Klasiskais sprieguma transformators (VT) ir ierīce, kas pārveido vienu vērtību citā. Procesu papildina daļējs enerģijas zudums, taču tas ir pamatots situācijās, kad ir jāmaina ieejas signāla parametri. Šāda transformatora dizains paredz tinumu elementus, ar pareizu aprēķinu ir iespējams iegūt nepieciešamo izejas spriegumu.
Darbības mērķis un princips
Galvenais sprieguma transformatoru mērķis ir pārveidot ieejas signālu tādā līmenī, kāds noteikts uzdevumos, ar kuriem saskaras lietotājs - kad darba potenciāls ir jāsamazina vai jāpalielina. To var panākt, izmantojot elektromagnētiskās indukcijas principu, kuru zinātnieki Faraday un Maxwell ir formulējuši kā likumu. Pēc viņa teiktā, jebkurā cilpā, kas atrodas netālu no tā paša stieples citas spoles, EML tiek inducēta ar strāvu, kas ir proporcionāla magnētiskās indukcijas plūsmai, kas tajās iekļūst. Šīs indukcijas lielums transformatora sekundārajā tinumā (kas sastāv no daudziem šādiem pagriezieniem) ir atkarīgs no strāvas stipruma primārajā ķēdē un no pagriezienu skaita abās spolēs.
Strāvu transformatora sekundārajā tinumā un spriegumu pie tai pievienotās slodzes nosaka tikai ar pagriezienu skaita attiecību abās spirālēs. Elektromagnētiskās indukcijas likums ļauj pareizi aprēķināt ierīces parametrus, kas pārraida jaudu no ieejas uz izeju ar vēlamo strāvas un sprieguma attiecību.
Kāda ir atšķirība starp strāvas transformatoru un sprieguma transformatoru
Galvenā atšķirība starp strāvas transformatoriem (CT) un sprieguma pārveidotājiem ir to atšķirīgais funkcionālais mērķis. Pirmie tiek izmantoti tikai mērīšanas ķēdēs, ļaujot samazināt kontrolētā parametra līmeni līdz pieņemamai vērtībai. Otrās ir uzstādītas maiņstrāvas elektriskajās līnijās un izdala spriegumu, ko izmanto pievienotā sadzīves aprīkojuma darbībai.
Viņu dizaina atšķirības ir šādas:
- kā primāro tinumu strāvas transformatoros izmanto barošanas avotu, uz kura tas ir uzstādīts;
- sekundārā tinuma parametri ir paredzēti savienošanai ar mērierīci (piemēram, mājas elektrisko skaitītāju);
- Salīdzinot ar VT, strāvas transformators ir kompakts un tam ir vienkāršota komutācijas shēma.
Strāvas un sprieguma transformatori atbilst dažādām prasībām attiecībā uz konvertēto vērtību precizitāti. Ja šis indikators ir ļoti svarīgs mērīšanas ierīcei, tad sprieguma transformatoram tas ir otršķirīgi.
Sprieguma transformatora klasifikācija
Saskaņā ar vispārpieņemto klasifikāciju šīs ierīces atbilstoši to mērķim ir sadalītas šādos galvenajos veidos:
- strāvas transformatori ar zemējumu un bez tā;
- mērīšanas ierīces;
- autotransformatori;
- īpašas saskaņošanas ierīces;
- izolācijas un virsotņu transformatori.
Pirmās no šīm šķirnēm izmanto, lai patērētājam nepārtrauktā enerģijas piegādē viņam pieņemamā formā (ar vēlamo amplitūdu). Viņu darbības būtība ir pārveidot vienu potenciāla līmeni citā ar mērķi pēc tam pāriet uz slodzi.Piemēram, transformatoru apakšstacijā uzstādītas trīsfāzu ierīces var samazināt augstu spriegumu no 6,3 un 10 kV līdz mājsaimniecības vērtībai 0,4 kV.
Autotransformatori ir vienkāršākās induktīvās struktūras, kurām ir viens tinums ar zariem, lai regulētu izejas sprieguma lielumu. Atbilstošie produkti tiek uzstādīti zema strāvas ķēdēs, nodrošinot enerģijas pārnesi no vienas pakāpes uz otru ar minimāliem zaudējumiem (ar maksimālu efektivitāti). Izmantojot tā sauktos "izolācijas" transformatorus, ir iespējams organizēt ķēžu elektrisko izolāciju ar augstu un zemu spriegumu. Tas garantē mājas vai vasarnīcas īpašnieka aizsardzību no liela potenciāla elektriskās strāvas trieciena. Turklāt šāda veida pārveidotāji ļauj:
- nodot patērētājam elektroenerģiju pareizajā un drošajā veidā no avota;
- aizsargājiet slodzes shēmas ar tajās iekļautajām jutīgajām ierīcēm no elektromagnētiskiem traucējumiem;
- bloķēt līdzstrāvas komponenta iekļūšanu darba ķēdēs.
Maksimālie transformatori ir vēl viena veida elektroenerģijas pārveidošanas ierīce. Tie kalpo, lai noteiktu impulsu signālu polaritāti un saskaņotu to ar izejas parametriem. Šāda veida pārveidotāji ir uzstādīti datorsistēmu un radio kanālu signālu ķēdēs.
Mērīšanas sprieguma un strāvas transformatori
Īpašie mērīšanas transformatori ir īpaša veida pārveidotāji, kas ļauj kontrolierīces iekļaut strāvas ķēdēs. To galvenais mērķis ir strāvas vai sprieguma pārvēršana vērtībā, kas ir ērta tīkla parametru mērīšanai. Nepieciešamība pēc tā rodas šādās situācijās:
- ņemot rādījumus ar elektrības skaitītājiem;
- sprieguma un strāvas aizsardzības releju uzstādīšanas gadījumā barošanas avotos;
- ja tajā ir citas automatizācijas ierīces.
Mērinstrumentus klasificē pēc konstrukcijas, uzstādīšanas veida, pārveidošanas pakāpes un soļu skaita. Saskaņā ar pirmo zīmi tie ir iebūvēti, caurspīdīgi un balstīti, un izvietošanas vietā - ārēji vai paredzēti uzstādīšanai slēgtās komutācijas kabīnēs. Pēc pārveidošanas soļu skaita tos sadala vienpakāpēs un kaskādēs, un pēc pārveidošanas koeficienta - produktos ar vienu vai vairākām vērtībām.
VT darbības pazīmes tīklos ar izolētu un iezemētu nulles punktu
Augstsprieguma elektriskajiem tīkliem ir divas versijas: ar izolētu nulles kopni vai ar kompensētu un iezemētu neitrālu. Pirmais nulles punkta pievienošanas režīms ļauj neatvienot tīklu ar vienfāzes (OZ) vai loka traucējumiem (DZ). PUE ļauj līnijas darbināt ar izolētu neitrālu līdz astoņām stundām ar vienfāzes ķēdi, bet ar nosacījumu, ka šajā laikā tiek veikts darbs, lai novērstu nepareizu darbību.
Elektroiekārtu bojājumi ir iespējami, palielinoties fāzes spriegumam līdz lineāram un tam sekojoši mainīga loka loka parādīšanās. Neatkarīgi no cēloņa un darbības veida, tas ir visbīstamākais kļūmes veids ar augstu pārsprieguma koeficientu. Tieši šajā gadījumā ir liela varbūtība, ka tīklā parādīsies frekvence.
Ferrorezonanses ķēde elektrotīklos ar izolētu neitrālu ir nulles kārtas ķēde ar nelineāru magnetizāciju. Trīsfāzu neiezemēts VT būtībā ir trīs vienfāzes transformatori, kas savienoti saskaņā ar zvaigznes zvaigžņu shēmu. Ar pārspriegumiem zonās, kur tas ir uzstādīts, indukcija tā kodolā palielinās apmēram 1,73 reizes, izraisot frekvenci.
Lai aizsargātu pret šo parādību, ir izstrādātas īpašas metodes:
- VT un CT ražošana ar zemu iekšējo indukciju;
- papildu slāpēšanas elementu iekļaušana to ķēdē;
- 3-fāzu transformatoru ar 5 magnētu versiju ar vienu magnētisko sistēmu ražošana;
- neitrāla iezemēšana caur strāvu ierobežojošu reaktoru;
- kompensācijas tinumu izmantošana utt .;
- releju ķēžu pielietošana, aizsargājot VT tinumus no pārslodzes.
Šie pasākumi aizsargā VT mērīšanu, bet pilnībā neatrisina drošības problēmu. Tam var palīdzēt zemējuma ierīces, kas uzstādītas tīklos ar izolētu neitrālu kopni.
Zemsprieguma transformatoru darbības raksturu iezemētos neitrālos režīmos raksturo paaugstināta drošība un ievērojams ferrorezonanses parādību samazinājums. Turklāt to izmantošana palielina aizsardzības jutīgumu un selektivitāti vienfāzes ķēdē. Šāds kāpums kļūst iespējams sakarā ar to, ka transformatora induktīvais tinums ir iekļauts zemes ķēdē un īsi palielina strāvu caur tajā uzstādīto aizsargierīci.
PUE nodrošina īslaicīgas neitrālas zemējuma pieļaujamību ar nelielu VT tinuma induktivitāti. Lai to izdarītu, tīklā tiek izmantota automatizācija, kas, OZ parādoties pēc 0,5 sekundēm, īslaicīgi savieno transformatoru ar kopnēm. Tā kā vienfāzes zemējuma defekta laikā ir iezemēts neitrāls neitrāls, aizsardzības ķēdē sāk plūst strāva, ko ierobežo VT induktivitāte. Tajā pašā laikā tā vērtība ir pietiekama, lai aizsardzības aprīkojums darbotos no bīstamās zonas un radītu apstākļus bīstamas loka izlādes dzēšanai.
