Madenlerde Kullanılan Transformatörler (Diyagramlı)

Bu makaleyi okuduktan sonra, madenlerde kullanılan trafo çeşitleri ve bakımları hakkında bilgi edineceksiniz.

Transformers:

Transformatörler hem yüzeyde hem de yeraltında madenlerde yaygın olarak kullanılır. Gerilim düşüşünü büyük kablolar kullanmadan düşük bir değerde tutmak için, elektrik gücü 3.300 volt veya 6.600 volt'ta dağıtılır.

Bu voltaj, dağıtım için ideal olsa da, kömür yüzeyli makinelerde veya yeraltındaki daha küçük makinelerde kullanım için çok yüksektir, bu nedenle transformatörler bu yüksek voltajları 550 volta veya 1100 volta dönüştürmek için kullanılır.

Madenlerde en yaygın voltaj 550 volttur. Matkap paneller ve aydınlatma panelleri ayrıca orta gerilim kaynağından gerekli düşük voltajları elde etmek için transformatörler içerir. Bu transformatörlere indirgenmiş transformatörler denir.

Madenlerde kademeli transformatörler genel olarak kullanılmaz. Aslında bir transformatör, başka bir voltajın alternatif bir akımından gerekli voltajın alternatif bir akım kaynağını elde etmek için bir cihazdır.

Transformatörler iki tiptedir:

(a) Tek Fazlı Transformatörler ve

(b) Çok Fazlı Transformatörler.

(a) Tek Fazlı Transformatörler:

Tek fazlı bir transformatör, başka bir yaradan tamamen lamine edilmiş yumuşak bir silikon silikon çekirdeğine izole edilmiş iki bobinden oluşur. Besleme, birincil olarak bilinen bir sargıya bağlanır ve çıktı ikincil olarak bilinen diğerinden alınır.

İkincil sarım genellikle lamine göbek üzerine sarılır, ancak bobinler lamine göbekten yeterince yalıtılmıştır. Birincil sarım, ikincil sarım üzerine sarılır. Birincil ve ikincil sargı arasında yeterli bir yalıtım silindiri bulunur.

Şekil 12.1'de, bir tek fazlı transformatörün elektriksel temsili gösterilmiştir:

(b) Çok Fazlı Transformatörler:

Birden fazla faza sahip bir kaynağın gerilimini değiştirmeyi amaçlayan bir transformatör, her faz için bir birincil sarım ve ikincil bir sarım ile donatılmalıdır. Üç fazlı bir besleme için bir transformatör, Şekil 12.2'de gösterilene benzer bir çekirdek yapıya sahiptir. Bir birincil sargı, çekirdeğin her bir koluna karşılık gelen ikincil sargı ile sarılır.

Çok fazlı bir transformatörde, tüm birincil sargılar, birincil devreyi tamamlamak için birbirine bağlanır ve benzer şekilde, tüm ikincil sargılar, ikincil devreyi tamamlamak için bağlanır. Üç fazlı bir transformatörün sarımları, yıldız veya delta olarak bağlanabilir.

Transformatörün prensibi, sürekli karşılıklı endüksiyonun temel prensibine dayanmaktadır. Bir transformatörün birincil sargısına (ikincil ara bağlantı ikincil) alternatif bir besleme bağlandığında, birincil devrede bir akım akar.

Sarım, çok yüksek bir endüktif empedansa sahiptir, böylece akan akım çok küçüktür. Sarım, bu endüktansla karşılaştırıldığında düşük bir dirence sahip olduğundan, akım, uygulanan voltajın neredeyse 90 ° gerisinde kalır. Bu gecikme akımına mıknatıslama akımı denir, çünkü işlevi sürekli değişen bir manyetik alan oluşturmaktır.

Transformatörün sekonder sargısı, bu manyetik alan içinde uzanır, böylece içinde alternatif bir emf indüklenir. İndüklenmiş emk, indükleyen mıknatıslama akımının 90 ° gerisinde kalmaktadır. Bu nedenle, bu emf primer voltajın 180 ° gerisinde kalmaktadır, yani sekonder voltaj primer voltaj ile anti-fazdadır. Şekil 12.3 bunu açıklar.

İkincilde indüklenen bir transformatörün primer sargısına uygulanan voltaj, transformatörün tasarımına bağlı olarak aralarındaki gerçek oranla orantılıdır.

Tek fazlı bir transformatörde, primer ve sekonder voltajlar arasındaki oran, primer sargıdaki sarım sayısı ile sekonder sarımdaki sarım sayısı arasındaki oranla aynıdır. İlişki formülle ifade edilir.

Bu nedenle, tüm aşağı indirme transformatörleri, ikincil sargıda birincil sargıya göre daha az dönüşe sahiptir. Tersine, yükseltici transformatörler ikincil sargıda birincil sargıdan daha fazla dönüşe sahiptir. Örneğin, birincil sargının 50 dönüşü ve ikincilin 100 dönüşü varsa, çıkış voltajı giriş voltajının iki katı olacaktır.

Transformatör daha sonra 2: 1 yükseltmeli transformatör olarak tanımlanır. Benzer şekilde, primerin 200 dönüşü ve sekonderinin 100 olması durumunda, çıkış voltajı giriş voltajının yarısı olacak ve 2: 1 düşürme transformatörü verecektir.

Her iki sarım setinin aynı şekilde bağlanması şartıyla, yani her ikisinin de yıldız halinde bağlanması veya her ikisinin de Şekil 12.4'te gösterildiği gibi delta ile bağlanması şartıyla, üç fazlı transformatörlerin giriş ve çıkış voltajları arasında benzer bir ilişki vardır.

İki sarım seti farklı bir şekilde bağlanırsa, oran ilgili sargılardaki gerilimler arasında kalır, ancak giriş ve çıkış terminalleri arasındaki oran Şekil 12.4'te gösterildiği gibi farklıdır.

Ancak ideal bir transformatörde, primerde alternatif emf tarafından üretilen akının tümünün sekonder sargıdaki tüm dönüşleri bağladığı garanti edilir. Aslında, pratik kullanımda, dikkate alınması gereken bir kaçak katsayısı vardır. Bununla birlikte, gerilim ile oluşan akı arasındaki kurulan ilişki

Trafo Eşdeğer Devresi:

Şimdi, birincil reaktans ve direnç olarak X1 ve R1 ve ikincil reaktans ve direnç olarak X2 ve R2 olan bir transformatörün gerçek eşdeğer devresine kısaca bir göz atalım. Şekil 12.4, R direnci ve primer olarak adlandırılan reaktans X ile basitleştirilmiş bir eşdeğer devreyi gösterir. R ve X değerleri aşağıdaki gibi verilmiştir.

Kısa devre testinden (primer veya sekonder kısa devreli trafodan tam yük akımının geçmesi anlamına gelir) R ve X değerleri belirlenebilir. Aslında, sargılardan herhangi birinin kısa devre yapması nedeniyle, azaltılmış bir voltaj gerekli olacaktır. Bu gerilime empedans gerilimi de denir.

Şimdi, transformatör yüklendiğinde, birincil ve ikincil sargıların direnci ve ayrıca yükün artmasıyla aslında artan manyetik kaçak akı nedeniyle gerilimde bir düşüş olacaktır. Aslında, yukarıdaki nedenlerden dolayı, düzenleme yükün artmasıyla artar.

Akım trafosu:

Bir akım transformatörü, birincil sargıdaki akıntıya orantılı bir voltaj çıkışı vermek için tasarlanmış bir transformatör türüdür. Bu tür bir transformatörün primeri, motor gibi bir güç devresindeki bir yük ile seri olarak ve aşırı yük koruma sisteminde kullanım amacıyla kullanılan ikincil çıkışla bağlanacaktır.

Bu nedenle, primerde akan akım, beslenen yük tarafından belirlenir ve güç devresi, transformatör tarafından alınan göreceli olarak az miktarda güçten neredeyse hiç etkilenmez.

Bir akım trafosunun primeri genellikle ağır bakır iletkenden oluşan bir veya iki turdan oluşur. İkincil sargı, genellikle çok sayıda dönüşe sahiptir ve her iki sargı da bir laminasyon çekirdeğinde oluşturulur.

Bazı akım transformatörleri, tek bir çekirdeğin yalıtımı üzerine kenetlenen sekonder bir sargıdan oluşur. Çekirdeğin merkezinden akan akımın ürettiği manyetik alan, ikincil bir çıktının indüklenmesi için yeterlidir.

Akım trafosu, normal gerilim trafosuyla aynı prensipte çalışır, ancak prensip farklı şekilde uygulanır. Devreye bir bütün olarak beslemenin voltajı ve frekansı sabit olduğundan, akım sadece devrenin toplam empedansı değişirse değişir.

Eğer akım artarsa, toplam empedans azalmıştır ve transformatör primerinin empedansı, çok hafif olmasına rağmen, devrenin toplam empedansının daha büyük bir bölümünü temsil etmektedir. Bu nedenle, primer arasındaki potansiyel fark artar ve sekonder çıktının voltajı orantılı olarak artar. Sistem kolay referans ve gerçekleştirme için Şekil 12.5'te açıklanmaktadır.

Otomatik Trafo:

Bir otomatik transformatör, normal bir transformatöre benzer bir prensipte çalışır, ancak Şekil 12.6'da gösterildiği gibi birincil ve ikincil devrelerde ortak olan yalnızca bir sargıya sahiptir. Genelde primer ve sekonder voltaj arasında nispeten küçük bir fark olan bir düşürücü transformatör olarak tasarlanmıştır.

Çarpıştırıcılardaki tek kullanım alanı alternatif akım motorlarını çalıştırmak içindir. Asla düşük voltaj devresi için sürekli bir besleme sağlamak için asla kullanılmaz, çünkü hatalı bir bağlantı durumunda tüm birincil voltajın ikincil devreye uygulanması tehlikesi vardır.

Yeraltı Trafosu:

Daha önceki günlerde, yeraltında kullanılan tüm güç transformatörleri, 75 KVA ila yaklaşık 250 KVA arasında değişen, yağ dolgulu tipindeydi, ancak bunlar şimdi 300 KVA ila 750 KVA arasında değişen aleve dayanıklı sertifikalı kuru tip transformatörlerle değiştirildi.

Neredeyse tüm kömür yüzeyi ekipmanı, sinyal devreleri gibi kendinden emniyetli devreler sağlamak için kullanılan bu aleve dayanıklı trafolardan temin edilir. Birincil ve ikincil sargılar arasında topraklanmış bir ekran ile özel olarak inşa edilirler, birincil voltajın ikincil devreye bağlanamamasını sağlamak için, tam bir izolasyon hatası olsa bile.

Yağ Dolu Transformatörler:

Ağır güç yüklerini geçirmek için tasarlanan transformatörler genellikle bir yalıtım yağı ile doldurulur, böylece tüm sargılar ve göbek suya batırılır. Yağ, nem girişini engeller (bu da hava yalıtımının dielektrik gücünü büyük ölçüde azaltır) ve bu nedenle, sarımlar arasında ve canlı parçalar ile toprak arasında daha yüksek bir yalıtım direnci sağlar.

Yağ ayrıca transformatörün soğutulmasına yardımcı olur. Sargılardan akan ağır elektrik akımları sıcaklıkta önemli bir artışa neden olur. Çevreleyen yağ ısıtıldığında, ısıya sarımlardan uzak bir şekilde iletilmesine yardımcı olan, yağda konveksiyon akımları kurulur.

Bazı transformatörler, kasanın veya tankın yanlarından çıkıntı yapan soğutma tüpleriyle inşa edilmiştir. Borular arasında dolaşan yağ daha hızlı bir şekilde soğutulur, böylece transformatörün soğutulması daha verimli olur. Daha büyük olan yağ dolgulu trafolarda havalandırma vardır, böylece havanın ısındığında veya soğutulduğunda genleşirken veya büzülürken hava içeri ve dışarı akabilir.

Bir havalandırma normalde nemin içeri çekilmesini ve yağın kirlenmesini önlemek için silika jeli gibi nemi emen bir kimyasal içerecektir. Silika jeller kuruduğunda mavi renkte olur ve nemlendiğinde renk pembe olur.

Aleve Dayanıklı, Hava Soğutmalı Transformatörler:

Kömür yüzeyi mekanizasyonunun devreye girmesiyle, kömür yüzeyi makinelerinin sayısı ve boyutu muazzam bir şekilde artmıştır ve trafo ile motor arasındaki voltaj düşüşünü minimumda tutmak için daha büyük trafoların kömür yüzeyine yakın monte edilmesi gerekli hale gelmiştir.

Bu transformatörler kuru tiptedir, yani tank havayla doludur. Tanklar kaynaklı çelik konstrüksiyon olup yanmaz sertifikalıdır. Transformatörü kontrol eden HV şalt sistemi de aleve dayanıklıdır ve transformatöre monte edilmiştir.

AG'de ve toprak kaçağını ve kısa devre koruma ekipmanını barındıran transformatörde aleve dayanıklı bir oda vardır. Toprak kaçağı koruma sistemi veya kısa devre koruma sistemi, giden LV devresindeki hatayı tespit ederse, otomatik olarak HV anahtarını açar. YG anahtarı ayrıca transformatörler için aşırı yük ve topraklama hatası koruması sağlar.

Transformatördeki Güç:

İkincil sargı, yüke sahip bir devreye bağlanırsa, indüklenen voltaj yük boyunca bir akım iletir. Bu nedenle, transformatörün ikincil devresi için güç sağlar. İkincil tarafından sağlanan güç yalnızca birincil devrede bulunan besleme kaynağından elde edilebilir. Akım sekonder devrede aktığında, primerde karşılık gelen bir akım akar.

Güç, ikisini birbirine bağlayan sürekli değişen manyetik alan aracılığıyla birincil devreden ikincil devreye aktarılır. Lamine çekirdek alanı yoğunlaştırdı ve sargının iç içe geçmesi bağlantıyı mümkün olduğunca yakın hale getirdi. İyi tasarlanmış bir transformatörde, transformatörün içinde çok az güç harcanır.

Bu nedenle, transformatörden ikincil devre tarafından alınan güç, bu nedenle, transformatörün birincil devreden aldığı güçle hemen hemen aynıdır. Aslında, güç, birincil arz kaynağından transformatörden onu kullanan cihaza geçer. Transformatörün etkisi sadece gücün verildiği voltajı değiştirmektir.

Bir devre tarafından aktarılan güç, hem kendisine uygulanan voltaj hem de içinde akan akım tarafından belirlenir. İkincil devre tarafından alınan güç, birincil devre tarafından sağlanan güce eşit olduğundan, iki devrede belirli bir miktarda güç iletmek için gereken akım, devrenin çalıştığı gerilimlere bağlıdır.

Birincil ve ikincil akım arasındaki oran, bu nedenle, gerilimler arasındaki oranın tersidir. Mıknatıslama akımı, çoğu durumda, etkilerinin göz ardı edilebileceği güç aktarım akımlarına göre çok küçüktür.

Transformatörün sargıları yüksek derecede endüktif olmasına rağmen, transformatör yüklenirken içlerinde akan akımın mutlaka voltajlarının gerisinde kalması gerekmez. Örneğin, ikincil devredeki yük kapasitif ise, iki devredeki akımlar gerilimlerine neden olur.

Birincil ve ikincil akımlar, birincil ve ikincil gerilimler gibi, anti-fazdadır. Sekonder sargıda sekonder akım tarafından indüklenen herhangi bir geri emf, primer akım tarafından bu sargıda karşılıklı olarak indüklenen ileri emf ile iptal edilir. Benzer şekilde, birincil sargıda indüklenen herhangi bir geri emf, ikincil akım tarafından karşılıklı olarak indüklenen ileri emf ile iptal edilir.

Bununla birlikte, ikincil yükün gecikmeli veya öncü bir güç faktörü varsa, bu güç faktörü ikincil devreden primer geri taşınır. Birincil ve ikincil akımlar anti-fazda kalır ve her biri voltajını aynı miktarda tutar veya düşürür.

Primer devrede bulunan mıknatıslanma akımının, endüktif bir akım olması, toplam primer akımın sekonder akım ile karşılaştırıldığında biraz yavaşlamasına neden olması bakımından küçük bir etkiye sahip olduğuna dikkat etmek önemlidir. Bu nedenle transformatörler bir pit sistemindeki gecikmeli güç faktörüne katkıda bulunur, ancak bir transformatörün güç faktörü üzerindeki etkisi, sağladığı endüksiyon motorunun etkisine kıyasla oldukça küçüktür.

Trafo Bakımı:

Motorlardan farklı olarak, transformatörlerin hareketli parçaları olmadığından, yük uygulaması ile uygun şekilde eşleşmeleri durumunda çok az bakım gerektirirler ve besleme ve kontrol sistemi verimlidir. Ancak, trafo bakımında yer alan ana görevler aşağıda belirtilmiştir.

Muayene sıklığını veren her trafo için bakım programı ve her seferinde yapılacak kontroller, kömür ocağı elektrik mühendisi tarafından belirlenecektir ve bu, yakından takip edilmelidir.

1. Genel:

Bağlantıların, sargıların ve göbeğin iyi durumda olduğundan emin olmak için zaman zaman trafoyu dikkatlice inceleyin. Aleve dayanıklı bir transformatörün durumu çatlaklar için kontrol edilmeli ve doğru derz boşluklarının bakımı yapılmalıdır.

2.Temperature:

Transformatörün aşırı ısınmaması için sargıların sıcaklığını kaydedin. Transformatör birkaç saatlik bir süre boyunca tam yükte kaldıktan sonra yapılırsa sıcaklık kontrolü daha güvenilirdir.

Aşırı ısınmanın, elektriksel aşırı yüklenmeden kaynaklanması muhtemeldir, ancak çekirdeğin laminasyonu arasında veya yağ dolu bir transformatörde yağın bozulmaması veya yağların arasında bozulma olması nedeniyle de oluşabilir. tabakalar veya transformatör sargısının dönüşleri.

3. Yalıtım:

Fiziksel olarak bozulmadığından, örneğin kırılgan olmadığından emin olmak için yalıtımı düzenli olarak inceleyin. Birincil ve ikincil sargılar arasındaki ve her sargı ile toprak arasındaki yalıtım direncini uygun bir test cihazı ile ölçün.

İkincil sargının toprağa izolasyon direncini test etmek için, eğer varsa, nötr noktanın topraklama bağlantısını çıkarmak gerekir. Topraklama bağlantısının testten sonra değiştirilmesini sağlamak önemlidir.

4. Sargı Direnci:

Sargıların direncini bir köprü ile ölçün ve zaman zaman okumaları spesifikasyonda verilen değerlerle karşılaştırın. Beklenen ve belirtilen değerden belirgin bir sapma, özellikle de yalnızca sarmanın bir fazında meydana gelirse, bir arızayı, örneğin dönüşler arasında kısa bir devreyi belirtir.

5. Yağ Seviyesi:

Yağ seviyesini not edin ve doğru seviyeyi korumak için gerekirse taze yağ ekleyin. Kasada veya tankta olası yağ sızıntıları kontrol edilmelidir.

6. Yağ Durumu:

Yağı kızak belirtileri için inceleyin. Çamur, sargılarda ve tankın yanlarında veya altında yapışkan bir tortu olarak görülecektir. Varlığı sargıları örter ve yağın soğumasını önler. Çamur bulunursa, trafo boşaltılmalı, yağdan iyice temizlenmeli ve taze ve test edilmiş yağ ile doldurulmalıdır.

7. Yağ Testleri:

Her yıl bir kez veya daha sık gerekirse veya şüphelenilirse, transformatörden bir yağ örneği alınarak test için laboratuara gönderilir. Testler, yağın su emmemesini ve asitli olmamasını sağlamak için yapılmıştır. Yağdaki nemin varlığı dielektrik kuvvetini düşürür ve yalıtımın bozulmasına neden olabilir. Asitlik, trafo sargısının içinde korozyona neden olur.

8. Havalandırma:

Transformatör bir havalandırma ile doluysa, silis jeli durumunu not edin ve doymuşken kimyasalları yenileyin. Silika jel genellikle durumunu belirtmek için renklidir, nemi emdiği için maviden pembeye dönüşür.