В света на трансформаторите има различни видове и функции, но за непрофесионалистите често е трудно да се разграничат границите междусилови трансформатори, разпределителни трансформатори, изолационни трансформатори, токоизправителни трансформатори, испециални трансформатори. Тези имена понякога се припокриват едно с друго, а понякога сочат към напълно различни технически области. След като има отклонение в избора, това може да увеличи ненужните инвестиционни разходи и в тежки случаи да повлияе на безопасността на захранването и стабилността на системата. И така, какви са основните разлики между тези пет типа трансформатори? Какви са съответните им силни и слаби страни? За какви конкретни сценарии на приложение са приложими?
Нека започнем с двете най-основни понятия: силови трансформатори и разпределителни трансформатори. Много хора бъркат двете, но те поемат различни мисии в електроенергийната система. Силовите трансформатори обикновено се отнасят за голямо оборудване, използвано в преносни връзки или регионални подстанции за свързване на две различни нива на напрежение на електрическите мрежи, като например повишаване на напрежението от 20 kV на изхода на генератора до 500 kV и изпращането му към линии с ултра-високо напрежение или понижаване на 220 kV до 110 kV за използване във вторични електрически мрежи. Капацитетът на такива трансформатори обикновено е голям, вариращ от няколко мегаволта ампера до над един гигаволт ампера, с нива на напрежение от 110 kV, 220 kV, 500 kV и дори по-високи. Те имат изключително строги изисквания за якост на изолацията, импеданс на късо{12}}свързване и ниво на загуба. Предимството на силовите трансформатори е, че те могат да завършат предаването на електрическа енергия с голям капацитет през нива на напрежение с минимални загуби и спад на напрежението и са основното оборудване на електроенергийната система; Недостатъците му са големи размери, висока цена, дълъг цикъл на инсталиране и обикновено изискват специализирани съоръжения за преобразуване на енергия на открито. Разпределителните трансформатори работят в края на разпределителната мрежа, директно срещу крайните потребители. Тяхната основна функция е да намалят средно напрежение от 10 kV или 20 kV до ниско напрежение от 400 V, осигурявайки захранване на фабрики, търговски центрове, жилищни райони или селски електрически мрежи. Капацитетът на разпределителните трансформатори обикновено е малък, вариращ от 30 kVA до 2500 kVA, с нива на напрежение предимно под 35 kV. Предимствата му се крият в голямото му количество, широко разпределение, сравнително проста структура и лесен монтаж на колона или кутия, които могат да бъдат разположени близо до центъра на товара; Недостатъкът е, че нивото на енергийна ефективност е неравномерно и ранните неефективни модели (като S9 и по-ниски) все още работят в големи количества, което води до значителни загуби без{25}}товар. Накратко, силовите трансформатори са отговорни за преноса и преобразуването на електрическа енергия в "основната мрежа", докато разпределителните трансформатори са отговорни за битовото захранване на "капилярите".
Изолационните трансформатори са поели по съвсем различен технологичен път. Той не цели основно промяна на напрежението - съотношението на трансформация на стандартните изолационни трансформатори обикновено е 1:1, което означава, че входното и изходното напрежение са еднакви. И така, какво е значението на неговото съществуване? Отговорът е електрическа изолация и защита на безопасността. Няма директна връзка между първичната и вторичната намотка на изолационния трансформатор, само енергията се предава чрез магнитно свързване, а вторичната страна е окачена без заземяване, така че всеки, който влезе в контакт с който и да е проводник само от вторичната страна, няма да образува токова верига със земята, като по този начин напълно елиминира риска от електрически контакт. В допълнение, заземяващият екраниращ слой, добавен между първичния и вторичния, може ефективно да потисне смущенията в общ режим, високо-честотния шум и въздействието на пренапрежение в електрическата мрежа, осигурявайки чиста енергийна среда за прецизно оборудване. Предимствата на изолационните трансформатори се отразяват главно в безопасността и електромагнитната съвместимост, особено подходящи за медицински операционни зали (формиращи медицински ИТ системи), центрове за данни, лаборатории и шкафове за управление на промишлена автоматизация. Недостатъкът му се крие в повишената загуба на енергия (около 1-3%) и разходите за оборудване, а икономическата му ефективност за приложения с голям капацитет не е толкова добра, колкото обикновените трансформатори. Обхватът на капацитета на изолационните трансформатори е широк, вариращ от малки управляващи трансформатори с десетки волта ампери до промишлени изолационни трансформатори със стотици киловолта ампери, но обикновено не се препоръчва за чиста изолация на безопасността в приложения с висока мощност.
Токоизправителният трансформатор е специализирано оборудване, предназначено специално за системи за захранване с постоянен ток. Електрическата мрежа за променлив ток предава променливотоково захранване със синусоида, докато полета като електрохимична електролиза, градски железопътен транспорт, регулиране на скоростта на постоянен ток и високо-волтово предаване на постоянен ток изискват стабилен източник на постоянен ток, който трябва да бъде преобразуван от токоизправителен трансформатор и токоизправително устройство в координация. Задачата на токоизправителния трансформатор е не само да преобразува променливотоковото напрежение до необходимата стойност за токоизправителя, но по-важното е да генерира множество вторични напрежения с различни фази чрез фазово-дизайн на намотката и да формира многоимпулсни DC изходи (като 12 импулса, 24 импулса и дори 60 импулса) през токоизправителен мост. Пряката полза от този дизайн е значително намаляване на хармоничните токове, инжектирани в мрежата, и подобряване на фактора на мощността на системата. Предимството на токоизправителните трансформатори се крие в способността им да осигурят ефективни и контролируеми решения за захранване за високо-мощни постоянни товари, като същевременно вземат предвид управлението на качеството на захранването; Недостатъците му са сложна структура, дълъг производствен цикъл и значително по-висока цена на фазо{10}}намотката и системата за многоимпулсно коригиране в сравнение с обикновените трансформатори. В приложимите сценарии електролиза на алуминий, хлоралкална химическа промишленост, железопътна тяга, трансмисия на стоманени валци и преобразувателни станции за HVDC са типични области на приложение на токоизправителните трансформатори.
Специалните трансформатори са силно общо понятие, което се отнася до различни видове трансформатори, предназначени за специфични индустриални среди или специални функции, в допълнение към конвенционалните типове, споменати по-горе. То включва, но не се ограничава до: трансформатор за електрическа пещ -, осигуряващ захранване с изключително ниско напрежение (десетки до стотици волта) и изключително висок ток (десетки хиляди ампера) за електродъгови пещи и пещи с потопена дъга и способен да регулира напрежението при натоварване в широк диапазон, за да отговори на различните изисквания за натоварване на различните етапи на топене; Изпитателен трансформатор -, използван за изпитване на изолация и устойчивост на напрежение на високо{3}}волтажно електрическо оборудване, с нива на напрежение до няколко киловолта и относително малък капацитет, обикновено се появява в потопени в масло или надуваеми конструкции; Тяговият трансформатор - преобразува три-фазната електрическа мрежа в едно-фазна мощност, подходяща за електрифицирана железопътна контактна мрежа, като използва специални методи за свързване като Scott и Vv за балансиране на три-фазни товари; Минен взривозащитен-трансформатор -, специално проектиран за експлозивни среди, като въглищни мини под земята, черупката може да издържи вътрешни експлозии без повреда и без възпламеняване на външен газ, с много високо ниво на безопасност. Предимството на специалните трансформатори е в тяхната незаменима функционална адаптивност, която може да издържи на екстремни условия на работа, при които обикновените трансформатори изобщо не могат да работят; Недостатъкът е, че разходите за проектиране и производство са високи, нивото на стандартизация е ниско и повечето от тях се произвеждат в единични или малки партиди, което изисква изключително високо техническо натрупване и инженерен опит от производителя.
След като сортираме характеристиките на тези пет типа трансформатори, можем допълнително да изясним техните връзки и граници на включване. Силовите трансформатори и разпределителните трансформатори се класифицират от гледна точка на структурата на електрическата мрежа и двете принадлежат към широката категория силови трансформатори; Изолационни трансформатори, токоизправителни трансформатори и различни специални трансформатори се пресичат с първите по отношение на функционалност или области на приложение - например токоизправителният трансформатор може да бъде и силов трансформатор, ако се използва в подстанция за осигуряване на токоизправително захранване за постояннотоково предаване; Изолационният трансформатор може също да бъде разпределителен трансформатор, ако изпълнява и изолационната функция в разпределителната верига. Въпреки това, от гледна точка на типичния дизайн, всяка категория има свой собствен предпочитан сценарий, който не може да бъде объркан: когато е необходимо да се изгради преносна мрежа или регионална подстанция, трябва да се даде приоритет на силовите трансформатори; Когато е необходимо да се осигури захранване на жилищни райони или малки индустриални потребители, разпределителните трансформатори са най-икономичният избор; Когато сме изправени пред строги изисквания за безопасност и анти-смущения в гъсто населени закрити зони или прецизно оборудване, изолационните трансформатори са незаменима конфигурация; Когато даден проект изисква хиляди ампера или дори по-голям постоянен ток, токоизправителните трансформатори са единственият възможен технически път; Когато се натъкнете на специални условия на работа като топене, изпитване, сцепление или предотвратяване на експлозия в мина, трябва да се потърсят специални трансформатори за помощ.
Като външнотърговски персонал на предприятия за производство на трансформатори, когато се сблъскват с различни проектни изисквания от чуждестранни клиенти, те първо трябва да помогнат на клиентите да изяснят нивото на електрозахранващата система (преносна мрежа, разпределителна мрежа, крайни потребители), характеристиките на натоварването (AC или DC, стабилно състояние или удар, дали съдържа нелинейни компоненти), чувствителността към безопасността и електромагнитната среда и дали има специални условия като експлозия, висока температура и прах в -околната среда на обекта. Само чрез изясняване на тези въпроси един по един можем да изберем продукта, който наистина отговаря на изискванията на проекта измежду петте типа силови, разпределителни, изолационни, коригиращи и специални трансформатори. Разглеждайки целия пазар на енергийно оборудване, няма трансформатор, който да доминира в света - именно поради тези диференцирани дизайни огромната електрическа мрежа на съвременното общество може да работи безопасно, ефективно и стабилно.
