Класически трансформатор на напрежение (VT) е устройство, което преобразува една стойност в друга. Процесът е придружен от частична загуба на мощност, но е оправдан в ситуации, когато е необходимо да се променят параметрите на входния сигнал. Конструкцията на такъв трансформатор предвижда елементи за навиване, с правилното изчисление на които е възможно да се получи необходимото изходно напрежение.
Цел и принцип на действие
Основната цел на трансформаторите на напрежение е да преобразуват входния сигнал до нивото, определено от задачите, изправени пред потребителя - когато работният потенциал трябва да бъде намален или увеличен. Това може да се постигне чрез принципа на електромагнитната индукция, формулиран като закон от учени Фарадей и Максуел. Според него във всеки контур, разположен близо до друга намотка от същия проводник, EMF се индуцира с ток, пропорционален на потока от магнитна индукция, който прониква в тях. Големината на тази индукция във вторичната намотка на трансформатора (състояща се от много такива завои) зависи от силата на тока в първи контур и от броя на завоите в едната и другата намотка.
Токът във вторичната намотка на трансформатора и напрежението при натоварването, свързано към него, се определят само от съотношението на броя на завоите и в двете намотки. Законът за електромагнитната индукция ви позволява правилно да изчислите параметрите на устройството, което предава мощност от вход към изход с желаното съотношение на ток и напрежение.
Каква е разликата между токов трансформатор и трансформатор на напрежение
Основната разлика между трансформаторите на ток (CT) и преобразувателите на напрежение е различното им функционално предназначение. Първите се използват само при измерване на вериги, което позволява да се намали нивото на контролирания параметър до приемлива стойност. Вторите са инсталирани в променливотокови електрически линии и издават изходното напрежение, използвано за работата на свързаното домакинско оборудване.
Техните разлики в дизайна са следните:
- като първична намотка в токови трансформатори се използва шина за захранване, върху която е монтирана;
- параметрите на вторичната намотка са проектирани за свързване към измервателно устройство (електрически измервател в къщата, например);
- В сравнение с VT, токовият трансформатор е по-компактен и има опростена верига за превключване.
Токови и напрежени трансформатори отговарят на различни изисквания по отношение на точността на преобразуваните стойности. Ако този индикатор е много важен за измервателно устройство, то за трансформатор на напрежение той е от второстепенно значение.
Класификация на напрежението на трансформатора
Според общоприетата класификация тези устройства според предназначението им са разделени на следните основни типове:
- силови трансформатори със заземяване и без него;
- измервателни уреди;
- автотрансформатори;
- специални съвпадащи устройства;
- изолационни и пикови трансформатори.
Първият от тези сортове се използва за доставяне на непрекъсната мощност на потребителя в приемлива за него форма (с желаната амплитуда). Същността на тяхното действие е да преобразуват едно ниво на потенциал в друго с цел последващо прехвърляне на товара.Трифазните устройства, инсталирани в трансформаторна подстанция, например, могат да намалят високите напрежения от 6,3 и 10 kV до домакинска стойност от 0,4 kV.
Автотрансформаторите са най-простите индуктивни структури, имащи една намотка с клони за регулиране на величината на изходното напрежение. Съвпадащите продукти се инсталират в вериги с нисък ток, осигурявайки пренос на енергия от един етап в друг с минимални загуби (с максимална ефективност). С помощта на така наречените "изолационни" трансформатори е възможно да се организира електрическа изолация на вериги с високо и ниско напрежение. Това гарантира защитата на собственика на къщата или вилата от токов удар с висок потенциал. В допълнение, този вид преобразуватели ви позволява да:
- прехвърляне на електричество от източника на потребителя в правилната и безопасна форма;
- предпазвайте товарните вериги с чувствителни устройства, включени в тях, от електромагнитни смущения;
- блокирайте компонента на постоянен ток да влезе в работните вериги.
Пиковите трансформатори са друга форма на устройство за преобразуване на електрическа енергия. Те служат за определяне на полярността на импулсните сигнали и съпоставяне с изходните параметри. Този тип преобразуватели са инсталирани в сигналните вериги на компютърните системи и радиоканалите.
Измерване на трансформатори за напрежение и ток
Специалните измервателни трансформатори са специален тип преобразуватели, които позволяват включването на управляващи устройства в силови вериги. Основната им цел е преобразуването на ток или напрежение в стойност, удобна за измерване на мрежовите параметри. Необходимостта от това възниква в следните ситуации:
- при вземане на показания от електромери;
- в случай на инсталиране на релета за защита от напрежение и ток в схемите за захранване;
- ако има други устройства за автоматизация в него.
Измервателните уреди се класифицират по дизайн, вид инсталация, коефициент на трансформация и брой стъпки. Според първия знак те са вградени, прохождащи и поддържащи, а на мястото на поставяне - външни или предназначени за монтаж в затворени разпределителни шкафове. По броя на етапите на преобразуване те се делят на едноетапни и каскадни, а по коефициента на преобразуване - в продукти, които имат една или повече стойности.
Характеристики на работата на VT в мрежи с изолирана и заземена нулева точка
Високоволтовите електрически мрежи имат две версии: с изолирана нулева шина или с компенсиран и заземен неутрал. Първият режим на свързване на нулевата точка ви позволява да не изключвате мрежата с еднофазни (OZ) или дъгови грешки (DZ). PUE позволяват работа на линии с изолиран неутрал за период до осем часа с еднофазна верига, но с уговорката, че по това време се работи за отстраняване на неизправността.
Увреждането на електрическото оборудване е възможно поради увеличаване на фазовото напрежение до линейно и последващо поява на дъга с променлив характер. Независимо от причината и начина на работа, това е най-опасният тип повреда с висок коефициент на пренапрежение. Именно в този случай съществува голяма вероятност от появата на ферорезонанс в мрежата.
Ферорезонансната верига в електропреносните мрежи с изолиран неутрал е верига с нулева последователност с нелинейно намагнетизиране. Трифазният незаземен VT по същество са три еднофазни трансформатори, свързани по схемата на звездата-звезда. С пренапреженията в зоните, където е инсталиран, индукцията в сърцевината му се увеличава с около 1,73 пъти, причинявайки ферорезонанс.
За защита от това явление са разработени специални методи:
- производство на VT и CT с ниска вътрешна индукция;
- включване в тяхната верига на допълнителни амортисьорни елементи;
- производство на трифазни трансформатори с единична магнитна система във версия с 5 пръта;
- неутрално заземяване чрез ограничаващ тока реактор;
- използването на компенсаторни намотки и др .;
- прилагане на релейни вериги, защитаващи VT намотките от свръхток.
Тези мерки защитават измервателните VT, но не решават напълно проблема с безопасността. Заземителните устройства, инсталирани в мрежи с изолирана неутрална шина, могат да помогнат за това.
Характерът на работа на трансформатори с ниско напрежение в заземени неутрални режими се характеризира с повишена безопасност и значително намаляване на ферорезонансните явления. Освен това използването им повишава чувствителността и селективността на защитата в еднофазна верига. Такова покачване става възможно поради факта, че индуктивната намотка на трансформатора е включена в заземителната верига и за кратко увеличава тока през инсталираното в него защитно устройство.
PUE предоставя обосновка за допустимостта на краткотрайно неутрално заземяване с малка индуктивност на VT намотката. За да направите това, мрежата използва автоматизация, която чрез появата на OZ след 0,5 секунди свързва за кратко трансформатора към шините. Поради ефекта на мъртво заземен неутрал по време на еднофазна повреда на земята, ток, ограничен от индуктивността на VT, започва да тече в защитната верига. В същото време стойността му е достатъчна, за да може защитното оборудване да работи от ОЗ и да създаде условия за гасене на опасен дъгов разряд.
