Rozwój samych transformatorów jest znacznie wolniejszy, jeśli spojrzymy na ich zasadę działania czy wykorzystywane materiały, ale staje się widoczny, jeśli zwrócimy uwagę na ich obudowy oraz różne ułatwienia dla montażystów i projektantów.

Początkowo montaż transformatorów na szynę polegał na zamocowaniu w standardowym transformatorze EI specjalnego adaptera umożliwiającego montaż na szynie. Do dzisiaj takie rozwiązanie wykorzystywane jest w niskobudżetowych instalacjach. Z czasem jednak okazało się, że taki sposób montażu jest niewygodny. Przez adapter transformator mocno odstawał od szyny i znacznie odbiegał wymiarami od innych urządzeń, a jego waga i odsunięty środek ciężkości oddziaływały dużym momentem siły na zaczepy szyny montażowej wpływając negatywnie na ich trwałość. Oprócz tego, taki transformator wymagał odrębnego aparatu w postaci gniazda na bezpiecznik. Takie rozwiązanie nie było zbyt optymalne również pod względem cieplnym, a co za tym idzie ograniczało, bardziej niż późniejsze rozwiązania, możliwe do osiągnięcia moce.

Kolejnym etapem konstrukcyjnym była adaptacja istniejących na rynku obudów, które umożliwiały zmianę pozycji transformatora względem szyny, poprawę jego chłodzenia przez zalewanie żywicą oraz zamocowanie zabezpieczenia. Przykładem takiego rozwiązania jest seria transformatorów PSZ. Niestety również to rozwiązanie nie zaspokajało wszystkich potrzeb rynku, ponieważ wymiary jakie osiągały takie transformatory, niejednokrotnie przeszkadzały innym aparatom. Presji nie poddały się jednak wykonania większych mocy, które nadal są używane, co więcej, pojawiają się też nowe, ciekawe wersje obudów, jak np. w serii transformatorów PTM.

Wzrost sygnałów z rynku o potrzebie zmiany, zmobilizował producentów do tworzenia własnych, dedykowanych obudów. Tak powstały transformatory z serii PSS. Ta linia produktów zdobyła bardzo szybko uznanie w skali europejskiej. Ich budowa i parametry zbliżyły się całkowicie do stawianych wtedy oczekiwań, a obudowy wyprzedzały ówczesny design przemysłowy. Z wymiarów zadowoleni byli instalatorzy, projektantów cieszyła duża liczba gabarytów mocy, czy też wbudowane we wnętrzu obudów gniazda bezpiecznikowe, które to zwalniały ich z konieczności zabezpieczania transformatorów dodatkowym zewnętrznym aparatem.

Transformatory tej serii nadal mają powodzenie, jednak rynek „nie śpi” i szybko okazało się, że aparaty na szynę wykreowały swój własny standard wymiarowy. Wszechotaczające nas zabezpieczenia typu „S”, mnogość obudów dopasowanych do nich maskownicami itp., spowodowały presję, by dopasowywać kształt i wymiary urządzenia do nowych standardów. Za jednostkę zajętości szyny przyjęto „moduł”, który oznacza szerokość standardowej „S-ki”. Konstruktorzy i projektanci transformatorów, we współpracy z nowo powstałymi firmami zajmującymi się „designem przemysłowym”, podjęli się ponownego spojrzenia na transformator na szynę. Uwzględniono szereg oczekiwań, m.in.: wymiary, łatwość montażu i demontażu, wielkości gabarytów mocy, łatwość przyłączania przewodów, skuteczność oddawania ciepła, bezobsługowość zabezpieczeń czy też możliwości dalszego rozwoju w kierunku dodatkowych uzwojeń i odczepów napięciowych. Po uwzględnieniu wszystkich wymienionych, a także innych, nie podanych wyżej kryteriów, powstała seria transformatorów PSS N. Czym wyróżniają się te urządzenia na tle konkurencji?

Zacznijmy od tego, że seria PSS N zawiera następujące moce gabarytowe: 16-20-30-50-63-80VA. W dziedzinie całej rozpiętości mocy wykonań transformatorów niskiego napięcia jest to dość skromny przedział, ale za to absolutnie wystarczający do zastosowań na szynie DIN. Na szczególną uwagę zasługuje natomiast kwestia zabezpieczeń zastosowanych w serii PSS N. Wcześniej do zabezpieczania takich transformatorów służyły bezpieczniki topikowe, jednak z racji wymaganych tu małych wartości prądu musiałyby to być tzw. bezpieczniki „radiowe” – takie używane są w serii PSS. Niestety obsługa tego typu bezpieczników przysparza wielu problemów, zwłaszcza w sytuacji gdy bezpiecznik się przepali i trzeba go wymienić. Z tego powodu postanowiono, że w nowej serii zostanie wbudowane zabezpieczenie termiczne na bazie elementu PTC. Właściwości takiego elementu byłyby jednak niewygodne, gdyby był on zainstalowany na stronie pierwotnej transformatora, ponieważ aby transformator powrócił do stanu pracy, oprócz jego ostygnięcia wymagane byłoby odłączenie jego zasilania na kilka sekund. Z tego powodu zabezpieczenie PTC znajduje się na stronie wtórnej. Przeciążenie trwale blokuje transformator uniemożliwiając jego ponowne załączenie bez zdjęcia zasilania, a więc daje szansę na bezawaryjne usunięcie błędu, natomiast zwarcie za transformatorem blokuje urządzenie do czasu jego usunięcia. A co jeśli zwarcie powstanie w samym uzwojeniu pierwotnym? Producent zadbał o to, by taka sytuacja nie miała miejsca dzięki zastosowaniu odpowiedniej klasy izolacji drutu nawojowego.

Seria PSS N zdobywa zwolenników w całej Europie szybciej, niż się tego spodziewano, co potwierdza słuszność decyzji konstrukcyjnych i projektowych. Czy to koniec rozwoju? Z pewnością nie. Na razie nie wiadomo czego rynek będzie oczekiwał. Być może indywidualności kolorystycznej, być może odejścia od standardów napięciowych w celu minimalizacji zużycia energii. Pytanie o przyszłe oczekiwania i kierunki rozwoju są czymś normalnym w biznesie. Jedno jest pewne – będzie ciekawie.

Mgr inż. Krzysztof Majewski

Często pojawiają się pytania o transformatory separacyjne. Separacyjne  to te transformatory, w których napięcie wyjściowe jest najczęściej równe napięciu wejściowemu. Posiadają one separację galwaniczną między uzwojeniem pierwotnym i wtórnym.

Każdy transformator produkowany przez naszą firmę oznaczony jest jednym lub kilkoma symbolami.

Wyglądają one nieco tajemniczo i dla nie wszystkich są jasne. Dlatego właśnie przybliżamy poniżej wszystkie oznaczenia, jakie mogą się znaleźć w opisach transformatorów.

Co jeszcze warto wiedzieć o poszczególnych grupach transformatorów?

Transformator bezpieczeństwa 

• Max moc wtórna 10kVA dla jednofazowych
• Max moc wtórna 16kVA dla wielofazowych
• Max PRI 1000V, Max SEC 50V
• Max częstotliwość 500Hz

Transformator separacyjny 

• Max moc wtórna 25kVA dla jednofazowych
• Max moc wtórna 40kVA dla wielofazowych
• Max PRI 1000V,  Max SEC 500V
• Max częstotliwość 500Hz

Transformator sterowniczy

• Znamionowa max obciążalność cieplna 1000VA
• Max PRI 1000V, Max SEC 1000V
• Max częstotliwość 500Hz
• Sposób oznaczania mocy w transformatorach sterowniczych
• Znamionowa max obciążalność cieplna / dopuszczalna obciążalność chwilowa [VA]

Autotransformator 

• Max moc wtórna 20kVA dla jednofazowych
• Max moc wtórna 100kVA dla wielofazowych
• Max moc rdzenia 1kVA dla jednofazowych
• Max moc rdzenia 5kVA dla wielofazowych
• Max moc rdzenia 40kVA dla specjalnych
• Max PRI 1000V, Max SEC 1000V
• Max częstotliwość 500Hz

Transformator oddzielający 

• Max moc wtórna 1000VA dla jednofazowych
• Max moc wtórna 5000VA dla wielofazowych
• Max moc wtórna 40.000VA dla specjalnych
• Max PRI 1000V, Max SEC 1000V
• Max częstotliwość 500Hz

Wzrost temperatury uzwojeń wpływa bezpośrednio na ich rezystancję. Za pomocą zmian rezystancji uzwojeń wyznacza się średnie przyrosty temperatur w celu określenia zgodności z temperaturami dopuszczalnymi dla zastosowanych izolacji.
Zalecenia IEC85 określają klasy cieplne izolacji:

Zazwyczaj dla transformatorów firmy Breve-Tufvassons przyjmuje się klasę cieplną izolacji „B”. Jest ona wymieniona na tabliczce znamionowej przy „ta” np. ta40B co oznacza: znamionowa maksymalna temperatura otoczenia 40˚C, klasa cieplna B (max 130˚C, śr. 120˚C).
Wartość średniego przyrostu temperatury uzwojeń wyznacza się ze wzoru:

Δt = (R2 – R1)(x+t1)/R1 – (t2 – t1), gdzie:

x = 234,5 dla miedzi
Δt średni przyrost temperatury ponad t2
R1 rezystancja na początku próby przy temperaturze otoczenia t1
R2 rezystancja na końcu próby po osiągnięciu warunków ustalonych
t1 temperatura otoczenia transformatora na początku próby
t2 temperatura otoczenia transformatora na końcu próby

Przyjmuje się, że:
tśr = Δt + ta, gdzie
tśr – średnia temperatura uzwojenia
ta – temperatura otoczenia

Moc znamionowa transformatorów jest określana laboratoryjnie przy obciążeniu rezystancyjnym, dla pracy ciągłej (o ile nie podano inaczej) w otoczeniu powietrznym o temperaturze znamionowej „ta” (podanej na tabliczce znamionowej). W przypadku rzeczywistego występowania temperatur różniących się od temperatury „ta” znamionowej, dopuszcza się odpowiednie korekty mocy obciążającej wg podanego wykresu:

Dla małych urządzeń, w których zastosowano transformator trudno jest określić rzeczywistą temperaturę otoczenia. Zaleca się wtedy przeprowadzenie oceny urządzenia oraz doboru transformatora przez nagrzewanie uzwojeń podczas pracy transformatora w urządzeniu przy „ta” określonym dla urządzenia.

mgr inż. Krzysztof Majewski
Kierownik Działu Handlowego
Breve-Tufvassons