Strømtransformatorer: enhet, driftsprinsipp og typer

Strømtransformatorer er mye brukt i moderne energi som utstyr for å endre forskjellige elektriske parametere til lignende, samtidig som de grunnleggende verdiene opprettholdes. Driften av utstyret er basert på induksjonsloven, som er relevant for magnetiske og elektriske felt som endres sinusformet. Transformatoren transformerer den primære verdien av strømmen i samsvar med modulen og overføringen av vinkelen i forhold til de originale dataene. Det er påkrevd å velge utstyr basert på bruksomfanget til enhetene og antall tilkoblede forbrukere.

Hva er en strømtransformator?

Dette utstyret brukes i industri, urbane kommunikasjons- og ingeniørnettverk, i produksjon og i andre områder for å forsyne strøm med visse fysiske parametere.Spenning påføres svingene til primærviklingen, der det dannes en vekselstrøm som et resultat av virkningen av magnetisk stråling. Den samme strålingen passerer gjennom de resterende svingene, på grunn av hvilke EMF-kreftene beveger seg, og når sekundærsvingene kortsluttes eller når de er koblet til en elektrisk krets, vises en sekundærstrøm i systemet.

Moderne strømtransformatorer lar deg konvertere energi med slike parametere at bruken ikke tillater skade på utstyret som fungerer på det. I tillegg gjør de det mulig å måle økte belastninger med maksimal sikkerhet for utstyr og personell, siden svingene til primær- og sekundærraden er pålitelig isolert fra hverandre.

Formål med transformatorer

Det er ganske enkelt å finne ut hvorfor en strømtransformator er nødvendig: Omfanget omfatter alle bransjer der energimengder konverteres. Disse enhetene er blant hjelpeutstyret som brukes parallelt med måleinstrumenter og releer når man lager en AC-krets. I disse tilfellene konverterer transformatorer energi for mer praktisk dekoding av parametere eller kobler utstyr med forskjellige egenskaper til en krets.

De skiller også ut målefunksjonen til transformatorer: de tjener til å starte elektriske kretser med økt spenning, som det er nødvendig å koble måleinstrumenter til, men det er ikke mulig å gjøre dette direkte. Hovedoppgaven til slike transformatorer er å overføre den mottatte informasjonen om gjeldende parametere til instrumentene for måling av manipulasjoner, som er koblet til den sekundære typen vikling.Utstyret gjør det også mulig å kontrollere strømmen i kretsen: når du bruker et relé og når de maksimale strømparametrene, aktiveres beskyttelse som slår av utstyret for å unngå utbrenthet og skade på personell.

Prinsipp for operasjon

Driften av slikt utstyr er basert på induksjonsloven, i henhold til hvilken spenning kommer inn i primærsvingene og strømmen overvinner viklingsmotstanden som skapes, noe som forårsaker dannelsen av en magnetisk fluks som overføres til den magnetiske kretsen. Strømmen går i en vinkelrett retning i forhold til strømmen, noe som minimerer tap, og når den krysser svingene til sekundærviklingen, aktiveres EMF-kraften. Som et resultat av dens påvirkning vises en strøm i systemet, som er sterkere enn motstanden til spolen, mens spenningen ved utgangen av sekundærsvingene avtar.

Den enkleste utformingen av en transformator består altså av en kjerne av metall og et par viklinger som ikke er koblet til hverandre og laget som ledning med isolasjon. I noen tilfeller går lasten bare til den primære, og ikke de sekundære svingene: dette er den såkalte tomgangsmodusen. Hvis utstyr som forbruker energi er koblet til sekundærviklingen, går det en strøm gjennom svingene som skaper en elektromotorisk kraft. EMF-parametrene bestemmes av antall omdreininger. Forholdet mellom den elektromotoriske kraften for de primære og sekundære svingene er kjent som transformasjonsforholdet, beregnet fra forholdet mellom deres antall. Du kan regulere spenningen for sluttforbrukeren av energi ved å endre antall omdreininger på primær- eller sekundærviklingen.

Klassifisering av strømtransformatorer

Det finnes flere typer slikt utstyr, som er delt inn etter en rekke kriterier, inkludert formål, installasjonsmetode, antall konverteringstrinn og andre faktorer. Før du velger en strømtransformator, må du vurdere disse parameterne:

• Avtale. I henhold til dette kriteriet skilles måle-, mellom- og beskyttelsesmodeller. Så enheter av en mellomtype brukes når du kobler til enheter for databehandling i relébeskyttelsessystemer og andre kretser. Separat skilles laboratorietransformatorer ut, som gir økt nøyaktighet av indikatorer, har et stort antall konverteringsfaktorer.
• Installasjonsmetode. Det er transformatorer for ekstern og intern installasjon: de ser ikke bare annerledes ut, men har også forskjellige indikatorer på motstand mot ytre påvirkninger (for eksempel er enheter for utendørs bruk beskyttet mot nedbør og temperaturendringer). Overhead og bærbare transformatorer skilles også; sistnevnte har en relativt liten masse og dimensjoner.
• Vikle type. Transformatorer er enkelt- og flersving, spole, stang, samleskinne. Både primær- og sekundærviklingene kan variere, og forskjellene gjelder også isolasjon (tørr, porselen, bakelitt, olje, sammensatt, etc.).
• Nivået på transformasjonstrinn. Utstyret kan være ett- og to-trinns (kaskade), spenningsgrensen på 1000 V kan være minimal eller tvert imot maksimal.
• Design. I henhold til dette kriteriet skilles to typer strømtransformatorer - olje og tørr.I det første tilfellet er viklingssvingene og magnetkretsen i en beholder som inneholder en spesiell oljeaktig væske: den spiller rollen som isolasjon og lar deg kontrollere driftstemperaturen til mediet. I det andre tilfellet skjer kjøling med luft, slike systemer brukes i industri- og boligbygg, siden oljetransformatorer ikke kan installeres inne på grunn av økt brannfare.
• Spenningstype. Transformatorer kan trappes ned og opp: i det første tilfellet reduseres spenningen på de primære svingene, og i det andre økes den.
• Et annet klassifiseringsalternativ er valg av strømtransformator etter strøm. Denne parameteren avhenger av formålet med utstyret, antall tilkoblede forbrukere, deres egenskaper.

Parametre og egenskaper

Når du velger slikt utstyr, er det nødvendig å ta hensyn til de viktigste tekniske parametrene som påvirker utvalget av applikasjoner og kostnader. Hovedkvaliteter:

• Nominell belastning, eller effekt: valg etter dette kriteriet kan gjøres ved å bruke en sammenlignende tabell over transformatoregenskaper. Parameterverdien bestemmer andre gjeldende egenskaper, siden den er strengt normalisert og tjener til å bestemme normal drift av utstyret i den valgte nøyaktighetsklassen.
• Merkestrøm. Denne indikatoren bestemmer perioden hvor enheten kan fungere uten overoppheting til kritiske temperaturer. I transformatorutstyr er det som regel en solid reserve når det gjelder oppvarmingsnivået, med en overbelastning på opptil 18-20%, drift skjer i normal modus.
• Spenning.Indikatoren er viktig for kvaliteten på viklingsisolasjonen, sikrer jevn drift av utstyret.
• Feil. Dette fenomenet oppstår på grunn av påvirkning av magnetisk fluks, feilraten er forskjellen mellom de nøyaktige dataene til primær- og sekundærstrømmen. Økningen i den magnetiske fluksen i transformatorkjernen bidrar til en proporsjonal økning i feilen.
• Transformasjonsforholdet, som er forholdet mellom strøm i primær- og sekundærsvingene. Den reelle verdien av koeffisienten avviker fra den nominelle verdien med et beløp som tilsvarer graden av tap ved energiomforming.
• Den begrensende multiplisiteten, uttrykt i forhold til primærstrømmen i reell form til nominell verdi.
• Flertallet av strømmen som oppstår i svingene til sekundærtypens vikling.

Nøkkeldataene til strømtransformatoren bestemmes av den tilsvarende kretsen: den lar deg studere egenskapene til utstyret i forskjellige moduser, fra tomgang til full belastning.

Hovedindikatorene er angitt på enhetens kropp i form av en spesiell markering. Den kan også inneholde data om metoden for å løfte og montere utstyr, advarselsinformasjon om økt spenning på sekundærsvingene (over 350 volt), informasjon om tilstedeværelsen av en jordingspute. Merkingen av energiomformeren påføres i form av et klistremerke eller med maling.

Mulige funksjonsfeil

Som alt annet utstyr bryter transformatorer fra tid til annen, og de krever kvalifisert service med diagnostikk. Før du sjekker enheten, må du vite hva sammenbrudd er, hvilke tegn tilsvarer dem:

• Ujevn støy inne i saken, knitring.Dette fenomenet indikerer vanligvis et brudd i jordingselementet, en overlapping på saken fra viklingssvingene, eller en svekkelse av pressingen av arkene som brukes til den magnetiske kretsen.
• For mye oppvarming av saken, økning i strømstyrke på forbrukssiden. Problemet kan være forårsaket av en viklingskortslutning på grunn av slitasje eller mekanisk skade på isolasjonslaget, hyppige overbelastninger som følge av kortslutning.
• Sprekker i isolatorer, glidende utslipp. De dukker opp når en produksjonsfeil ikke ble identifisert før driftsstart, en avstøpning av fremmedlegemer og en overlapping mellom input av faser med forskjellige verdier.
• Oljeutslipp der membranen til eksosstrukturen ødelegges. Problemet forklares av en grensesnittkortslutning på grunn av isolasjonsslitasje, en reduksjon i oljenivået, spenningsfall eller utseendet av overstrømmer under betingelsen av en gjennomgående kortslutning.
• Olje lekker fra pakninger eller transformatorkraner. Hovedårsakene er dårlig kvalitet på sveising av noder, dårlig tetning, ødeleggelse av pakninger eller ikke-lappede ventilplugger.
• Slå på gassbeskyttelsesreléet. Dette fenomenet oppstår når oljen brytes ned, noe som oppstår på grunn av en viklingskortslutning, en åpen krets, utbrenning av kontaktene til bryterenheten, eller i tilfelle kortslutning til transformatorhuset.
• Slå av gassbeskyttelsesreléet. Problemet er forårsaket av den aktive nedbrytningen av den oljeaktige væsken som et resultat av grensesnittslukking, overspenning av den interne eller eksterne delen, eller på grunn av den såkalte "stålbrannen".
• Utløst differensialbeskyttelse. Denne feilen oppstår når det er et sammenbrudd på innløpshuset, når det er overlapping mellom faser, eller i andre tilfeller.

For å maksimere effektiviteten til enhetens funksjonalitet, er det nødvendig å utføre verifisering regelmessig ved hjelp av et termisk kamera: utstyret gjør det mulig å diagnostisere en reduksjon i kvaliteten på kontaktene og en reduksjon i driftstemperaturen. Under verifisering utfører spesialister følgende rekke manipulasjoner:

• 1. Tar spennings- og strømavlesninger.
  2. Kontroller belastningen ved hjelp av en ekstern kilde.
  3. Bestemmelse av parametere i arbeidsskjemaet.
  4. Beregning av transformasjonsforholdet, sammenligning og analyse av indikatorer.

Beregning av transformatoren

Det grunnleggende prinsippet for drift av denne enheten bestemmes av formelen U1/U2=n1/n2, hvis elementer er dekodet som følger:

• U1 og U2 er spenningen til primær- og sekundærsvingene.
• n1 og n2 - deres nummer på viklingene til henholdsvis primær- og sekundærtypen.

For å bestemme tverrsnittsarealet til kjernen, brukes en annen formel: S=1,15*√P, der kraften måles i watt, og arealet måles i kvadratcentimeter. Hvis kjernen som brukes i utstyret har form av bokstaven W, beregnes seksjonsindeksen for den midterste stangen. Når du bestemmer svingene i viklingen av primærnivået, brukes formelen n=50*U1/S, mens komponent 50 ikke er uforanderlig, anbefales det i beregninger for å forhindre forekomst av elektromagnetisk interferens å sette verdien 60. En annen formel er d=0,8*√I, hvor d er tverrsnittet av ledningen, og I er strømstyrkeindikatoren; den brukes til å beregne kabeldiameteren.

Tallene oppnådd under beregningene justeres til runde verdier (for eksempel rundes den estimerte effekten på 37,5 W opp til 40). Avrunding er kun tillatt opp.Alle disse formlene brukes til å velge transformatorer som opererer i et 220 volt nettverk; ved konstruksjon av høyfrekvente linjer brukes andre parametere og beregningsmetoder.

Lignende artikler: