Klasik bir voltaj transformatörü (VT), bir değeri diğerine dönüştüren bir cihazdır. Sürece kısmi bir güç kaybı eşlik eder, ancak giriş sinyalinin parametrelerini değiştirmenin gerekli olduğu durumlarda haklıdır. Böyle bir transformatörün tasarımı, gerekli çıkış voltajını elde etmenin mümkün olduğu doğru hesaplamayla sargı elemanları sağlar.
Eylemin amacı ve prensibi
Gerilim transformatörlerinin temel amacı, giriş sinyalini kullanıcının karşı karşıya olduğu görevler tarafından belirtilen seviyeye dönüştürmektir - çalışma potansiyeli düşürülmesi veya artırılması gerektiğinde. Bu, bilim adamları Faraday ve Maxwell tarafından bir yasa olarak formüle edilen elektromanyetik indüksiyon prensibi ile elde edilebilir. Ona göre, aynı telin başka bir bobinine yakın herhangi bir döngüde, EMF, onlara nüfuz eden manyetik indüksiyon akısı ile orantılı olarak akımla indüklenir. Transformatörün sekonder sargısındaki bu indüksiyonun büyüklüğü (bu tür birçok dönüşten oluşur), birincil devredeki akım gücüne ve her iki bobindeki dönüş sayısına bağlıdır.
Transformatörün sekonder sargısındaki akım ve ona bağlı yükteki voltaj, sadece her iki bobindeki dönüş sayısının oranı ile belirlenir. Elektromanyetik indüksiyon yasası, gücü girişten çıkışa istenen akım ve voltaj oranıyla ileten cihazın parametrelerini doğru bir şekilde hesaplamanızı sağlar.
Akım trafosu ile gerilim trafosu arasındaki fark nedir
Akım trafoları (CT) ve voltaj dönüştürücüler arasındaki temel fark, farklı fonksiyonel amaçlarıdır. Birincisi sadece kontrol devrelerinde kullanılır, kontrol edilen parametrenin seviyesini kabul edilebilir bir değere düşürür. İkincisi AC elektrik hatlarına monte edilir ve bağlı ev ekipmanının çalışması için kullanılan voltaj çıkışını verir.
Tasarımdaki farklılıkları aşağıdaki gibidir:
- akım transformatörlerinde birincil sargı olarak, üzerine monte edildiği bir güç kaynağı veriyolu kullanılır;
- ikincil sargı parametreleri bir ölçüm cihazına (örneğin evdeki elektrik sayacı) bağlantı için tasarlanmıştır;
- VT ile karşılaştırıldığında, akım trafosu daha kompakttır ve basitleştirilmiş bir anahtarlama devresine sahiptir.
Akım ve gerilim transformatörleri, dönüştürülen değerlerin doğruluğu açısından çeşitli gereksinimleri karşılar. Bu gösterge bir ölçüm cihazı için çok önemliyse, bir voltaj transformatörü için ikincil öneme sahiptir.
Gerilim Trafosu Sınıflandırması
Genel kabul gören sınıflandırmaya göre, bu cihazlar amaçlarına göre aşağıdaki ana tiplere ayrılır:
- topraklamalı ve onsuz güç transformatörleri;
- ölçüm cihazları;
- autotransformers;
- özel eşleştirme cihazları;
- izolasyon ve tepe transformatörleri.
Bu çeşitlerin ilki, tüketiciye onun için kabul edilebilir bir formda (istenen genlikte) kesintisiz güç sağlamak için kullanılır. Eylemlerinin özü, daha sonra yüke transfer etmek için bir potansiyel seviyesini diğerine dönüştürmektir.Örneğin, bir transformatör alt istasyonuna monte edilen üç fazlı cihazlar, 6.3 ve 10 kV'dan yüksek gerilimleri 0,4 kV hane değerine düşürebilir.
Ototransformerler, çıkış voltajının büyüklüğünü ayarlamak için dallara sahip bir sargıya sahip en basit endüktif yapılardır. Eşleşen ürünler düşük akım devrelerinde kurulur ve minimum aşamada (maksimum verimlilikle) bir aşamadan diğerine güç aktarımı sağlar. Sözde "izolasyon" transformatörleri kullanarak, yüksek ve düşük voltajlı devrelerin elektriksel izolasyonunu düzenlemek mümkündür. Bu, ev sahibinin veya kulübenin yüksek potansiyelli elektrik çarpmasından korunmasını garanti eder. Ayrıca, bu tür dönüştürücüler şunları yapmanızı sağlar:
- elektriği kaynaktan doğru ve güvenli biçimde tüketiciye aktarmak;
- içerdiği hassas cihazlarla yük devrelerini elektromanyetik parazitlerden korumak;
- doğru akım bileşeninin çalışma devrelerine girmesini engeller.
Pik transformatörler, elektrik enerjisi dönüşüm cihazının başka bir şeklidir. Darbe sinyallerinin polaritesini belirlemeye ve çıkış parametreleriyle eşleştirmeye yararlar. Bu tip dönüştürücüler, bilgisayar sistemlerinin ve radyo kanallarının sinyal devrelerine kurulur.
Gerilim ve akım transformatörlerini ölçme
Özel ölçüm transformatörleri, kontrol cihazlarının güç devrelerine dahil edilmesine izin veren özel bir transdüser türüdür. Ana amaçları, akım veya voltajın ağ parametrelerini ölçmek için uygun bir değere dönüştürülmesidir. Buna duyulan ihtiyaç aşağıdaki durumlarda ortaya çıkar:
- elektrik sayaçlarıyla okuma alırken;
- güç kaynağı devrelerinde voltaj ve akım koruma rölelerinin kurulması durumunda;
- içinde başka otomasyon cihazları varsa.
Ölçü aletleri tasarım, kurulum tipi, dönüşüm oranı ve adım sayısına göre sınıflandırılır. İlk işarete göre, dahili, gömme ve destek ve yerleştirme yerinde - harici veya kapalı şalt kabinlerine kurulum için tasarlanmıştır. Dönüştürme adımlarının sayısına göre, bunlar tek aşamalı ve kademeli olarak ve dönüşüm katsayısı ile bir veya daha fazla değere sahip ürünlere ayrılır.
İzole ve topraklanmış sıfır noktalı ağlarda VT operasyonunun özellikleri
Yüksek voltajlı elektrik şebekelerinin iki versiyonu vardır: izole edilmiş bir sıfır veriyolu veya dengelenmiş ve topraklanmış nötr. Sıfır noktasını bağlamanın ilk modu, tek fazlı (OZ) veya ark hatalarıyla (DZ) ağın bağlantısını kesmenize izin vermez. PUE'ler, tek fazlı bir devre ile izole nötr hatların sekiz saate kadar çalışmasına izin verir, ancak şu anda arızayı gidermek için çalışma yapılır.
Faz geriliminde lineer gerilimin artması ve daha sonra değişken nitelikte bir arkın ortaya çıkması nedeniyle elektrikli ekipmanlarda hasar mümkündür. Nedeni ve çalışma şekli ne olursa olsun, bu yüksek aşırı gerilim katsayısına sahip en tehlikeli arıza türüdür. Bu durumda, ağda ferrorezonansın ortaya çıkma olasılığı yüksektir.
İzole nötrlü güç şebekelerinde ferroresonant devre, doğrusal olmayan mıknatıslanma ile sıfır bileşen zinciridir. Üç fazlı topraklanmamış VT özünde yıldız-yıldız şemasına göre bağlanmış üç tek fazlı transformatördür. Kurulduğu bölgelerde aşırı gerilimlerle, çekirdeğindeki indüksiyon yaklaşık 1,73 kat artarak ferrorezonansa neden olur.
Bu fenomene karşı korunmak için özel yöntemler geliştirilmiştir:
- düşük iç indüksiyonlu VT ve CT üretimi;
- ek sönümleme elemanlarının devresine dahil edilmesi;
- 5 çubuklu versiyonda tek bir manyetik sistemli 3 fazlı transformatörlerin imalatı;
- akım sınırlayıcı bir reaktörden nötr topraklama;
- telafi sargılarının vb. kullanımı;
- VT sargılarını aşırı akımlardan koruyan röle devrelerinin uygulanması.
Bu önlemler ölçüm VT'lerini korur, ancak güvenlik sorununu tamamen çözmez. İzole nötr baralı ağlara kurulan topraklama cihazları bu konuda yardımcı olabilir.
Topraklanmış nötr modlarda düşük voltaj transformatörlerinin çalışmasının doğası, artan güvenlik ve ferrorezonans olaylarında önemli bir azalma ile karakterizedir. Ek olarak, kullanımları tek fazlı bir devrede korumanın hassasiyetini ve seçiciliğini arttırır. Transformatörün endüktif sargısının toprak devresine bağlı olması ve içine kurulan koruyucu cihaz yoluyla akımı kısa bir süre arttırması nedeniyle böyle bir artış mümkün olur.
PUE, VT sargısının küçük bir endüktansı ile kısa süreli nötr topraklamanın izin verilebilirliği için bir gerekçe sağlar. Bunu yapmak için ağ, 0,5 saniye sonra bir OZ oluşmasıyla trafoyu baralara kısa bir şekilde bağlayan otomasyonu kullanır. Tek fazlı bir toprak arızası sırasında ölü topraklanmış bir nötrün etkisi nedeniyle, VT'nin endüktansı ile sınırlı bir akım koruyucu devrede akmaya başlar. Aynı zamanda, değeri koruma ekipmanının OZ'den çalışması ve tehlikeli bir ark deşarjının söndürülmesi için koşullar yaratması için yeterlidir.
