در فرآیند انتخاب ترانسفورماتور، تهیه، بهره برداری و نگهداری، پارامترهای فنی مشخص شده بر روی پلاک نام، مبنای اصلی برای اندازه گیری عملکرد تجهیزات و قضاوت در مورد اینکه آیا الزامات برنامه را برآورده می کند یا خیر است. برای پرسنل بازرگانی خارجی شرکت‌های تولید ترانسفورماتور، درک دقیق معنای هر پارامتر، عوامل تأثیرگذار و ارتباط متقابل آنها نه تنها برای ارتباط فنی حرفه‌ای با مشتریان مفید است، بلکه می‌تواند در مناقصه پروژه، امضای قرارداد و رسیدگی به مشکلات پس از فروش{1} ابتکار عمل کند. پارامترهای فنی پوشش ترانسفورماتور ابعاد الکتریکی، حرارتی، مکانیکی، عایق و سایر ابعاد و پارامترهای کلیدی یکی یکی به شرح زیر توضیح داده شده است.
ظرفیت نامی یکی از اساسی ترین پارامترهای ترانسفورماتور است که نشان دهنده مقدار ضمانت قدرت ظاهری است که ترانسفورماتور می تواند برای مدت طولانی تحت شرایط محیطی و حالت عملکرد مشخص شده خروجی دهد و واحد kVA یا MVA است. ظرفیت نامی منعکس کننده{1} ظرفیت بارگذاری ترانسفورماتور است و مقدار آن به طور مشترک توسط بخش هسته، بخش سیم پیچ هادی، درجه عایق و مقاومت حرارتی و حالت خنک کننده تعیین می شود. برای ترانسفورماتورهای دو سیم پیچ-، ظرفیت نامی معمولاً به ظرفیت بیشتر سیم پیچ های اولیه و ثانویه اشاره دارد. برای یک ترانسفورماتور سه سیم پیچ{4}، ظرفیت هر سیم پیچ باید به طور جداگانه مشخص شود. به عنوان مثال 100/100/50 به این معنی است که سمت فشار قوی، سمت فشار متوسط و سمت فشار ضعیف دارای ظرفیت های انتقال قدرت متفاوتی هستند. ظرفیت نامی ارتباط نزدیکی با کاهش بار، افزایش دما و سایر پارامترها دارد. هنگامی که تحت ظرفیت نامی کار می کند، افزایش دمای هر قسمت از ترانسفورماتور نباید از محدودیت های تعیین شده تجاوز کند.
ولتاژ نامی مقدار مرجع ولتاژ عملیاتی طراحی ترانسفورماتور است که معمولاً به ولتاژ خط مؤثر سیم‌پیچ اولیه و سیم‌پیچ ثانویه در حالت بدون بار اشاره می‌کند و واحد ولت یا کیلوولت است. ولتاژ نامی مشخص شده روی پلاک نامی ترانسفورماتور معمولاً شامل مقدار ولتاژ مربوط به تپ چنجر است، به عنوان مثال، 2 × 2.5% 110 کیلوولت، به این معنی که دو دنده را می توان در سمت ولتاژ بالا و پایین تر از ولتاژ نامی تنظیم کرد و میزان تنظیم ولتاژ 2.5% به دنده تطبیق داده شده است. نوسانات ولتاژ شبکه ولتاژ نامی سطح عایق و تعداد چرخش سیم پیچ را تعیین می کند و کلاس ولتاژ بالا الزامات سخت گیرانه تری را در مورد مواد عایق، فاصله خزش و ظرفیت مقاومت در برابر ضربه صاعقه مطرح می کند. در تجارت صادراتی باید به کلاس ولتاژ نامی کشور یا منطقه هدف توجه ویژه ای شود. به عنوان مثال، ولتاژ استاندارد 10 کیلوولت، 35 کیلوولت و 110 کیلوولت به طور کلی در چین و اروپا پذیرفته شده است، در حالی که مقادیر ولتاژ غیرصحیح 13.8، 34.5 کیلوولت و 115 کیلوولت در آمریکا رایج است.
فرکانس نامی به فرکانس کاری که طراحی ترانسفورماتور بر اساس آن استوار است، اشاره دارد و فرکانس نامی اکثر ترانسفورماتورهای قدرت 50 هرتز یا 60 هرتز است. فرکانس به طور مستقیم بر چگالی شار مغناطیسی و از دست دادن پسماند هسته آهن تاثیر می گذارد. اگر یک ترانسفورماتور طراحی شده برای فرکانس 50 هرتز به شبکه برق 60 هرتز متصل شود، جریان تحریک کاهش می یابد و تلفات بدون بار نیز تغییر می کند. به طور کلی، می توان از آن برای مدت کوتاهی استفاده کرد، اما ظرفیت خروجی کاهش می یابد. برعکس، هنگامی که یک ترانسفورماتور 60 هرتز در یک سیستم 50 هرتز استفاده می شود، هسته ممکن است به شدت در اثر اشباع چگالی شار مغناطیسی گرم شود و نباید در فرکانس ها به دلخواه استفاده شود. در تجارت بین المللی، فرکانس شبکه در منطقه مشتری باید از قبل تایید شود و طراحی الکترومغناطیسی بر این اساس انجام شود.
عدم تلفات بار به توان اکتیو مصرف شده توسط ترانسفورماتور زمانی که طرف ثانویه مدار باز است و سمت اولیه با ولتاژ نامی و فرکانس نامی اعمال می‌شود و واحد کیلووات یا وات است، اطلاق می‌شود. عدم تلفات بار عمدتاً از تلفات پسماند و از دست دادن جریان گردابی هسته آهن تشکیل شده است، بنابراین اغلب از دست دادن آهن نامیده می شود. از آنجایی که تلفات بدون بار تقریباً با بار تغییر نمی کند، تا زمانی که ترانسفورماتور در حالت تحریک باشد، این بخش از تلفات همچنان وجود خواهد داشت، بنابراین سهم مهمی در مصرف انرژی ترانسفورماتور در کل چرخه عمر دارد. ابزار اصلی برای کاهش تلفات بدون بار شامل استفاده از ورق های فولادی سیلیکونی یا مواد هسته آلیاژی آمورف با هدایت مغناطیسی بالا و تلفات کم و بهینه سازی ساختار اتصال هسته و فرآیند بازپخت می باشد. در چارچوب استانداردهای سختگیرانه کارآیی انرژی، عدم تلفات بار اغلب نشانه‌ای است که مشتریان روی آن تمرکز می‌کنند.
تلفات بار، که به عنوان تلفات اتصال کوتاه نیز شناخته می‌شود، به توان اکتیو مصرف‌شده در هنگام اتصال کوتاه- سیم‌پیچ ثانویه ترانسفورماتور و اعمال جریان فرکانس نامی به سیم‌پیچ اولیه تا مقدار نامی، با واحد کیلووات یا وات اشاره دارد. تلفات بار شامل از دست دادن مقاومت DC هادی سیم پیچ، تلفات جریان گردابی سیم پیچ ناشی از شار نشتی، تلفات جریان در گردش و از دست دادن سرگردان در قطعات سازه است. تلفات بار متناسب با مجذور جریان بار بوده و با افزایش ظرفیت ترانسفورماتور به میزان قابل توجهی افزایش می یابد. به منظور کاهش تلفات بار، می توان از هادی انتقالی در طراحی برای سرکوب گردش، افزایش سطح مقطع هادی برای کاهش مقاومت و ترتیب معقول موقعیت های نسبی سیم پیچ های HV و LV برای کاهش چگالی شار نشتی استفاده کرد. مجموع تلفات بار و عدم تلفات بار-تلفات کل ترانسفورماتور است که مستقیماً اقتصاد عملکرد را تعیین می کند.
بدون{0}}جریان بار به مقدار مؤثر جریانی که از سیم پیچ اولیه می گذرد، زمانی که سمت ثانویه ترانسفورماتور باز است و سمت اولیه با ولتاژ نامی اعمال می شود، اشاره دارد که معمولاً به صورت درصدی از جریان نامی بیان می شود. بدون-جریان بار عمدتاً برای ایجاد شار مغناطیسی اصلی در هسته استفاده می شود و اندازه آن به خاصیت مغناطیسی و ساختار مدار مغناطیسی ماده هسته بستگی دارد. جریان بدون بار ترانسفورماتورهای با کیفیت بالا معمولاً بین 0.5٪ و 2٪ جریان نامی کنترل می شود. جریان بی{8}بیش از حد باعث کاهش ضریب توان، افزایش تلفات توان راکتیو و حتی نوسانات ولتاژ شبکه برق می‌شود. مولفه فعال جریان بدون بار{10}با تلفات بدون بار مطابقت دارد، در حالی که جزء راکتیو برای ایجاد تحریک استفاده می‌شود. هنگامی که ترانسفورماتور به صورت موازی کار می کند، اختلاف جریان بدون بار بر توزیع بار تأثیر نمی گذارد، اما می توان از آن برای قضاوت در مورد اینکه آیا هسته آهنی دارای اتصال کوتاه موضعی یا مدار مغناطیسی است استفاده کرد.
ولتاژ امپدانس یک پارامتر بسیار مهم ترانسفورماتور است که به عنوان درصد امپدانس اتصال کوتاه نیز شناخته می شود. این به درصد نسبت ولتاژ اعمال شده در سمت اولیه به ولتاژ نامی اشاره دارد که سیم پیچ ثانویه اتصال کوتاه دارد-و ولتاژ فرکانس نامی روی سیم پیچ اولیه اعمال می شود تا زمانی که جریان به مقدار نامی برسد. ولتاژ امپدانس منعکس کننده اثر ترکیبی راکتانس نشتی داخلی و مقاومت ترانسفورماتور، با مقدار معمولی 4% - 20%، مقدار کم برای ترانسفورماتور با ظرفیت کوچک و مقدار بالا برای ترانسفورماتور ظرفیت بزرگ است. ولتاژ امپدانس نرخ تنظیم ولتاژ و جریان اتصال کوتاه ترانسفورماتور تحت بار را تعیین می کند: هر چه ولتاژ امپدانس کمتر باشد، نوسان ولتاژ خروجی تحت بار کمتر است، اما جریان اتصال کوتاه به طور قابل توجهی افزایش می‌یابد، که پایداری و پایداری توان و پویایی ترانسفورماتور را تهدید می‌کند. هر چه ولتاژ امپدانس بیشتر باشد، جریان اتصال کوتاه محدود است، اما تنظیم ولتاژ ضعیف است. در عملکرد موازی ترانسفورماتورها، ولتاژ امپدانس هر ترانسفورماتور باید نزدیک به یک ترانسفورماتور باشد، در غیر این صورت توزیع بار ناهموار خواهد بود و ترانسفورماتور با ولتاژ امپدانس کمتر سهم بار زیادی را تحمل می کند.
کلاس عایق و محدودیت های افزایش دما پارامترهای کلیدی برای ارزیابی عمر حرارتی ترانسفورماتور هستند. مواد عایق ترانسفورماتورها با توجه به دمای مقاومت حرارتی به گریدهای مختلفی طبقه بندی می شوند که شامل کلاس A (105 درجه)، کلاس E (120 درجه)، کلاس B (130 درجه)، کلاس F (155 درجه)، کلاس H (180 درجه) و کلاس C (بالای 220 درجه). کلاس عایق ترانسفورماتور{8} نوع خشک معمولاً F یا H است و ترانسفورماتور غوطه‌ور شده در روغن عمدتاً A است، اما خاصیت مقاوم در برابر حرارت{10}روغن معدنی می‌تواند پس از تطبیق با کاغذ عایق سلولزی برای مدت طولانی در 105 درجه کار کند. حد افزایش دما به تفاوت بین دمای قسمت خاصی از ترانسفورماتور و دمای محیط اشاره دارد نه دمای مطلق. مطابق با IEC و اکثر استانداردهای ملی، حد متوسط افزایش دمای سیم پیچ ترانسفورماتور غوطه ور روغن{14}65K و بالاترین دمای روغن 55K است (زمانی که دمای محیط 40 درجه باشد). حد متوسط افزایش دمای سیم پیچ برای عایق کلاس F ترانسفورماتورهای{18} نوع خشک 100K و کلاس H 125K است. کنترل دقیق افزایش دما یک پیش نیاز برای اطمینان از رسیدن عمر عایق ترانسفورماتور به عمر طراحی (معمولاً 20 تا 30 سال) است، زیرا سرعت پیری برای هر بار که ماده عایق از دمای مقاومت خود 8 تا 10 درجه سانتیگراد فراتر می رود تقریباً دو برابر می شود.
گروه اتصال به حالت اتصال سیم پیچ هر فاز ترانسفورماتور و شناسایی رابطه فاز ولتاژ بین خطوط جانبی اولیه و ثانویه اشاره دارد. معمولاً از حروف و اعدادی مانند Dyn11، Yyn0، YNd11، و غیره تشکیل شده است. حرف دوم نشان دهنده روش اتصال سیم پیچ LV با همان قانون است. شکل نشان دهنده اختلاف فاز بین ولتاژ خط جانبی ثانویه و ولتاژ خط جانبی اولیه است که با روش ساعت نمایش داده می شود، یعنی زاویه تاخیر با ضرب رقم در 30 درجه به دست می آید. گروه اتصال بر عملکرد موازی، سرکوب هارمونیک و حالت زمین خنثی ترانسفورماتور تأثیر می گذارد. به عنوان مثال، ترانسفورماتور توزیع اتصال Dyn11 می تواند مسیر جریان را برای جریان توالی صفر فراهم کند که برای منبع تغذیه بار نامتعادل مساعد است. در همین حال، سومین موج هارمونیک را می توان در سیم پیچ مثلث برای بهبود شکل موج ولتاژ حلقه کرد. در تجارت صادراتی، مشتریان اغلب گروه های اتصال را مشخص می کنند که باید کاملاً مطابق با الزامات طراحی شوند.
علاوه بر پارامترهای فوق، ظرفیت تحمل اتصال کوتاه، دبی جزئی، مقاومت عایق و ضریب تلفات دی الکتریک نیز از شاخص های فنی مهم برای اندازه گیری کیفیت ترانسفورماتور هستند. ظرفیت تحمل {1}مدار کوتاه باید با آزمایش اتصال کوتاه ناگهانی تأیید شود. لازم است که ترانسفورماتور پس از تحمل چندین بار ضربه مدار کوتاه{4}} جریان نامی، بدون تغییر شکل دائمی و آسیب عایق باشد. تخلیه جزئی به تخلیه کوچک ناشی از غلظت میدان الکتریکی در ساختار عایق اشاره دارد. تخلیه نسبی طولانی مدت منجر به خراب شدن عایق می شود. به طور کلی، تخلیه جزئی ترانسفورماتور ولتاژ بالا باید زیر 100 پیکو کنترل شود. مقاومت عایق و نسبت جذب نشان دهنده درجه خشک شدن و تمیز کردن سیستم عایق است و از ضریب تلفات دی الکتریک برای ارزیابی پیری و وضعیت رطوبت کلی عایق استفاده می شود.
برای پرسنل بازرگانی خارجی ترانسفورماتورها، آنها با اهمیت فیزیکی، محدودیت های استاندارد و رابطه محدودیت متقابل پارامترهای فنی فوق آشنا هستند که می تواند مشتریان را به سمت انتخاب فنی علمی و منطقی راهنمایی کند. به عنوان مثال، زمانی که مشتریان به تلفات بدون بار بسیار کم- نیاز دارند، باید به آنها اطلاع داده شود که ممکن است به هسته های آلیاژی آمورف نیاز باشد، اما این منجر به هزینه های اولیه بالاتر و حجم کمی بیشتر می شود. هنگامی که مشتری می خواهد ولتاژ امپدانس را برای بهبود تنظیم ولتاژ کاهش دهد، لازم است به طور همزمان الزامات افزایش جریان اتصال کوتاه روی تجهیزات حفاظتی را ارزیابی کند. سیستم‌های استاندارد کشورها و مناطق مختلف روش‌ها و تلورانس‌های تست متفاوتی برای یک پارامتر دارند، برای مثال استاندارد IEC و استاندارد ANSI/IEEE مفاد متفاوتی در مورد دمای مرجع ولتاژ امپدانس، مدت زمان تست اتصال کوتاه و غیره دارند و نسخه استاندارد قابل اجرا باید به صراحت در شرایط فنی قرارداد ذکر شود. تسلط بر این دانش نه تنها به بهبود توانایی ارتباطات فنی در تجارت خارجی کمک می کند، بلکه خدمات ارزشی فراتر از خود محصول را به مشتریان ارائه می دهد.
