Un transformador de tensió clàssic (VT) és un dispositiu que converteix un valor en un altre. El procés va acompanyat d’una pèrdua parcial de potència, però es justifica en situacions en què és necessari canviar els paràmetres del senyal d’entrada. El disseny d'aquest transformador preveu elements de bobinatge, amb el càlcul correcte dels quals és possible obtenir la tensió de sortida requerida.
Finalitat i principi d’acció
L’objectiu principal dels transformadors de tensió és convertir el senyal d’entrada al nivell especificat per les tasques que ha de fer front l’usuari, quan s’ha de baixar o augmentar el potencial de treball. Això es pot aconseguir mitjançant el principi de la inducció electromagnètica, formulat com a llei pels científics Faraday i Maxwell. Segons ell, en qualsevol bucle situat prop d’una altra bobina del mateix filferro, l’EMF s’indueix amb corrent, proporcional al flux d’inducció magnètica que els penetra. La magnitud d’aquesta inducció en l’enrotllament secundari del transformador (que consta de molts d’aquests girs) depèn de la força actual en el circuit primari i del nombre de voltes de qualsevol bobina.
El corrent en el bobinat secundari del transformador i la tensió a la càrrega connectada a ell només es determinen per la relació del nombre de voltes de les dues bobines. La llei de la inducció electromagnètica permet calcular correctament els paràmetres del dispositiu que transmet potència d’entrada a sortida amb la relació de corrent i tensió desitjada.
Quina diferència hi ha entre un transformador de corrent i un transformador de tensió
La diferència principal entre transformadors de corrent (CTs) i convertidors de tensió és la seva diferent finalitat funcional. Els primers només s'utilitzen en circuits de mesura, permetent reduir el nivell del paràmetre controlat a un valor acceptable. Els segons s’instal·len en línies elèctriques de corrent altern i donen a conèixer la tensió que s’utilitza per al funcionament dels equips domèstics connectats.
Les seves diferències en el disseny són les següents:
- Com a bobinatge principal en els transformadors de corrent, s’utilitza un bus d’alimentació sobre el qual es munta;
- Els paràmetres de bobinat secundaris estan dissenyats per a la connexió amb un dispositiu de mesurament (comptador elèctric a la casa, per exemple);
- En comparació amb VT, el transformador de corrent és més compacte i té un circuit de commutació simplificat.
Els transformadors de corrent i tensió compleixen diversos requisits quant a la precisió dels valors convertits. Si aquest indicador és molt important per a un dispositiu de mesura, llavors per a un transformador de tensió té una importància secundària.
Classificació del transformador de tensió
Segons la classificació generalment acceptada, aquests dispositius en funció de la seva finalitat es divideixen en els següents tipus principals:
- transformadors de potència amb posada a terra i sense ella;
- aparells de mesura;
- autotransformadors;
- dispositius especials de concordança;
- transformadors d’aïllament i pic.
La primera d’aquestes varietats s’utilitza per subministrar energia ininterrompuda al consumidor d’una forma acceptable per a ell (amb l’amplitud desitjada). L’essència de la seva acció és convertir un nivell de potencial en un altre amb l’objectiu de la posterior transferència a la càrrega.Els dispositius trifàsics instal·lats en una subestació del transformador, per exemple, poden reduir altes tensions de 6,3 i 10 kV a un valor domèstic de 0,4 kV.
Els autotransformadors són les estructures inductives més simples que tenen una bobinada amb branques per ajustar la magnitud del voltatge de sortida. Els productes coincidents s’instal·len en circuits de baixa corrent, proporcionant una transferència de potència d’una etapa a una altra amb pèrdues mínimes (amb la màxima eficiència). Mitjançant els anomenats transformadors d’aïllament, és possible organitzar l’aïllament elèctric de circuits amb alta i baixa tensió. D’aquesta manera es garanteix la protecció del propietari de la casa o de la casa de xocs elèctrics d’alt potencial. A més, aquest tipus de convertidors us permeten:
- transferir electricitat de la font al consumidor de forma adequada i segura;
- protegir els circuits de càrrega amb dispositius sensibles inclosos en ells de la interferència electromagnètica;
- impedeix que el component de corrent directe entri als circuits de treball.
Els transformadors punta són una altra forma de dispositiu de conversió d’energia elèctrica. Serveixen per determinar la polaritat dels senyals d’impuls i fer-la coincidir amb els paràmetres de sortida. Aquest tipus de convertidors s’instal·len als circuits de senyal dels sistemes informàtics i dels canals de ràdio.
Transformadors de tensió i corrent de mesura
Els transformadors especials de mesura són un tipus especial de transductors que permeten incloure dispositius de control en circuits de potència. El seu objectiu principal és la conversió de corrent o tensió en un valor convenient per a la mesura dels paràmetres de xarxa. Aquesta necessitat sorgeix en les situacions següents:
- quan es prenen lectures per comptadors elèctrics;
- en cas d’instal·lació de relés de protecció de tensió i corrent als circuits d’alimentació;
- si hi ha altres dispositius d'automatització.
Els instruments de mesura es classifiquen per disseny, tipus d’instal·lació, relació de transformació i nombre de passos. D’acord amb el primer signe, es troben integrats, integrats i recolzats, i al lloc de la col·locació, externs o destinats a la instal·lació en cubicles de commutació tancats. Segons el nombre de passos de conversió, es divideixen en un sol estadi i en cascada, i pel coeficient de transformació, en productes que tenen un o més valors.
Característiques de l’operació VT en xarxes amb un punt zero aïllat i posat a terra
Les xarxes elèctriques d’alta tensió tenen dues versions: amb un bus aïllat zero o amb un neutre compensat i posat a terra. El primer mode de connexió del punt zero permet no desconnectar de la xarxa amb falles monofàsiques (OZ) o arc (DZ). Els PUE permeten el funcionament de línies amb neutre aïllat fins a vuit hores amb un circuit monofàsic, però amb la previsió que, en aquest moment, es treballa per eliminar el mal funcionament.
Es poden fer danys als equips elèctrics a causa d’un augment de la tensió de fase a lineal i a l’aparició posterior d’un arc de naturalesa variable. Independentment de la causa i del mode de funcionament, aquest és el tipus de falla més perillós amb un coeficient de sobretensió elevat. És en aquest cas que hi ha una alta probabilitat d’aparició de ferroresonància a la xarxa.
El circuit ferroresonant en xarxes de potència amb neutre aïllat és una cadena de seqüència zero amb magnetització no lineal. En essència, la VT trifàsica no posada a terra són tres transformadors monofàsics connectats segons l'esquema de les estrelles. Amb sobretensions a les zones on s’instal·la, la inducció en el seu nucli augmenta aproximadament 1,73 vegades, provocant ferroresonància.
Per protegir-se d’aquest fenomen, s’han desenvolupat mètodes especials:
- fabricació de VT i CT de baixa inducció intrínseca;
- inclusió en el seu circuit d’elements d’amortiment addicionals;
- fabricació de transformadors trifàsics amb un sol sistema magnètic en versió de 5 varilles;
- posada a terra neutra mitjançant un reactor de limitació de corrent;
- l’ús de bobinatges de compensació, etc .;
- aplicació de circuits de relé que protegeixen els bobinatges VT de sobrecurrents.
Aquestes mesures protegeixen la mesura de VTs, però no resolen completament el problema de seguretat. Els dispositius de posada a terra instal·lats a xarxes amb un bus neutre aïllat poden ajudar-vos a això.
La naturalesa del funcionament dels transformadors de baixa tensió en modes neutres a terra es caracteritza per una major seguretat i una reducció significativa dels fenòmens de ferroresonància. A més, el seu ús augmenta la sensibilitat i la selectivitat de la protecció en un circuit monofàsic. Aquesta pujada esdevé possible a causa del fet que el bobinat inductiu del transformador s’inclou al circuit de terra i augmenta breument el corrent a través del dispositiu de protecció instal·lat al mateix.
El PUE proporciona una raó de permissibilitat de la presa de terra neutra a curt termini amb una petita inductància de la bobinada VT. Per fer-ho, la xarxa fa servir l’automatització, que, quan es produeix una OZ al cap de 0,5 segons, connecta breument el transformador a les barres de bus. A causa de l'efecte d'un neutre sense terra durant una falla de terra monofàsica, comença a fluir un corrent limitat per la inductància del VT en el circuit de protecció. Al mateix temps, el seu valor és suficient perquè els equips de protecció treballin de la zona perillosa i creïn condicions per extingir una descarga d'arc perillós.
