Намена и принцип рада напонских трансформатора

Класични напонски трансформатор (ВТ) је уређај који претвара једну вредност у другу. Процес прати делимични губитак снаге, али је оправдан у ситуацијама када је потребно променити параметре улазног сигнала. У дизајну таквог трансформатора предвиђени су елементи за намотаје, чији је тачан прорачун могуће добити потребан излазни напон.

Сврха и принцип рада

Главна сврха напонских трансформатора је претварање улазног сигнала на ниво одређен корисничким задацима - када оперативни потенцијал треба смањити или повећати. То се може постићи захваљујући принципу електромагнетне индукције, који су као закон формулисали научници Фарадаи и Маквелл. Према њему, у било којој петљи која се налази близу другог сличног завоја жице, ЕМФ се индукује струјом, пропорционалном флуксу магнетне индукције која продире у њих. Величина ове индукције у секундарном намотају трансформатора (која се састоји од много таквих завоја) зависи од струје у примарном колу и од броја завоја у обе завојнице.

Струја у секундарном намотају трансформатора и напон на њему прикљученом оптерећењу одређују се само односом броја завоја у обе завојнице. Закон електромагнетне индукције омогућава вам правилно израчунавање параметара уређаја који преноси снагу са улаза на излаз са жељеним односом струје и напона.

Која је разлика између струјног трансформатора и напонског трансформатора

Главна разлика између струјних трансформатора (ЦТ) и претварача напона је њихова различита функционална намена. Први се користе само у мерним круговима, омогућавајући да се ниво контролисаног параметра смањи на прихватљиву вредност. Потоњи су инсталирани у електричним водовима наизменичне струје и излазним напонима који се користе за рад повезане кућне опреме.

Њихове разлике у дизајну су следеће:

• као примарни намотај у струјним трансформаторима користи се магистрала за напајање на коју је монтиран;
• параметри секундарног намотаја су дизајнирани за повезивање са мерним уређајем (електрично бројило у кући, на пример);
• у поређењу са ВТ, струјни трансформатор је компактнији и има поједностављени дијаграм повезивања.

Струјни и напонски трансформатори испуњавају различите захтеве у погледу тачности претворених вредности. Ако је овај индикатор веома важан за мерни уређај, онда је за напонски трансформатор од секундарне важности.

Класификација напонских трансформатора

Према општеприхваћеној класификацији, ови уређаји су према својој намени подељени у следеће главне типове:

• енергетски трансформатори са и без уземљења;
• мерни уређаји;
• аутотрансформатори;
• специјални уређаји за подударање;
• изолациони и вршни трансформатори.

Прва од ових сорти користи се за испоручивање непрекидног напајања потрошачу у њему прихватљивом облику (са потребном амплитудом). Суштина њиховог деловања је да трансформишу један ниво потенцијала у други ради накнадног преноса на терет.Трофазни уређаји инсталирани на трафостаници, на пример, омогућавају смањење високих напона са 6,3 и 10 кВ на вредност за домаћинство од 0,4 кВ.

Аутотрансформатори су најједноставнији индуктивни дизајн који имају један намотај са славинама за подешавање излазног напона. Подударни производи инсталирани су у струјним круговима слабе струје, обезбеђујући пренос снаге са једне фазе на другу са минималним губицима (уз максималну ефикасност). Уз помоћ такозваних „изолационих“ трансформатора могуће је организовати електричну изолацију кола са високим и ниским напоном. Тако је загарантована заштита власника куће или летње викендице од електричног удара високог потенцијала. Поред тога, овај тип претварача омогућава:

• пренос електричне енергије од извора до потрошача у жељеном и сигурном облику;
• заштитити кругове оптерећења осетљивим уређајима који су у њих укључени од електромагнетних сметњи;
• блокирати улазак компоненте константне струје у радне кругове.

Вршни трансформатори су друга врста уређаја који претварају електричну енергију. Служе за одређивање поларитета импулсних сигнала и усклађивање са излазним параметрима. Ова врста претварача инсталира се у сигналним круговима рачунарских система и радио комуникационих канала.

Мерни трансформатори напона и струје

Специјални мерни трансформатори су посебна врста претварача који омогућавају укључивање уређаја за надзор у струјне кругове. Њихова главна сврха је претварање струје или напона у вредност која је погодна за мерење мрежних параметара. Потреба за тим се јавља у следећим ситуацијама:

• приликом снимања очитавања електричним бројилом;
• ако су у круговима напајања уграђени релеји за заштиту напона и струје;
• ако се у њему налазе други уређаји за аутоматизацију.

Мерачи су класификовани према дизајну, типу уградње, омјеру трансформације и броју степеништа. Према првој особини, уграђени су, пролазни и потпорни, а на локацији - спољни или намењени за уградњу у ћелије разводног уређаја затвореног типа. Према броју корака конверзије, они се деле на једностепене и каскадне, а према омјеру конверзије - на производе који имају једну или више вредности.

Карактеристике рада ВТ у мрежама са изолованом и уземљеном нултом тачком

Електричне високонапонске мреже имају две верзије: са изолованом неутралном магистралом или са компензованом и уземљеном неутралном. Први начин повезивања нулте тачке омогућава вам да не искључите мрежу у случају једнофазних (ОЗ) или електролучних кварова (ДЗ). ПУЕ дозвољава рад линија са изолованом неутралном до осам сати са једнофазним затварањем, с тим да су у овом тренутку у току радови на отклањању квара.

Оштећење електричне опреме је могуће због повећања фазног напона на линеарни и накнадне појаве наизменичног лука. Без обзира на узрок и начин рада, ово је најопаснија врста кратког споја са високим фактором пренапона. У овом случају је велика вероватноћа појаве фероресонанце у мрежи.

Ферорезонантно коло у електроенергетским мрежама са изолованом неутралном је ланац нулте секвенце са нелинеарном магнетизацијом. Трофазни неуземљени ВТ су у основи три једнофазна трансформатора повезана на начин звезда-звезда. У случају пренапона у зонама у којима је инсталиран, индукција у његовом језгру повећава се за око 1,73 пута, узрокујући појаву фероресонанце.

Да би се заштитили од ове појаве, развијене су посебне методе:

• производња ВТ и ТТ са малом самоиндукцијом;
• укључивање додатних елемената пригушивача у њихов круг;
• производња 3-фазних трансформатора са једним магнетним системом у дизајну са 5 шипки;
• уземљење неутралне жице кроз реактор за ограничавање струје;
• употреба компензационих намотаја, итд .;
• употреба релејних кругова који штите ВТ намотаје од прекомерних струја.

Ове мере штите мерне ВТ, али не решавају у потпуности безбедносни проблем. У томе могу помоћи уземљени уређаји инсталирани у мрежама са изолованом неутралном магистралом.

Природу рада нисконапонских трансформатора у режимима са уземљеном нулом карактерише повећана сигурност и значајно смањење ферорезонантних појава. Поред тога, њихова употреба повећава осетљивост и селективност заштите у једнофазном колу. Овај пораст постаје могућ захваљујући чињеници да је индуктивни намотај трансформатора укључен у круг уземљења и на кратко повећава струју кроз заштитни уређај уграђен у њега.

ПУЕ даје оправдање за прихватљивост краткотрајног уземљења неутралне тачке са малом индуктивношћу ВТ намотаја. За то се у мрежи користи аутоматизација која, са контактима за напајање, када се појави ОЗ, након 0,5 секунде, на кратко повеже трансформатор са сабирницама. Због ефекта чврсто уземљене неутралне струје, струја ограничена индуктивитетом ВТ почиње да тече у заштитном колу у случају једнофазне земљоспоје. Његова вредност је истовремено довољна да покрене заштиту од ОЗ и створи услове за гашење опасног лучног пражњења.