Klassinen jännitemuuntaja (VT) on laite, joka muuntaa arvon toiseksi. Prosessiin liittyy osittainen tehon menetys, mutta se on perusteltua tilanteissa, joissa tulosignaalin parametreja on tarpeen muuttaa. Tällaisen muuntajan suunnittelussa säädetään käämielementteistä, joiden oikealla laskennalla on mahdollista saada tarvittava lähtöjännite.
Toiminnan tarkoitus ja periaate
Jännitemuuntajien päätarkoitus on muuntaa tulosignaali käyttäjälle asetettujen tehtävien aikaansaamalle tasolle - kun työpotentiaalia on laskettava tai lisättävä. Tämä voidaan saavuttaa sähkömagneettisen induktion periaatteella, jonka tutkijat Faraday ja Maxwell ovat muotoillut lakiin. Hänen mukaansa missä tahansa silmukassa, joka sijaitsee lähellä saman johtimen toista kelaa, EMF indusoidaan virralla, verrannollinen niitä tunkeutuvan magneettisen induktion vuon kanssa. Tämän induktion suuruus muuntajan sekundaarikäämityksessä (joka koostuu monista sellaisista kierroksista) riippuu virran voimakkuudesta ensiöpiirissä ja kierrosten lukumäärästä yhdessä ja toisessa kelassa.
Muuntajan toisiokäämissä oleva virta ja jännite siihen kytketyssä kuormassa määritetään vain molemmissa käämeissä olevien kierrosten lukumäärän suhteesta. Sähkömagneettisen induktion laki antaa sinun laskea oikein sen laitteen parametrit, joka siirtää tehoa tulosta lähtöön halutulla virran ja jännitteen suhteella.
Mikä on ero virtamuuntajan ja jännitemuuntajan välillä?
Tärkein ero virtamuuntajien (CT) ja jännitemuuntajien välillä on niiden erilainen toiminnallinen tarkoitus. Edellisiä käytetään vain mittauspiireissä, mikä mahdollistaa ohjattavan parametrin tason alentamisen hyväksyttävään arvoon. Toiset asennetaan vaihtovirtajohtoihin ja lähtöjännitteeseen, jota käytetään kytkettyjen kodinkoneiden toimintaan.
Niiden erot suunnittelussa ovat seuraavat:
- primaarikääminä virtamuuntajissa käytetään virtalähdeväylää, johon se on asennettu;
- toisiokäämin parametrit on suunniteltu kytkettäväksi mittauslaitteeseen (esimerkiksi talon sähkömittari);
- Verrattuna VT: hen, virtamuuntaja on pienempi ja siinä on yksinkertaistettu kytkentäpiiri.
Virta- ja jännitemuuntajat täyttävät erilaiset vaatimukset muunnettujen arvojen tarkkuuden suhteen. Jos tämä indikaattori on erittäin tärkeä mittauslaitteelle, niin jännitemuuntajalle se on toissijaisen tärkeätä.
Jännitemuuntajan luokittelu
Yleisesti hyväksytyn luokituksen mukaan nämä laitteet jaetaan tarkoituksensa mukaan seuraaviin päätyyppeihin:
- voima muuntajat, joissa on maadoitus ja ilman sitä;
- mittauslaitteet;
- säästömuuntajat;
- erityiset sovituslaitteet;
- eristys- ja huippumuuntajat.
Ensimmäistä näistä lajikkeista käytetään katkaisemattoman virran toimittamiseen kuluttajalle hänelle hyväksyttävässä muodossa (halutulla amplitudilla). Heidän toiminnan ydin on muuntaa yksi potentiaalitaso toiseksi tavoitteena myöhempi siirto kuormaan.Esimerkiksi muuntajaasemalle asennetut kolmivaihelaitteet voivat vähentää korkeita jännitteitä 6,3 ja 10 kV kotitalousarvoon 0,4 kV.
Automuuntajat ovat yksinkertaisimpia induktiivisia rakenteita, joissa on yksi käämi haaroineen lähtöjännitteen suuruuden säätämiseksi. Vastaavat tuotteet asennetaan heikkovirtapiireihin, mikä antaa virransiirron vaiheesta toiseen minimaalisin häviöin (maksimaalisen hyötysuhteen avulla). Niin kutsuttujen "eristysmuuntajien" avulla on mahdollista järjestää korkea- ja matalajännitteisten piirien sähköinen eristäminen. Tämä takaa talon tai mökin omistajan suojan korkean potentiaalin sähköiskulta. Lisäksi tällaisten muuntimien avulla voit:
- siirtää sähköä lähteestä kuluttajalle oikeassa ja turvallisessa muodossa;
- suojaamaan kuormapiirejä, joihin kuuluu herkkiä laitteita, sähkömagneettisilta häiriöiltä;
- estää tasavirtakomponentin pääsyn työpiireihin.
Huippumuuntajat ovat toinen sähköisen energian muuntamislaitteen muoto. Niiden avulla määritetään pulssisignaalien napaisuus ja sovitetaan se lähtöparametreihin. Tämän tyyppiset muuntimet asennetaan tietokonejärjestelmien ja radiokanavien signaalipiireihin.
Jännite- ja virtamuuntajien mittaus
Erityiset mittausmuuntajat ovat erityyppisiä muuntimia, jotka mahdollistavat säätölaitteiden sisällyttämisen virtapiireihin. Niiden päätarkoitus on virran tai jännitteen muuntaminen arvoksi, joka sopii verkon parametrien mittaamiseen. Tämän tarve syntyy seuraavissa tilanteissa:
- kun otetaan lukemia sähkömittareilla;
- jos jännite- ja virransuojareleet asennetaan virtalähteen piireihin;
- jos siinä on muita automaatiolaitteita.
Mittauslaitteet luokitellaan suunnittelun, asennustyypin, muuntamissuhteen ja portaiden lukumäärän perusteella. Ensimmäisen merkin mukaan ne ovat sisäänrakennettuja, läpikäyviä ja tukevia, ja sijoituspaikassa - ulkoisia tai tarkoitettu asennettaviksi suljettuihin kytkentäkaappeihin. Muuntamisvaiheiden lukumäärän mukaan ne jaetaan yksivaiheisiin ja kaskadiin ja muuntamiskerroin tuotteisiin, joilla on yksi tai useampi arvo.
VT-toiminnan ominaisuudet verkoissa, joissa on eristetty ja maadoitettu nollapiste
Korkeajänniteverkoilla on kaksi versiota: eristetyllä nollaväylällä tai kompensoidulla ja maadoitetulla neutraalilla. Ensimmäinen nollapisteen kytkentätapa antaa sinun estää verkon katkaisemista yksivaiheisilla (OZ) tai kaarivikoilla (DZ). PUE: t sallivat linjojen toiminnan eristetyllä vapaa-ajan kanssa jopa kahdeksan tuntia yhden vaiheen piirillä, mutta sillä ehdolla, että tällä hetkellä tehdään työtä toimintahäiriön poistamiseksi.
Sähkölaitteiden vaurioituminen on mahdollista johtuen vaihejännitteen noususta lineaariseksi ja siitä seuraavan muuttuvan kaarin ilmestymisestä. Syystä ja toimintatavasta riippumatta tämä on vaarallisin vikatyyppi, jolla on korkea ylijännitekerroin. Juuri tässä tapauksessa on suuri todennäköisyys ferroresonanssin esiintymiseen verkossa.
Ferroresonanssipiiri energiaverkoissa, joissa on eristetty neutraali, on nollajärjestysketju epälineaarisella magnetoinnilla. Kolmivaiheinen maadoittamaton VT on pohjimmiltaan kolme yksivaihemuuntajaa, jotka on kytketty tähti-tähtijärjestelmän mukaisesti. Ylijännitteiden ollessa alueilla, joihin se asennetaan, induktio ytimessä kasvaa noin 1,73 kertaa, aiheuttaen ferroresonanssin.
Tämän ilmiön suojelemiseksi on kehitetty erityisiä menetelmiä:
- VT: n ja CT: n valmistus alhaisella sisäisellä induktiolla;
- lisäysvaimennuselementtien sisällyttäminen piiriin;
- 3-vaihemuuntajien valmistus, jossa on yksi magneettinen järjestelmä 5-sauvaisessa versiossa;
- neutraali maadoitus virtaa rajoittavan reaktorin läpi;
- kompensointikäämien käyttö jne .;
- relepiirien käyttö, jotka suojaavat VT-käämejä ylivirtauksilta.
Nämä toimenpiteet suojaavat VT: n mittaamista, mutta eivät ratkaise turvallisuusongelmaa kokonaan. Verkkoihin asennetut maadoituslaitteet, joissa on eristetty neutraali väylä, voivat auttaa tässä.
Matalajännitemuuntajien toiminnan luonteelle maadoitetuissa nollamuodoissa on ominaista lisääntynyt turvallisuus ja merkittävästi vähentynyt ferroresonanssi-ilmiöitä. Lisäksi niiden käyttö lisää suojauksen herkkyyttä ja selektiivisyyttä yksivaiheisessa piirissä. Tällainen nousu tulee mahdolliseksi johtuen siitä, että muuntajan induktiivinen käämi on kytketty maapiiriin ja lisää hetkellisesti virtaa siihen asennetun suojalaitteen kautta.
PUE antaa perustelun lyhytaikaisen neutraalin maadoituksen sallittavaksi pienellä VT-käämin induktanssilla. Tätä varten verkko käyttää automaatiota, joka virtakytkentöjen avulla, kun OZ tapahtuu 0,5 sekunnin kuluttua, yhdistää muuntajan hetkeksi virtakiskoihin. Yhden vaiheen maasulun aikana maadoitetun nollavaikutuksen vuoksi VT: n induktanssilla rajoitettu virta alkaa virtata suojapiirissä. Samanaikaisesti sen arvo on riittävä suojalaitteiden toimimiseen OZ: sta ja olosuhteiden luomiseksi vaarallisen valokaaripurkauksen sammuttamiseksi.
