Transformatoarele joacă un rol important în electrotehnică, îndeplinind funcții de transformare, izolare, măsurare și protecție. Una dintre cele mai comune sarcini ale dispozitivelor de acest tip este reglarea parametrilor individuali de curent. În special, transformatoarele de tensiune (TV) convertesc performanța rețelei electrice primare în valori optime, din punctul de vedere al consumatorilor.
Designul general al echipamentului
Baza tehnică a transformatorului este formată dintr-o umplutură electromagnetică care asigură procesele funcționale ale dispozitivului. Dimensiunile echipamentului pot varia în funcție de cerințele pentru sarcina de putere din circuit. Într-un design tipic, transformatorul are dispozitive de intrare și ieșire de curent, iar elementele principale de lucru îndeplinesc sarcini de conversie a tensiunii. Un set de izolatoare, siguranțe și un dispozitiv de protecție cu relee sunt responsabile pentru asigurarea fiabilității și siguranței proceselor tehnologice. În proiectarea unui transformator modern de joasă tensiuneDe asemenea, sunt furnizați senzori pentru înregistrarea parametrilor individuali de funcționare, ai căror indicatori sunt trimiși la panoul de control și devin baza comenzilor către autoritățile de reglementare. Funcționarea componentelor electrice în sine necesită alimentare cu energie, prin urmare, în unele modificări, convertoarele sunt completate cu surse de energie autonome - generatoare, acumulatori sau baterii.
Miezuri de transformatoare
Elementele cheie de lucru ale VT sunt așa-numitele nuclee (nuclee magnetice) și înfășurări. Primele sunt de două tipuri - tijă și armură. Pentru majoritatea transformatoarelor de joasă frecvență de până la 50 Hz se folosesc miezuri de tijă. La fabricarea circuitului magnetic se folosesc metale speciale, ale căror caracteristici determină proprietățile de lucru ale structurii, de exemplu, performanța și magnitudinea curentului fără sarcină. Miezul unui transformator de tensiune este format din foi subțiri de aliaj, izolate între straturi de lac și oxid. Gradul de influență a curenților turbionari ai circuitului magnetic va depinde de calitatea acestei izolații. Există, de asemenea, un tip special de miezuri de tipărire, care formează structuri de secțiune arbitrară, dar aproape de o formă pătrată. Această configurație vă permite să creați circuite magnetice universale, dar au și puncte slabe. Deci, este nevoie de o strângere strânsă a materialelor plastice metalice, deoarece cele mai mici goluri reduc factorul de umplere al zonei de lucru a bobinei.
Înfășurările transformatorului de tensiune
De obicei se folosesc două înfășurări - primar și secundar. Sunt izolați atât unul de celăl alt, cât și de nucleu. Primul nivel de înfășurare se distinge printr-un număr mare de spire realizate cu un fir subțire. Acest lucru îi permite să deservească rețelele de în altă tensiune (până la 6000-10.000 V) necesare pentru nevoile de bază de conversie. Înfășurarea secundară este proiectată pentru alimentarea în paralel a instrumentelor de măsură, dispozitivelor relee și a altor echipamente electrice auxiliare. Când conectați înfășurarea transformatoarelor de tensiune, este important să luați în considerare marcajele de pe bornele de ieșire. De exemplu, releele de direcție a puterii, multimetrele, ampermetrele, wattmetrele și diversele contoare sunt conectate la bobine prin începutul înfășurării primare (denumirea A), linia de capăt (X), începutul înfășurării secundare (a) și a acesteia. sfârşitul (x). Se poate folosi și o înfășurare suplimentară cu prefixe speciale în denumire.
Fitturi de montare și instalații de împământare
Lista de elemente suplimentare și dispozitive funcționale poate varia în funcție de tipul și caracteristicile transformatorului. De exemplu, structurile de ulei cu un indicator de tensiune primară de până la 10 kV sau mai mult sunt prevăzute cu fitinguri pentru umplerea, scurgerea și prelevarea de probe de lubrifianți tehnici. Pentru ulei, un rezervor este, de asemenea, prevăzut cu duze și regulatoare care controlează alimentarea lină cu fluid în zonele țintă. Seturile de montaj tipice includ cel mai adesea console cu șuruburi, șuruburi, componente de releu, garnituri electrice din carton, elemente de flanșă etc. În ceea ce privește împământarea, atuncitransformatoarele cu o tensiune pe înfășurarea primară de până la 660 V sunt prevăzute cu cleme cu fixare filetată de șuruburi, știfturi și șuruburi de dimensiunea M6. Dacă indicatorul de tensiune este mai mare de 660 V, atunci fitingul de împământare va trebui să aibă conexiuni hardware de format nu mai mic de M8.
Principiul de funcționare al TH
Principalele funcții și procese ale inducției electromagnetice sunt îndeplinite de un complex care include un miez metalic cu un set de plăci transformatoare, înfășurări primare și secundare. Calitatea dispozitivului va depinde de precizia calculului de bază al amplitudinii și unghiului curentului. Inducția reciprocă între mai multe înfășurări este responsabilă pentru transformarea într-un câmp electromagnetic. Curentul alternativ într-un transformator de tensiune de 220 V este în continuă schimbare, trecând printr-o singură înfășurare. Conform legii lui Faraday, o forță electromotoare este indusă o dată pe secundă. Într-un sistem de înfășurare închis, curentul implicit va curge prin circuit și aproape de miezul metalic. Cu cât sarcina pe înfășurarea secundară a transformatorului este mai mică, cu atât factorul de conversie real este mai aproape de valoarea nominală. Lucrul cu conectarea înfășurării secundare la dispozitivele de măsurare va depinde în special de gradul de conversie, deoarece cele mai mici fluctuații de sarcină vor afecta acuratețea măsurătorilor introduse în circuitul instrumentului.
Tipuri de transformatoare
Astăzi, următoarele tipuri de TN sunt cele mai frecvente:
- Transformator în cascadă - un dispozitiv în care înfășurarea primară este împărțită în mai multe secțiuni succesive, iar înfășurările de egalizare și de conectare sunt responsabile pentru transferul puterii între ele.
- VT cu împământare - modele monofazate, în care un capăt al înfășurării primare este împământat strâns. Poate fi și transformatoare de tensiune trifazate cu un neutru împământat de la înfășurarea primară.
- VT scos la pământ - un dispozitiv cu izolație completă a înfășurării cu fitinguri adiacente.
- VT cu două înfășurări - transformatoare cu o înfășurare secundară.
- VT-urile cu trei înfășurări sunt transformatoare care, pe lângă înfășurarea primară, au și înfășurări principale și secundare suplimentare.
- VT capacitiv - modele caracterizate prin prezența separatoarelor capacitive.
Caracteristici ale VT-urilor electronice
Conform principalilor indicatori metrologici, acest tip de transformatoare diferă puțin de dispozitivele electrice. Acest lucru se datorează faptului că în ambele cazuri este utilizat canalul tradițional de conversie. Principalele caracteristici ale transformatoarelor electronice sunt absența izolației de în altă tensiune, care contribuie în cele din urmă la un efect tehnic și economic mai mare din funcționarea echipamentului. În rețelele de în altă tensiune cu o tensiune primară a unui transformator de tensiune de până la 660 V, convertorul este conectat la rețeaua centrală în mod galvanic. Informațiile despre curentul măsurat sunt transmise la un potențial ridicat, așa cum este cazul unui convertor analog-digital cu o ieșire optică. in orice cazdimensiunile și greutatea modelelor electronice sunt atât de mici încât fac posibilă instalarea de unități de transformare în infrastructura magistralelor de în altă tensiune chiar și fără a conecta izolatori suplimentari și hardware de montare.
Specificațiile transformatorului
Valoarea tehnică și operațională principală este potențialul de tensiune. Pe înfășurarea primară, poate ajunge la 100 kV, dar în cea mai mare parte acest lucru se aplică stațiilor industriale de mari dimensiuni care conțin mai multe module de conversie. De regulă, nu se suportă mai mult de 10 kV pe înfășurarea primară. Un transformator de tensiune pentru rețelele monofazate cu un neutru împământat funcționează la 100 V. În ceea ce privește înfășurarea secundară, indicatorii de tensiune nominală sunt în medie de 24-45 V. Din nou, dispozitivele de măsurare a energiei scăzute sunt deservite pe aceste circuite, care nu necesită o sarcină de putere mare. Cu toate acestea, înfășurările secundare au uneori potențiale ridicate de peste 100 V în rețelele trifazate. De asemenea, în evaluarea caracteristicilor unui transformator, este important să se țină cont de clasa de precizie - acestea sunt valori de la 0, 1 la 3, care determină gradul de abatere în conversia indicatorilor electrici țintă.
Efect de ferorezonanță
Dispozitivele electromagnetice sunt adesea supuse diferitelor tipuri de influențe negative și deteriorări asociate cu încălcări ale izolației. Unul dintre cele mai comune procese de distrugere a înfășurării este perturbarea ferorezonanței. Provoacă daune mecanice și supraîncălzire.înfăşurări. Motivul principal al acestui fenomen se numește neliniaritatea inductanței, care apare în situații de răspuns instabil al circuitului magnetic la câmpul magnetic din jur. Pentru a proteja transformatorul de tensiune de efectele ferorezonante, sunt posibile măsuri externe, inclusiv includerea capacităților și rezistențelor suplimentare la dispozitivul comutat. În sistemele electronice, posibilitatea neliniarității inductive poate fi, de asemenea, redusă la minimum prin programarea secvențelor de oprire a echipamentelor.
Utilizarea echipamentului
Funcționarea dispozitivelor transformatoare care convertesc tensiunea este guvernată de regulile de utilizare a ingineriei electrice. Ținând cont de valorile optime de funcționare, specialiștii introduc substații în infrastructura de alimentare a unității vizate. Principalele funcții ale sistemelor permit deservirea clădirilor și întreprinderilor cu centrale puternice, iar tensiunea secundară a transformatorului de până la 100 V controlează sarcina pentru consumatorii mai puțin pretențioși, cum ar fi contoare și dispozitive metrologice. În funcție de parametrii tehnici și structurali, HP poate fi utilizat în industrie, în industria construcțiilor și în gospodării. În fiecare caz, transformatoarele asigură controlul puterii electrice prin ajustarea puterii nominale de intrare pentru a se potrivi cu cerințele nominale ale anumitor locații.
Concluzie
Transformatoarele electromagnetice oferă o soluție destul de veche, dar la cerere până în prezentprincipiul reglării puterii în circuitele electrice. Învechirea acestui echipament este asociată atât cu designul echipamentului, cât și cu funcționalitatea acestuia. Cu toate acestea, acest lucru nu împiedică utilizarea transformatoarelor de curent și de tensiune pentru sarcini critice de gestionare a puterii în întreprinderile mari. În plus, nu se poate spune că convertoarele de acest tip nu sunt supuse deloc îmbunătățirilor. Deși principiile de bază de funcționare și chiar implementarea tehnică în ansamblu rămân aceleași, inginerii au lucrat recent în mod activ la sistemele de protecție și control. Ca rezultat, acest lucru afectează siguranța, fiabilitatea și acuratețea transformatoarelor.
