Ένας κλασικός μετασχηματιστής τάσης (VT) είναι μια συσκευή που μετατρέπει τη μία τιμή στην άλλη. Η διαδικασία συνοδεύεται από μερική απώλεια ισχύος, αλλά δικαιολογείται σε καταστάσεις όπου είναι απαραίτητο να αλλάξετε τις παραμέτρους του σήματος εισόδου. Ο σχεδιασμός ενός τέτοιου μετασχηματιστή παρέχει στοιχεία περιέλιξης, με τον σωστό υπολογισμό των οποίων είναι δυνατή η απόκτηση της απαιτούμενης τάσης εξόδου.
Σκοπός και αρχή της δράσης
Ο κύριος σκοπός των μετασχηματιστών τάσης είναι να μετατρέψει το σήμα εισόδου στο επίπεδο που καθορίζεται από τις εργασίες που αντιμετωπίζει ο χρήστης - όταν το δυναμικό εργασίας πρέπει να μειωθεί ή να αυξηθεί. Αυτό μπορεί να επιτευχθεί μέσω της αρχής της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής, που διατυπώθηκε ως νόμος από τους επιστήμονες Faraday και Maxwell. Σύμφωνα με τον ίδιο, σε οποιονδήποτε βρόχο βρίσκεται κοντά σε άλλο πηνίο του ίδιου σύρματος, το EMF προκαλείται με ρεύμα, ανάλογο με τη ροή μαγνητικής επαγωγής που τους διεισδύει. Το μέγεθος αυτής της επαγωγής στη δευτερεύουσα περιέλιξη του μετασχηματιστή (που αποτελείται από πολλές τέτοιες στροφές) εξαρτάται από την ισχύ του ρεύματος στο πρωτεύον κύκλωμα και από τον αριθμό των στροφών σε κάθε πηνίο.
Το ρεύμα στη δευτερεύουσα περιέλιξη του μετασχηματιστή και η τάση στο φορτίο που συνδέεται με αυτόν καθορίζονται μόνο από την αναλογία του αριθμού των στροφών και στα δύο πηνία. Ο νόμος της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής σάς επιτρέπει να υπολογίζετε σωστά τις παραμέτρους της συσκευής που μεταδίδει ισχύ από είσοδο σε έξοδο με την επιθυμητή αναλογία ρεύματος και τάσης.
Ποια είναι η διαφορά μεταξύ ενός μετασχηματιστή ρεύματος και ενός μετασχηματιστή τάσης
Η κύρια διαφορά μεταξύ μετασχηματιστών ρεύματος (CT) και μετατροπέων τάσης είναι ο διαφορετικός λειτουργικός σκοπός τους. Τα πρώτα χρησιμοποιούνται μόνο σε κυκλώματα μέτρησης, επιτρέποντας τη μείωση του επιπέδου της ελεγχόμενης παραμέτρου σε αποδεκτή τιμή. Οι δεύτερες είναι εγκατεστημένες σε ηλεκτρικές γραμμές AC και δίνουν την έξοδο τάσης που χρησιμοποιείται για τη λειτουργία του συνδεδεμένου οικιακού εξοπλισμού.
Οι διαφορές τους στο σχεδιασμό είναι οι εξής:
- ως πρωτεύουσα περιέλιξη σε μετασχηματιστές ρεύματος, χρησιμοποιείται ένας δίαυλος τροφοδοσίας στον οποίο είναι τοποθετημένος.
- Οι δευτερεύουσες παράμετροι περιέλιξης έχουν σχεδιαστεί για σύνδεση με μια συσκευή μέτρησης (για παράδειγμα, ηλεκτρικός μετρητής στο σπίτι).
- Σε σύγκριση με το VT, ο τρέχων μετασχηματιστής είναι πιο συμπαγής και διαθέτει απλοποιημένο κύκλωμα μεταγωγής.
Οι μετασχηματιστές ρεύματος και τάσης πληρούν διάφορες απαιτήσεις όσον αφορά την ακρίβεια των τιμών μετατροπής. Εάν αυτός ο δείκτης είναι πολύ σημαντικός για μια συσκευή μέτρησης, τότε για έναν μετασχηματιστή τάσης είναι δευτερεύουσας σημασίας.
Ταξινόμηση μετασχηματιστή τάσης
Σύμφωνα με τη γενικά αποδεκτή ταξινόμηση, αυτές οι συσκευές ανάλογα με το σκοπό τους χωρίζονται στους ακόλουθους κύριους τύπους:
- μετασχηματιστές ισχύος με γείωση και χωρίς αυτό.
- συσκευές μέτρησης ·
- αυτομετασχηματιστές;
- ειδικές συσκευές αντιστοίχισης.
- μετασχηματιστές απομόνωσης και αιχμής.
Η πρώτη από αυτές τις ποικιλίες χρησιμοποιείται για να παρέχει αδιάλειπτη ισχύ στον καταναλωτή σε αποδεκτή μορφή για αυτόν (με το επιθυμητό πλάτος). Η ουσία της δράσης τους είναι να μετατρέψουν ένα επίπεδο δυναμικού σε άλλο με στόχο την επακόλουθη μεταφορά στο φορτίο.Οι τριφασικές συσκευές που είναι εγκατεστημένες σε έναν υποσταθμό μετασχηματιστή, για παράδειγμα, μπορούν να μειώσουν τις υψηλές τάσεις από 6,3 και 10 kV σε τιμή οικιακής χρήσης 0,4 kV.
Οι αυτομετασχηματιστές είναι οι απλούστερες επαγωγικές δομές που έχουν μία περιέλιξη με κλαδιά για ρύθμιση του μεγέθους της τάσης εξόδου. Τα προϊόντα που ταιριάζουν εγκαθίστανται σε κυκλώματα χαμηλού ρεύματος, παρέχοντας μεταφορά ισχύος από το ένα στάδιο στο άλλο με ελάχιστες απώλειες (με μέγιστη απόδοση). Χρησιμοποιώντας τους λεγόμενους μετασχηματιστές "απομόνωσης", είναι δυνατή η οργάνωση ηλεκτρικής απομόνωσης κυκλωμάτων με υψηλή και χαμηλή τάση. Αυτό εγγυάται την προστασία του ιδιοκτήτη του σπιτιού ή του εξοχικού σπιτιού από ηλεκτροπληξία υψηλού δυναμικού. Επιπλέον, αυτό το είδος μετατροπέων σας επιτρέπει:
- μεταφορά ηλεκτρικής ενέργειας από την πηγή στον καταναλωτή με τη σωστή και ασφαλή μορφή ·
- Προστατεύστε τα κυκλώματα φορτίου με ευαίσθητες συσκευές που περιλαμβάνονται σε αυτά από ηλεκτρομαγνητικές παρεμβολές.
- μπλοκάρετε το συνεχές ρεύμα από την είσοδο στα κυκλώματα εργασίας.
Οι κορυφαίοι μετασχηματιστές είναι μια άλλη μορφή συσκευής μετατροπής ηλεκτρικής ενέργειας. Χρησιμεύουν στον προσδιορισμό της πολικότητας των παλμών και ταιριάζουν με τις παραμέτρους εξόδου. Αυτός ο τύπος μετατροπέων είναι εγκατεστημένος στα κυκλώματα σήματος των συστημάτων υπολογιστών και των ραδιοφωνικών καναλιών.
Μετασχηματιστές τάσης και ρεύματος
Οι ειδικοί μετασχηματιστές μέτρησης είναι ένας ειδικός τύπος μετατροπέων που επιτρέπουν τη συμπερίληψη συσκευών ελέγχου στα κυκλώματα ισχύος. Ο κύριος σκοπός τους είναι η μετατροπή ρεύματος ή τάσης σε τιμή βολική για τη μέτρηση παραμέτρων δικτύου. Η ανάγκη για αυτό προκύπτει στις ακόλουθες καταστάσεις:
- κατά τη λήψη μετρήσεων με ηλεκτρικούς μετρητές.
- σε περίπτωση εγκατάστασης ρελέ τάσης και προστασίας ρεύματος στα κυκλώματα τροφοδοσίας.
- εάν υπάρχουν άλλες συσκευές αυτοματισμού σε αυτό.
Τα όργανα μέτρησης ταξινομούνται κατά σχεδιασμό, τύπο εγκατάστασης, αναλογία μετατροπής και αριθμό βημάτων. Σύμφωνα με την πρώτη πινακίδα, είναι ενσωματωμένα, περιπατητικά και υποστηρίζονται, και στον τόπο τοποθέτησης - εξωτερικά ή προορίζονται για εγκατάσταση σε κλειστούς θαλάμους διακοπτών. Σύμφωνα με τον αριθμό των σταδίων μετατροπής, χωρίζονται σε μονοβάθμια και καταρράκτη, και με τον συντελεστή μετασχηματισμού, σε προϊόντα που έχουν μία ή περισσότερες τιμές.
Χαρακτηριστικά λειτουργίας VT σε δίκτυα με απομονωμένο και γειωμένο μηδέν σημείο
Τα ηλεκτρικά δίκτυα υψηλής τάσης έχουν δύο εκδόσεις: με απομονωμένο δίαυλο μηδέν ή με ουδέτερο αντισταθμισμένο και γειωμένο. Ο πρώτος τρόπος σύνδεσης του μηδενικού σημείου σάς επιτρέπει να μην αποσυνδέετε το δίκτυο με μονοφασικά (OZ) ή σφάλματα τόξου (DZ). Τα PUE επιτρέπουν τη λειτουργία γραμμών με μονωμένο ουδέτερο για έως και οκτώ ώρες με μονοφασικό κύκλωμα, αλλά με την προϋπόθεση ότι αυτή τη στιγμή, γίνονται εργασίες για την εξάλειψη της δυσλειτουργίας.
Η ζημιά στον ηλεκτρικό εξοπλισμό είναι δυνατή λόγω της αύξησης της τάσης φάσης σε γραμμικό και της επακόλουθης εμφάνισης ενός τόξου μεταβλητής φύσης. Ανεξάρτητα από την αιτία και τον τρόπο λειτουργίας, αυτός είναι ο πιο επικίνδυνος τύπος σφάλματος με υψηλό συντελεστή υπέρτασης. Σε αυτήν την περίπτωση υπάρχει μεγάλη πιθανότητα εμφάνισης της φωτοανθεκτικότητας στο δίκτυο.
Το κύκλωμα σιδηροαντιδόντων σε δίκτυα ισχύος με απομονωμένο ουδέτερο είναι αλυσίδα μηδενικής ακολουθίας με μη γραμμικό μαγνητισμό. Το τριφασικό μη γειωμένο VT στην ουσία είναι τρεις μονοφασικοί μετασχηματιστές συνδεδεμένοι σύμφωνα με το σχήμα αστεριού-αστεριού. Με υπερτάσεις στις ζώνες όπου είναι εγκατεστημένη, η επαγωγή στον πυρήνα της αυξάνεται κατά περίπου 1,73 φορές, προκαλώντας τη φωτοαντίσταση.
Για την προστασία από αυτό το φαινόμενο, έχουν αναπτυχθεί ειδικές μέθοδοι:
- κατασκευή VT και CT με χαμηλή εγγενή επαγωγή ·
- συμπερίληψη στο κύκλωμα πρόσθετων στοιχείων απόσβεσης ·
- κατασκευή τριφασικών μετασχηματιστών με ένα μόνο μαγνητικό σύστημα σε έκδοση 5 ράβδων.
- ουδέτερη γείωση μέσω αντιδραστήρα περιορισμού ρεύματος ·
- τη χρήση των περιελίξεων αποζημίωσης κ.λπ.
- εφαρμογή κυκλωμάτων ρελέ που προστατεύουν τις περιελίξεις VT από υπερβολικά ρεύματα.
Αυτά τα μέτρα προστατεύουν τη μέτρηση των VT, αλλά δεν επιλύουν πλήρως το πρόβλημα ασφάλειας. Οι συσκευές γείωσης που είναι εγκατεστημένες σε δίκτυα με ένα απομονωμένο ουδέτερο δίαυλο μπορούν να βοηθήσουν σε αυτό.
Η φύση της λειτουργίας μετασχηματιστών χαμηλής τάσης σε γειωμένους ουδέτερους τρόπους χαρακτηρίζεται από αυξημένη ασφάλεια και σημαντική μείωση στα φαινόμενα οπτικοακουστικής. Επιπλέον, η χρήση τους αυξάνει την ευαισθησία και την επιλεκτικότητα της προστασίας σε μονοφασικό κύκλωμα. Μια τέτοια αύξηση καθίσταται δυνατή λόγω του γεγονότος ότι η επαγωγική περιέλιξη του μετασχηματιστή περιλαμβάνεται στο κύκλωμα γείωσης και αυξάνει εν συντομία το ρεύμα μέσω της προστατευτικής συσκευής που είναι εγκατεστημένη σε αυτό.
Το PUE παρέχει ένα σκεπτικό για το επιτρεπτό της βραχυπρόθεσμης ουδέτερης γείωσης με μια μικρή επαγωγή της περιέλιξης VT. Για να γίνει αυτό, το δίκτυο χρησιμοποιεί αυτοματοποίηση, η οποία, με την εμφάνιση ενός OZ μετά από 0,5 δευτερόλεπτα, συνδέει εν συντομία τον μετασχηματιστή με τις γραμμές. Λόγω της επίδρασης ενός νεκρού γείωσης κατά τη διάρκεια ενός μονοφασικού σφάλματος γείωσης, ένα ρεύμα που περιορίζεται από την επαγωγή του VT αρχίζει να ρέει στο προστατευτικό κύκλωμα. Ταυτόχρονα, η αξία του είναι επαρκής για να λειτουργεί ο εξοπλισμός προστασίας από την επικίνδυνη περιοχή και να δημιουργεί συνθήκες για την κατάσβεση μιας επικίνδυνης εκκένωσης τόξου.
