Tokovni transformatorji: naprava, načelo delovanja in vrste

Tokovni transformatorji se v sodobni energetiki pogosto uporabljajo kot oprema za spreminjanje različnih električnih parametrov v podobne ob ohranjanju osnovnih vrednosti. Delovanje opreme temelji na zakonu indukcije, ki je pomemben za magnetna in električna polja, ki se spreminjajo sinusno. Transformator transformira primarno vrednost toka v skladu z modulom in prenos kota v sorazmerju z izvirnimi podatki. Izbira opreme je potrebna glede na obseg uporabe naprav in število priključenih porabnikov.

Kaj je tokovni transformator?

Ta oprema se uporablja v industriji, urbanih komunikacijah in inženirskih omrežjih, v proizvodnji in na drugih področjih za oskrbo s tokom z določenimi fizičnimi parametri.Napetost se nanaša na zavoje primarnega navitja, kjer se kot posledica delovanja magnetnega sevanja tvori izmenični tok. Enako sevanje prehaja skozi preostale zavoje, zaradi katerih se sile EMF premikajo, in ko so sekundarni zavoji kratki ali ko so priključeni na električni tokokrog, se v sistemu pojavi sekundarni tok.

Sodobni tokovni transformatorji vam omogočajo pretvorbo energije s takšnimi parametri, da njegova uporaba ne dopušča škode za opremo, ki deluje na njej. Poleg tega omogočajo merjenje povečanih obremenitev z največjo varnostjo za opremo in osebje, saj so zavoji primarne in sekundarne vrste zanesljivo izolirani drug od drugega.

Namen transformatorjev

Zakaj je potreben tokovni transformator, je precej preprosto ugotoviti: obseg vključuje vse panoge, v katerih se količine energije pretvarjajo. Te naprave sodijo med pomožno opremo, ki se uporablja vzporedno z merilnimi instrumenti in releji pri ustvarjanju izmeničnega tokokroga. V teh primerih transformatorji pretvarjajo energijo za bolj priročno dekodiranje parametrov ali povezovanje opreme z različnimi lastnostmi v eno vezje.

Ločijo tudi merilno funkcijo transformatorjev: služijo za zagon električnih tokokrogov s povečano napetostjo, na katere je treba priključiti merilne instrumente, vendar tega ni mogoče storiti neposredno. Glavna naloga takšnih transformatorjev je prenos prejetih informacij o trenutnih parametrih na instrumente za merjenje manipulacij, ki so priključeni na navitje sekundarnega tipa.Oprema omogoča tudi nadzor toka v tokokrogu: pri uporabi releja in doseganju najvišjih tokovnih parametrov se aktivira zaščita, ki izklopi opremo, da bi se izognili izgorevanju in škodi osebju.

Načelo delovanja

Delovanje takšne opreme temelji na zakonu indukcije, po katerem napetost vstopi v primarne zavoje in tok premaga ustvarjeni upor navitja, kar povzroči nastanek magnetnega toka, ki se prenaša na magnetno vezje. Tok poteka v pravokotni smeri glede na tok, kar zmanjša izgube, in ko prečka zavoje sekundarnega navitja, se aktivira sila EMF. Zaradi njegovega vpliva se v sistemu pojavi tok, ki je močnejši od upora tuljave, medtem ko se napetost na izhodu sekundarnih zavojev zmanjša.

Najenostavnejša zasnova transformatorja je tako sestavljena iz kovinskega jedra in para navitij, ki niso med seboj povezani in so izdelani kot žica z izolacijo. V nekaterih primerih gre obremenitev samo na primarni in ne sekundarni zavoj: to je tako imenovani način mirovanja. Če pa je na sekundarno navitje priključena oprema, ki porablja energijo, skozi zavoje teče tok, ki ustvarja elektromotorno silo. Parametri EMF so določeni s številom zavojev. Razmerje elektromotorne sile za primarni in sekundarni zavoj je znano kot razmerje transformacije, izračunano iz razmerja med njihovim številom. Napetost za končnega porabnika energije lahko uravnavate s spreminjanjem števila zavojev primarnega ali sekundarnega navitja.

Razvrstitev tokovnih transformatorjev

Obstaja več vrst takšne opreme, ki so razdeljene po številnih merilih, vključno z namenom, načinom namestitve, številom stopenj pretvorbe in drugimi dejavniki. Preden izberete tokovni transformator, morate upoštevati te parametre:

• Imenovanje. Po tem kriteriju ločimo merilne, vmesne in zaščitne modele. Torej se naprave vmesnega tipa uporabljajo pri povezovanju naprav za računalniške akcije v sistemih relejne zaščite in drugih vezjih. Ločeno se razlikujejo laboratorijski transformatorji, ki zagotavljajo večjo natančnost indikatorjev, imajo veliko število pretvorbenih faktorjev.
• Način namestitve. Obstajajo transformatorji za zunanjo in notranjo vgradnjo: ne samo da izgledajo drugače, ampak imajo tudi različne kazalnike odpornosti na zunanje vplive (na primer naprave za zunanjo uporabo so zaščitene pred padavinami in temperaturnimi spremembami). Razlikujejo se tudi nadzemni in prenosni transformatorji; slednji imajo relativno majhno maso in dimenzije.
• Vrsta navijanja. Transformatorji so eno- in večnavojni, tuljava, palica, zbiralka. Tako primarno kot sekundarno navitje se lahko razlikujeta, razlike pa se nanašajo tudi na izolacijo (suha, porcelan, bakelit, olje, spojina itd.).
• Stopnja korakov transformacije. Oprema je lahko eno- in dvostopenjska (kaskadna), napetostna meja 1000 V je lahko minimalna ali, nasprotno, največja.
• Oblikovanje. Po tem merilu ločimo dve vrsti tokovnih transformatorjev - oljni in suhi.V prvem primeru se navitje in magnetno vezje nahajata v posodi, ki vsebuje posebno oljno tekočino: igra vlogo izolacije in vam omogoča nadzor delovne temperature medija. V drugem primeru hlajenje poteka po zraku, takšni sistemi se uporabljajo v industrijskih in stanovanjskih zgradbah, saj zaradi povečane požarne nevarnosti v notranjosti ni mogoče namestiti oljnih transformatorjev.
• Vrsta napetosti. Transformatorji so lahko padajoči in povišajoči: v prvem primeru se napetost na primarnih zavojih zmanjša, v drugem pa poveča.
• Druga možnost klasifikacije je izbira tokovnega transformatorja po moči. Ta parameter je odvisen od namena opreme, števila priključenih porabnikov, njihovih lastnosti.

Parametri in značilnosti

Pri izbiri takšne opreme je treba upoštevati glavne tehnične parametre, ki vplivajo na obseg uporabe in stroške. Glavne lastnosti:

• Nazivna obremenitev ali moč: izbiro po tem merilu je mogoče opraviti s primerjalno tabelo značilnosti transformatorja. Vrednost parametra določa druge tokovne značilnosti, saj je strogo normalizirana in služi za določanje normalnega delovanja opreme v izbranem razredu točnosti.
• Nazivni tok. Ta indikator določa obdobje, v katerem lahko naprava deluje brez pregrevanja na kritične temperature. V transformatorski opremi je praviloma trdna rezerva glede na stopnjo ogrevanja, s preobremenitvijo do 18-20%, delovanje poteka v normalnem načinu.
• Napetost.Indikator je pomemben za kakovost izolacije navitja, zagotavlja nemoteno delovanje opreme.
• Napaka. Ta pojav se pojavi zaradi vpliva magnetnega toka, stopnja napake je razlika med natančnimi podatki primarnega in sekundarnega toka. Povečanje magnetnega toka v jedru transformatorja prispeva k sorazmernemu povečanju napake.
• Razmerje transformacije, ki je razmerje med tokom v primarnem in sekundarnem zavoju. Realna vrednost koeficienta se od nominalne vrednosti razlikuje za znesek, ki je enak stopnji izgub pri pretvorbi energije.
• Mejna večkratnost, izražena glede na primarni tok v realni obliki do nazivne vrednosti.
• Množičnost toka, ki se pojavi v zavojih navitja sekundarnega tipa.

Ključne podatke tokovnega transformatorja določa ekvivalentno vezje: omogoča preučevanje značilnosti opreme v različnih načinih, od prostega teka do polne obremenitve.

Glavni indikatorji so označeni na telesu naprave v obliki posebne oznake. Lahko vsebuje tudi podatke o načinu dvigovanja in montaže opreme, opozorilne informacije o povečani napetosti na sekundarnih zavojih (nad 350 voltov), ​​informacije o prisotnosti ozemljitvene ploščice. Označevanje pretvornika energije je naneseno v obliki nalepke ali z barvo.

Možne okvare

Tako kot vsaka druga oprema se tudi transformatorji občasno pokvarijo in zahtevajo usposobljen servis z diagnostiko. Preden preverite napravo, morate vedeti, kakšne so okvare, kateri znaki jim ustrezajo:

• Neenakomeren hrup v notranjosti ohišja, pokanje.Ta pojav običajno kaže na prekinitev ozemljitvenega elementa, prekrivanje ohišja zaradi zavojev navitja ali oslabitev stiskanja listov, ki se uporabljajo za magnetno vezje.
• Preveliko segrevanje ohišja, povečanje tokovne moči na strani porabe. Težavo lahko povzroči kratek stik navitja zaradi obrabe ali mehanske poškodbe izolacijske plasti, pogoste preobremenitve, ki so posledica kratkega stika.
• Razpoke v izolatorjih, drsni izpusti. Pojavijo se, ko pred začetkom obratovanja ni bila ugotovljena proizvodna napaka, odlitek tujih predmetov in prekrivanje med vnosom faz različnih vrednosti.
• Emisije olja, med katerimi se uniči membrana izpušne strukture. Težava je razložena z medfaznim kratkim stikom zaradi obrabe izolacije, znižanja nivoja olja, padcev napetosti ali pojava prekomernih tokov pod pogojem prehodnega kratkega stika.
• Olje pušča iz tesnil ali transformatorskih pip. Glavni razlogi so nekvalitetno varjenje vozlišč, slabo tesnjenje, uničenje tesnil ali nepokrčenih čepov ventilov.
• Vklop plinskega zaščitnega releja. Ta pojav se pojavi, ko se olje razgradi, kar nastane zaradi kratkega stika navitja, odprtega tokokroga, pregorevanja kontaktov stikalne naprave ali v primeru kratkega stika na ohišje transformatorja.
• Izklop plinskega zaščitnega releja. Težava nastane zaradi aktivnega razpada oljne tekočine kot posledica zapiranja medfaze, prenapetosti notranjega ali zunanjega dela ali zaradi tako imenovanega »jeklenega požara«.
• Izklopljena diferencialna zaščita. Ta okvara se pojavi, ko pride do okvare vhodnega ohišja, ko pride do prekrivanja med fazami ali v drugih primerih.

Da bi povečali učinkovitost delovanja naprave, je treba redno izvajati preverjanje s toplotnim prikazovalnikom: oprema omogoča diagnosticiranje zmanjšanja kakovosti kontaktov in znižanja delovne temperature. Med preverjanjem strokovnjaki izvajajo naslednje manipulacije:

• 1. Odčitavanje napetosti in toka.
  2. Preverjanje obremenitve z zunanjim virom.
  3. Določanje parametrov v delovni shemi.
  4. Izračun transformacijskega razmerja, primerjava in analiza kazalnikov.

Izračun transformatorja

Osnovno načelo delovanja te naprave je določeno s formulo U1/U2=n1/n2, katerega elementi so dekodirani na naslednji način:

• U1 in U2 sta napetost primarnega in sekundarnega zavoja.
• n1 in n2 - njihovo število na navitjih primarnega in sekundarnega tipa.

Za določitev površine prečnega prereza jedra se uporablja druga formula: S=1,15*√P, pri katerem se moč meri v vatih, površina pa v kvadratnih centimetrih. Če ima jedro, ki se uporablja v opremi, obliko črke W, se indeks preseka izračuna za srednjo palico. Pri določanju zavojev v navitju primarnega nivoja se uporablja formula n=50*U1/S, medtem ko komponenta 50 ni nespremenljiva, je pri izračunih za preprečevanje pojava elektromagnetnih motenj priporočljivo namesto nje nastaviti vrednost 60. Druga formula je d=0,8*√I, v katerem je d presek žice, I pa indikator jakosti toka; uporablja se za izračun premera kabla.

Številke, pridobljene med izračuni, se prilagodijo zaokroženim vrednostim (na primer, ocenjena moč 37,5 W je zaokrožena na 40). Zaokroževanje je dovoljeno samo navzgor.Vse te formule se uporabljajo za izbiro transformatorjev, ki delujejo v 220-voltnem omrežju; pri gradnji visokofrekvenčnih vodov se uporabljajo drugi parametri in metode izračuna.

Podobni članki: