Класични трансформатор напона (ВТ) је уређај који претвара једну вредност у другу. Процес је праћен делимичним губитком снаге, али је оправдан у ситуацијама када је неопходно променити параметре улазног сигнала. Дизајн таквог трансформатора предвиђа елементе намотавања, тачним израчунавањем којих је могуће добити потребан излазни напон.
Сврха и принцип деловања
Главна сврха напонских трансформатора је претварање улазног сигнала у ниво који је одређен задацима са којима се корисник суочава - када се радни потенцијал треба спустити или повећати. То се може постићи принципом електромагнетне индукције, који су научници Фарадаи и Маквелл формулисали као закон. Према његовим речима, у било којој петљи која се налази близу другог завојнице исте жице ЕМФ се индукује струјом, сразмерном са током магнетне индукције која продире кроз њих. Јачина ове индукције у секундарном намоту трансформатора (која се састоји од многих таквих завоја) зависи од јачине струје у примарном кругу и броја окретаја у било којој завојници.
Струја у секундарном намоту трансформатора и напон на оптерећењу на њега одређују се само односом броја окретаја у обе намотаје. Закон електромагнетске индукције омогућава вам тачно израчунавање параметара уређаја који преноси снагу са улаза на излаз са жељеним односом струје и напона.
Која је разлика између трансформатора струје и трансформатора напона
Главна разлика између трансформатора струје (ЦТ) и претварача напона је њихова различита функционална намена. Први се користе само у мјерним круговима, омогућујући смањење нивоа контролираног параметра на прихватљиву вриједност. Други су уграђени у електричне наизменичне струје и дају излаз напона који се користи за рад прикључене кућанске опреме.
Њихове разлике у дизајну су следеће:
- као примарно навијање у трансформаторима струје користи се магистрала на коју је монтирана;
- параметри секундарног намотавања дизајнирани су за повезивање с мјерним уређајем (на примјер, електричним бројилом у кући);
- У поређењу са ВТ-ом, струјни трансформатор је компактнији и има поједностављени комутациони круг.
Струјни и напонски трансформатори испуњавају различите захтеве у погледу тачности претворених вредности. Ако је овај индикатор веома важан за мерни уређај, тада је за напонски трансформатор од секундарног значаја.
Класификација напонског трансформатора
Према општеприхваћеној класификацији, ови уређаји према својој намјени су подељени у следеће главне типове:
- трансформатори са уземљењем и без њега;
- мерни уређаји;
- аутотрансформатори;
- специјални одговарајући уређаји;
- изолациони и вршни трансформатори.
Прва од ових сорти користи се за несметано напајање потрошача у прихватљивом облику за њега (са жељеном амплитудом). Суштина њихове акције је претварање једног нивоа потенцијала у други с циљем накнадног преноса у терет.Трофазни уређаји инсталирани на трансформаторској трафостаници, на пример, могу да смање високе напоне са 6,3 и 10 кВ на вредност домаћинства од 0,4 кВ.
Аутотрансформатори су најједноставније индуктивне конструкције које имају један намот са гранама за подешавање величине излазног напона. Одговарајући производи инсталирани су у струјама са мало струје, пружајући пренос снаге из једне фазе у другу с минималним губицима (уз максималну ефикасност). Коришћењем такозваних „изолационих“ трансформатора могуће је организовати електричну изолацију кругова високог и ниског напона. Ово гарантује заштиту власника куће или викендице од струјног удара високог потенцијала. Поред тога, ова врста претварача омогућава вам:
- пренос електричне енергије са извора на потрошача у исправном и сигурном облику;
- заштитите кругове оптерећења осјетљивим уређајима који су у њима укључени од електромагнетских сметњи;
- спречити да компонента истосмјерне струје улази у радне кругове.
Вршни трансформатори су други облик уређаја за претварање електричне енергије. Служе за одређивање поларитета пулсних сигнала и подударање с излазним параметрима. Ова врста претварача уграђује се у сигналне склопове рачунарских система и радио канала.
Мерни трансформатори напона и струје
Специјални мерни трансформатори су посебна врста претварача који омогућавају укључивање управљачких уређаја у струјне кругове. Њихова главна сврха је претварање струје или напона у вриједност погодну за мјерење мрежних параметара. Потреба за тим јавља се у следећим ситуацијама:
- при узимању очитавања помоћу електричних бројила;
- у случају уградње релеја за заштиту напона и струје у склопове напајања;
- ако у њему постоје други уређаји за аутоматизацију.
Мерни инструменти су класификовани према дизајну, врсти инсталације, односу трансформације и броју корака. Према првом знаку, они су уграђени, проходни и носећи, а на месту постављања - спољни или намењени за уградњу у затворене кабине за разбацивање. Према броју корака конверзије, они се деле на једностепене и каскадне, а по коефицијенту трансформације у производе који имају једну или више вредности.
Значајке рада ВТ у мрежама са изолованом и уземљеном нулту тачком
Електричне мреже високог напона имају две верзије: са изолованим нултим магистралама, или са компензираним и уземљеним неутралним. Први начин прикључивања на нулу омогућава вам да не прекидате мрежу током једнофазних (ОЗ) или лучних грешака (ДЗ). ПУЕ омогућавају рад линија са изолованом неутралном струјом до осам сати са једнофазним кругом, али под условом да се у овом тренутку раде на отклањању квара.
Оштећења на електричној опреми могућа су због повећања фазног напона на линеарни и накнадног појављивања лука променљиве природе. Без обзира на узрок и начин рада, ово је најопаснија врста квара са високим коефицијентом пренапона. Управо у овом случају постоји велика вероватноћа појаве фероресонанце у мрежи.
Ферорезонантни круг у електроенергетским мрежама са изолованом неутралном струјом представља ланац нулте секвенције са нелинеарном магнетизацијом. Трофазни неземљени ВТ су у основи три једнофазна трансформатора повезана према схеми звезда-звезда. Са пренапонама у зонама где је инсталиран, индукција у свом језгру повећава се око 1,73 пута, изазивајући ферорезонансу.
Да би се заштитили од овог феномена, развијене су посебне методе:
- производња ВТ и ЦТ са ниском интринзичном индукцијом;
- укључивање у свој круг додатних елемената за пригушивање;
- производња трофазних трансформатора са једним магнетним системом у верзији са 5 шипки;
- неутрално уземљење кроз реактор који ограничава струју;
- употреба намотаја компензације итд .;
- примена релејних кола које штите ВТ намотаје од прекомерних струја.
Ове мере штите мерење ВТ, али не решавају у потпуности безбедносни проблем. У томе могу помоћи уређаји за уземљење инсталирани у мрежама са изолованом неутралном магистралом.
Природа рада нисконапонских трансформатора у уземљеним неутралним модусима карактерише повећана сигурност и значајно смањење ферорезонантних појава. Поред тога, њихова употреба повећава осетљивост и селективност заштите у једнофазном кругу. Такав пораст постаје могућ због чињенице да је индуктивно навијање трансформатора укључено у уземљени круг и накратко повећава струју кроз заштитни уређај инсталиран у њему.
ПУЕ пружа образложење допуштености краткотрајног неутралног уземљења с малом индуктивношћу ВТ намотаја. Да бисте то учинили, мрежа користи аутоматизацију, која појавом ОЗ-а након 0,5 секунди накратко повезује трансформатор са сабирницом. Због ефекта мртве уземљене неутралне струје током једнофазне грешке земље, у заштитном кругу почиње да тече ограничена индуктивношћу ВТ. Истовремено, његова вредност је довољна да заштитна опрема делује из опасног подручја и створи услове за гашење опасног пражњења лука.
