Namjena i princip rada naponskih transformatora

Klasični naponski transformator (VT) je uređaj koji pretvara jednu vrijednost u drugu. Proces prati djelomični gubitak snage, ali je opravdan u situacijama kada je potrebno promijeniti parametre ulaznog signala. U izvedbi takvog transformatora predviđeni su elementi za namotavanje, čijim se ispravnim proračunom može dobiti potreban izlazni napon.

Svrha i princip rada

Glavna svrha naponskih transformatora je pretvaranje ulaznog signala na razinu navedenu u korisničkim zadacima - kada operativni potencijal treba smanjiti ili povećati. To se može postići zahvaljujući principu elektromagnetske indukcije, koji su kao zakon formulirali znanstvenici Faraday i Maxwell. Prema njemu, u bilo kojoj petlji smještenoj blizu drugog sličnog zavoja žice, EMF se inducira strujom, proporcionalnom protoku magnetske indukcije koja prodire u njih. Veličina ove indukcije u sekundarnom namotu transformatora (koji se sastoji od mnogo takvih zavoja) ovisi o struji u primarnom krugu i o broju zavoja u obje zavojnice.

Struja u sekundarnom namotu transformatora i napon na njemu priključenom opterećenju određuju se samo omjerom broja zavoja u obje zavojnice. Zakon elektromagnetske indukcije omogućuje vam pravilno izračunavanje parametara uređaja koji prenosi snagu s ulaza na izlaz sa željenim omjerom struje i napona.

Koja je razlika između strujnog transformatora i naponskog transformatora

Glavna razlika između strujnih transformatora (CT) i pretvarača napona je njihova različita funkcionalna svrha. Prvi se koriste samo u mjernim krugovima, omogućujući da se razina kontroliranog parametra smanji na prihvatljivu vrijednost. Potonji su instalirani u izmjeničnim električnim vodovima i izlaznim naponima koji se koriste za rad povezane kućanske opreme.

Njihove razlike u dizajnu su sljedeće:

• kao primarni namot u strujnim transformatorima koristi se sabirnica za napajanje, na koju je montirana;
• parametri sekundarnog namota dizajnirani su za spajanje na mjerni uređaj (na primjer, električno brojilo u kući);
• u usporedbi s VT, strujni transformator je kompaktniji i ima pojednostavljeni sklopni krug.

Strujni i naponski transformatori udovoljavaju različitim zahtjevima u pogledu točnosti pretvorenih vrijednosti. Ako je ovaj pokazatelj vrlo važan za mjerni uređaj, tada je za naponski transformator od sekundarne važnosti.

Klasifikacija naponskih transformatora

Prema općeprihvaćenoj klasifikaciji, ti su uređaji, prema svojoj namjeni, podijeljeni u sljedeće glavne vrste:

• energetski transformatori sa i bez uzemljenja;
• mjerni uređaji;
• autotransformatori;
• posebni uređaji za podudaranje;
• izolacijski i vršni transformatori.

Prva od ovih sorti koristi se za isporuku neprekidnih napajanja potrošaču u njemu prihvatljivom obliku (s potrebnom amplitudom). Suština njihova djelovanja je pretvaranje jedne razine potencijala u drugu u svrhu naknadnog prijenosa na teret.Trofazni uređaji instalirani na transformatorskoj podstanici, na primjer, omogućuju smanjenje visokih napona sa 6,3 i 10 kV na vrijednost za kućanstvo od 0,4 kV.

Autotransformatori su najjednostavniji induktivni dizajni koji imaju jedan namotaj s slavinama za podešavanje izlaznog napona. Podudarni proizvodi ugrađuju se u slabe strujne krugove, osiguravajući prijenos snage s jedne faze na drugu s minimalnim gubicima (uz maksimalnu učinkovitost). Pomoću takozvanih "izolacijskih" transformatora moguće je organizirati električnu izolaciju krugova s ​​visokim i niskim naponom. Dakle, zajamčena je zaštita vlasnika kuće ili ljetnikovca od strujnog udara visokog potencijala. Uz to, ova vrsta pretvarača omogućuje vam:

• prijenos električne energije od izvora do potrošača u željenom i sigurnom obliku;
• zaštititi krugove opterećenja osjetljivim uređajima koji su u njima od elektromagnetskih smetnji;
• blokirati ulazak komponente stalne struje u radne krugove.

Vršni transformatori su druga vrsta uređaja koji pretvaraju električnu energiju. Koriste se za određivanje polariteta impulsnih signala i usklađivanje s izlaznim parametrima. Ova vrsta pretvarača instalira se u signalne krugove računalnih sustava i radio komunikacijskih kanala.

Merni transformatori napona i struje

Posebni mjerni transformatori posebna su vrsta pretvarača koji omogućuju uključivanje nadzornih uređaja u krugove snage. Njihova je glavna svrha pretvoriti struju ili napon u vrijednost prikladnu za mjerenje mrežnih parametara. Potreba za tim javlja se u sljedećim situacijama:

• kod očitavanja električnim brojilom;
• ako su u krugovima napajanja ugrađeni releji za zaštitu napona i struje;
• ako se u njemu nalaze drugi uređaji za automatizaciju.

Mjerači su klasificirani prema dizajnu, vrsti ugradnje, omjeru transformacije i broju stupnjeva. Prema prvoj su značajci ugrađeni, prolazni i nosači, a na mjestu - vanjski ili namijenjeni za ugradnju u ćelije razvodnih uređaja zatvorenog tipa. Prema broju koraka pretvorbe dijele se na jednostepene i kaskadne, a prema omjeru pretvorbe - na proizvode koji imaju jednu ili više vrijednosti.

Značajke rada VT u mrežama s izoliranom i uzemljenom nultom točkom

Električne visokonaponske mreže dostupne su u dvije verzije: s izoliranom neutralnom sabirnicom ili s kompenziranom i uzemljenom neutralnom. Prvi način spajanja nulte točke omogućuje vam da ne isključite mrežu u slučaju jednofaznih (OZ) ili kvarova luka (DZ). PUE dopušta rad linija s izoliranom neutralnom do osam sati s jednofaznim zatvaranjem, s tim da su u ovom trenutku u tijeku radovi na uklanjanju kvara.

Oštećenja električne opreme moguća su zbog povećanja faznog napona na linearni i naknadne pojave izmjeničnog luka. Bez obzira na uzrok i način rada, ovo je najopasnija vrsta kratkog spoja s velikim faktorom prenapona. U ovom je slučaju vjerojatnost pojave feroresonance u mreži velika.

Ferorezonantni krug u elektroenergetskim mrežama s izoliranom neutralnom žicom je lanac nulte sekvence s nelinearnom magnetizacijom. Trofazni neuzemljeni VT u osnovi su tri jednofazna transformatora povezana na način zvijezda-zvijezda. S prenaponom u zonama u kojima je instaliran, indukcija u njegovoj jezgri povećava se za oko 1,73 puta, što uzrokuje pojavu ferorezonancije.

Za zaštitu od ove pojave razvijene su posebne metode:

• proizvodnja VT-ova i TT-a s niskom samoindukcijom;
• uključivanje dodatnih prigušnih elemenata u njihov krug;
• proizvodnja 3-faznih transformatora s jednim magnetskim sustavom u izvedbi s 5 šipki;
• uzemljenje neutralne žice kroz reaktor za ograničavanje struje;
• korištenje kompenzacijskih namota, itd .;
• uporaba relejnih krugova koji štite VT namote od prekomjernih struja.

Te mjere štite mjerne VT-ove, ali ne rješavaju u potpunosti sigurnosni problem. U tome mogu pomoći uzemljeni uređaji instalirani u mrežama s izoliranom neutralnom sabirnicom.

Prirodu rada niskonaponskih transformatora u režimima s uzemljenom neutralnom odlikuje povećana sigurnost i značajno smanjenje feroresonančnih pojava. Uz to, njihova uporaba povećava osjetljivost i selektivnost zaštite u jednofaznom krugu. Ovaj porast postaje moguć zbog činjenice da je induktivni namot transformatora uključen u krug uzemljenja i nakratko povećava struju kroz zaštitni uređaj instaliran u njemu.

PUE daje opravdanje za dopuštenost kratkotrajnog uzemljenja neutralne točke s malom induktivnošću VT namota. Za to se u mreži koristi automatizacija koja s kontaktima napajanja, kada se dogodi OZ, nakon 0,5 sekunde, na kratko poveže transformator na sabirnice. Zbog učinka čvrsto uzemljene neutralne struje, u zaštitnom krugu u slučaju jednofaznog zemljospoja počinje teći struja ograničena induktivitetom VT. Istodobno, njegova je vrijednost dovoljna da pokrene zaštitu od OZ i stvori uvjete za gašenje opasnog lučnog pražnjenja.