Al món dels transformadors, hi ha diversos tipus i funcions, però per als no professionals, sovint és difícil distingir els límits entretransformadors de potència, transformadors de distribució, transformadors d'aïllament, transformadors rectificadors, itransformadors especials. Aquests noms de vegades es superposen entre si, i de vegades apunten a camps tècnics completament diferents. Un cop hi ha una desviació en la selecció, pot augmentar els costos d'inversió innecessaris i, en casos greus, afectar la seguretat de la font d'alimentació i l'estabilitat del sistema. Aleshores, quines són les diferències bàsiques entre aquests cinc tipus de transformadors? Quins són els seus respectius punts forts i febles? A quins escenaris d'aplicació específics són aplicables?
Comencem pels dos conceptes més bàsics: transformadors de potència i transformadors de distribució. Molta gent confon els dos, però empren diferents missions en el sistema de poder. Els transformadors de potència solen referir-se a equips grans utilitzats en enllaços de transmissió o subestacions regionals per connectar dos nivells de tensió diferents de les xarxes elèctriques, com ara augmentar la tensió de 20 kV a la sortida del generador a 500 kV i enviar-la a línies d'ultra-tensió, o baixar de 220 kV a 110 kV per utilitzar-la a la xarxa elèctrica secundària. La capacitat d'aquests transformadors és generalment gran, que va des de diversos megavolts amperes fins a més d'un gigavolt amperes, amb nivells de tensió de 110 kV, 220 kV, 500 kV i fins i tot superiors. Tenen requisits extremadament estrictes per a la resistència d'aïllament, la impedància de curt-circuit i el nivell de pèrdua. L'avantatge dels transformadors de potència és que poden completar la transmissió d'energia elèctrica de gran capacitat a través dels nivells de tensió amb pèrdues i caigudes de tensió mínimes, i són l'equip principal del sistema elèctric; Els seus inconvenients són la gran mida, el cost elevat, el cicle d'instal·lació llarg i, en general, requereixen instal·lacions especialitzades de transformació d'energia exterior. Els transformadors de distribució funcionen al final de la xarxa de distribució, enfrontats directament als usuaris finals. La seva funció principal és reduir la tensió mitjana de 10 kV o 20 kV a baixa tensió de 400 V, subministrant energia a fàbriques, centres comercials, zones residencials o xarxes elèctriques rurals. La capacitat dels transformadors de distribució és generalment petita, que oscil·la entre 30 kVA i 2500 kVA, amb nivells de tensió majoritàriament inferiors a 35 kV. Els seus avantatges rau en la seva gran quantitat, àmplia distribució, estructura relativament simple i facilitat d'instal·lació de columnes o caixes, que es poden disposar a prop del centre de càrrega; El desavantatge és que el nivell d'eficiència energètica és desigual i que els primers models ineficients (com ara S9 i posteriors) encara funcionen en grans quantitats, la qual cosa provoca pèrdues considerables sense-càrrega. En definitiva, els transformadors de potència s'encarreguen de la transmissió i conversió d'energia elèctrica a la "xarxa troncal", mentre que els transformadors de distribució s'encarreguen de l'alimentació domèstica dels "capil·lars".
Els transformadors d'aïllament han pres una ruta tecnològica completament diferent. No pretén principalment canviar la tensió - la relació de transformació dels transformadors d'aïllament estàndard sol ser 1:1, el que significa que les tensions d'entrada i de sortida són iguals. Quin és, doncs, la importància de la seva existència? La resposta és l'aïllament elèctric i la protecció de seguretat. No hi ha una connexió de circuit directa entre els bobinatges primaris i secundaris del transformador d'aïllament, només es transmet energia a través d'un acoblament magnètic i el costat secundari està suspès sense connexió a terra, de manera que qualsevol persona que entri en contacte amb qualsevol cable del costat secundari no formarà un bucle de corrent amb el terra, eliminant així completament el risc de contacte elèctric. A més, la capa de blindatge de connexió a terra afegida entre el primari i el secundari pot suprimir eficaçment la interferència en mode comú, el soroll d'alta-freqüència i l'impacte de sobretensió a la xarxa elèctrica, proporcionant un entorn d'energia net per a equips de precisió. Els avantatges dels transformadors d'aïllament es reflecteixen principalment en la seguretat i la compatibilitat electromagnètica, especialment adequats per a quiròfans mèdics (formant sistemes informàtics mèdics), centres de dades, laboratoris i armaris de control d'automatització industrial. El seu desavantatge rau en l'augment de la pèrdua d'energia (al voltant de l'1-3%) i els costos de l'equip, i la seva eficiència econòmica per a aplicacions de gran capacitat no és tan bona com els transformadors normals. El rang de capacitat dels transformadors d'aïllament és ampli, que va des de petits transformadors de control amb desenes de volts amperes fins a transformadors d'aïllament industrials amb centenars de kilovolts d'amperes, però generalment no es recomana per a l'aïllament de seguretat pur en aplicacions d'alta potència.
Un transformador rectificador és un equip especialitzat dissenyat específicament per a sistemes d'alimentació de corrent continu. La xarxa elèctrica de CA transmet energia de CA d'ona sinusoïdal, mentre que camps com l'electròlisi electroquímica, el trànsit ferroviari urbà, la regulació de la velocitat del motor de CC i la transmissió de CC d'alt -tensió requereixen una font d'alimentació CC estable, que s'ha de convertir coordinadament per un transformador rectificador i un dispositiu rectificador. La tasca d'un transformador rectificador no és només convertir la tensió de CA al valor requerit per al rectificador, sinó, el que és més important, generar múltiples tensions secundàries amb diferents fases mitjançant un disseny de bobinats de canvi de fase i formar sortides de CC de diversos polsos (com ara 12 polsos, 24 polsos i fins i tot 60 polsos) a través d'un pont rectificador. El benefici directe d'aquest disseny és una reducció significativa dels corrents harmònics injectats a la xarxa i una millora del factor de potència del sistema. L'avantatge dels transformadors rectificadors rau en la seva capacitat per proporcionar solucions d'alimentació eficients i controlables per a càrregues de corrent continu d'alta-potència, alhora que tenen en compte la gestió de la qualitat de l'energia; Els seus desavantatges són l'estructura complexa, el cicle de fabricació llarg i el cost significativament més elevat del bobinatge de canvi de fase{10}}i el sistema de rectificació de múltiples polsos en comparació amb els transformadors normals. En els escenaris aplicables, l'electròlisi d'alumini, la indústria química de clor àlcali, la tracció per ferrocarril, la transmissió de laminació d'acer i les estacions de conversió HVDC són àrees d'aplicació típiques dels transformadors rectificadors.
Els transformadors especials són un concepte molt general que fa referència a diversos tipus de transformadors dissenyats per a entorns industrials específics o funcions especials, a més dels tipus convencionals esmentats anteriorment. Inclou, entre d'altres: un transformador de forn elèctric - que proporciona una font d'alimentació de tensió extremadament baixa (desenes a centenars de volts) i corrent extremadament alta (desenes de milers d'amperes) per a forns d'arc elèctric i forns d'arc submergit, i capaç de regular la tensió de càrrega en un ampli rang per satisfer els diferents requisits de càrrega de les diferents etapes de la fosa; Transformador de prova - utilitzat per a proves d'aïllament i resistència a la tensió d'equips elèctrics d'alta-tensió, amb nivells de tensió de fins a diversos quilovolts i capacitats relativament petites, que solen aparèixer en estructures inflables o submergides en oli; El transformador de tracció - converteix la xarxa elèctrica trifàsica-en una-energia monofàsica adequada per a la xarxa de contactes ferroviaris electrificats, utilitzant mètodes de connexió especials com Scott i Vv per equilibrar les càrregues-trifàsiques; Transformador a prova d'explosió minera-- especialment dissenyat per a entorns explosius com ara mines de carbó subterrànies, la carcassa pot suportar explosions internes sense danys i sense encendre gas extern, amb un nivell de seguretat molt alt. L'avantatge dels transformadors especials rau en la seva adaptabilitat funcional insubstituïble, que pot suportar condicions de treball extremes on els transformadors normals no poden funcionar en absolut; El desavantatge és que els costos de disseny i fabricació són alts, el nivell d'estandardització és baix i la majoria d'ells es produeixen en lots únics o petits, la qual cosa requereix una acumulació tècnica i una experiència d'enginyeria extremadament alta del fabricant.
Després d'ordenar les característiques d'aquests cinc tipus de transformadors, podem aclarir encara més les seves relacions d'inclusió i límits. Els transformadors de potència i els transformadors de distribució es classifiquen des de la perspectiva de l'estructura de la xarxa elèctrica i tots dos pertanyen a l'àmplia categoria de transformadors de potència; Els transformadors d'aïllament, els transformadors rectificadors i diversos transformadors especials s'entrecreuen amb els primers en termes de funcionalitat o àrees d'aplicació -, per exemple, un transformador rectificador també pot ser un transformador de potència si s'utilitza en una subestació per proporcionar potència del rectificador per a la transmissió de CC; Un transformador d'aïllament també pot ser un transformador de distribució si també fa la funció d'aïllament al circuit de distribució. Tanmateix, des d'una perspectiva de disseny típica, cada categoria té el seu propi escenari preferit que no es pot confondre: quan és necessari construir una xarxa de transmissió o una subestació regional, s'ha de donar prioritat als transformadors de potència; Quan cal subministrar energia a zones residencials o petits usuaris industrials, els transformadors de distribució són l'opció més econòmica; Quan s'enfronten a requisits estrictes de seguretat i anti-interferències en zones interiors densament poblades o equips de precisió, els transformadors d'aïllament són una configuració indispensable; Quan un projecte requereix milers d'amperes o fins i tot un corrent continu més gran, els transformadors rectificadors són l'únic camí tècnic factible; Quan es trobi amb condicions de treball especials, com ara fosa, proves, tracció o prevenció d'explosions de mines, s'ha de buscar ajuda amb transformadors especials.
Com a personal de comerç exterior de les empreses de fabricació de transformadors, quan s'enfronten a diferents requisits del projecte dels clients estrangers, primer haurien d'ajudar els clients a aclarir el nivell del sistema d'alimentació (xarxa de transmissió, xarxa de distribució, usuaris finals), les característiques de càrrega (AC o DC, estat estacionari o impacte, si conté components no lineals), la sensibilitat a la seguretat i l'entorn electromagnètic, i si hi ha condicions especials, com ara l'explosió, l'ambient d'explosió, la temperatura alta. Només aclarint aquests problemes un per un podem seleccionar el producte que realment s'ajusta als requisits del projecte entre els cinc tipus de potència, distribució, aïllament, rectificació i transformadors especials. Tenint en compte tot el mercat d'equips elèctrics, no hi ha cap transformador que pugui dominar el món - és precisament a causa d'aquests dissenys diferenciats que la vasta xarxa elèctrica de la societat moderna pot funcionar de manera segura, eficient i estable.
