Transformatori imaju značajnu ulogu u elektrotehnici, obavljajući funkcije transformacije, izolacije, mjerenja i zaštite. Jedan od najčešćih zadataka uređaja ove vrste je regulacija pojedinih parametara struje. Konkretno, naponski transformatori (VT) pretvaraju performanse primarne električne mreže u optimalne vrijednosti, sa stajališta potrošača.
Cjelokupni dizajn opreme
Tehničku osnovu transformatora čini elektromagnetsko punjenje koje osigurava funkcionalne procese uređaja. Dimenzije opreme mogu varirati ovisno o zahtjevima za opterećenje u strujnom krugu. U tipičnom dizajnu, transformator ima strujne ulazne i izlazne uređaje, a glavni radni elementi obavljaju zadatke pretvorbe napona. Skup izolatora, osigurača i uređaja za relejnu zaštitu odgovorni su za osiguranje pouzdanosti i sigurnosti tehnoloških procesa. U dizajnu modernog niskonaponskog transformatoratakođer su predviđeni senzori za bilježenje pojedinih parametara rada, čiji se indikatori šalju na upravljačku ploču i postaju osnova za naredbe regulatornim tijelima. Rad električnih komponenti sam po sebi zahtijeva napajanje, stoga se u nekim izmjenama pretvarači dopunjuju autonomnim izvorima energije - generatorima, akumulatorima ili baterijama.
Transformer Cores
Ključni radni elementi VT-a su takozvane jezgre (magnetske jezgre) i namoti. Prvi su dvije vrste - štap i oklop. Za većinu niskofrekventnih transformatora do 50 Hz koriste se jezgre štapa. U proizvodnji magnetskog kruga koriste se posebni metali čije karakteristike određuju radna svojstva strukture, na primjer, performanse i veličinu struje praznog hoda. Jezgru naponskog transformatora čine tanki listovi legure, izolirani između slojeva laka i oksida. Stupanj utjecaja vrtložnih struja magnetskog kruga ovisit će o kvaliteti ove izolacije. Postoji i posebna vrsta jezgri za slaganje, koje tvore strukture proizvoljnog presjeka, ali bliske kvadratnom obliku. Ova konfiguracija omogućuje stvaranje univerzalnih magnetskih krugova, ali oni također imaju slabosti. Dakle, postoji potreba za čvrstim stezanjem metalne plastike, budući da najmanji praznini smanjuju faktor punjenja radnog područja zavojnice.
Namoti transformatora napona
Obično se koriste dva namota - primarni i sekundarni. One su izolirane i jedna od druge i od jezgre. Prva razina namota odlikuje se velikim brojem zavoja napravljenih tankom žicom. To mu omogućuje opsluživanje visokonaponskih mreža (do 6000-10 000 V) potrebnih za osnovne potrebe pretvorbe. Sekundarni namot je namijenjen za paralelno napajanje mjernih instrumenata, relejnih uređaja i druge pomoćne električne opreme. Prilikom spajanja namota naponskih transformatora važno je uzeti u obzir oznake na izlaznim stezaljkama. Na primjer, releji smjera snage, multimetri, ampermetri, vatmetri i razni mjerači spojeni su na zavojnice kroz početak primarnog namota (oznaka A), krajnju liniju (X), početak sekundarnog namota (a) i njegov kraj (x). Može se koristiti i dodatni namotaj s posebnim prefiksima u oznaci.
Ugradnja armature i uzemljenja
Popis dodatnih elemenata i funkcionalnih uređaja može varirati ovisno o vrsti i karakteristikama transformatora. Na primjer, uljne konstrukcije s primarnim indikatorom napona do 10 kV ili više opremljene su priključcima za punjenje, ispuštanje i uzorkovanje tehničkih maziva. Za ulje, spremnik je također opremljen mlaznicama i regulatorima koji kontroliraju nesmetanu opskrbu tekućinom u ciljana područja. Tipični setovi za ugradnju najčešće uključuju nosače s vijcima, spojnice, komponente releja, električne kartonske brtve, prirubničke elemente, itd. Što se tiče uzemljenja, ondaTransformatori s naponom na primarnom namotu do 660 V opremljeni su stezaljkama s navojnim pričvršćivanjem vijaka, klinova i vijaka veličine M6. Ako je indikator napona veći od 660 V, tada će spoj za uzemljenje morati imati hardverske veze formata ne manjeg od M8.
Princip rada TH
Glavne funkcije i procese elektromagnetske indukcije obavlja kompleks koji uključuje metalnu jezgru sa setom transformatorskih ploča, primarnih i sekundarnih namota. Kvaliteta uređaja ovisit će o točnosti osnovnog izračuna amplitude i kuta struje. Međusobna indukcija između nekoliko namota odgovorna je za transformaciju u elektromagnetskom polju. Izmjenična struja u naponskom transformatoru od 220 V stalno se mijenja, prolazeći kroz jedan namot. Prema Faradayjevu zakonu, elektromotorna sila se inducira jednom u sekundi. U zatvorenom sustavu namota, zadana struja će teći kroz krug i blizu metalne jezgre. Što je manje opterećenje na sekundarnom namotu transformatora, to je stvarni faktor pretvorbe bliži nazivnoj vrijednosti. Rad s spajanjem sekundarnog namota na mjerne uređaje posebno će ovisiti o stupnju pretvorbe, budući da će najmanje fluktuacije opterećenja utjecati na točnost mjerenja unesenih u krug instrumenta.
Vrste transformatora
Danas su sljedeće vrste TN-a najčešće:
- Kaskadni transformator - uređaj u kojem je primarni namot podijeljen u nekoliko uzastopnih dijelova, a izjednačujući i spojni namoti su odgovorni za prijenos snage između njih.
- Grounded VT - jednofazni dizajn, u kojem je jedan kraj primarnog namota čvrsto uzemljen. To također mogu biti trofazni naponski transformatori s uzemljenim neutralnim iz primarnog namota.
- Unearthed VT - uređaj s potpunom izolacijom namota sa susjednim spojnicama.
- VT s dva namota - transformatori s jednim sekundarnim namotom.
- VT s tri namota su transformatori koji osim primarnog namota imaju i glavni i dodatni sekundarni namot.
- Kapacitivni VT - dizajni karakterizirani prisustvom kapacitivnih separatora.
Značajke elektroničkih VT-ova
Prema glavnim mjeriteljskim pokazateljima, ova vrsta transformatora malo se razlikuje od električnih uređaja. To je zbog činjenice da se u oba slučaja koristi tradicionalni kanal pretvorbe. Glavne značajke elektroničkih transformatora su nepostojanje visokonaponske izolacije, što u konačnici doprinosi većem tehničkom i ekonomskom učinku rada opreme. U visokonaponskim mrežama s primarnim naponom naponskog transformatora do 660 V pretvarač se spaja na središnju mrežu galvanski. Informacija o izmjerenoj struji prenosi se pod visokim potencijalom, kao što je slučaj s analogno-digitalnim pretvaračem s optičkim izlazom. Međutimdimenzije i težina elektroničkih modela toliko su male da omogućuju ugradnju transformatorskih jedinica u infrastrukturu visokonaponskih žičanih sabirnica čak i bez povezivanja dodatnih izolatora i montažnog hardvera.
Specifikacije transformatora
Glavna tehnička i operativna vrijednost je naponski potencijal. Na primarnom namotu može doseći 100 kV, ali se to uglavnom odnosi na velike industrijske stanice koje sadrže nekoliko pretvaračkih modula. U pravilu, na primarnom namotu nije podržano više od 10 kV. Naponski transformator za jednofazne mreže s uzemljenim neutralom uopće radi na 100 V. Što se tiče sekundarnog namota, njegovi indikatori nazivnog napona su u prosjeku 24-45 V. Opet se na tim krugovima servisiraju uređaji za mjerenje niske energije, koji ne zahtijevaju veliko opterećenje. Međutim, sekundarni namoti ponekad imaju visoke potencijale veće od 100 V u trofaznim mrežama. Također, pri procjeni karakteristika transformatora važno je uzeti u obzir klasu točnosti - to su vrijednosti od 0, 1 do 3, koje određuju stupanj odstupanja u pretvorbi ciljnih električnih pokazatelja.
Ferorezonančni efekt
Elektromagnetski uređaji često su izloženi raznim vrstama negativnih utjecaja i oštećenja povezanih s kršenjem izolacije. Jedan od najčešćih procesa destrukcije namota je ferorezonancijski poremećaj. To uzrokuje mehanička oštećenja i pregrijavanje.namota. Glavni razlog za ovu pojavu naziva se nelinearnost induktiviteta, koja se javlja u situacijama nestabilnog odgovora magnetskog kruga na okolno magnetsko polje. Za zaštitu naponskog transformatora od ferorezonantnih učinaka moguće su vanjske mjere, uključujući uključivanje dodatnih kapaciteta i otpornika na sklopni uređaj. U elektroničkim sustavima, mogućnost induktivne nelinearnosti također se može minimizirati programiranjem sekvenci isključivanja opreme.
Korištenje opreme
Rad transformatorskih uređaja koji pretvaraju napon reguliran je pravilima za korištenje elektrotehnike. Uzimajući u obzir optimalne radne vrijednosti, stručnjaci uvode trafostanice u opskrbnu infrastrukturu ciljnog objekta. Glavne funkcije sustava omogućuju opsluživanje zgrada i poduzeća s moćnim elektranama, a sekundarni napon transformatora do 100 V kontrolira opterećenje za manje zahtjevne potrošače kao što su brojila i mjeriteljski uređaji. Ovisno o tehničkim i konstrukcijskim parametrima, HP se može koristiti u industriji, građevinarstvu i kućanstvima. U svakom slučaju, transformatori osiguravaju kontrolu električne energije podešavanjem ulazne snage kako bi odgovarale nazivnim zahtjevima određenog mjesta.
Zaključak
Elektromagnetski transformatori pružaju prilično staru, ali traženu do danasprincip regulacije snage u električnim krugovima. Zastarjelost ove opreme povezana je i s dizajnom opreme i njenom funkcionalnošću. Ipak, to ne sprječava korištenje strujnih i naponskih transformatora za kritične zadatke upravljanja energijom u velikim poduzećima. Osim toga, ne može se reći da pretvarači ovog tipa uopće nisu podložni poboljšanjima. Iako su osnovni principi rada, pa čak i tehnička izvedba u cjelini ostali isti, inženjeri odnedavno aktivno rade na sustavima zaštite i upravljanja. Kao rezultat, to utječe na sigurnost, pouzdanost i točnost transformatora.
