Máy biến điện áp cổ điển (VT) là một thiết bị chuyển đổi giá trị này sang giá trị khác. Quá trình này đi kèm với việc mất một phần năng lượng, nhưng được chứng minh trong các tình huống cần thay đổi các tham số của tín hiệu đầu vào. Thiết kế của một máy biến áp như vậy cung cấp cho các phần tử cuộn dây, với tính toán chính xác để có thể có được điện áp đầu ra cần thiết.
Mục đích và nguyên tắc hành động
Mục đích chính của máy biến điện áp là để chuyển đổi tín hiệu đầu vào thành mức được chỉ định bởi các tác vụ mà người dùng phải đối mặt - khi tiềm năng làm việc cần phải giảm hoặc tăng. Điều này có thể đạt được thông qua nguyên lý cảm ứng điện từ, được xây dựng như một định luật của các nhà khoa học Faraday và Maxwell. Theo ông, trong bất kỳ vòng lặp nào nằm gần một cuộn dây khác cùng loại, EMF được cảm ứng với dòng điện, tỷ lệ với dòng cảm ứng từ xâm nhập vào chúng. Độ lớn của cảm ứng này trong cuộn dây thứ cấp của máy biến áp (bao gồm nhiều vòng như vậy) phụ thuộc vào cường độ dòng điện trong mạch sơ cấp và vào số vòng trong một cuộn dây.
Dòng điện trong cuộn dây thứ cấp của máy biến áp và điện áp tại tải kết nối với nó chỉ được xác định bởi tỷ lệ của số vòng trong cả hai cuộn dây. Định luật cảm ứng điện từ cho phép bạn tính toán chính xác các thông số của thiết bị truyền năng lượng từ đầu vào đến đầu ra với tỷ lệ mong muốn của dòng điện và điện áp.
Sự khác biệt giữa máy biến dòng và máy biến điện áp là gì
Sự khác biệt chính giữa máy biến áp hiện tại (CT) và bộ biến đổi điện áp là mục đích chức năng khác nhau của chúng. Cái trước chỉ được sử dụng trong các mạch đo, cho phép giảm mức của tham số được kiểm soát xuống một giá trị chấp nhận được. Những cái thứ hai được lắp đặt trong các đường dây điện xoay chiều và đưa ra đầu ra điện áp được sử dụng cho hoạt động của các thiết bị gia dụng được kết nối.
Sự khác biệt của chúng trong thiết kế như sau:
- như một cuộn dây sơ cấp trong các máy biến áp hiện tại, một bus cung cấp điện được sử dụng để gắn nó;
- thông số cuộn dây thứ cấp được thiết kế để kết nối với thiết bị đo (ví dụ đồng hồ điện trong nhà);
- So với VT, máy biến áp hiện tại nhỏ gọn hơn và có mạch chuyển mạch đơn giản hóa.
Máy biến dòng và điện áp đáp ứng các yêu cầu khác nhau về độ chính xác của các giá trị được chuyển đổi. Nếu chỉ báo này rất quan trọng đối với thiết bị đo, thì đối với máy biến điện áp, nó có tầm quan trọng thứ yếu.
Phân loại máy biến điện áp
Theo phân loại được chấp nhận chung, các thiết bị này theo mục đích của chúng được chia thành các loại chính sau:
- máy biến áp có nối đất và không có nó;
- thiết bị đo lường;
- tự động chuyển đổi;
- thiết bị kết hợp đặc biệt;
- cách ly và biến áp đỉnh.
Loại đầu tiên trong số này được sử dụng để cung cấp năng lượng không bị gián đoạn cho người tiêu dùng ở dạng chấp nhận được cho anh ta (với biên độ mong muốn). Bản chất của hành động của họ là chuyển đổi một cấp độ tiềm năng sang cấp độ khác với mục tiêu chuyển tiếp sang tải.Các thiết bị ba pha được lắp đặt tại một trạm biến áp, chẳng hạn, có thể giảm điện áp cao từ 6,3 và 10 kV xuống giá trị hộ là 0,4 kV.
Autotransformers là cấu trúc cảm ứng đơn giản nhất có một cuộn dây với các nhánh để điều chỉnh cường độ của điện áp đầu ra. Các sản phẩm phù hợp được cài đặt trong các mạch điện thấp, cung cấp năng lượng truyền từ giai đoạn này sang giai đoạn khác với tổn thất tối thiểu (với hiệu quả tối đa). Sử dụng máy biến áp được gọi là "cách ly", có thể tổ chức cách ly điện các mạch điện áp cao và thấp. Điều này đảm bảo sự bảo vệ của chủ sở hữu của ngôi nhà hoặc ngôi nhà khỏi bị điện giật có tiềm năng cao. Ngoài ra, loại bộ chuyển đổi này cho phép bạn:
- chuyển điện từ nguồn đến người tiêu dùng ở dạng đúng và an toàn;
- bảo vệ các mạch tải với các thiết bị nhạy cảm có trong chúng khỏi nhiễu điện từ;
- chặn thành phần dòng điện trực tiếp vào các mạch làm việc.
Máy biến áp đỉnh là một dạng khác của thiết bị chuyển đổi năng lượng điện. Chúng phục vụ để xác định cực tính của các tín hiệu xung và khớp với các tham số đầu ra. Loại bộ chuyển đổi này được cài đặt trong các mạch tín hiệu của hệ thống máy tính và các kênh radio.
Đo điện áp và máy biến dòng
Máy biến áp đo đặc biệt là một loại đầu dò đặc biệt cho phép đưa các thiết bị điều khiển vào mạch điện. Mục đích chính của chúng là chuyển đổi dòng điện hoặc điện áp thành giá trị thuận tiện cho việc đo các tham số mạng. Sự cần thiết cho điều này phát sinh trong các tình huống sau:
- khi lấy bài đọc bằng công tơ điện;
- trong trường hợp lắp đặt rơle bảo vệ điện áp và dòng điện trong mạch cấp điện;
- nếu có các thiết bị tự động hóa khác trong đó.
Dụng cụ đo được phân loại theo thiết kế, loại cài đặt, tỷ lệ chuyển đổi và số bước. Theo dấu hiệu đầu tiên, chúng được tích hợp, đi bộ và hỗ trợ, và tại vị trí đặt - bên ngoài hoặc dự định lắp đặt trong các khối thiết bị đóng cắt kín. Theo số lượng các bước chuyển đổi, chúng được chia thành một giai đoạn và tầng, và theo hệ số chuyển đổi, thành các sản phẩm có một hoặc nhiều giá trị.
Các tính năng của hoạt động VT trong các mạng có điểm không bị cô lập và không có căn cứ
Mạng điện cao áp có hai phiên bản: với một bus không bị cô lập, hoặc với một trung tính được bù và nối đất. Chế độ đầu tiên kết nối điểm 0 cho phép bạn không ngắt kết nối mạng với lỗi một pha (OZ) hoặc lỗi hồ quang (DZ). PUE cho phép hoạt động của các dòng có trung tính cách điện trong tối đa tám giờ với mạch một pha, nhưng với điều kiện là tại thời điểm này, công việc đang được thực hiện để loại bỏ sự cố.
Có thể làm hỏng thiết bị điện do sự tăng điện áp pha thành tuyến tính và sự xuất hiện tiếp theo của một vòng cung có tính chất thay đổi. Bất kể nguyên nhân và phương thức hoạt động, đây là loại lỗi nguy hiểm nhất với hệ số quá điện áp cao. Trong trường hợp này, có xác suất cao về sự xuất hiện của ferroresonance trong mạng.
Mạch ferroresonant trong các mạng điện có trung tính biệt lập là chuỗi không có chuỗi từ hóa phi tuyến. Về cơ bản, VT không pha ba pha là ba máy biến áp một pha được kết nối theo sơ đồ sao. Với quá áp trong các khu vực được lắp đặt, cảm ứng trong lõi của nó tăng khoảng 1,73 lần, gây ra hiện tượng sắt từ.
Để bảo vệ chống lại hiện tượng này, các phương pháp đặc biệt đã được phát triển:
- sản xuất VT và CT với cảm ứng nội tại thấp;
- bao gồm trong mạch của họ các yếu tố giảm xóc bổ sung;
- sản xuất máy biến áp 3 pha với hệ thống từ đơn trong phiên bản 5 thanh;
- nối đất trung tính thông qua một lò phản ứng giới hạn hiện tại;
- việc sử dụng cuộn dây bù, v.v.;
- ứng dụng mạch rơle bảo vệ cuộn dây VT khỏi quá dòng.
Các biện pháp này bảo vệ đo VT, nhưng không giải quyết được hoàn toàn vấn đề an toàn. Các thiết bị nối đất được cài đặt trong các mạng với một bus trung tính bị cô lập có thể giúp ích cho việc này.
Bản chất của hoạt động của máy biến áp điện áp thấp trong các chế độ trung tính nối đất được đặc trưng bởi sự an toàn tăng lên và giảm đáng kể các hiện tượng sắt từ. Ngoài ra, việc sử dụng chúng làm tăng độ nhạy và độ chọn lọc của bảo vệ trong mạch một pha. Sự gia tăng như vậy trở nên khả thi do thực tế là cuộn dây cảm ứng của máy biến áp được đưa vào mạch mặt đất và tăng nhanh dòng điện thông qua thiết bị bảo vệ được lắp đặt trong nó.
PUE cung cấp một sự biện minh cho sự cho phép của nối đất trung tính ngắn hạn với độ tự cảm nhỏ của cuộn dây VT. Để thực hiện việc này, mạng sử dụng tự động hóa, bằng các tiếp điểm nguồn khi OZ xảy ra sau 0,5 giây kết nối nhanh máy biến áp với thanh cái. Do ảnh hưởng của một trung tính nối đất chết trong sự cố chạm đất một pha, dòng điện bị giới hạn bởi độ tự cảm của VT bắt đầu chảy trong mạch bảo vệ. Đồng thời, giá trị của nó đủ để thiết bị bảo vệ hoạt động từ OZ và tạo điều kiện để dập tắt một phóng điện hồ quang nguy hiểm.
