Un transformator clasic de tensiune (VT) este un dispozitiv care transformă o valoare în alta. Procesul este însoțit de o pierdere parțială a puterii, dar este justificat în situațiile în care este necesară modificarea parametrilor semnalului de intrare. Proiectarea unui astfel de transformator prevede elemente de înfășurare, calcularea corectă a cărora este posibilă obținerea tensiunii de ieșire necesare.
Scopul și principiul acțiunii
Scopul principal al transformatoarelor de tensiune este de a converti semnalul de intrare la nivelul specificat de sarcinile cu care se confruntă utilizatorul - atunci când potențialul de lucru trebuie să fie scăzut sau crescut. Acest lucru poate fi obținut prin principiul inducției electromagnetice, formulat ca lege de către oamenii de știință Faraday și Maxwell. Potrivit acestuia, în orice buclă situată aproape de o altă bobină a aceluiași fir, EMF este indus cu curent, proporțional cu fluxul de inducție magnetică care le pătrunde. Mărimea acestei inducții în înfășurarea secundară a transformatorului (constând din multe astfel de viraje) depinde de puterea curentă în circuitul primar și de numărul de rotații în oricare bobină.
Curentul înfășurării secundare a transformatorului și tensiunea la sarcina conectată la acesta sunt determinate numai de raportul dintre numărul de rotații ale ambelor bobine. Legea inducției electromagnetice vă permite să calculați corect parametrii dispozitivului care transmite puterea de la intrare la ieșire cu raportul dorit de curent și tensiune.
Care este diferența dintre un transformator de curent și un transformator de tensiune
Principala diferență între transformatoarele de curent (convertoare de curent) și convertoarele de tensiune este scopul lor funcțional diferit. Primele sunt utilizate numai în circuitele de măsurare, ceea ce permite reducerea nivelului parametrului controlat la o valoare acceptabilă. Cele de-a doua sunt instalate în linii electrice de curent alternativ și dau tensiunea de ieșire folosită pentru funcționarea echipamentelor casnice conectate.
Diferențele lor de design sunt următoarele:
- ca o înfășurare primară la transformatoarele de curent, se folosește un bus de alimentare pe care este montat;
- parametrii secundari de înfășurare sunt proiectați pentru conectarea la un dispozitiv de măsurare (contor electric în casă, de exemplu);
- În comparație cu VT, transformatorul de curent este mai compact și are un circuit de comutare simplificat.
Transformatoarele de curent și tensiune îndeplinesc diverse cerințe în ceea ce privește precizia valorilor convertite. Dacă acest indicator este foarte important pentru un dispozitiv de măsurare, atunci pentru un transformator de tensiune este de importanță secundară.
Clasificarea transformatorului de tensiune
În conformitate cu clasificarea general acceptată, aceste dispozitive în funcție de scopul lor se împart în următoarele tipuri principale:
- transformatoare de putere cu împământare și fără acesta;
- dispozitive de măsurare;
- autotransformatoare;
- dispozitive speciale de potrivire;
- transformatoare de izolare și vârf.
Primele dintre aceste soiuri sunt folosite pentru a furniza consumatorului putere neîntreruptă într-o formă acceptabilă pentru el (cu amplitudinea dorită). Esența acțiunii lor este de a converti un nivel de potențial în altul cu scopul transferului ulterior la sarcină.Dispozitivele trifazate instalate la o stație de transformare, de exemplu, pot reduce tensiunile înalte de la 6,3 și 10 kV la o valoare casnică de 0,4 kV.
Autotransformatorii sunt cele mai simple structuri inductive având o înfășurare cu ramuri pentru reglarea mărimii tensiunii de ieșire. Produsele potrivite sunt instalate în circuite cu curent mic, asigurând transferul de putere de la o etapă la alta cu pierderi minime (cu eficiență maximă). Folosind așa-numitele transformatoare de izolare, este posibilă organizarea izolării electrice a circuitelor cu înaltă și joasă tensiune. Aceasta garantează protecția proprietarului casei sau cabanei împotriva șocurilor electrice cu potențial ridicat. În plus, acest tip de convertoare vă permite să:
- transferați energie electrică de la sursă la consumator într-o formă corectă și sigură;
- protejați circuitele de sarcină cu dispozitive sensibile incluse în ele de interferențe electromagnetice;
- bloca intrarea componentelor de curent continuu în circuitele de lucru.
Transformatoarele de vârf sunt o altă formă de dispozitiv de conversie a energiei electrice. Ele servesc la determinarea polarității semnalelor pulsului și la potrivirea cu parametrii de ieșire. Acest tip de convertoare este instalat în circuitele de semnal ale sistemelor informatice și ale canalelor radio.
Transformarea tensiunii și a curentului
Transformatoarele speciale de măsurare sunt un tip special de traductoare care permit includerea dispozitivelor de control în circuitele de alimentare. Scopul lor principal este conversia curentului sau a tensiunii într-o valoare convenabilă pentru măsurarea parametrilor rețelei. Necesitatea acestui lucru apare în următoarele situații:
- la preluarea citirilor prin contoare electrice;
- în cazul instalării releelor de protecție de tensiune și curent în circuitele de alimentare;
- dacă există alte dispozitive de automatizare în el.
Instrumentele de măsurare sunt clasificate în funcție de proiectare, tipul instalației, raportul de transformare și numărul de etape. Conform primului semn, acestea sunt încorporate, trecătoare și suport, iar la locul de plasare - externe sau destinate instalării în cabine de comandă închise. În funcție de numărul de etape de conversie, acestea sunt împărțite în o singură etapă și în cascadă și prin coeficientul de transformare, în produse care au una sau mai multe valori.
Caracteristici ale funcționării VT în rețele cu punct zero izolat și împământat
Rețelele electrice de înaltă tensiune au două versiuni: cu un bus zero izolat sau cu un neutru compensat și împământat. Primul mod de conectare a punctului zero vă permite să nu deconectați rețeaua cu defecțiuni monofazate (OZ) sau arc (DZ). PUE-urile permit funcționarea liniilor cu un neutru izolat timp de până la opt ore cu un circuit monofazat, dar cu condiția ca, în acest moment, să se lucreze pentru a elimina defecțiunea.
Deteriorarea echipamentelor electrice este posibilă datorită creșterii tensiunii de fază la liniar și a apariției ulterioare a unui arc de natură variabilă. Indiferent de cauza și modul de funcționare, acesta este cel mai periculos tip de defect cu un coeficient de supratensiune ridicat. În acest caz, există o probabilitate ridicată de apariție a ferrorezonanței în rețea.
Circuitul ferorerezonant în rețelele electrice cu neutru izolat este un lanț de secvență zero cu magnetizare neliniară. În esență, VT-ul trifazat, fără pământ, sunt trei transformatoare monofazate conectate în conformitate cu schema stelelor-stele. Cu supratensiuni în zonele în care este instalată, inducția din miezul său crește de aproximativ 1,73 ori, determinând ferorerezonare.
Pentru a proteja împotriva acestui fenomen, au fost dezvoltate metode speciale:
- fabricarea VT și CT cu inducție intrinsecă scăzută;
- includerea în circuitul lor de elemente de amortizare suplimentare;
- fabricarea transformatoarelor trifazate cu un singur sistem magnetic într-o versiune cu 5 tije;
- împământare neutră printr-un reactor de limitare a curentului;
- utilizarea înfășurărilor de compensare, etc .;
- aplicarea circuitelor releului care protejează înfășurările VT de supra-curenți.
Aceste măsuri protejează VT-urile de măsurare, dar nu rezolvă complet problema de siguranță. Dispozitivele de împământare instalate în rețele cu un autobuz neutru izolat vă pot ajuta.
Natura funcționării transformatoarelor de joasă tensiune în moduri neutre legate la pământ este caracterizată printr-o siguranță sporită și o reducere semnificativă a fenomenelor de ferro-rezonanță. În plus, utilizarea lor crește sensibilitatea și selectivitatea protecției într-un circuit monofazat. O astfel de creștere devine posibilă datorită faptului că înfășurarea inductivă a transformatorului este inclusă în circuitul de masă și crește scurt curentul prin dispozitivul de protecție instalat în acesta.
PUE oferă o justificare pentru admisibilitatea legării la pământ pe termen scurt cu o inductanță mică a înfășurării VT. Pentru a face acest lucru, rețeaua utilizează automatizare, care, după apariția unui OZ după 0,5 secunde, conectează scurt transformatorul la barele de bus. Datorită efectului unui neutru împământat în timpul unei defecțiuni terestre monofazate, un curent limitat de inductanța VT începe să curgă în circuitul de protecție. În același timp, valoarea sa este suficientă pentru ca echipamentul de protecție să lucreze din zona periculoasă și să creeze condiții pentru stingerea unei descărcări cu arc periculos.
