Apa itu pengubah kuasa dan bagaimana ia berfungsi?

Dalam beberapa artikel sebelumnya, kami telah membincangkan mengenai asas pengubah dan jenisnya. Salah satu Transformer yang penting dan biasa digunakan ialah Power transformer. Ini digunakan secara meluas untuk meningkatkan dan menurunkan voltan di stesen jana kuasa elektrik dan stesen pengedaran (atau pencawang) masing-masing.

Sebagai contoh, pertimbangkan gambarajah blok yang ditunjukkan di atas. Di sini transformer kuasa digunakan dua kali semasa menyampaikan kuasa elektrik kepada pengguna yang berada jauh dari stesen jana.

Kali pertama adalah di stesen jana kuasa untuk meningkatkan voltan yang dihasilkan oleh penjana angin.
Yang kedua adalah di stesen pengedaran (atau pencawang) untuk menurunkan voltan yang diterima di hujung talian penghantaran.

Kehilangan Kuasa di Talian Penghantaran

Terdapat banyak sebab untuk menggunakan pengubah daya dalam sistem kuasa elektrik. Tetapi salah satu sebab yang paling penting dan sederhana untuk menggunakan pengubah daya adalah untuk mengurangkan kehilangan kuasa semasa penghantaran kuasa elektrik.

Sekarang mari kita lihat bagaimana kehilangan kuasa dikurangkan dengan menggunakan pengubah kuasa:

Pertama, persamaan kehilangan kuasa P = I * I * R.

Di sini I = arus melalui konduktor dan R = Rintangan konduktor.

Jadi, kehilangan kuasa berkadar terus dengan kuasa dua arus yang mengalir melalui konduktor atau saluran penghantaran. Oleh itu, turunkan magnitud arus yang melalui konduktor semakin rendah kehilangan kuasa.

Bagaimana kita akan memanfaatkan teori ini dijelaskan di bawah:

Katakan voltan awal = 100V dan tarikan beban = 5A & kuasa dihantar = 500watt. Kemudian talian penghantaran di sini harus membawa arus magnitud 5A dari sumber ke beban. Tetapi jika kita menaikkan voltan pada tahap awal hingga 1000V maka saluran transmisi hanya perlu membawa 0.5A untuk memberikan daya 500Watt yang sama.
Oleh itu, kami akan meningkatkan voltan pada permulaan saluran penghantaran menggunakan pengubah kuasa dan menggunakan pengubah kuasa lain untuk menurunkan voltan di hujung talian penghantaran.
Dengan persediaan ini, besarnya aliran arus melalui saluran transmisi 100 + Kilometer dikurangkan dengan ketara sekali gus mengurangkan kehilangan kuasa semasa penghantaran.

Perbezaan antara Power Transformer dan Distribution Transformer

Transformer kuasa biasanya dikendalikan dalam beban penuh kerana ia dirancang untuk mempunyai kecekapan tinggi pada beban 100%. Sebaliknya, pengubah Distribusi mempunyai kecekapan tinggi apabila beban tetap antara 50% dan 70%. Jadi, transformer pengedaran tidak sesuai untuk dijalankan pada beban 100% secara berterusan.
Oleh kerana transformer kuasa membawa voltan tinggi semasa step-up dan step-down, belitan mempunyai penebat yang tinggi jika dibandingkan dengan transformer pengedaran dan transformer instrumen.
Kerana mereka menggunakan penebat tahap tinggi, ukurannya sangat besar dan juga sangat berat.
Oleh kerana transformer kuasa biasanya tidak disambungkan ke kediaman secara langsung, mereka mengalami lebih sedikit turun naik beban, sementara yang lain mempunyai pengubah pengedaran mengalami turun naik beban berat.
Ini dimuat sepenuhnya selama 24 jam sehari, jadi kehilangan tembaga dan besi berlaku sepanjang hari dan mereka tetap sama sepanjang masa.
Ketumpatan fluks dalam Transformer Daya lebih tinggi daripada Transformer Pengedaran.

Prinsip Kerja Transformer Kuasa

Transformer kuasa berfungsi berdasarkan prinsip 'undang-undang aruhan elektromagnetik Faraday'. Ini adalah undang-undang asas elektromagnetisme yang menerangkan prinsip kerja induktor, motor, penjana, dan transformer elektrik.

Undang-undang menyatakan ' Apabila gelung tertutup atau konduktor terpendek dibawa dekat medan magnet yang berbeza maka aliran arus dihasilkan dalam gelung tertutup' .

Untuk memahami undang-undang dengan lebih baik, marilah kita membincangkannya dengan lebih terperinci. Pertama, mari kita pertimbangkan senario di bawah.

Pertimbangkan magnet kekal dan konduktor didekat antara satu sama lain terlebih dahulu.

Kemudian konduktor dilitar pintas di kedua-dua hujungnya menggunakan wayar seperti yang ditunjukkan dalam gambar.
Dalam hal ini, tidak akan ada arus arus di konduktor atau gelung kerana medan magnet yang memotong gelung tidak bergerak dan seperti yang disebutkan dalam undang-undang, hanya medan magnet yang berubah-ubah atau berubah dapat memaksa arus dalam gelung.
Jadi dalam kes pertama medan magnet pegun, tidak akan ada aliran sifar pada gelung konduktor.

maka medan magnet memotong gelung terus berubah. Oleh kerana terdapat medan magnet yang berbeza-beza dalam hal ini, undang-undang Faraday akan dimainkan dan dengan demikian kita dapat melihat aliran arus dalam gelung konduktor.

Seperti yang anda lihat dalam gambar, setelah magnet bergerak bolak-balik kita dapat melihat arus 'I' yang mengalir melalui konduktor dan gelung tertutup.

untuk menggantikannya dengan sumber medan magnet yang berbeza seperti di bawah.

Kini sumber voltan bolak-balik dan konduktor digunakan untuk menghasilkan medan magnet yang berbeza-beza.
Setelah gelung konduktor mendekati jarak medan magnet, maka kita dapat melihat EMF dihasilkan di seberang konduktor. Kerana EMF yang disebabkan ini, kita akan mempunyai arus 'I'.
Besarnya voltan teraruh berkadar dengan kekuatan medan yang dialami oleh gelung kedua, jadi semakin tinggi kekuatan medan magnet, semakin tinggi aliran arus dalam gelung tertutup.

Walaupun mungkin menggunakan satu konduktor yang disediakan untuk memahami hukum Faraday. Tetapi untuk prestasi praktikal yang lebih baik lebih baik menggunakan gegelung di kedua-dua belah pihak.

Di sini, arus bolak mengalir melalui gegelung utama1 yang menghasilkan medan magnet yang berbeza di sekitar gegelung konduktor. Dan apabila gegelung2 memasuki julat medan magnet yang dihasilkan oleh gegelung1 maka voltan EMF dihasilkan melintasi gegelung2 kerana undang-undang aruhan elektromagnetik Faraday. Oleh kerana voltan dalam gegelung 2 arus 'I' mengalir melalui litar tertutup sekunder.

Sekarang anda harus ingat bahawa kedua gegelung digantung di udara sehingga medium konduksi yang digunakan oleh medan magnet adalah udara. Dan udara mempunyai daya tahan yang lebih tinggi berbanding dengan logam dalam hal pengaliran medan magnet, jadi jika kita menggunakan logam atau teras ferit untuk bertindak sebagai media medan elektromagnetik maka kita dapat mengalami induksi elektromagnetik dengan lebih mendalam.

Jadi sekarang mari kita ganti medium udara dengan medium besi untuk pemahaman lebih lanjut.

Seperti yang ditunjukkan pada gambar, kita dapat menggunakan besi atau inti ferit untuk mengurangkan kehilangan fluks magnetik semasa penghantaran daya dari satu gegelung ke gegelung yang lain. Selama ini fluks magnetik yang bocor ke atmosfer akan jauh lebih rendah daripada saat kita menggunakan medium udara kerana inti merupakan konduktor medan magnet yang sangat baik.

Setelah medan dihasilkan oleh gegelung1 ia akan mengalir melalui teras besi yang mencapai gegelung2 dan kerana pada masa ini gegelung hukum2 menghasilkan EMF yang akan dibaca oleh galvanometer yang dihubungkan melintasi gegelung2.

Sekarang jika anda memerhatikan dengan teliti, anda akan mendapati persediaan ini serupa dengan pengubah fasa tunggal. Dan ya, setiap pengubah yang ada pada hari ini berfungsi berdasarkan prinsip yang sama.

Sekarang mari kita lihat pembinaan transformer tiga fasa yang dipermudahkan.

Transformer Tiga Fasa

Kerangka pengubah dirancang dengan meletakkan kepingan logam berlapis yang digunakan untuk membawa fluks magnet. Dalam rajah, anda dapat melihat kerangka dicat kelabu. Kerangka mempunyai tiga lajur di mana belitan tiga fasa dililit.
Penggulungan voltan rendah dililitkan terlebih dahulu dan dililitkan lebih dekat ke inti sementara belitan voltan lebih tinggi dililit di atas belitan voltan bawah. Ingatlah, kedua belitan dipisahkan oleh lapisan penebat.
Di sini setiap lajur mewakili satu fasa, jadi untuk tiga lajur, kita mempunyai penggulungan tiga fasa.
Keseluruhan penyediaan rangka dan penggulungan ini direndam dalam tangki tertutup yang diisi dengan minyak industri untuk kekonduksian dan pengasingan haba yang lebih baik.
Selepas penggulungan, terminal akhir semua enam gegelung dibawa keluar dari tangki tertutup melalui penebat HV.
Terminal dipasang pada jarak yang cukup jauh antara satu sama lain untuk mengelakkan lonjakan percikan api.

Ciri-ciri Power Transformer

Kuasa Dinilai	3 MVA hingga 200 MVA
Voltan Utama biasanya	11, 22, 33, 66, 90, 132, 220 kV
Voltan Sekunder biasanya	3.3, 6.6, 11, 33, 66, 132 kV atau spesifikasi tersuai
Fasa	Transformer tunggal atau tiga fasa
Kekerapan dinilai	50 atau 60 Hz
Mengetuk	Penukar ketuk beban atau muat turun
Kenaikan suhu	60 / 65C atau spesifikasi tersuai
Jenis penyejukan	ONAN (minyak udara semula jadi semula jadi) atau jenis penyejukan lain seperti KNAN (maksimum 33kV) berdasarkan permintaan
Radiator	Panel radiator penyejuk yang dipasang di tangki
Kumpulan vektor	Dyn11 atau kumpulan vektor lain mengikut IEC 60076
Peraturan voltan	Melalui penukar ketuk on-load (dengan relay AVR sebagai standard)
Terminal HV & LV	Jenis kotak kabel udara (maksimum 33kV) atau sesendal terbuka
Pemasangan	Dalaman atau Luaran
Tahap bunyi	Seperti di ENATS 35 atau NEMA TR1

Aplikasi Pemindahan Kuasa

Transformer kuasa digunakan terutamanya dalam penjanaan kuasa elektrik dan di stesen pengedaran.
Ia juga digunakan dalam pengubah Isolasi, pengubah pembumian, enam denyut nadi dan dua belas transformator penyegar Pulse, transformer ladang PV solar, transformer ladang angin dan di starter autotransformer Korndörfer.
Ia digunakan untuk mengurangkan kehilangan kuasa semasa penghantaran kuasa elektrik.
Ia digunakan untuk step-down voltan tinggi dan step-down voltan tinggi.
Ia lebih digemari semasa kes pengguna jarak jauh.
Dan lebih disukai jika beban berjalan pada kapasiti penuh 24x7.