Klasični transformator napona (VT) uređaj je koji pretvara jednu vrijednost u drugu. Proces je praćen djelomičnim gubitkom snage, ali je opravdan u situacijama kada je potrebno promijeniti parametre ulaznog signala. Dizajn takvog transformatora predviđa elemente za namatanje, uz točan proračun kojih je moguće dobiti potreban izlazni napon.
Svrha i princip djelovanja
Glavna svrha naponskih transformatora je pretvaranje ulaznog signala u razinu određenu zadacima koji su pred korisnikom - kada se radni potencijal treba spustiti ili povećati. To se može postići principom elektromagnetske indukcije, koji su kao zakon formulirali znanstvenici Faraday i Maxwell. Prema njegovim riječima, u bilo kojoj petlji koja se nalazi blizu druge zavojnice iste žice EMF se inducira strujom, proporcionalnom fluksu magnetske indukcije koji prodire kroz njih. Veličina ove indukcije u sekundarnom namotu transformatora (koja se sastoji od mnogih takvih zavoja) ovisi o jačini struje u primarnom krugu i broju okretaja u jednoj i drugoj zavojnici.
Struja u sekundarnom namotu transformatora i napon na opterećenju spojenom određuju se samo omjerom broja okretaja u obje zavojnice. Zakon elektromagnetske indukcije omogućuje vam da pravilno izračunate parametre uređaja koji prenosi snagu s ulaza na izlaz s željenim omjerom struje i napona.
Koja je razlika između transformatora struje i transformatora napona
Glavna razlika između transformatora struje (CT) i pretvarača napona je njihova različita funkcionalna namjena. Prvi se koriste samo u mjernim krugovima, čime se omogućuje smanjiti razinu kontroliranog parametra na prihvatljivu vrijednost. Drugi su instalirani u izmjeničnim električnim vodovima i daju izlaz napona koji se koristi za rad spojene kućanske opreme.
Njihove razlike u dizajnu su sljedeće:
- kao primarno navijanje u transformatorima struje koristi se magistralni vod na koji je montiran;
- parametri sekundarnog namota dizajnirani su za povezivanje s mjernim uređajem (na primjer, električnim brojilom u kući);
- U usporedbi s VT-om, strujni transformator je kompaktniji i ima pojednostavljeni sklopni krug.
Strujni i naponski transformatori udovoljavaju različitim zahtjevima u pogledu točnosti pretvorenih vrijednosti. Ako je ovaj pokazatelj vrlo važan za mjerni uređaj, tada je za naponski transformator od sekundarne važnosti.
Klasifikacija naponskih transformatora
Prema općenito prihvaćenoj klasifikaciji, ovi su uređaji prema svojoj namjeni podijeljeni u sljedeće glavne vrste:
- transformatori s uzemljenjem i bez njega;
- mjerni uređaji;
- autotransformers;
- posebni uređaji za podudaranje;
- izolacijski i vršni transformatori.
Prva od ovih sorti koristi se za nesmetanu snagu potrošača u prihvatljivom obliku za njega (sa željenom amplitudom). Suština njihovog djelovanja je pretvaranje jedne razine potencijala u drugu s ciljem naknadnog prebacivanja u teret.Trofazni uređaji instalirani na transformatorskoj podstanici, na primjer, mogu smanjiti visoke napone s 6,3 i 10 kV na vrijednost kućanstva od 0,4 kV.
Autotransformatori su najjednostavnije induktivne strukture s jednim namotom s granama za podešavanje veličine izlaznog napona. Odgovarajući proizvodi instalirani su u strujnim krugovima male struje, što osigurava prijenos snage iz jedne faze u drugu s minimalnim gubicima (uz maksimalnu učinkovitost). Korištenjem takozvanih "izolacijskih" transformatora moguće je organizirati električnu izolaciju krugova visokog i niskog napona. To jamči zaštitu vlasnika kuće ili vikendice od strujnog udara visokog potencijala. Uz to, ova vrsta pretvarača omogućuje vam:
- prijenos električne energije s izvora na potrošača u ispravnom i sigurnom obliku;
- zaštitite krugove opterećenja osjetljivim uređajima koji su u njima uključeni od elektromagnetskih smetnji;
- spriječiti ulazak komponenata istosmjerne struje u radne krugove.
Vršni transformatori još su jedan oblik uređaja za pretvorbu električne energije. Oni služe za određivanje polarnosti impulsnih signala i podudaranje s izlaznim parametrima. Ova vrsta pretvarača ugrađuje se u signalne sklopove računalnih sustava i radio kanala.
Mjerenje transformatora napona i struje
Posebni mjerni transformatori posebna su vrsta pretvarača koji omogućuju uključivanje upravljačkih uređaja u strujne krugove. Njihova glavna svrha je pretvaranje struje ili napona u vrijednost pogodnu za mjerenje mrežnih parametara. Potreba za tim javlja se u sljedećim situacijama:
- pri uzimanju očitavanja pomoću električnih brojila;
- u slučaju ugradnje naponskih i strujnih zaštitnih releja u sklopove napajanja;
- ako u njemu postoje drugi uređaji za automatizaciju.
Mjerni instrumenti klasificiraju se prema dizajnu, vrsti instalacije, omjeru transformacije i broju koraka. Prema prvom znaku, oni su ugrađeni, prohodni i noseći, a na mjestu postavljanja - vanjski ili namijenjeni za ugradnju u zatvorene razvodne kabine. Po broju stupnjeva pretvorbe dijele se na jednofazne i kaskadne, a prema koeficijentu pretvorbe - u proizvode koji imaju jednu ili više vrijednosti.
Značajke rada VT u mrežama s izoliranom i uzemljenom nultom točkom
Električne mreže visokog napona imaju dvije verzije: s izoliranom nultom sabirnicom ili s kompenziranim i uzemljenim neutralnim. Prvi način povezivanja nulte točke omogućuje vam da ne prekinete mrežu s jednofaznim (OZ) ili lučnim greškama (DZ). PUE omogućuju rad vodova s izoliranom neutralnom do osam sati s jednofaznim krugom, ali pod uvjetom da se u ovom trenutku rade na otklanjanju kvara.
Oštećenja na električnoj opremi moguća su zbog povećanja faznog napona na linearni i naknadne pojave luka promjenjive prirode. Bez obzira na uzrok i način rada, ovo je najopasnija vrsta greške s visokim koeficijentom prenapona. Upravo u ovom slučaju postoji velika vjerojatnost pojave feroresonance u mreži.
Ferorezonantni krug u elektroenergetskim mrežama s izoliranom neutralnom skupinom je nultih nizova s nelinearnom magnetiziranjem. Trofazni nezemljeni VT su u osnovi tri jednofazna transformatora povezana prema shemi zvijezda-zvijezda. S prenaponama u zonama u kojima je instalirana, indukcija se u jezgri povećava za oko 1,73 puta, uzrokujući ferorezonansu.
Da bi se zaštitili od ovog fenomena, razvijene su posebne metode:
- proizvodnja VT i CT s niskom intrinzičnom indukcijom;
- uključivanje u svoj krug dodatnih elemenata prigušivanja;
- proizvodnja trofaznih transformatora s jednim magnetskim sustavom u verziji s 5 šipki;
- neutralno uzemljenje kroz reaktor koji ograničava struju;
- korištenje kompenzacijskih namotaja itd .;
- primjena relejnih krugova koji štite VT namota od prekomjernih struja.
Ove mjere štite mjerne VT, ali ne rješavaju u potpunosti sigurnosni problem. U tome mogu pomoći uređaji za uzemljenje instalirani u mreže s izoliranom neutralnom sabirnicom.
Priroda rada niskonaponskih transformatora u uzemljenim neutralnim modusima karakterizira povećana sigurnost i značajno smanjenje ferorezonantnih pojava. Osim toga, njihova uporaba povećava osjetljivost i selektivnost zaštite u jednofaznom krugu. Takav porast postaje moguć zbog činjenice da je induktivno navijanje transformatora uključeno u uzemljeni krug i nakratko povećava struju kroz zaštitni uređaj ugrađen u njega.
PUE pruža opravdanje dopuštenosti kratkotrajnog neutralnog uzemljenja s malom induktivnošću VT namotaja. Da bi to učinila, mreža koristi automatizaciju, koja pojavom OZ-a nakon 0,5 sekundi nakratko spaja transformator na sabirnice. Zbog učinka mrtve uzemljene neutralne sile tijekom jednofazne greške zemlje, u zaštitnom krugu počinje struja ograničena induktivnošću VT. Istovremeno, njegova vrijednost dovoljna je za zaštitu zaštitne opreme koja djeluje iz opasnog područja i stvaranje uvjeta za gašenje opasnog lučnog ispuštanja.
