Descrição
O método de regulação de tensão do transformador pode ser ajustado com base no fato de o transformador estar em operação (energizado) e pode ser dividido em duas categorias principais: regulação de tensão fora-de carga e regulação de tensão-em carga.
1. Princípio Fundamental
Independentemente do método utilizado, o princípio fundamental é ajustar a tensão de saída alterando a relação de espiras do enrolamento de alta-tensão do transformador.
A fórmula é expressa como: V1/V2 ≈ N1/N2
Aqui, V1 e V2 são as tensões dos enrolamentos primário (lado de alta-tensão) e secundário (lado de baixa-tensão), e N1 e N2 são o número correspondente de voltas.
Ao alterar o número de voltas N1 no lado de alta-tensão, a tensão de saída secundária V2 pode ser mantida estável mesmo se a tensão da rede V1 flutuar até certo ponto. A razão pela qual a regulação de tensão geralmente é feita no lado de alta-tensão é que a corrente é menor, tornando os contatos da chave de derivação mais fáceis de fabricar e mais-duradouros.
2. Principais Métodos de Regulação de Tensão
(1). Comutador de derivação com-carga desligada (também chamado de comutador de derivação sem carga-ou regulação de tensão-desligada)
Método de operação:A posição do tap deve ser alterada manualmente enquanto o transformador estiver completamente desligado e desconectado da rede.
Princípio de funcionamento:O enrolamento de alta-tensão é equipado com múltiplas derivações (geralmente 3 ou 5), como tensão nominal, +5%, -5%, etc. Essas derivações são conectadas a um comutador de derivação. Quando o ajuste de tensão é necessário, a chave é operada após o desligamento para selecionar uma derivação diferente, alterando assim a relação de espiras.
Características:
- Vantagens:Estrutura simples, baixo custo, alta confiabilidade.
- Desvantagens:Requer desligamento-durante o ajuste de tensão, afetando a continuidade da fonte de alimentação e não pode ser ajustado automaticamente em-tempo real de acordo com alterações de carga.
Cenários de aplicação:Adequado para situações com requisitos de estabilidade de baixa tensão, como transformadores de distribuição onde as mudanças sazonais de carga são pequenas ou redes de energia rurais. Os ajustes são feitos por eletricistas antes dos períodos de baixa ou pico de demanda de eletricidade.
(2) Ao-carregar comutador (também chamado de carregar comutador)
Método de operação:A posição do tap pode ser alterada automática ou manualmente enquanto o transformador estiver operando sob carga, obtendo regulação de tensão ininterrupta.
Princípio de funcionamento:Esta é a tecnologia mais complexa e crítica. Seu núcleo é o comutador-em carga, composto de duas partes:
- Seletor:Responsável por pré-selecionar o próximo tap sem interromper a corrente.
- Chave desviadora:Responsável por transferir rapidamente a corrente de carga do contato atual para o contato pré-selecionado em um momento em que a corrente está próxima de zero (geralmente no ponto de cruzamento-zero atual).
Para evitar interrupção de corrente e arco excessivo durante a comutação, resistores de transição (ou reatores) são usados para transportar temporariamente a corrente circulante. O processo de comutação de comutadores de derivação em{1}}carga modernos é concluído em dezenas de milissegundos, com impacto mínimo na fonte de alimentação.
Características:
Vantagens:O ajuste de tensão não requer desligamento-, garantindo fornecimento de energia contínuo e estabilidade de tensão. Pode ser integrado a sistemas de controle automático para regulação precisa de tensão-em tempo real.
Desvantagens:Estrutura muito complexa, elevados requisitos de fabricação, caro e requer manutenção significativa.
Cenários de aplicação: adequados para cenários com altos requisitos de qualidade de energia, como subestações de centros urbanos, estações geradoras-de aumento ou fornecimento de energia para usuários industriais importantes, garantindo que as flutuações de tensão permaneçam dentro dos padrões nacionais.
3. Outros métodos de regulação de tensão auxiliar ou especial
Além dos dois métodos principais mencionados acima que alteram a relação de espiras, existem alguns métodos auxiliares:
(1) Regulador de tensão em série:
Um autotransformador é conectado em série na linha de transmissão e sua tensão de saída é ajustada para compensar as quedas de tensão ao longo da linha. Ele não altera diretamente a relação de espiras do transformador principal, mas “reajusta” efetivamente a tensão da rede.
(2)Transformador regulador de tensão adicional-:
Um transformador regulador-de tensão adicional (transformador em série) é adicionado fora do transformador principal. Ajustando a tensão deste transformador auxiliar, a variação da tensão de saída do transformador principal pode ser compensada. Esta abordagem separa o complexo mecanismo de regulação de tensão do corpo principal do transformador.
(3) Regulação de tensão de eletrônica de potência (compensador VAR estático/SVG, compensador síncrono estático/STATCOM, etc.):
Esta é uma tecnologia avançada em redes elétricas modernas. Ele não altera diretamente a relação de espiras do transformador, mas regula o nível de tensão nos nós da rede, injetando ou absorvendo rapidamente energia reativa usando dispositivos eletrônicos de alta potência (como IGBTs). Sua resposta é extremamente rápida (na escala de milissegundos), usada principalmente para suporte dinâmico de tensão e melhoria da estabilidade do sistema.
