Klasikinis įtampos transformatorius (VT) yra įrenginys, kuris konvertuoja vieną reikšmę į kitą. Procesą lydi dalinis galios praradimas, tačiau jis pateisinamas tais atvejais, kai reikia pakeisti įvesties signalo parametrus. Tokio transformatoriaus dizainas numato apvijos elementus, teisingai apskaičiavus, iš kurių galima gauti reikiamą išėjimo įtampą.
Veiklos tikslas ir principas
Pagrindinis įtampos transformatorių tikslas yra konvertuoti įvesties signalą iki tokio lygio, kokio reikalauja užduotys, su kuriomis susiduria vartotojas - kai reikia sumažinti ar padidinti darbinį potencialą. Tai galima pasiekti įgyvendinant elektromagnetinės indukcijos principą, mokslininkų Faradėjaus ir Maxwello suformuluotą kaip įstatymą. Anot jo, bet kurioje kilpoje, esančioje arti kitos tos pačios laido ritės, EML indukuojama srove, proporcinga juos skverbiančios magnetinės indukcijos srautui. Šios indukcijos dydis transformatoriaus antrinėje apvijoje (susidedantis iš daugelio tokių posūkių) priklauso nuo srovės stiprio pirminėje grandinėje ir nuo posūkių skaičiaus vienoje ir kitoje ritėje.
Srovė transformatoriaus antrinėje apvijoje ir įtampa prie prie jo prijungtos apkrovos nustatoma tik pagal abiejų ritių apsisukimų skaičių. Elektromagnetinės indukcijos dėsnis leidžia teisingai apskaičiuoti prietaiso, perduodančio galią iš įėjimo į išėjimą, parametrus norimu srovės ir įtampos santykiu.
Kuo skiriasi srovės transformatorius nuo įtampos transformatoriaus
Pagrindinis srovės transformatorių (KT) ir įtampos keitiklių skirtumas yra skirtingas jų funkcinis tikslas. Pirmieji naudojami tik matuojant grandines, leidžiančias sumažinti kontroliuojamo parametro lygį iki priimtinos vertės. Antrieji yra įmontuoti į kintamos srovės elektros linijas ir išleidžia įtampą, naudojamą prijungtos buitinės įrangos darbui.
Jų dizaino skirtumai yra šie:
- kaip pirminė apvija srovės transformatoriuose naudojama maitinimo magistralė, ant kurios ji sumontuota;
- antrinės apvijos parametrai yra skirti prijungti prie matavimo prietaiso (pavyzdžiui, namo elektros skaitiklio);
- Palyginti su VT, dabartinis transformatorius yra kompaktiškesnis ir turi supaprastintą perjungimo grandinę.
Srovės ir įtampos transformatoriai atitinka įvairius reikalavimus, susijusius su konvertuotų verčių tikslumu. Jei šis indikatorius yra labai svarbus matavimo įtaisui, tada įtampos transformatoriui jis yra antrinės svarbos.
Įtampos transformatoriaus klasifikacija
Pagal visuotinai priimtą klasifikaciją šie įtaisai pagal paskirtį yra suskirstyti į šiuos pagrindinius tipus:
- galios transformatoriai su įžeminimu ir be jo;
- matavimo prietaisai;
- autotransformatoriai;
- specialūs derinimo įtaisai;
- izoliacijos ir smailių transformatorių.
Pirmoji iš šių veislių yra naudojama tiekti nepertraukiamą galią vartotojui jam priimtinoje formoje (su norima amplitude). Jų veiksmų esmė yra konvertuoti vieną potencialo lygį į kitą su tikslu vėliau perkelti jį į krovinį.Pavyzdžiui, trifaziai įtaisai, įmontuoti transformatorių pastotėje, gali sumažinti aukštą įtampą nuo 6,3 iki 10 kV iki buitinės 0,4 kV vertės.
Autotransformatoriai yra paprasčiausios indukcinės struktūros, turinčios vieną apviją su atšakomis išėjimo įtampos dydžiui reguliuoti. Atitinkantys produktai yra montuojami žemos srovės grandinėse, užtikrindami energijos perdavimą iš vieno etapo į kitą su minimaliais nuostoliais (su maksimaliu efektyvumu). Naudojant vadinamuosius „izoliacijos“ transformatorius, galima organizuoti grandinių, turinčių aukštą ir žemą įtampą, elektrinę izoliaciją. Tai garantuoja namo ar kotedžo savininko apsaugą nuo didelio potencialo elektros smūgio. Be to, tokio tipo keitikliai leidžia jums:
- perduoti vartotojui tinkamą ir saugią energiją iš šaltinio;
- apsaugoti apkrovos grandines su jose esančiais jautriais prietaisais nuo elektromagnetinių trukdžių;
- blokuoti nuolatinės srovės komponento patekimą į darbines grandines.
Maksimalūs transformatoriai yra dar viena elektros energijos konversijos įtaiso forma. Jie naudojami impulsų signalų poliškumui nustatyti ir suderinti jį su išėjimo parametrais. Šio tipo keitikliai yra sumontuoti kompiuterinių sistemų ir radijo kanalų signalų grandinėse.
Matavimo įtampos ir srovės transformatoriai
Specialūs matavimo transformatoriai yra ypatingo tipo keitikliai, leidžiantys į valdymo grandines įtraukti valdymo įtaisus. Pagrindinis jų tikslas yra srovės ar įtampos konvertavimas į reikšmę, patogią išmatuoti tinklo parametrus. To reikia tokiose situacijose:
- imant rodmenis elektros skaitikliais;
- diegiant įtampos ir srovės apsaugos reles maitinimo grandinėse;
- jei jame yra kitų automatikos įtaisų.
Matavimo prietaisai klasifikuojami pagal konstrukciją, įrengimo tipą, transformacijos santykį ir žingsnių skaičių. Pagal pirmąjį ženklą jie yra įmontuoti, pravažiuojami ir laikomi, o pastatymo vietoje - išoriniai arba skirti montuoti uždarose skirstomųjų spintelių dėžėse. Pagal pertvarkymo etapų skaičių jie yra suskirstyti į vienpakopius ir kaskadinius, o pagal virsmo koeficientą - į produktus, turinčius vieną ar daugiau reikšmių.
VT veikimo tinkluose su izoliuotu ir įžemintu nuliniu tašku ypatybės
Aukštosios įtampos elektros tinklai turi dvi versijas: su izoliuota nuline magistralė arba su kompensuojamąja ir įžeminta neutrale. Pirmasis nulinio taško prijungimo režimas leidžia neatjungti tinklo per vienfazius (OZ) ar lanko gedimus (DZ). PUE leidžia linijas su izoliuota neutrale eksploatuoti iki aštuonių valandų su vienfaziu kontūru, tačiau su sąlyga, kad šiuo metu imamasi veiksmų pašalinti gedimą.
Elektros įrangos žala yra įmanoma dėl fazės įtampos padidėjimo iki linijinės ir vėlesnio kintamo pobūdžio lanko atsiradimo. Nepriklausomai nuo priežasties ir veikimo būdo, tai yra pavojingiausias gedimo tipas, turintis aukštą viršįtampio koeficientą. Būtent tokiu atveju yra didelė tikimybė, kad tinkle atsiras geležies rezonansas.
Ferroresonansinė grandinė elektros tinkluose su izoliuota neutrale yra nulinės sekos grandinė su netiesine magnetizacija. Trifaziai ne įžeminti VT iš esmės yra trys vienfaziai transformatoriai, sujungti pagal žvaigždės schemą. Esant viršįtampiams tose vietose, kur jis yra sumontuotas, jo šerdyje indukcija padidėja maždaug 1,73 karto, ir tai sukelia ferosrezonansą.
Norėdami apsisaugoti nuo šio reiškinio, buvo sukurti specialūs metodai:
- VT ir CT gamyba su maža vidine indukcija;
- papildomų slopinančių elementų įtraukimas į jų grandinę;
- 3-fazių transformatorių su viena magnetine sistema, pagaminta iš 5-strypų, gamyba;
- neutralus įžeminimas per srovę ribojantį reaktorių;
- kompensacinių apvijų naudojimas ir kt .;
- relinių grandinių, apsaugančių VT apvijas nuo viršsrovių, taikymas.
Šios priemonės apsaugo VT matavimą, tačiau visiškai neišsprendžia saugos problemos. Tam gali padėti įžeminimo įtaisai, įmontuoti tinkluose su izoliuota neutralia magistrale.
Žemos įtampos transformatorių veikimo įžemintame neutraliame režime pobūdis yra padidėjęs saugumas ir reikšmingas feroreresanso reiškinių sumažėjimas. Be to, jų naudojimas padidina apsaugos jautrumą ir selektyvumą vienfazėje grandinėje. Toks pakilimas tampa įmanomas dėl to, kad transformatoriaus indukcinė apvija yra įtraukta į žemės grandinę ir trumpam padidina srovę per joje įmontuotą apsauginį įtaisą.
PUE pateikia trumpalaikio neutralaus įžeminimo, turinčio nedidelį VT apvijos induktyvumą, leistinumą. Tam tinklas naudoja automatiką, kuri kontaktiniais įtaisais, kai OZ įvyksta po 0,5 sekundės, trumpam sujungia transformatorių su magistralėmis. Dėl negyvai įžeminto neutralo poveikio vienfazio įžeminimo metu apsauginėje grandinėje pradeda tekėti srovė, kurią riboja VT induktyvumas. Tuo pačiu metu jo vertė yra pakankama, kad apsauginė įranga veiktų iš OZ ir sudarytų sąlygas pavojingam lanko išleidimui užgesinti.
