En klassisk spänningstransformator (VT) är en enhet som konverterar ett värde till ett annat. Processen åtföljs av en partiell kraftförlust, men är motiverad i situationer där det är nödvändigt att ändra ingångssignalens parametrar. Utformningen av en sådan transformator tillhandahåller lindningselement med korrekt beräkning av vilken det är möjligt att erhålla den erforderliga utspänningen.
Syfte och handlingsprincip
Huvudsyftet med spänningstransformatorer är att konvertera insignalen till den nivå som anges av de uppgifter som användaren står inför - när arbetspotentialen måste sänkas eller ökas. Detta kan uppnås genom principen om elektromagnetisk induktion, formulerad som en lag av forskarna Faraday och Maxwell. Enligt honom induceras EMF i någon slinga som ligger nära en annan spole av samma tråd med ström, proportionell mot flödet av magnetisk induktion som penetrerar dem. Storleken på denna induktion i den sekundära lindningen av transformatorn (bestående av många sådana varv) beror på strömstyrkan i primärkretsen och på antalet varv i endera spolen.
Strömmen i den sekundära lindningen av transformatorn och spänningen vid den last som är ansluten till den bestäms endast av förhållandet mellan antalet varv i båda spolarna. Lagen om elektromagnetisk induktion låter dig beräkna parametrarna för enheten som överför effekt från ingång till utgång med önskat strömförhållande och spänning.
Vad är skillnaden mellan en strömtransformator och en spänningstransformator
Huvudskillnaden mellan strömtransformatorer (CT) och spänningsomvandlare är deras olika funktionella syfte. De förstnämnda används endast i mätkretsar, vilket tillåter att nivån på den kontrollerade parametern reduceras till ett acceptabelt värde. De andra är installerade i elektriska växelledningar och ger ut spänningsutgången som används för driften av den anslutna hushållsutrustningen.
Deras skillnader i design är följande:
- som en primärlindning i strömtransformatorer används en strömförsörjningsbuss på vilken den är monterad;
- sekundära lindningsparametrar är konstruerade för anslutning till en mätanordning (till exempel elektrisk mätare i huset);
- Jämfört med VT är den nuvarande transformatorn mer kompakt och har en förenklad kopplingskrets.
Ström- och spänningstransformatorer uppfyller olika krav när det gäller de konverterade värdenas noggrannhet. Om denna indikator är mycket viktig för en mätanordning, är den för en spänningstransformator av sekundär betydelse.
Spänningstransformatorklassificering
Enligt den allmänt accepterade klassificeringen är dessa enheter enligt deras syfte indelade i följande huvudtyper:
- krafttransformatorer med jordning och utan den;
- mätinstrument;
- autotransformatorer;
- speciella matchande enheter;
- isolering och topptransformatorer.
Den första av dessa sorter används för att leverera oavbruten effekt till konsumenten i en acceptabel form för honom (med den önskade amplituden). Kärnan i deras handling är att konvertera en potentialnivå till en annan med målet att senare överföra till lasten.Trefasanordningar installerade till exempel på en transformatorstation kan reducera höga spänningar från 6,3 och 10 kV till ett hushållsvärde på 0,4 kV.
Autotransformatorer är de enklaste induktiva strukturerna med en lindning med grenar för att justera storleken på utspänningen. Matchande produkter installeras i lågströmskretsar, vilket ger kraftöverföring från ett steg till ett annat med minimala förluster (med maximal effektivitet). Med de så kallade "isolering" -transformatorerna är det möjligt att organisera elektrisk isolering av kretsar med hög och låg spänning. Detta garanterar skyddet av ägaren till huset eller stugan från elektrisk chock med hög potential. Dessutom tillåter denna typ av omvandlare att:
- överföra el från källan till konsumenten i rätt och säker form;
- skydda lastkretsar med känsliga enheter som ingår i dem från elektromagnetisk störning;
- blockera likströmskomponenten från att komma in i arbetskretsarna.
Topptransformatorer är en annan form av anordning för omvandling av elektrisk energi. De tjänar till att bestämma pulssignalernas polaritet och matcha dem med utgångsparametrarna. Denna typ av omvandlare är installerad i signalkretsarna för datorsystem och radiokanaler.
Mätning av spänning och strömtransformatorer
Speciella mättransformatorer är en speciell typ av givare som gör det möjligt att inkludera styrenheter i kraftkretsar. Deras huvudsakliga syfte är att konvertera ström eller spänning till ett värde som är bekvämt för att mäta nätverksparametrar. Behovet av detta uppstår i följande situationer:
- vid mätningar med elektriska mätare;
- vid installation av spännings- och strömskyddsreläer i strömförsörjningskretsarna;
- om det finns andra automatiseringsenheter i den.
Mätinstrument klassificeras efter design, installationstyp, transformationsförhållande och antal steg. Enligt det första tecknet är de inbyggda, genomgående och stödande och på platsen - externa eller avsedda för installation i slutna kopplingsutrymmen. Enligt antalet omvandlingssteg delas de upp i ensteg och kaskad, och av omvandlingskoefficienten, till produkter som har ett eller flera värden.
Funktioner i VT-drift i nätverk med isolerad och jordad nollpunkt
Högspännings-elektriska nät har två versioner: med en isolerad nollbuss, eller med en kompenserad och jordad neutral. Det första läget för anslutning av nollpunkten gör att du inte kan koppla bort nätverket med enfas (OZ) eller bågfel (DZ). PUE: er möjliggör drift av linjer med isolerad neutral i upp till åtta timmar med en enfas krets, men under förutsättning att det för närvarande arbetar för att eliminera felet.
Skada på elektrisk utrustning är möjlig på grund av en ökning av fasspänningen till linjär och det efterföljande utseendet på en båge av variabel karaktär. Oavsett orsak och driftsätt är detta den farligaste typen av fel med hög överspänningskoefficient. Det är i det här fallet det är stor sannolikhet för utseendet på ferroresonans i nätverket.
Den ferroresonanta kretsen i kraftnät med isolerad neutral är en noll-sekvenskedja med olinjär magnetisering. Tre-fas icke-jordad VT är i grunden tre enfasstransformatorer anslutna enligt stjärnstjärnschemat. Med överspänningar i zonerna där den är installerad ökar induktionen i dess kärna med cirka 1,73 gånger, vilket orsakar ferroresonans.
För att skydda mot detta fenomen har specialmetoder utvecklats:
- tillverkning av VT och CT med låg intrinsik induktion;
- inkludering i deras krets av ytterligare dämpningselement;
- tillverkning av 3-fas transformatorer med ett enda magnetiskt system i en 5-stavsversion;
- neutral jordning genom en strömbegränsande reaktor;
- användning av kompensationslindningar osv.;
- applicering av reläkretsar som skyddar VT-lindningar från överströmmar.
Dessa åtgärder skyddar mätning av VT: er, men löser inte helt säkerhetsproblemet. Jordningsanordningar installerade i nätverk med en isolerad neutral buss kan hjälpa till med detta.
Arten av driften av lågspänningstransformatorer i jordade neutrallägen kännetecknas av ökad säkerhet och en betydande minskning av ferroresonansfenomen. Dessutom ökar deras användning känsligheten och selektiviteten i skyddet i en enfas krets. En sådan stigning blir möjlig på grund av det faktum att den induktiva lindningen av transformatorn ingår i jordkretsen och kort ökar strömmen genom den skyddande anordningen som är installerad i den.
PUE tillhandahåller en grund för tillåtelsen av kortvarig neutral jordning med en liten induktans av VT-lindningen. För att göra detta använder nätverket automatisering, som med kraftkontakter när en OZ inträffar efter 0,5 sekunder kort ansluter transformatorn till samlingsskenorna. På grund av effekten av en dödjord neutral under ett enfas jordfel, börjar en ström begränsad av induktansen hos VT att strömma i skyddskretsen. Samtidigt är dess värde tillräckligt för att skyddsutrustningen fungerar från OZ och för att skapa förutsättningar för att släcka en farlig bågeutladdning.
