A klasszikus feszültségtranszformátor (VT) olyan eszköz, amely az egyik értéket a másikra konvertálja. A folyamat részleges energiaveszteséggel jár, de indokolt olyan helyzetekben, amikor meg kell változtatni a bemeneti jel paramétereit. Egy ilyen transzformátor kialakítása biztosítja a tekercselő elemeket, amelyek helyes kiszámításával lehetséges a szükséges kimeneti feszültség elérése.
A cselekvés célja és elve
A feszültségváltók fő célja a bemeneti jel átalakítása a felhasználó előtt álló feladatok által meghatározott szintre - amikor a munkapotenciált csökkenteni vagy növelni kell. Ezt az elektromágneses indukció elvével lehet elérni, amelyet Faraday és Maxwell tudósok törvényként fogalmaztak meg. Elmondása szerint bármely hurokban, amely ugyanazon huzal másik tekercséhez közel helyezkedik el, az EMF-t olyan árammal indukálja, amely arányos a rajtuk áthatoló mágneses indukció fluxussal. Ennek az indukciónak a nagysága a transzformátor szekunder tekercsében (amely sok ilyen fordulatból áll) az elsődleges áramkör erősségétől és az egyes tekercsekben levő fordulatok számától függ.
A transzformátor szekunder tekercsében lévő áramot és a hozzá kapcsolt terhelésnél fellépő feszültséget csak a két tekercsben lévő fordulatszám aránya határozza meg. Az elektromágneses indukció törvénye lehetővé teszi, hogy helyesen kiszámítsa annak az eszköznek a paramétereit, amely a bemenetről a kimenetre továbbítja az áram és a feszültség kívánt arányát.
Mi a különbség az áramváltó és a feszültségváltó között?
Az áramváltók (CT) és a feszültségváltók közötti fő különbség a különféle funkcionális céljaik. Az előzőket csak a mérőáramkörökben használják, lehetővé téve a szabályozott paraméter szintjének elfogadható értékre csökkentését. A másodikkat váltakozó áramú elektromos vezetékekre telepítik, és a csatlakoztatott háztartási készülékek működéséhez szükséges feszültséget adják ki.
Tervezési különbségeik a következők:
- primer tekercsként az áramváltókban egy tápegység buszt használnak, amelyre szerelik;
- a másodlagos tekercselési paramétereket úgy tervezték, hogy csatlakozzanak egy mérőkészülékhez (például a ház elektromos fogyasztásmérőjéhez);
- A VT-hez képest az áramerősség-transzformátor kompaktabb és egyszerűbb kapcsolási áramkörrel rendelkezik.
Az áram- és feszültségtranszformátorok a konvertált értékek pontossága szempontjából különféle követelményeknek felelnek meg. Ha ez a mutató nagyon fontos egy mérőkészülék számára, akkor a feszültségváltó esetében másodlagos jelentőségű.
A feszültség-transzformátor osztályozása
Az általánosan elfogadott osztályozás szerint ezeket az eszközöket rendeltetésük szerint a következő fő típusokra osztják:
- földelő és anélkül teljesítménytranszformátorok;
- mérőkészülékek;
- autotranszformátorok;
- speciális illesztő eszközök;
- leválasztó és csúcs transzformátorok.
Az első ilyen fajták a megszakíthatatlan energiát szolgáltatják a fogyasztó számára számára elfogadható formában (a kívánt amplitúdóval). Tevékenységük lényege az, hogy az egyik potenciálszintet átalakítsák a másikra, azzal a céllal, hogy azt később a rakományra továbbítsák.A transzformátor alállomáson telepített háromfázisú eszközök például csökkenthetik a magas feszültséget 6,3 és 10 kV-ról háztartási 0,4 kV-os értékre.
Az autotranszformátorok a legegyszerűbb induktív szerkezetek, amelyeknek egy tekercse van az elágazásokkal a kimeneti feszültség nagyságának beállításához. A megfelelő termékeket kisáramú áramkörökbe telepítik, így minimális veszteséggel (maximális hatékonysággal) biztosítják az energiaátadást az egyik fázisból a másikba. Az úgynevezett "leválasztó" transzformátorok segítségével meg lehet szervezni a magas és alacsony feszültségű áramkörök elektromos leválasztását. Ez garantálja a ház vagy ház tulajdonosának a nagy potenciállal járó áramütés elleni védelmét. Ezen felül az ilyen típusú átalakítók lehetővé teszik:
- a forrást a forrástól a fogyasztónak megfelelő és biztonságos formában továbbítsa;
- védje a terhelési áramköröket a benne lévő érzékeny eszközökkel az elektromágneses zavaroktól;
- blokkolja az egyenáramú alkatrész belépését a munkakörökbe.
A csúcs transzformátorok az elektromos energia átalakító eszköz másik formája. Az impulzusjelek polaritásának meghatározására szolgálnak, és egyeztetik azt a kimeneti paraméterekkel. Az ilyen típusú konverterek telepítve vannak a számítógépes rendszerek és a rádiócsatornák jeláramköreiben.
Feszültség és áram transzformátorok mérése
A speciális mérő transzformátorok egy olyan típusú transzformátorok, amelyek lehetővé teszik a vezérlőberendezések beépítését az áramkörökbe. Fő célja az áram vagy feszültség átalakítása olyan értékre, amely kényelmes a hálózati paraméterek mérésére. Ennek szükségessége a következő helyzetekben merül fel:
- ha elektromos fogyasztásmérőkkel veszi a leolvasást;
- feszültség- és áramvédelmi relék beszerelése esetén az áramellátási áramkörökbe;
- ha vannak más automatizálási eszközök is.
A mérőműszereket tervezés, telepítés típusa, átalakítási arány és lépések száma szerint osztályozzuk. Az első jel szerint beépített, átjárható és tartó, valamint az elhelyezés helyén - külső vagy zárt kapcsolószekrényekbe történő beépítésre szolgál. Az átalakítási lépések száma szerint őket egy lépcsőre és lépcsőre osztják, és a transzformációs együttható alapján termékekre, amelyeknek egy vagy több értéke van.
A VT működésének jellemzői izolált és földelt nulla ponttal rendelkező hálózatokban
A nagyfeszültségű elektromos hálózatoknak két változata van: elkülönített nulla busszal vagy kompenzált és földelt semleges árammal. A nulla pont csatlakoztatásának első módja lehetővé teszi, hogy ne szakítsa le a hálózatot egyfázisú (OZ) vagy ívhiba (DZ) esetén. A PUE-k lehetővé teszik az izolált semleges vonal vezetését akár nyolc órán keresztül egyfázisú áramkörrel, azzal a feltétellel, hogy ebben az időben munkát végeznek a hibás működés kiküszöbölése érdekében.
Az elektromos berendezések károsodása a fázisfeszültség lineárisvá növekedése és az ezt követõen változó jellegû ívek megjelenése miatt lehetséges. Az okától és a működési módtól függetlenül ez a legveszélyesebb hibatípus, magas túlfeszültség-együtthatóval. Ebben az esetben nagy a valószínűsége annak, hogy a hálózatban megjelenik a ferrorezonancia.
Az izolált semleges energiájú hálózatokban a ferroresonáns kör egy nulla sorozatú lánc nemlineáris mágnesezéssel. A háromfázisú nem földelt VT lényegében három egyfázisú transzformátor, amelyek csillagcsillagos séma szerint vannak csatlakoztatva. A túlfeszültségekkel abban a zónában, ahol telepítik, a magjában az indukció körülbelül 1,73-szor növekszik, és ezzel ferrorezonanciát okoz.
A jelenség elleni védelem érdekében speciális módszereket fejlesztettek ki:
- alacsony intrinsic indukciójú VT és CT előállítása;
- kiegészítő csillapító elemek beépítése az áramkörükbe;
- 3 fázisú transzformátorok gyártása egyetlen mágneses rendszerrel, 5 rúd változatban;
- semleges földelés egy áramkorlátozó reaktoron keresztül;
- kompenzációs tekercsek használata stb .;
- reléáramkörök alkalmazása, amelyek védik a VT tekercseket a túláramoktól.
Ezek az intézkedések megóvják a VT mérését, de nem oldják meg teljes mértékben a biztonsági problémát. Erre segíthetnek a hálózatokba telepített földelt készülékek, amelyekben egy semleges busz található.
A kisfeszültségű transzformátorok földelt semleges üzemmódban való működésének jellegét a fokozott biztonság és a ferrorezonancia jelenségének jelentős csökkenése jellemzi. Ezen felül felhasználásuk növeli a védelem érzékenységét és szelektivitását egyfázisú áramkörökben. Egy ilyen emelkedés akkor válik lehetségessé, ha a transzformátor induktív tekercsét beépítik a földáramkörbe, és röviden növelik az áramot az ehhez felszerelt védőberendezésen keresztül.
A PUE indokolja a rövid távú semleges földelés megengedhetőségét a VT tekercs kis induktivitásával. Ehhez a hálózat automatizálást alkalmaz, amely 0,5 másodperc elteltével OZ előfordulásakor röviden összekapcsolja a transzformátort a gyűjtősínekkel. Az egyfázisú földzárlat során egy földetlen semleges hatás miatt a VT induktivitása által korlátozott áram áramlik a védőáramkörben. Ugyanakkor annak értéke elegendő ahhoz, hogy a védőberendezés a veszélyes területről működjön, és körülményeket teremtsen a veszélyes ívkiürítés eloltására.
