Transformatorji igrajo pomembno vlogo v elektrotehniki, opravljajo funkcije transformacije, izolacije, merjenja in zaščite. Ena najpogostejših nalog tovrstnih naprav je regulacija posameznih tokovnih parametrov. Zlasti napetostni transformatorji (VT) pretvarjajo zmogljivost primarnega električnega omrežja v optimalne vrednosti z vidika porabnikov.
Celotna zasnova opreme
Tehnično osnovo transformatorja tvori elektromagnetno polnjenje, ki zagotavlja funkcionalne procese naprave. Dimenzije opreme se lahko razlikujejo glede na zahteve za obremenitev v tokokrogu. V tipični izvedbi ima transformator tokovne vhodne in izhodne naprave, glavni delovni elementi pa opravljajo naloge pretvorbe napetosti. Nabor izolatorjev, varovalk in relejne zaščitne naprave je odgovoren za zagotavljanje zanesljivosti in varnosti tehnoloških procesov. V zasnovi sodobnega nizkonapetostnega transformatorjaNa voljo so tudi senzorji za beleženje posameznih parametrov delovanja, katerih indikatorji se pošljejo na centralo in postanejo osnova za ukaze regulativnim organom. Delovanje električnih komponent samo po sebi zahteva napajanje, zato so v nekaterih modifikacijah pretvorniki dopolnjeni z avtonomnimi viri energije - generatorji, akumulatorji ali baterijami.
Transformer Cores
Ključni delovni elementi VT so tako imenovana jedra (magnetna jedra) in navitja. Prvi so dveh vrst - palica in oklep. Za večino nizkofrekvenčnih transformatorjev do 50 Hz se uporabljajo jedra palic. Pri izdelavi magnetnega vezja se uporabljajo posebne kovine, katerih značilnosti določajo delovne lastnosti konstrukcije, na primer zmogljivost in velikost toka brez obremenitve. Jedro napetostnega transformatorja tvorijo tanke plošče zlitine, izolirane med sloji laka in oksida. Stopnja vpliva vrtinčnih tokov magnetnega vezja bo odvisna od kakovosti te izolacije. Obstaja tudi posebna vrsta zbirnih jeder, ki tvorijo strukture poljubnega preseka, vendar blizu kvadratne oblike. Ta konfiguracija vam omogoča ustvarjanje univerzalnih magnetnih vezij, vendar imajo tudi slabosti. Torej obstaja potreba po tesnem zategovanju kovinske plastike, saj najmanjše reže zmanjšajo faktor polnjenja delovnega območja tuljave.
Navitja napetostnega transformatorja
Običajno se uporabljata dve navitji - primarno in sekundarno. Izolirani so tako drug od drugega kot od jedra. Prvo stopnjo navijanja odlikuje veliko število zavojev, narejenih s tanko žico. To mu omogoča, da oskrbuje visokonapetostna omrežja (do 6000-10.000 V), ki so potrebna za osnovne potrebe pretvorbe. Sekundarni navitje je zasnovan za vzporedno napajanje merilnih instrumentov, relejnih naprav in druge pomožne električne opreme. Pri priključitvi navitja napetostnih transformatorjev je pomembno upoštevati oznake na izhodnih sponkah. Na primer, releji smeri moči, multimetri, ampermetri, vatmetri in različni števci so povezani na tuljave skozi začetek primarnega navitja (oznaka A), končno črto (X), začetek sekundarnega navitja (a) in njegovo konec (x). Uporabite lahko tudi dodatno navijanje s posebnimi predponami v oznaki.
Montažna armatura in ozemljitve
Seznam dodatnih elementov in funkcionalnih naprav se lahko razlikuje glede na vrsto in značilnosti transformatorja. Na primer, oljne strukture s primarnim indikatorjem napetosti do 10 kV ali več so opremljene s priključki za polnjenje, odvajanje in vzorčenje tehničnih maziv. Za olje je rezervoar opremljen tudi s šobami in regulatorji, ki nadzorujejo nemoteno dovajanje tekočine na ciljna območja. Tipični kompleti za vgradnjo najpogosteje vključujejo nosilce z vijaki, čepe, komponente releja, električna kartonska tesnila, prirobnične elemente itd. Kar zadeva ozemljitev, potemtransformatorji z napetostjo na primarnem navitju do 660 V so opremljeni s sponkami z navojnim pritrjevanjem vijakov, čepov in vijakov velikosti M6. Če je indikator napetosti višji od 660 V, bo ozemljitveni priključek moral imeti priključke strojne opreme formata najmanj M8.
Načelo delovanja TH
Glavne funkcije in procese elektromagnetne indukcije izvaja kompleks, ki vključuje kovinsko jedro s sklopom transformatorskih plošč, primarnih in sekundarnih navitij. Kakovost naprave bo odvisna od natančnosti osnovnega izračuna amplitude in kota toka. Za transformacijo v elektromagnetnem polju je odgovorna medsebojna indukcija med več navitji. Izmenični tok v napetostnem transformatorju 220 V se nenehno spreminja in poteka skozi eno navitje. Po Faradayevem zakonu se elektromotorna sila inducira enkrat na sekundo. V sistemu z zaprtim navitjem bo privzeti tok tekel skozi vezje in blizu kovinskega jedra. Manjša kot je obremenitev sekundarnega navitja transformatorja, bližje je dejanski pretvorbeni faktor nazivni vrednosti. Delo pri priključitvi sekundarnega navitja na merilne naprave bo odvisno predvsem od stopnje pretvorbe, saj bodo najmanjša nihanja obremenitve vplivala na točnost meritev, vnesenih v vezje instrumenta.
Vrste transformatorjev
Danes so najpogostejše naslednje vrste TN:
- Kaskadni transformator - naprava, v kateri je primarno navitje razdeljeno na več zaporednih odsekov, izravnalna in povezovalna navitja pa sta odgovorna za prenos moči med njimi.
- Ozemljeni VT - enofazne izvedbe, pri katerih je en konec primarnega navitja tesno ozemljen. Lahko so tudi trifazni napetostni transformatorji z ozemljenim nevtralnim iz primarnega navitja.
- Unearthed VT - naprava s popolno izolacijo navitja s sosednjimi priključki.
- Dvo-navitjni VT - transformatorji z enim sekundarnim navitjem.
- Tri-navitjni VT so transformatorji, ki imajo poleg primarnega navitja tudi glavno in dodatno sekundarno navitje.
- Kapacitivni VT - modeli, za katere je značilna prisotnost kapacitivnih ločevalcev.
Lastnosti elektronskih VT-jev
Glede na glavne meroslovne kazalnike se ta vrsta transformatorjev malo razlikuje od električnih naprav. To je posledica dejstva, da se v obeh primerih uporablja tradicionalni kanal za pretvorbo. Glavne značilnosti elektronskih transformatorjev so odsotnost visokonapetostne izolacije, kar na koncu prispeva k večjemu tehničnemu in ekonomskemu učinku delovanja opreme. V visokonapetostnih omrežjih s primarno napetostjo napetostnega transformatorja do 660 V je pretvornik galvansko povezan v centralno omrežje. Informacije o izmerjenem toku se prenašajo pri visokem potencialu, kot je to v primeru analogno-digitalnega pretvornika z optičnim izhodom. Vendardimenzije in teža elektronskih modelov so tako majhni, da omogočajo vgradnjo transformatorskih enot v infrastrukturo visokonapetostnih žičnih avtobusov tudi brez priključitve dodatnih izolatorjev in montažne strojne opreme.
Transformer Specifications
Glavna tehnična in operativna vrednost je napetostni potencial. Na primarnem navitju lahko doseže 100 kV, večinoma pa to velja za velike industrijske postaje, ki vsebujejo več pretvornih modulov. Na primarnem navitju praviloma ni podprto več kot 10 kV. Napetostni transformator za enofazna omrežja z ozemljeno nevtralno napetostjo sploh deluje pri 100 V. Kar zadeva sekundarno navitje, so njegovi indikatorji nazivne napetosti v povprečju 24-45 V. Spet se na teh tokokrogih servisirajo merilne naprave z nizko porabo energije, ki ne zahtevajo velike obremenitve moči. Vendar imajo sekundarna navitja včasih v trifaznih omrežjih visoke potenciale več kot 100 V. Tudi pri ocenjevanju značilnosti transformatorja je pomembno upoštevati razred točnosti - to so vrednosti od 0, 1 do 3, ki določajo stopnjo odstopanja pri pretvorbi ciljnih električnih indikatorjev.
Feroresonančni učinek
Elektromagnetne naprave so pogosto izpostavljene različnim negativnim vplivom in poškodbam, povezanim s kršitvijo izolacije. Eden najpogostejših procesov uničenja navitja je feroresonančna motnja. Povzroča mehanske poškodbe in pregrevanje.navitja. Glavni razlog za ta pojav se imenuje nelinearnost induktivnosti, ki se pojavi v situacijah nestabilnega odziva magnetnega vezja na okoliško magnetno polje. Za zaščito napetostnega transformatorja pred feroresonančnimi učinki so možni zunanji ukrepi, vključno z vključitvijo dodatnih kapacitivnosti in uporov v preklopno napravo. V elektronskih sistemih je mogoče možnost induktivne nelinearnosti zmanjšati tudi s programiranjem zaporedja izklopa opreme.
Uporaba opreme
Delovanje transformatorskih naprav, ki pretvarjajo napetost, urejajo predpisi za uporabo elektrotehnike. Ob upoštevanju optimalnih obratovalnih vrednosti strokovnjaki uvajajo transformatorske postaje v oskrbovalno infrastrukturo ciljnega objekta. Glavne funkcije sistemov omogočajo oskrbo zgradb in podjetij z močnimi elektrarnami, sekundarna napetost transformatorja do 100 V pa nadzoruje obremenitev manj zahtevnih porabnikov, kot so števci in meroslovne naprave. Glede na tehnične in strukturne parametre se HP lahko uporablja v industriji, v gradbeništvu in v gospodinjstvih. V vsakem primeru transformatorji zagotavljajo nadzor električne moči tako, da prilagodijo nazivne vhodne moči, da ustrezajo nazivnim zahtevam določene lokacije.
Sklep
Elektromagnetni transformatorji zagotavljajo precej staro, a povpraševanje še danesnačelo regulacije moči v električnih vezjih. Zastarelost te opreme je povezana tako z zasnovo opreme kot z njeno funkcionalnostjo. Kljub temu to ne preprečuje uporabe tokovnih in napetostnih transformatorjev za kritične naloge upravljanja energije v velikih podjetjih. Poleg tega ni mogoče reči, da pretvorniki te vrste sploh niso predmet izboljšav. Čeprav osnovna načela delovanja in celo tehnična izvedba v celoti ostajajo enaka, se inženirji v zadnjem času aktivno ukvarjajo s sistemi zaščite in krmiljenja. Posledično to vpliva na varnost, zanesljivost in natančnost transformatorjev.
