Scopul și principiul funcționării transformatoarelor de tensiune

Un transformator de tensiune clasic (VT) este un dispozitiv care convertește o valoare în alta. Procesul este însoțit de o pierdere parțială de putere, dar este justificat în situațiile în care este necesar să se schimbe parametrii semnalului de intrare. În proiectarea unui astfel de transformator, sunt prevăzute elemente de înfășurare, cu calcularea corectă a cărora este posibil să se obțină tensiunea de ieșire necesară.

Scopul și principiul funcționării

Scopul principal al transformatoarelor de tensiune este de a converti semnalul de intrare la nivelul specificat de sarcinile utilizatorului - atunci când potențialul de operare trebuie redus sau crescut. Acest lucru poate fi realizat datorită principiului inducției electromagnetice, formulat ca lege de oamenii de știință Faraday și Maxwell. Potrivit lui, în orice buclă situată aproape de o altă rotație similară a firului, un CEM este indus cu un curent, proporțional cu fluxul de inducție magnetică care le pătrunde. Mărimea acestei inducții în înfășurarea secundară a transformatorului (constând din multe astfel de rotații) depinde de curentul din circuitul primar și de numărul de rotații din ambele bobine.

Curentul din înfășurarea secundară a transformatorului și tensiunea la sarcina conectată la acesta sunt determinate numai de raportul numărului de spire din ambele bobine. Legea inducției electromagnetice vă permite să calculați corect parametrii unui dispozitiv care transmite puterea de la intrare la ieșire cu raportul dorit de curent și tensiune.

Care este diferența dintre un transformator de curent și un transformator de tensiune

Principala diferență între transformatoarele de curent (CT) și convertoarele de tensiune este scopul lor funcțional diferit. Primele sunt utilizate numai în circuitele de măsurare, permițând reducerea nivelului parametrului controlat la o valoare acceptabilă. Acestea din urmă sunt instalate în liniile electrice de curent alternativ și tensiunile de ieșire utilizate pentru acționarea echipamentelor de uz casnic conectate.

Diferențele lor în ceea ce privește designul sunt următoarele:

• ca înfășurare primară în transformatoarele de curent, se folosește magistrala de alimentare cu energie electrică, pe care este montat;
• parametrii înfășurării secundare sunt proiectați pentru conectarea la un dispozitiv de măsurare (un contor electric într-o casă, de exemplu);
• în comparație cu VT, transformatorul de curent este mai compact și are o diagramă de conexiune simplificată.

Transformatoarele de curent și de tensiune îndeplinesc cerințe diferite în ceea ce privește precizia valorilor convertite. Dacă acest indicator este foarte important pentru un dispozitiv de măsurare, atunci pentru un transformator de tensiune este de o importanță secundară.

Clasificarea transformatoarelor de tensiune

Conform clasificării general acceptate, aceste dispozitive, în funcție de scopul lor, sunt împărțite în următoarele tipuri principale:

• transformatoare de putere cu și fără împământare;
• dispozitive de măsurare;
• autotransformatori;
• dispozitive speciale de potrivire;
• izolatoare și transformatoare de vârf.

Primul dintre aceste soiuri este utilizat pentru a furniza consumatorului o sursă de energie neîntreruptibilă într-o formă acceptabilă pentru el (cu amplitudinea necesară). Esența acțiunii lor este transformarea unui nivel de potențial în altul cu scopul transferului ulterior la sarcină.Dispozitivele trifazate instalate la o stație de transformare, de exemplu, permit reducerea tensiunilor ridicate de la 6,3 și 10 kV la o valoare menajeră de 0,4 kV.

Autotransformatoarele sunt cele mai simple modele inductive care au o singură înfășurare cu robinete pentru a regla tensiunea de ieșire. Produsele potrivite sunt instalate în circuite cu curent redus, asigurând transferul de putere de la o treaptă la alta cu pierderi minime (cu eficiență maximă). Cu ajutorul așa-numitelor transformatoare de "izolare", este posibilă organizarea izolării electrice a circuitelor cu tensiune înaltă și joasă. Astfel, este garantată protecția proprietarului casei sau a casei de vară împotriva șocului electric cu potențial ridicat. În plus, acest tip de traductor vă permite să:

• transferați energia electrică de la sursă la consumator în forma dorită și sigură;
• protejați circuitele de încărcare cu dispozitive sensibile incluse în ele de interferențe electromagnetice;
• blochează intrarea unei componente de curent constant în circuitele de lucru.

Transformatoarele de vârf sunt un alt tip de dispozitiv care convertește energia electrică. Acestea servesc pentru a determina polaritatea semnalelor de impuls și a o potrivi cu parametrii de ieșire. Acest tip de convertoare este instalat în circuitele de semnal ale sistemelor informatice și ale canalelor de comunicații radio.

Transformatoare de tensiune și curent ale instrumentului

Transformatoarele speciale de instrumente sunt un tip special de convertoare care permit includerea dispozitivelor de monitorizare în circuitele de alimentare. Scopul lor principal este de a converti curentul sau tensiunea într-o valoare convenabilă pentru măsurarea parametrilor rețelei. Necesitatea acestui lucru apare în următoarele situații:

• la efectuarea citirilor cu contoare electrice;
• dacă releele de protecție de tensiune și curent sunt instalate în circuitele de alimentare;
• dacă există alte dispozitive de automatizare în el.

Indicatoarele sunt clasificate după proiectare, tipul de instalare, raportul de transformare și numărul de etape. Conform primei caracteristici, acestea sunt încorporate, prin trecere și suport, și la locație - externe sau destinate instalării în celule de tip tablou închis. În funcție de numărul de etape de conversie, acestea sunt împărțite în etapă simplă și în cascadă și în funcție de raportul de conversie - în produse care au una sau mai multe valori.

Caracteristici ale funcționării VT în rețele cu punct zero izolat și împământat

Rețelele electrice de înaltă tensiune au două versiuni: cu o magistrală neutră izolată sau cu un neutru compensat și împământat. Primul mod de conectare a punctului zero vă permite să nu deconectați rețeaua în caz de defecțiuni monofazate (OZ) sau arc (DZ). PUE permit funcționarea liniilor cu un neutru izolat până la opt ore cu închidere monofazată, dar cu condiția ca în acest moment să se lucreze pentru a elimina defecțiunea.

Deteriorarea echipamentelor electrice este posibilă datorită creșterii tensiunii de fază la liniare și a apariției ulterioare a unui arc alternativ. Indiferent de cauza și modul de funcționare, acesta este cel mai periculos tip de scurtcircuit cu un factor de supratensiune ridicat. În acest caz, probabilitatea apariției ferorezonanței în rețea este mare.

Circuitul ferorezonant din rețelele de alimentare cu un neutru izolat este un lanț de secvență zero cu magnetizare neliniară. Un VT trifazat fără împământare este în esență trei transformatoare monofazate conectate într-un mod stea-stea. În caz de supratensiune în zonele în care este instalat, inducția în miezul său crește de aproximativ 1,73 ori, provocând apariția ferorezonanței.

Pentru a proteja împotriva acestui fenomen, au fost dezvoltate metode speciale:

• fabricarea TV și TT cu autoinducție scăzută;
• includerea elementelor de amortizor suplimentare în circuitul lor;
• fabricarea transformatoarelor trifazate cu un singur sistem magnetic în design cu 5 tije;
• împământarea firului neutru printr-un reactor de limitare a curentului;
• utilizarea înfășurărilor compensatorii etc.;
• utilizarea circuitelor de releu care protejează înfășurările VT de supracurenți.

Aceste măsuri protejează VT-urile de măsurare, dar nu rezolvă complet problema de siguranță. Dispozitivele cu împământare instalate în rețele cu o magistrală neutră izolată pot ajuta în acest sens.

Natura funcționării transformatoarelor de joasă tensiune în modurile cu neutru împământat se caracterizează printr-o siguranță sporită și o reducere semnificativă a fenomenelor de ferorezonanță. În plus, utilizarea lor crește sensibilitatea și selectivitatea protecției într-un circuit monofazat. Această creștere devine posibilă datorită faptului că înfășurarea inductivă a transformatorului este inclusă în circuitul de masă și crește scurt curentul prin dispozitivul de protecție instalat în acesta.

PUE oferă o justificare pentru admisibilitatea împământării pe termen scurt a neutrului cu o inductanță mică a înfășurării VT. Pentru aceasta, automatizarea este utilizată în rețea, care, cu contacte de alimentare, atunci când apare un OZ, după 0,5 secunde, conectează scurt transformatorul la bare. Datorită efectului unui neutru solid împământat, un curent limitat de inductanța VT începe să curgă în circuitul de protecție în cazul unei defecțiuni monofazate la pământ. În același timp, valoarea sa este suficientă pentru a declanșa protecția împotriva OZ și a crea condiții pentru stingerea unei descărcări de arc periculoase.