Трансформаторите играят значителна роля в електротехниката, изпълнявайки функциите на трансформация, изолация, измерване и защита. Една от най-често срещаните задачи на устройства от този тип е регулирането на индивидуалните параметри на тока. По-специално трансформаторите за напрежение (VT) преобразуват производителността на първичната електрическа мрежа до оптимални стойности от гледна точка на потребителите.
Общ дизайн на оборудването
Техническата основа на трансформатора се формира от електромагнитен пълнеж, който осигурява функционалните процеси на устройството. Размерите на оборудването могат да варират в зависимост от изискванията за захранването на веригата. В типичен дизайн трансформаторът има устройства за вход и изход на ток, а основните работни елементи изпълняват задачи за преобразуване на напрежението. Набор от изолатори, предпазители и устройство за релейна защита отговарят за гарантирането на надеждността и безопасността на технологичните процеси. В дизайна на модерен трансформатор за ниско напрежениеОсигурени са и сензори за записване на индивидуални работни параметри, чиито индикатори се изпращат на контролния панел и стават основа за команди към регулаторните органи. Работата на електрическите компоненти сама по себе си изисква захранване, поради което в някои модификации преобразувателите се допълват с автономни източници на енергия - генератори, акумулатори или батерии.
Transformer Cores
Основните работни елементи на VT са така наречените ядра (магнитни ядра) и намотките. Първите са два вида – прът и броня. За повечето нискочестотни трансформатори до 50 Hz се използват прътови ядра. При производството на магнитната верига се използват специални метали, чиито характеристики определят работните свойства на конструкцията, например производителността и големината на тока на празен ход. Ядрото на трансформатора на напрежение е образувано от тънки листове сплав, изолирани между слоеве лак и оксид. Степента на влияние на вихровите токове на магнитната верига ще зависи от качеството на тази изолация. Съществува и специален вид наборни ядра, които образуват структури с произволно сечение, но близка до квадратна форма. Тази конфигурация ви позволява да създавате универсални магнитни вериги, но те също имат слабости. Така че има нужда от плътно затягане на металните пластмаси, тъй като най-малките празнини намаляват коефициента на запълване на работната площ на бобината.
Намотки на трансформатор на напрежение
Обикновено се използват две намотки - първична и вторична. Те са изолирани както един от друг, така и от ядрото. Първото ниво на навиване се отличава с голям брой завои, направени с тънък проводник. Това му позволява да обслужва мрежи с високо напрежение (до 6000-10 000 V), необходими за основни нужди за преобразуване. Вторичната намотка е предназначена за паралелно захранване на измервателни уреди, релейни устройства и друго спомагателно електрическо оборудване. При свързване на намотката на трансформатори за напрежение е важно да се вземат предвид маркировките на изходните клеми. Например, релета за посока на мощността, мултиметри, амперметри, ватметри и различни измервателни уреди са свързани към намотките през началото на първичната намотка (обозначение A), крайната линия (X), началото на вторичната намотка (a) и нейната край (x). Може да се използва и допълнителна намотка със специални префикси в обозначението.
Монтажни фитинги и заземителни съоръжения
Списъкът с допълнителни елементи и функционални устройства може да варира в зависимост от типа и характеристиките на трансформатора. Например, маслени конструкции с първичен индикатор за напрежение до 10 kV или повече са снабдени с фитинги за пълнене, източване и вземане на проби от технически смазочни материали. За маслото резервоарът също е снабден с дюзи и регулатори, които контролират плавното подаване на течност към целевите зони. Типичните комплекти за монтаж най-често включват скоби с болтове, кранове, релейни компоненти, електрически картонени уплътнения, фланцови елементи и др. Що се отнася до заземяването, тогаваТрансформаторите с напрежение на първичната намотка до 660 V са снабдени със скоби с резбово закрепване на болтове, шпилки и винтове с размер M6. Ако индикаторът за напрежение е по-висок от 660 V, тогава заземителният фитинг ще трябва да има хардуерни връзки с формат не по-малък от M8.
Принципът на действие на TH
Основните функции и процеси на електромагнитната индукция се изпълняват от комплекс, който включва метално ядро с набор от трансформаторни пластини, първични и вторични намотки. Качеството на устройството ще зависи от точността на основното изчисление на амплитудата и ъгъла на тока. Взаимната индукция между няколко намотки е отговорна за трансформацията в електромагнитно поле. Променливият ток в трансформатор на напрежение 220 V непрекъснато се променя, преминавайки през една намотка. Според закона на Фарадей веднъж в секунда се индуцира електродвижеща сила. В затворена система на намотки, токът по подразбиране ще протича през веригата и ще се приближи до металното ядро. Колкото по-ниско е натоварването на вторичната намотка на трансформатора, толкова по-близо е действителният коефициент на преобразуване до номиналната стойност. Работата със свързването на вторичната намотка към измервателните устройства ще зависи особено от степента на преобразуване, тъй като най-малките колебания на натоварването ще повлияят на точността на измерванията, въведени във веригата на инструмента.
Видове трансформатори
Днес следните типове TN са най-често срещани:
- Каскаден трансформатор - устройство, в което първичната намотка е разделена на няколко последователни секции, а изравнителните и свързващите намотки са отговорни за прехвърлянето на мощност между тях.
- Grounded VT - монофазни конструкции, при които единият край на първичната намотка е плътно заземен. Може да бъде и трифазни трансформатори на напрежение със заземена неутра от първичната намотка.
- Unearthed VT - устройство с пълна изолация на намотките със съседни фитинги.
- VT с две намотки - трансформатори с една вторична намотка.
- ВТ с три намотки са трансформатори, които освен първичната намотка имат и основна и допълнителни вторични намотки.
- Капацитивен VT - дизайни, характеризиращи се с наличието на капацитивни разделители.
Характеристики на електронните VTs
Според основните метрологични показатели този тип трансформатори се различават малко от електрическите устройства. Това се дължи на факта, че и в двата случая се използва традиционният канал за преобразуване. Основните характеристики на електронните трансформатори са липсата на високоволтова изолация, което в крайна сметка допринася за по-висок технически и икономически ефект от работата на оборудването. При високоволтови мрежи с първично напрежение на трансформатор на напрежение до 660 V преобразувателят е свързан към централната мрежа по галваничен начин. Информацията за измервания ток се предава при висок потенциал, какъвто е случаят с аналогово-цифров преобразувател с оптичен изход. въпреки товаразмерите и теглото на електронните модели са толкова малки, че дават възможност за инсталиране на трансформаторни блокове в инфраструктурата на проводни автобуси с високо напрежение дори без свързване на допълнителни изолатори и монтажен хардуер.
Спецификации на трансформатора
Основната техническа и експлоатационна стойност е потенциалът на напрежението. На първичната намотка може да достигне 100 kV, но в по-голямата си част това се отнася за големи индустриални станции, съдържащи няколко преобразуващи модула. По правило върху първичната намотка се поддържа не повече от 10 kV. Трансформатор на напрежение за еднофазни мрежи със заземена неутрала изобщо работи при 100 V. Що се отнася до вторичната намотка, неговите индикатори за номинално напрежение са средно 24-45 V. Отново в тези вериги се обслужват устройства за нискоенергийно измерване, които не изискват голямо натоварване на мощността. Въпреки това, вторичните намотки понякога имат високи потенциали над 100 V в трифазни мрежи. Също така, при оценката на характеристиките на трансформатора е важно да се вземе предвид класът на точност - това са стойности от 0, 1 до 3, които определят степента на отклонение в преобразуването на целевите електрически индикатори.
Ефект на ферорезонанс
Електромагнитните устройства често са подложени на различни видове негативни влияния и повреди, свързани с нарушения в изолацията. Един от най-честите процеси на разрушаване на намотките е ферорезонансното смущение. Това причинява механични повреди и прегряване.намотки. Основната причина за това явление се нарича нелинейност на индуктивността, която възниква в ситуации на нестабилна реакция на магнитната верига към околното магнитно поле. За защита на трансформатора на напрежение от ферорезонансни ефекти са възможни външни мерки, включително включване на допълнителни капацитети и резистори към превключваното устройство. В електронните системи възможността за индуктивна нелинейност може също да бъде сведена до минимум чрез програмиране на последователности за изключване на оборудването.
Използване на оборудване
Работата на трансформаторни устройства, които преобразуват напрежението, се регулира от правилата за използване на електротехниката. Като се вземат предвид оптималните експлоатационни стойности, специалистите въвеждат подстанции в захранващата инфраструктура на целевото съоръжение. Основните функции на системите позволяват обслужване на сгради и предприятия с мощни електроцентрали, а вторичното напрежение на трансформатора до 100 V контролира натоварването за по-малко взискателни консуматори като измервателни уреди и метрологични устройства. В зависимост от техническите и конструктивни параметри, HP може да се използва в индустрията, в строителната индустрия и в домакинствата. Във всеки случай трансформаторите осигуряват контрол на електрическата мощност чрез регулиране на номиналните мощности, за да съответстват на номиналните изисквания на конкретния обект.
Заключение
Електромагнитните трансформатори предоставят доста стар, но търсен и до днеспринципът на регулиране на мощността в електрически вериги. Остаряването на това оборудване е свързано както с дизайна на оборудването, така и с неговата функционалност. Въпреки това, това не пречи на използването на трансформатори на ток и напрежение за критични задачи по управление на захранването в големи предприятия. Освен това не може да се каже, че преобразувателите от този тип изобщо не подлежат на подобрения. Въпреки че основните принципи на работа и дори техническото изпълнение като цяло остават същите, инженерите напоследък активно работят върху системите за защита и управление. В резултат на това това се отразява на безопасността, надеждността и точността на трансформаторите.
