Strømtransformatorer: enhed, driftsprincip og typer

Strømtransformatorer bruges i vid udstrækning i moderne energi som udstyr til at ændre forskellige elektriske parametre til lignende, mens de grundlæggende værdier bevares. Driften af ​​udstyret er baseret på induktionsloven, som er relevant for magnetiske og elektriske felter, der ændrer sig sinusformet. Transformatoren transformerer den primære værdi af strømmen i overensstemmelse med modulet og transmissionen af ​​vinklen i forhold til de originale data. Det er påkrævet at vælge udstyr baseret på enhedernes anvendelsesomfang og antallet af tilsluttede forbrugere.

Hvad er en strømtransformator?

Dette udstyr bruges i industri, bykommunikation og ingeniørnetværk, i produktion og i andre områder til at forsyne strøm med visse fysiske parametre.Spænding påføres primærviklingens drejninger, hvor der som følge af magnetisk stråling dannes en vekselstrøm. Den samme stråling passerer gennem de resterende vindinger, på grund af hvilken EMF-kræfterne bevæger sig, og når de sekundære vindinger kortsluttes, eller når de er tilsluttet et elektrisk kredsløb, opstår der en sekundær strøm i systemet.

Moderne strømtransformatorer giver dig mulighed for at konvertere energi med sådanne parametre, at dens brug ikke tillader skade på det udstyr, der fungerer på det. Derudover gør de det muligt at måle øgede belastninger med maksimal sikkerhed for udstyr og personale, da drejningerne i de primære og sekundære rækker er pålideligt isoleret fra hinanden.

Formålet med transformere

Det er ret simpelt at afgøre, hvorfor en strømtransformator er nødvendig: Omfanget omfatter alle industrier, hvor energimængder omdannes. Disse enheder er blandt det hjælpeudstyr, der bruges parallelt med måleinstrumenter og relæer, når der oprettes et AC-kredsløb. I disse tilfælde konverterer transformatorer energi til mere bekvem afkodning af parametre eller tilslutning af udstyr med forskellige karakteristika til et kredsløb.

De skelner også transformatorernes målefunktion: de tjener til at starte elektriske kredsløb med øget spænding, hvortil det er nødvendigt at forbinde måleinstrumenter, men det er ikke muligt at gøre dette direkte. Hovedopgaven for sådanne transformere er at overføre den modtagne information om de aktuelle parametre til instrumenterne til måling af manipulationer, som er forbundet med den sekundære type vikling.Udstyret gør det også muligt at styre strømmen i kredsløbet: Når du bruger et relæ og når de maksimale strømparametre, aktiveres beskyttelse, der slukker udstyret for at undgå udbrænding og skade på personale.

Funktionsprincip

Driften af ​​sådant udstyr er baseret på loven om induktion, ifølge hvilken spænding kommer ind i de primære drejninger, og strømmen overvinder den dannede viklingsmodstand, hvilket forårsager dannelsen af ​​en magnetisk flux, der overføres til det magnetiske kredsløb. Strømningen går i en vinkelret retning i forhold til strømmen, hvilket minimerer tabene, og når den krydser sekundærviklingens vindinger, aktiveres EMF-kraften. Som et resultat af dets indflydelse opstår der en strøm i systemet, som er stærkere end spolens modstand, mens spændingen ved udgangen af ​​de sekundære drejninger falder.

Det enkleste design af en transformator består således af en kerne af metal og et par viklinger, der ikke er forbundet med hinanden og lavet som ledning med isolering. I nogle tilfælde går belastningen kun til den primære og ikke den sekundære drejning: dette er den såkaldte tomgangstilstand. Hvis der derimod tilsluttes udstyr, der forbruger energi, til sekundærviklingen, går der en strøm gennem vindingerne, som skaber en elektromotorisk kraft. EMF-parametrene bestemmes af antallet af omdrejninger. Forholdet mellem den elektromotoriske kraft for de primære og sekundære vindinger er kendt som transformationsforholdet, beregnet ud fra forholdet mellem deres antal. Du kan regulere spændingen for den endelige forbruger af energi ved at ændre antallet af vindinger af den primære eller sekundære vikling.

Klassificering af strømtransformatorer

Der er flere typer af sådant udstyr, som er opdelt efter en række kriterier, herunder formål, installationsmetode, antal konverteringstrin og andre faktorer. Før du vælger en strømtransformator, skal du overveje disse parametre:

• Aftale. Ifølge dette kriterium skelnes der mellem måle-, mellem- og beskyttelsesmodeller. Så enheder af en mellemtype bruges ved tilslutning af enheder til computerhandlinger i relæbeskyttelsessystemer og andre kredsløb. Separat skelnes laboratorietransformatorer, som giver øget nøjagtighed af indikatorer, har et stort antal konverteringsfaktorer.
• Installationsmetode. Der er transformere til ekstern og intern installation: de ser ikke kun anderledes ud, men har også forskellige indikatorer for modstand mod ydre påvirkninger (for eksempel er enheder til udendørs brug beskyttet mod nedbør og temperaturændringer). Overhead og bærbare transformere skelnes også; sidstnævnte har en relativt lille masse og dimensioner.
• Optrækstype. Transformatorer er single- og multi-turn, coil, stang, busbar. Både de primære og sekundære viklinger kan være forskellige, og forskellene vedrører også isolering (tør, porcelæn, bakelit, olie, sammensatte osv.).
• Niveauet af transformationstrin. Udstyret kan være et- og to-trins (kaskade), spændingsgrænsen på 1000 V kan være minimal eller tværtimod maksimal.
• Design. Ifølge dette kriterium skelnes der mellem to typer strømtransformatorer - olie og tør.I det første tilfælde er viklingsdrejningerne og det magnetiske kredsløb i en beholder, der indeholder en speciel olieagtig væske: den spiller rollen som isolering og giver dig mulighed for at kontrollere mediets driftstemperatur. I det andet tilfælde sker afkøling med luft, sådanne systemer bruges i industri- og boligbygninger, da olietransformatorer ikke kan installeres inde på grund af øget brandfare.
• Spændingstype. Transformatorer kan step-down og step-up: i det første tilfælde reduceres spændingen på de primære vindinger, og i det andet øges den.
• En anden klassificeringsmulighed er valget af strømtransformer efter strøm. Denne parameter afhænger af udstyrets formål, antallet af tilsluttede forbrugere, deres egenskaber.

Parametre og egenskaber

Når du vælger sådant udstyr, er det nødvendigt at tage højde for de vigtigste tekniske parametre, der påvirker rækken af ​​applikationer og omkostninger. Vigtigste kvaliteter:

• Nominel belastning eller effekt: Valg efter dette kriterium kan udføres ved hjælp af en sammenlignende tabel over transformatorkarakteristika. Parameterværdien bestemmer andre aktuelle karakteristika, da den er strengt normaliseret og tjener til at bestemme den normale drift af udstyret i den valgte nøjagtighedsklasse.
• Nominel strøm. Denne indikator bestemmer den periode, hvor enheden kan fungere uden overophedning til kritiske temperaturer. I transformerudstyr er der som regel en solid reserve med hensyn til niveauet af opvarmning, med en overbelastning på op til 18-20%, drift sker i normal tilstand.
• Spænding.Indikatoren er vigtig for kvaliteten af ​​viklingsisoleringen, sikrer en jævn drift af udstyret.
• Fejl. Dette fænomen opstår på grund af indflydelsen af ​​magnetisk flux, fejlraten er forskellen mellem de nøjagtige data for den primære og sekundære strøm. Stigningen i den magnetiske flux i transformatorkernen bidrager til en proportional stigning i fejlen.
• Transformationsforholdet, som er forholdet mellem strøm i de primære og sekundære vindinger. Den reelle værdi af koefficienten afviger fra den nominelle værdi med et beløb svarende til graden af ​​tab under energiomdannelsen.
• Den begrænsende multiplicitet, udtrykt i forhold til den primære strøm i reel form til den nominelle værdi.
• Mængden af ​​strømmen, der opstår i vindingerne af den sekundære type vikling.

Nøgledataene for den nuværende transformer bestemmes af det tilsvarende kredsløb: det giver dig mulighed for at studere udstyrets egenskaber i forskellige tilstande, fra tomgang til fuld belastning.

Hovedindikatorerne er angivet på enhedens krop i form af en speciel mærkning. Det kan også indeholde data om metoden til at løfte og montere udstyr, advarselsoplysninger om øget spænding på de sekundære drejninger (over 350 volt), information om tilstedeværelsen af ​​en jordingspude. Mærkningen af ​​energiomformeren påføres i form af et klistermærke eller med maling.

Mulige funktionsfejl

Som alt andet udstyr går transformatorer i stykker fra tid til anden, og de kræver kvalificeret service med diagnostik. Før du tjekker enheden, skal du vide, hvad nedbrud er, hvilke tegn svarer til dem:

• Ujævn støj inde i kabinettet, knitrende.Dette fænomen indikerer normalt et brud i jordingselementet, et overlap på sagen fra viklingsdrejningerne eller en svækkelse af presningen af ​​pladerne, der bruges til det magnetiske kredsløb.
• For meget opvarmning af kabinettet, stigning i strømstyrke på forbrugssiden. Problemet kan være forårsaget af en viklingskortslutning på grund af slid eller mekanisk beskadigelse af det isolerende lag, hyppige overbelastninger som følge af en kortslutning.
• Revner i isolatorer, glidende udledninger. De opstår, når en fabrikationsfejl ikke blev identificeret før driftstart, en afstøbning af fremmedlegemer og et overlap mellem input af faser med forskellige værdier.
• Olieemissioner, hvor membranen i udstødningsstrukturen ødelægges. Problemet forklares af en grænsefladekortslutning på grund af isolationsslid, et fald i olieniveauet, spændingsfald eller forekomsten af ​​overstrømme under betingelse af en gennemgående kortslutning.
• Olie lækker fra pakninger eller transformerhaner. Hovedårsagerne er svejsning af knudepunkter af dårlig kvalitet, dårlig tætning, ødelæggelse af pakninger eller ikke-overlappede ventilpropper.
• Tænd for gasbeskyttelsesrelæet. Dette fænomen opstår, når olien nedbrydes, hvilket opstår på grund af en viklingskortslutning, et åbent kredsløb, udbrænding af kontaktenhedens kontakter eller i tilfælde af en kortslutning til transformatorhuset.
• Frakobling af gasbeskyttelsesrelæ. Problemet er forårsaget af den aktive nedbrydning af den olieagtige væske som følge af grænsefladelukning, overspænding af den indre eller ydre del, eller på grund af den såkaldte "stålbrand".
• Udløst differentialbeskyttelse. Denne fejl opstår, når der er et nedbrud på indløbshuset, når der er overlap mellem faser eller i andre tilfælde.

For at maksimere effektiviteten af ​​enhedens funktionalitet er det nødvendigt regelmæssigt at udføre verifikation ved hjælp af et termisk kamera: udstyret tillader diagnosticering af et fald i kvaliteten af ​​kontakter og et fald i driftstemperaturen. Under verifikation udfører specialister følgende række manipulationer:

• 1. Tager spændings- og strømaflæsninger.
  2. Kontrol af belastningen ved hjælp af en ekstern kilde.
  3. Bestemmelse af parametre i arbejdsskemaet.
  4. Beregning af transformationsforholdet, sammenligning og analyse af indikatorer.

Beregning af transformeren

Det grundlæggende princip for driften af ​​denne enhed er bestemt af formlen U1/U2=n1/n2, hvis elementer er afkodet som følger:

• U1 og U2 er spændingen af ​​de primære og sekundære vindinger.
• n1 og n2 - deres nummer på viklingerne af henholdsvis de primære og sekundære typer.

For at bestemme tværsnitsarealet af kernen bruges en anden formel: S=1,15*√P, hvor effekt måles i watt, og areal måles i kvadratcentimeter. Hvis den kerne, der anvendes i udstyret, har form af bogstavet W, beregnes sektionsindekset for den midterste stang. Ved bestemmelse af drejningerne i viklingen af ​​det primære niveau bruges formlen n=50*U1/S, mens komponent 50 ikke er uforanderlig, anbefales det i beregninger for at forhindre forekomsten af ​​elektromagnetisk interferens at indstille værdien 60. En anden formel er d=0,8*√I, hvor d er ledningens tværsnit, og I er strømstyrkeindikatoren; den bruges til at beregne kabeldiameteren.

Tallene opnået under beregningerne justeres til runde værdier (for eksempel rundes den estimerede effekt på 37,5 W op til 40). Afrunding er kun tilladt opad.Alle disse formler bruges til at vælge transformere, der arbejder i et 220 volt netværk; ved konstruktion af højfrekvente linjer anvendes andre parametre og beregningsmetoder.

Lignende artikler: