Een klassieke spanningstransformator (VT) is een apparaat dat de ene waarde in een andere omzet. Het proces gaat gepaard met een gedeeltelijk vermogensverlies, maar is gerechtvaardigd in situaties waarin het nodig is om de parameters van het ingangssignaal te wijzigen. Het ontwerp van een dergelijke transformator voorziet in wikkelelementen, met de juiste berekening waarvan het mogelijk is om de vereiste uitgangsspanning te verkrijgen.
Doel en werkingsprincipe
Het belangrijkste doel van spanningstransformatoren is om het ingangssignaal om te zetten naar het niveau dat is gespecificeerd door de taken waarmee de gebruiker wordt geconfronteerd - wanneer het werkpotentieel moet worden verlaagd of verhoogd. Dit kan worden bereikt door het principe van elektromagnetische inductie, dat door wetenschappers Faraday en Maxwell als wet is geformuleerd. Volgens hem wordt EMF in elke lus dicht bij een andere spoel van dezelfde draad geïnduceerd met stroom, evenredig met de flux van magnetische inductie die hen binnendringt. De omvang van deze inductie in de secundaire wikkeling van de transformator (bestaande uit veel van dergelijke windingen) hangt af van de stroomsterkte in het primaire circuit en van het aantal windingen in beide spoelen.
De stroom in de secundaire wikkeling van de transformator en de spanning bij de aangesloten belasting worden alleen bepaald door de verhouding van het aantal windingen in beide spoelen. De wet van elektromagnetische inductie stelt u in staat om de parameters van het apparaat dat vermogen van input naar output zendt correct te berekenen met de gewenste verhouding van stroom en spanning.
Wat is het verschil tussen een stroomtransformator en een spanningstransformator
Het belangrijkste verschil tussen stroomtransformatoren (CT's) en spanningsomvormers is hun verschillende functionele doel. De eerste worden alleen gebruikt in meetcircuits, waardoor het niveau van de gecontroleerde parameter tot een acceptabele waarde kan worden verlaagd. De tweede zijn geïnstalleerd in AC-elektrische leidingen en geven de spanningsoutput weer die wordt gebruikt voor de werking van de aangesloten huishoudelijke apparatuur.
Hun verschillen in ontwerp zijn als volgt:
- als primaire wikkeling in stroomtransformatoren wordt een voedingsbus gebruikt waarop deze is gemonteerd;
- secundaire wikkelparameters zijn ontworpen voor aansluiting op een meetapparaat (bijvoorbeeld elektrische meter in huis);
- In vergelijking met VT is de stroomtransformator compacter en heeft een vereenvoudigd schakelcircuit.
Stroom- en spanningstransformatoren voldoen aan verschillende eisen wat betreft de nauwkeurigheid van de omgerekende waarden. Als deze indicator erg belangrijk is voor een meetinstrument, dan is het voor een spanningsomvormer van secundair belang.
Spanningstransformator classificatie
Volgens de algemeen aanvaarde classificatie zijn deze apparaten volgens hun doel onderverdeeld in de volgende hoofdtypen:
- vermogenstransformatoren met aarding en zonder;
- meettoestellen;
- spaartransformatoren;
- speciale bijpassende apparaten;
- isolatie en piektransformatoren.
De eerste van deze varianten wordt gebruikt om de consument ononderbroken stroom te leveren in een voor hem acceptabele vorm (met de gewenste amplitude). De essentie van hun actie is om het ene niveau van potentieel naar het andere om te zetten met als doel een latere overdracht naar de belasting.Driefasige apparaten die bijvoorbeeld op een transformatorstation zijn geïnstalleerd, kunnen hoge spanningen van 6,3 en 10 kV verlagen tot een huishoudelijke waarde van 0,4 kV.
Autotransformatoren zijn de eenvoudigste inductieve structuren met één wikkeling met vertakkingen voor het aanpassen van de grootte van de uitgangsspanning. Bijpassende producten zijn geïnstalleerd in laagstroomcircuits, waardoor de stroomoverdracht van de ene fase naar de andere met minimale verliezen (met maximale efficiëntie) wordt geleverd. Met behulp van de zogenaamde "isolatie" -transformatoren is het mogelijk om elektrische isolatie van circuits met hoge en lage spanning te organiseren. Dit garandeert de bescherming van de eigenaar van het huis of huisje tegen elektrische schokken met een hoog potentieel. Bovendien kunt u met dit soort converters:
- overdracht van elektriciteit van de bron naar de consument in de juiste en veilige vorm;
- bescherm laadcircuits met gevoelige apparaten die erin zijn opgenomen tegen elektromagnetische interferentie;
- blokkeren dat de gelijkstroomcomponent de werkende circuits binnendringt.
Piektransformatoren zijn een andere vorm van een apparaat voor het omzetten van elektrische energie. Ze dienen om de polariteit van de pulssignalen te bepalen en deze af te stemmen op de uitgangsparameters. Dit type converters is geïnstalleerd in de signaalcircuits van computersystemen en radiokanalen.
Meten van spanning- en stroomtransformatoren
Speciale meettransformatoren zijn een speciaal type transducers waarmee besturingsapparaten in stroomcircuits kunnen worden opgenomen. Hun belangrijkste doel is het omzetten van stroom of spanning in een waarde die handig is voor het meten van netwerkparameters. De noodzaak hiervoor ontstaat in de volgende situaties:
- bij het aflezen met elektrische meters;
- in het geval van installatie van spannings- en stroombeveiligingsrelais in de voedingscircuits;
- als er andere automatiseringsapparatuur in zit.
Meetinstrumenten zijn ingedeeld naar ontwerp, type installatie, transformatieverhouding en aantal stappen. Volgens het eerste teken zijn ze ingebouwd, doorloop en ondersteuning, en op de plaats van plaatsing - extern of bedoeld voor installatie in gesloten schakelkasten. Afhankelijk van het aantal conversiestappen worden ze verdeeld in eentraps en cascade en door de transformatiecoëfficiënt in producten met een of meer waarden.
Kenmerken van VT-werking in netwerken met geïsoleerd en geaard nulpunt
Elektrische hoogspanningsnetten hebben twee versies: met een geïsoleerde nulbus of met een gecompenseerde en geaarde nulleider. De eerste manier om het nulpunt aan te sluiten, stelt u in staat het netwerk niet los te koppelen met enkelfasige (OZ) of boogfouten (DZ). PUE's maken het mogelijk om lijnen met geïsoleerde nulleider maximaal acht uur te laten werken met een enkelfasig circuit, maar met dien verstande dat op dit moment wordt gewerkt aan het verhelpen van de storing.
Schade aan elektrische apparatuur is mogelijk als gevolg van een verhoging van de fasespanning naar lineair en het daaropvolgende verschijnen van een boog van variabele aard. Ongeacht de oorzaak en de werking is dit het gevaarlijkste type storing met een hoge overspanningscoëfficiënt. Het is in dit geval dat de kans op het optreden van ferroresonantie in het netwerk groot is.
Het ferroresonante circuit in energienetwerken met geïsoleerde nulleider is een keten met een nulsequentie met niet-lineaire magnetisatie. Driefasige niet-geaarde VT zijn in wezen drie enkelfasige transformatoren die zijn verbonden volgens het ster-sterschema. Met overspanningen in de zones waar het is geïnstalleerd, neemt de inductie in de kern toe met ongeveer 1,73 keer, wat ferroresonantie veroorzaakt.
Om dit fenomeen te beschermen, zijn speciale methoden ontwikkeld:
- vervaardiging van VT en CT met lage intrinsieke inductie;
- opname in hun circuit van extra dempingselementen;
- fabricage van driefasige transformatoren met een enkel magnetisch systeem in een 5-rod versie;
- neutrale aarding door een stroombeperkende reactor;
- het gebruik van compensatiewikkelingen, enz .;
- toepassing van relaiscircuits die VT-wikkelingen beschermen tegen overstroom.
Deze maatregelen beschermen het meten van VT's, maar lossen het veiligheidsprobleem niet volledig op. Aardingsapparatuur die is geïnstalleerd in netwerken met een geïsoleerde neutrale bus kan hierbij helpen.
De aard van de werking van laagspanningstransformatoren in geaarde neutrale modi wordt gekenmerkt door verhoogde veiligheid en een aanzienlijke vermindering van fenomenen van ferroresonantie. Bovendien verhoogt hun gebruik de gevoeligheid en selectiviteit van bescherming in een enkelfasig circuit. Een dergelijke stijging wordt mogelijk omdat de inductieve wikkeling van de transformator is opgenomen in het aardingscircuit en de stroom kort verhoogt door de daarin geïnstalleerde beveiligingsinrichting.
De PUE geeft een reden voor de toelaatbaarheid van kortstondige neutrale aarding met een kleine inductie van de VT-wikkeling. Om dit te doen, maakt het netwerk gebruik van automatisering, die door stroomcontacten wanneer een OZ optreedt na 0,5 seconden, de transformator kort verbindt met de rails. Vanwege het effect van een niet-geaarde nulleider tijdens een enkelfasige aardfout, begint een stroom die wordt beperkt door de inductie van de VT in het beveiligingscircuit te stromen. Tegelijkertijd is de waarde ervan voldoende om de beveiligingsapparatuur te laten werken vanuit de gevaarlijke zone en om voorwaarden te creëren voor het blussen van een gevaarlijke boogontlading.
