Zasilanie, napędy oraz systemy sterowania i kontroli procesów przemysłowych najczęściej realizowane są w technologii elektrycznej. Dopasowanie parametrów energii elektrycznej do potrzeb maszyn i procesów technologicznych uzyskuje się przez zastosowanie transformatorów o różnorodnych konstrukcjach i niestandardowym wykonaniu.
W artykule przedstawiono wybrane transformatory z oferty firmy TRAFECO Sp.J. przeznaczone do zastosowań przemysłowych. Oprócz standardowych produktów firma projektuje i dostarcza transformatory o parametrach i konstrukcji dostosowanych do indywidualnych wymagań klientów
Transformatory w energoelektronice
Energoelektronika jest obecna we wszystkich branżach przemysłu. Bogactwo rozwiązań przekształtnikowych pozwala swobodnie kształtować parametry zasilania zgodnie z wymaganiami procesów przemysłowych. Kluczowymi elementami wielu układów energoelektronicznych są transformatory w specjalnym przekształtnikowym, niskostratnym wykonaniu (fot. 1.). Specyfika układów energoelektronicznych obejmująca wysokie częstotliwości i odkształcenie przebiegu napięcia i prądu wywołuje w transformatorach intensywne straty dodatkowe o podłożu histerezowym i wiroprądowym. Konstrukcja transformatorów przekształtnikowych musi uwzględniać te oddziaływania i minimalizować ich skutki. Transformatory przekształtnikowe tworzą bardzo szeroką grupę urządzeń od niewielkich transformatorów jednofazowych do wielopulsowych transformatorów dużych mocy.
Konstrukcje i materiały w produkcji transformatorów
W zakresie niskich częstotliwości konstrukcja transformatorów opiera się na rdzeniach pakietowanych z klasycznych anizotropowych blach transformatorowych. Zależnie od mocy uzwojenia wykonywane są miedzianymi lub aluminiowymi przewodami profilowymi lub blachamiy. Średnie częstotliwości pracy rzędu kilkudziesięciu a nawet kilkuset kHz eliminują klasyczne, pakietowane rdzenie transformatorów. Stąd wynika konieczność zastosowania nowoczesnych niskostratnych rdzeni z materiałów amorficznych i nanokrystalicznych. Wysokie indukcje nasycenia tych materiałów (1,2–1,5 T) pozwalają na ograniczenie masy transformatorów.
Średnie częstotliwości sprzyjają zastosowaniu ferrytów, które mimo niskich indukcji nasycenia (0,4–0,5 T) stosowane są w wielu aplikacjach transformatorowych i dławikowych. Modułowa forma bloczków i kształtek ferrytowych pozwala budować rdzenie o gabarytach dopasowanych do potrzeb aplikacji. Uzwojenia elementów magnetycznych przeznaczonych do aplikacji średnich częstotliwości wykonuje się przewodami typu lica, ograniczającymi straty dodatkowe w uzwojeniu. Często występujący problem nadmiernego hałasu magnetostrykcyjnego przestaje mieć znaczenie dla częstotliwości powyżej progu słyszalności.
Transformatory piecowe
Transformatory piecowe występują często w zestawach kliku transformatorów dużej mocy, jednofazowych lub trójfazowych pracujących we wspólnej obudowie (fot. 2.). Rozwiązanie takie pozwala dopasować parametry zasilania do projektowanych lub istniejących zestawów elementów grzejnych. Dla obwodów jednofazowych o bardzo dużej mocy dedykowany jest tak zwany układ Scotta, który powstaje poprzez sprzężenie w odpowiedniej konfiguracji dwóch transformatorów jednofazowych. Zastosowanie układu Scotta pozwala osiągnąć symetryczne obciążenie sieci przy zasilaniu grzałek rezystancyjnych. W elektrotermii występują również transformatory mocy zasilające np. zgrzewarki, których uzwojenia wtórne przewodzą prądy rzędu kiloamperów.
Transformatory zasilaczy galwanicznych
Transformator mocy w specjalnym wykonaniu stanowi ważny element układu prostownika galwanicznego. Uzwojenie pierwotne transformatora skojarzone w trójkąt lub gwiazdę zasilane jest z trójfazowej sieci przemysłowej lub z regulatora tyrystorowego, który umożliwia zmianę parametrów wyjściowych prostownika. Dwa uzwojenia wtórne skojarzone w gwiazdy o odpowiednich grupach połączeń, trwale łączy się poprzez bezpośrednie zwarcie punktów gwiazdowych. Dzięki temu z napięć fazowych uzwojeń wtórnych powstaje symetryczny układ sześciofazowy (fot. 5.). Transformator zasilany poprzez regulator tyrystorowy musi poprawnie znosić stany przejściowe wynikające z pracy tyrystorów.
Transformatorowy układ Scotta typu 3TTH zasilający zestaw grzałek rezystancyjnych
Pobierz PDF
M. Łukiewski – Elektro.Info 12/2017
