieurs doen dat meestal niet-omdat het meestal alleen maar meer gedoe en kosten met zich meebrengt. Een drie-fasige transformator wint doorgaans om een aantal redenen:
Efficiëntie: Er wordt in totaal minder koper en staal gebruikt, dus de energieverliezen zijn doorgaans lager.
Kleinere voetafdruk: Minder ruimte, minder complexiteit van de installatie, eenvoudiger logistiek (vooral als u te maken heeft met nutsvoorzieningen).
Kosten: In veel gevallen komt het ongeveer 15-20% goedkoper uit dan drie afzonderlijke transformatoren met hetzelfde gecombineerde vermogen. Geen klein verschil eerlijk gezegd.
Bescherming en koeling (in leven houden)
Stroomtransformatoren zijn gebouwd om zware lasten aan te kunnen, maar ze hebben nog steeds bescherming nodig-omdat interne fouten snel vervelend kunnen worden. Veel voorkomende beveiligingen en koelmethoden zijn onder meer:
Isolerende olie: Dit spul heeft een dubbele functie. Het koelt de transformator en fungeert tevens als elektrische isolator (zodat het systeem veilig blijft).
Buchholz-estafette: Een veiligheidsapparaat dat let op gasophoping of oliepieken, wat kan gebeuren als er binnenin iets misgaat.
Radiatoren en/of ventilatoren: Wanneer de transformator hard werkt, loopt de warmte snel op. Deze helpen die warmte af te voeren, zodat het apparaat langer meegaat.
