Tanım
Transformatör voltaj düzenleme yöntemi, transformatörün çalışır durumda (enerjili) olup olmadığına bağlı olarak ayarlanabilir ve iki ana kategoriye ayrılabilir: yükte-yükte voltaj regülasyonu ve-yükte voltaj regülasyonu.
1. Temel Prensip
Kullanılan yöntem ne olursa olsun temel prensip, transformatörün yüksek-gerilim sargısının dönüş oranını değiştirerek çıkış gerilimini ayarlamaktır.
Formül şu şekilde ifade edilir: V1/V2 ≈ N1/N2
Burada V1 ve V2, birincil (yüksek-gerilim tarafı) ve ikincil (düşük-gerilim tarafı) sargılarının gerilimleridir ve N1 ve N2 karşılık gelen dönüş sayısıdır.
Yüksek-gerilim tarafındaki N1 dönüş sayısını değiştirerek, sekonder çıkış gerilimi V2, ana gerilim V1 bir dereceye kadar dalgalansa bile sabit tutulabilir. Gerilim düzenlemesinin genellikle yüksek-voltaj tarafında yapılmasının nedeni, akımın daha küçük olması, kademe anahtarı kontaklarının üretimini daha kolay hale getirmesi ve-daha uzun ömürlü olmasıdır.
2. Gerilim Düzenlemenin Ana Yöntemleri
(1). Kapalı-Yükte Kademe Değiştirici (Yükte Kademe Değiştirici Yok veya Güç-Kapalı Gerilim Düzenlemesi olarak da bilinir)
Çalıştırma Yöntemi:Transformatör tamamen kapatıldığında ve şebekeyle bağlantısı kesildiğinde kademe konumu manuel olarak değiştirilmelidir.
Çalışma Prensibi:Yüksek-gerilim sargısı, nominal gerilim gibi birden fazla kademeyle (genellikle 3 veya 5) donatılmıştır, %+5, %-5 vb. Bu kademeler bir kademe değiştiriciye bağlanır. Voltaj ayarı gerektiğinde, farklı bir kademe seçmek için güç kapatıldıktan sonra anahtar çalıştırılır, böylece dönüş oranı değiştirilir.
Özellikler:
- Avantajları:Basit yapı, düşük maliyet, yüksek güvenilirlik.
- Dezavantajları:Gerilim ayarı sırasında gücün-kapatılmasını gerektirir, bu da güç kaynağının sürekliliğini etkiler ve yük değişikliklerine göre gerçek-zamanlı olarak otomatik olarak ayarlama yapamaz.
Uygulama Senaryoları:Mevsimsel yük değişikliklerinin küçük veya kırsal elektrik şebekeleri olduğu dağıtım transformatörleri gibi düşük voltaj kararlılığı gereksinimleri olan durumlar için uygundur. Elektrik talebinin düşük veya yoğun olduğu dönemlerde elektrikçiler tarafından ayarlamalar yapılır.
(2) Açık-Yükte Kademe Değiştirici (Yükte Kademe Değiştirici olarak da bilinir)
Çalıştırma Yöntemi:Transformatör yük altında çalışırken kademe konumu otomatik veya manuel olarak değiştirilebilir, böylece kesintisiz voltaj regülasyonu sağlanır.
Çalışma Prensibi:Bu en karmaşık ve kritik teknolojidir. Bunun çekirdeği, iki parçadan oluşan-yükte kademe değiştiricidir:
- Seçici:Akımı kesmeden bir sonraki kademenin önceden seçilmesinden sorumludur.
- Yönlendirici Anahtarı:Akımın neredeyse sıfır olduğu bir anda (genellikle mevcut sıfır-geçiş noktasında) yük akımını mevcut kontaktan önceden seçilmiş kontağa hızlı bir şekilde aktarmaktan sorumludur.
Anahtarlama sırasında akım kesintisini ve aşırı ark oluşumunu önlemek için, dolaşım akımını geçici olarak taşımak üzere geçiş dirençleri (veya reaktörler) kullanılır. Modern yükte kademe değiştiricilerin anahtarlama işlemi-on milisaniyeler içinde tamamlanır ve güç kaynağı üzerinde minimum etki sağlanır.
Özellikler:
Avantajları:Voltaj ayarı, gücün-kapatılmasını gerektirmez, bu da sürekli güç kaynağı ve voltaj kararlılığı sağlar. Gerçek zamanlı hassas voltaj regülasyonu için otomatik kontrol sistemleriyle entegre edilebilir-.
Dezavantajları:Çok karmaşık yapı, yüksek üretim gereksinimleri, pahalı ve önemli bakım gerektirir.
Uygulama Senaryoları: Şehir merkezi trafo merkezleri, jeneratör yükseltme istasyonları-veya önemli endüstriyel kullanıcılar için güç kaynağı gibi yüksek güç kalitesi gereksinimlerine sahip senaryolar için uygundur ve voltaj dalgalanmalarının ulusal standartlar dahilinde kalmasını sağlar.
3. Diğer Yardımcı veya Özel Gerilim Düzenleme Yöntemleri
Yukarıda belirtilen ve dönüş oranını değiştiren iki ana yönteme ek olarak bazı yardımcı yöntemler de vardır:
(1)Seri Voltaj Regülatörü:
İletim hattına seri olarak bir ototransformatör bağlanır ve çıkış voltajı, hat boyunca voltaj düşüşlerini telafi edecek şekilde ayarlanır. Ana transformatörün dönüş oranını doğrudan değiştirmez ancak şebeke voltajını etkili bir şekilde "yeniden ayarlar".
(2)Ek Gerilim-Düzenleme Transformatörü:
Ana transformatörün dışına ek bir voltaj-düzenleyici transformatör (seri transformatör) eklenir. Bu yardımcı transformatörün voltajı ayarlanarak ana transformatörün çıkış voltajı değişimi telafi edilebilir. Bu yaklaşım, karmaşık voltaj düzenleme mekanizmasını ana transformatör gövdesinden ayırır.
(3)Güç Elektroniği Gerilim Düzenlemesi (Statik VAR Kompansatör/SVG, Statik Senkron Kompansatör/STATCOM, vb.):
Bu, modern elektrik şebekelerinde ileri bir teknolojidir. Transformatörün dönüş oranını doğrudan değiştirmez ancak yüksek-güçlü elektronik cihazlar (IGBT'ler gibi) kullanarak reaktif gücü hızlı bir şekilde enjekte ederek veya emerek ızgara düğümlerindeki voltaj seviyesini düzenler. Tepkisi son derece hızlıdır (milisaniye ölçeğinde), esas olarak dinamik voltaj desteği ve sistem kararlılığının iyileştirilmesi için kullanılır.
