Prúdové transformátory sú široko používané v modernej energetike ako zariadenia na zmenu rôznych elektrických parametrov na podobné pri zachovaní základných hodnôt. Prevádzka zariadenia je založená na zákone indukcie, ktorý je relevantný pre magnetické a elektrické polia, ktoré sa menia sínusovo. Transformátor transformuje primárnu hodnotu prúdu v súlade s modulom a prenosom uhla v pomere k pôvodným údajom. Je potrebné zvoliť zariadenie na základe rozsahu použitia zariadení a počtu pripojených spotrebičov.
Obsah
Čo je to prúdový transformátor?
Toto zariadenie sa používa v priemysle, mestských komunikáciách a inžinierskych sieťach, vo výrobe a v iných oblastiach na napájanie prúdom určitých fyzikálnych parametrov.Napätie sa aplikuje na závity primárneho vinutia, kde v dôsledku pôsobenia magnetického žiarenia vzniká striedavý prúd. Rovnaké žiarenie prechádza cez zostávajúce závity, vďaka čomu sa sily EMF pohybujú, a keď sú sekundárne závity skratované alebo keď sú pripojené k elektrickému obvodu, v systéme sa objaví sekundárny prúd.
Moderné prúdové transformátory vám umožňujú premieňať energiu s takými parametrami, že jej použitie neumožňuje poškodiť zariadenie, ktoré na nej pracuje. Okrem toho umožňujú merať zvýšené zaťaženie s maximálnou bezpečnosťou pre zariadenia a personál, pretože zákruty primárneho a sekundárneho radu sú od seba spoľahlivo izolované.
Účel transformátorov
Je celkom jednoduché určiť, prečo je potrebný prúdový transformátor: rozsah zahŕňa všetky odvetvia, v ktorých sa premieňajú množstvá energie. Tieto zariadenia patria medzi pomocné zariadenia, ktoré sa používajú súbežne s meracími prístrojmi a relé pri vytváraní striedavého obvodu. Transformátory v týchto prípadoch premieňajú energiu na pohodlnejšie dekódovanie parametrov alebo pripojenie zariadení s rôznymi charakteristikami do jedného obvodu.
Rozlišujú aj meraciu funkciu transformátorov: slúžia na spúšťanie elektrických obvodov so zvýšeným napätím, ku ktorým je potrebné pripojiť meracie prístroje, nie je to však možné urobiť priamo. Hlavnou úlohou takýchto transformátorov je preniesť prijaté informácie o aktuálnych parametroch do prístrojov na meracie manipulácie, ktoré sú pripojené k vinutiu sekundárneho typu.Zariadenie tiež umožňuje kontrolovať prúd v obvode: pri použití relé a dosiahnutí maximálnych prúdových parametrov sa aktivuje ochrana, ktorá vypne zariadenie, aby sa predišlo vyhoreniu a poškodeniu personálu.
Princíp činnosti
Prevádzka takéhoto zariadenia je založená na indukčnom zákone, podľa ktorého napätie vstupuje do primárnych závitov a prúd prekonáva vytvorený odpor vinutia, čo spôsobuje vytvorenie magnetického toku prenášaného do magnetického obvodu. Tok ide v kolmom smere vzhľadom na prúd, čo minimalizuje straty a keď prekročí závity sekundárneho vinutia, aktivuje sa sila EMF. V dôsledku jeho vplyvu sa v systéme objaví prúd, ktorý je silnejší ako odpor cievky, pričom napätie na výstupe sekundárnych závitov klesá.
Najjednoduchšia konštrukcia transformátora sa teda skladá z jadra z kovu a páru vinutí, ktoré nie sú navzájom spojené a sú vyrobené ako drôt s izoláciou. V niektorých prípadoch ide zaťaženie iba do primárneho a nie sekundárneho otáčania: toto je takzvaný režim nečinnosti. Ak je naopak k sekundárnemu vinutiu pripojené zariadenie, ktoré spotrebúva energiu, cez závity prechádza prúd, ktorý vytvára elektromotorickú silu. Parametre EMF sú určené počtom závitov. Pomer elektromotorickej sily pre primárne a sekundárne závity je známy ako transformačný pomer, vypočítaný z pomeru ich počtu. Napätie pre konečného spotrebiteľa energie môžete regulovať zmenou počtu závitov primárneho alebo sekundárneho vinutia.
Klasifikácia prúdových transformátorov
Existuje niekoľko typov takýchto zariadení, ktoré sú rozdelené podľa viacerých kritérií vrátane účelu, spôsobu inštalácie, počtu stupňov prestavby a ďalších faktorov. Pred výberom prúdového transformátora musíte zvážiť tieto parametre:
- Vymenovanie. Podľa tohto kritéria sa rozlišujú meracie, medziľahlé a ochranné modely. Zariadenia stredného typu sa teda používajú pri pripájaní zariadení na výpočtové činnosti v systémoch ochrany relé a iných obvodoch. Samostatne sa rozlišujú laboratórne transformátory, ktoré poskytujú zvýšenú presnosť ukazovateľov, majú veľký počet konverzných faktorov.
- Spôsob inštalácie. Existujú transformátory pre vonkajšiu a vnútornú inštaláciu: nielenže vyzerajú inak, ale majú aj rôzne ukazovatele odolnosti voči vonkajším vplyvom (napríklad zariadenia na vonkajšie použitie sú chránené pred zrážkami a teplotnými zmenami). Rozlišujú sa aj nadzemné a prenosné transformátory; tieto majú relatívne malú hmotnosť a rozmery.
- Typ navíjania. Transformátory sú jedno- a viacotáčkové, cievkové, tyčové, prípojnicové. Primárne aj sekundárne vinutie sa môžu líšiť a rozdiely sa týkajú aj izolácie (suché, porcelánové, bakelitové, olejové, zmesové atď.).
- Úroveň transformačných krokov. Zariadenie môže byť jedno- a dvojstupňové (kaskádové), hranica napätia 1000 V môže byť minimálna alebo naopak maximálna.
- Dizajn. Podľa tohto kritéria sa rozlišujú dva typy prúdových transformátorov - olejové a suché.V prvom prípade sa vinutie otočí a magnetický obvod je v nádobe obsahujúcej špeciálnu olejovú kvapalinu: zohráva úlohu izolácie a umožňuje regulovať prevádzkovú teplotu média. V druhom prípade dochádza k chladeniu vzduchom, takéto systémy sa používajú v priemyselných a obytných budovách, pretože olejové transformátory nie je možné inštalovať vo vnútri kvôli zvýšenému nebezpečenstvu požiaru.
- Typ napätia. Transformátory môžu byť zostupné a zosilnené: v prvom prípade sa napätie na primárnych závitoch zníži a v druhom sa zvýši.
- Ďalšou možnosťou klasifikácie je výber prúdového transformátora podľa výkonu. Tento parameter závisí od účelu zariadenia, počtu pripojených spotrebičov, ich vlastností.
Parametre a charakteristiky
Pri výbere takéhoto zariadenia je potrebné vziať do úvahy hlavné technické parametre, ktoré ovplyvňujú rozsah použitia a náklady. Hlavné kvality:
- Menovité zaťaženie alebo výkon: výber podľa tohto kritéria možno vykonať pomocou porovnávacej tabuľky charakteristík transformátora. Hodnota parametra určuje ďalšie prúdové charakteristiky, pretože je prísne normalizovaná a slúži na určenie normálnej prevádzky zariadenia vo vybranej triede presnosti.
- Menovitý prúd. Tento indikátor určuje dobu, počas ktorej môže zariadenie fungovať bez prehriatia na kritické teploty. V transformátorových zariadeniach je spravidla solídna rezerva z hľadiska úrovne vykurovania, pri preťažení až 18 - 20% sa prevádzka vyskytuje v normálnom režime.
- Napätie.Indikátor je dôležitý pre kvalitu izolácie vinutia, zabezpečuje plynulú prevádzku zariadenia.
- Chyba. K tomuto javu dochádza vplyvom magnetického toku, chybovosť je rozdiel medzi presnými údajmi primárneho a sekundárneho prúdu. Zvýšenie magnetického toku v jadre transformátora prispieva k proporcionálnemu zvýšeniu chyby.
- Transformačný pomer, čo je pomer prúdu v primárnych a sekundárnych závitoch. Skutočná hodnota koeficientu sa líši od nominálnej hodnoty o čiastku rovnajúcu sa stupňu strát pri premene energie.
- Limitná násobnosť, vyjadrená vo vzťahu k primárnemu prúdu v reálnej forme k menovitej hodnote.
- Mnohonásobnosť prúdu, ktorý sa vyskytuje v závitoch vinutia sekundárneho typu.
Kľúčové údaje prúdového transformátora sú určené ekvivalentným obvodom: umožňuje vám študovať charakteristiky zariadenia v rôznych režimoch, od nečinnosti po plné zaťaženie.
Hlavné indikátory sú uvedené na tele zariadenia vo forme špeciálneho označenia. Môže obsahovať aj údaje o spôsobe zdvíhania a montáže zariadenia, varovné informácie o zvýšenom napätí na sekundárnych závitoch (nad 350 Voltov), informácie o prítomnosti uzemňovacej podložky. Označenie meniča energie sa aplikuje vo forme nálepky alebo farby.
Možné poruchy
Ako každé iné zariadenie, aj transformátory sa z času na čas pokazia a vyžadujú si kvalifikovaný servis s diagnostikou. Pred kontrolou zariadenia musíte vedieť, aké sú poruchy, aké znaky im zodpovedajú:
- Nerovnomerný hluk vo vnútri puzdra, praskanie.Tento jav zvyčajne indikuje prerušenie uzemňovacieho prvku, prekrytie puzdra od závitov vinutia alebo oslabenie lisovania plechov používaných pre magnetický obvod.
- Príliš veľké zahrievanie skrine, zvýšenie sily prúdu na strane spotreby. Problém môže spôsobiť skrat vinutia v dôsledku opotrebovania alebo mechanického poškodenia izolačnej vrstvy, časté preťaženie v dôsledku skratu.
- Trhliny v izolantoch, posuvné výboje. Objavujú sa, keď pred začiatkom prevádzky nebola zistená výrobná chyba, odliatok cudzích predmetov a prekrytie medzi vstupom fáz rôznych hodnôt.
- Emisie oleja, počas ktorých sa zničí membrána výfukovej konštrukcie. Problém je vysvetlený skratom na rozhraní v dôsledku opotrebovania izolácie, znížením hladiny oleja, poklesom napätia alebo výskytom nadprúdov v podmienkach priechodného skratu.
- Olej uniká z tesnení alebo kohútikov transformátora. Hlavnými dôvodmi sú nekvalitné zváranie uzlov, zlé tesnenie, zničenie tesnení alebo neprekrytých zátok ventilov.
- Zapnutie plynového ochranného relé. K tomuto javu dochádza pri rozklade oleja, ku ktorému dochádza v dôsledku skratu vinutia, prerušenia obvodu, vyhorenia kontaktov spínacieho zariadenia alebo v prípade skratu na skrini transformátora.
- Vypnutie plynového ochranného relé. Problém je spôsobený aktívnym rozkladom olejovej kvapaliny v dôsledku medzifázového uzavretia, prepätia vnútornej alebo vonkajšej časti alebo v dôsledku takzvaného "ohňa ocele".
- Vypnutá diferenciálna ochrana. Táto porucha sa objaví, keď dôjde k poruche na vstupnom kryte, keď dôjde k prekrývaniu fáz alebo v iných prípadoch.
Na maximalizáciu efektívnosti funkčnosti zariadenia je potrebné pravidelne vykonávať overovanie pomocou termokamery: zariadenie umožňuje diagnostikovať pokles kvality kontaktov a pokles prevádzkovej teploty. Počas overovania odborníci vykonávajú nasledujúci rozsah manipulácií:
- Meranie napätia a prúdu.
- Kontrola záťaže pomocou externého zdroja.
- Stanovenie parametrov v pracovnej schéme.
- Výpočet transformačného pomeru, porovnanie a analýza ukazovateľov.
Výpočet transformátora
Základný princíp fungovania tohto zariadenia je určený vzorcom U1/U2=n1/n2, ktorého prvky sú dekódované takto:
- U1 a U2 sú napätie primárnych a sekundárnych závitov.
- n1 a n2 - ich počet na vinutiach primárneho a sekundárneho typu.
Na určenie plochy prierezu jadra sa používa iný vzorec: S = 1,15*√P, v ktorom sa výkon meria vo wattoch a plocha sa meria v centimetroch štvorcových. Ak jadro použité v zariadení má tvar písmena W, index sekcie sa vypočíta pre strednú tyč. Pri určovaní závitov vo vinutí primárnej úrovne sa používa vzorec n=50*U1/S, kým zložka 50 nie je nemenná, pri výpočtoch na zabránenie vzniku elektromagnetického rušenia sa odporúča namiesto nej nastaviť hodnotu 60. Iný vzorec je d = 0,8*√I, kde d je prierez drôtu a I je indikátor sily prúdu; používa sa na výpočet priemeru kábla.
Čísla získané počas výpočtov sa upravia na zaokrúhlené hodnoty (napríklad odhadovaný výkon 37,5 W sa zaokrúhli na 40). Zaokrúhľovanie je povolené len nahor.Všetky tieto vzorce sa používajú na výber transformátorov pracujúcich v sieti 220 V; pri konštrukcii vysokofrekvenčných vedení sa používajú iné parametre a metódy výpočtu.
Podobné články:
