Functies van een transformator

Transformatorenzijn kernenergieconversieapparaten in energiesystemen. Hun kernfunctie draait om spanningstransformatie, terwijl ze ook afgeleide functies omvatten zoals krachtoverbrenging, isolatie en spanningsstabilisatie. In wezen maken ze gebruik van het principe van elektromagnetische inductie om contactloze conversie van wisselstroom te bereiken, waardoor een efficiënte afstemming van de stroom over de opwekking, transmissie, distributie en consumptie wordt gegarandeerd. Hieronder volgt een overzicht van hun specifieke functies (inclusief technische principes en toepassingsscenario's):

I. Kernfunctie: spanningstransformatie (meeste kerntoepassing)

1. Spanningsverhogende functie (generatie → transmissie)

Functiebeschrijving: Verhoogt het laagspanningsvermogen van elektriciteitscentrales (bijv. 6 kV/10 kV) naar hoogspanningsvermogen (bijv. 110 kV/220 kV/500 kV), waardoor lijnverliezen tijdens transmissie worden verminderd en een efficiënte stroomtransmissie over lange afstanden wordt bereikt.

Technisch principe: Volgens de wet van elektromagnetische inductie, wanneer het aantal windingen in de primaire wikkeling van een transformator N₁ < het aantal windingen in de secundaire wikkeling N₂, is de secundaire spanning U₂ > de primaire spanning U₁ (U₁/U₂ = N₁/N₂). Spanningsverhoging wordt bereikt door het aantal windingen in de secundaire wikkeling te vergroten.

Sleutelwaarde: Transmissievermogen P = UI (ongeveer constant). Naarmate de spanning toeneemt, neemt de stroom I af en lijnverliezen P_loss = I²R (waarbij R de lijnweerstand is). Daarom vermindert het verhogen van de spanning de verliezen aanzienlijk (bijvoorbeeld van 10 kV naar 220 kV, de stroom daalt naar 1/22 en de verliezen dalen naar 1/484).

Toepassingsscenario's: Verbeterde onderstations in thermische energiecentrales, waterkrachtcentrales en windparken, waar de generatorenergie wordt versterkt en aangesloten op het nationale elektriciteitsnet.

2. Spanningsverlagingsfunctie (transmissie → distributie → verbruik)

Functiebeschrijving: Verlaagt het hoogspanningsvermogen dat door het elektriciteitsnet wordt overgedragen naar een bruikbaar spanningsniveau voor gebruikers, waarbij het zich aanpast aan verschillende scenario's voor energieverbruik.

Technisch principe: Wanneer het aantal windingen in de primaire wikkeling N₁ > het aantal windingen in de secundaire wikkeling N₂, is de secundaire spanning U₂ < de primaire spanning U₁. Spanningsreductie wordt bereikt door het aantal windingen in de secundaire wikkeling te verminderen.

Gelaagde spanningsverlagingsscenario's:

Regionale onderstations: 110 kV/220 kV → 10 kV/24 kV (middenspanningsdistributie), die fabrieken en commerciële complexen bevoorraden;

Woon-/fabriekssubstations: 10 kV → 380 V/220 V (laagspanningsdistributie), die industriële apparatuur en huishoudelijke apparaten voeden;

Speciale uitrusting: 380V → 220V/110V/24V (specifieke transformator), geschikt voor precisie-instrumenten en medische apparatuur.

Typische toepassing: Box-type transformatoren in gemeenschappelijke stroomverdeelkamers verlagen de hoogspanning van 10 kV naar 380 V driefasig en 220 V eenfasig vermogen om de airconditioners, waterverwarmers, verlichting en andere apparatuur van bewoners te voorzien.