Transformatoriai atlieka svarbų vaidmenį elektrotechnikoje, atlieka transformavimo, izoliavimo, matavimo ir apsaugos funkcijas. Viena iš labiausiai paplitusių tokio tipo įrenginių užduočių yra atskirų srovės parametrų reguliavimas. Visų pirma, įtampos transformatoriai (VT) konvertuoja pirminio elektros tinklo veikimą į optimalias vertes vartotojų požiūriu.
Bendras įrangos dizainas
Transformatoriaus techninę bazę sudaro elektromagnetinis užpildas, užtikrinantis įrenginio funkcinius procesus. Įrangos matmenys gali skirtis priklausomai nuo grandinės galios apkrovos reikalavimų. Įprastoje konstrukcijoje transformatorius turi srovės įvesties ir išvesties įrenginius, o pagrindiniai darbo elementai atlieka įtampos keitimo užduotis. Už technologinių procesų patikimumo ir saugumo užtikrinimą atsakingas izoliatorių, saugiklių komplektas ir relinės apsaugos įtaisas. Projektuojant modernų žemos įtampos transformatoriųtaip pat numatyti atskirų veikimo parametrų fiksavimo jutikliai, kurių indikatoriai siunčiami į valdymo pultą ir tampa komandų reguliavimo institucijoms pagrindu. Elektros komponentų veikimas savaime reikalauja maitinimo, todėl kai kuriose modifikacijose keitikliai papildomi autonominiais maitinimo š altiniais – generatoriais, akumuliatoriais ar baterijomis.
Transformatoriaus šerdys
Pagrindiniai VT darbiniai elementai yra vadinamosios šerdys (magnetinės šerdys) ir apvijos. Pirmieji yra dviejų tipų – strypas ir šarvai. Daugumai žemo dažnio transformatorių iki 50 Hz naudojamos strypų šerdys. Gaminant magnetinę grandinę, naudojami specialūs metalai, kurių charakteristikos lemia konstrukcijos darbines savybes, pavyzdžiui, tuščiosios eigos srovės veikimą ir dydį. Įtampos transformatoriaus šerdį sudaro ploni lydinio lakštai, izoliuoti tarp lako ir oksido sluoksnių. Magnetinės grandinės sūkurinių srovių įtakos laipsnis priklausys nuo šios izoliacijos kokybės. Taip pat yra specialaus tipo rinkimo šerdys, kurios sudaro savavališkos pjūvio, bet artimos kvadrato formai, struktūras. Ši konfigūracija leidžia sukurti universalias magnetines grandines, tačiau jos turi ir trūkumų. Taigi, metalo plastiką reikia tvirtai priveržti, nes mažiausi tarpai sumažina ritės darbo zonos užpildymo koeficientą.
Įtampos transformatoriaus apvijos
Paprastai naudojamos dvi apvijos – pirminė ir antrinė. Jie yra izoliuoti ir vienas nuo kito, ir nuo šerdies. Pirmasis apvijos lygis išsiskiria daugybe posūkių, pagamintų plona viela. Tai leidžia aptarnauti aukštos įtampos tinklus (iki 6000-10 000 V), reikalingus pagrindiniams konversijos poreikiams. Antrinė apvija skirta lygiagrečiam matavimo prietaisų, relių įtaisų ir kitos pagalbinės elektros įrangos tiekimui. Prijungiant įtampos transformatorių apviją, svarbu atsižvelgti į išėjimo gnybtų žymes. Pavyzdžiui, galios krypties relės, multimetrai, ampermetrai, vatmetrai ir įvairūs skaitikliai yra prijungti prie ritės per pirminės apvijos pradžią (žymėjimas A), galinę liniją (X), antrinės apvijos pradžią (a) ir jos pabaiga (x). Taip pat gali būti naudojama papildoma apvija su specialiais priešdėliais žymėjime.
Montavimo jungiamosios detalės ir įžeminimo įrenginiai
Papildomų elementų ir funkcinių įrenginių sąrašas gali skirtis priklausomai nuo transformatoriaus tipo ir charakteristikų. Pavyzdžiui, alyvos konstrukcijose, kurių pirminis įtampos indikatorius yra iki 10 kV ir daugiau, yra įrengtos techninių tepalų užpildymo, išleidimo ir mėginių ėmimo detalės. Alyvos bake taip pat yra purkštukai ir reguliatoriai, kurie kontroliuoja sklandų skysčio tiekimą į tikslines vietas. Įprastus jungiamųjų detalių rinkinius dažniausiai sudaro laikikliai su varžtais, kaiščiai, relės komponentai, elektriniai kartoniniai tarpikliai, flanšo elementai ir kt. Kalbant apie įžeminimą, tadatransformatoriai, kurių įtampa pirminėje apvijoje yra iki 660 V, yra su spaustukais su srieginiu M6 dydžio varžtų, smeigių ir varžtų tvirtinimu. Jei įtampos indikatorius yra aukštesnis nei 660 V, tada įžeminimo jungtis turės turėti ne mažesnio kaip M8 formato techninės įrangos jungtis.
TH veikimo principas
Pagrindines elektromagnetinės indukcijos funkcijas ir procesus atlieka kompleksas, kurį sudaro metalinė šerdis su transformatoriaus plokščių komplektu, pirminės ir antrinės apvijos. Įrenginio kokybė priklausys nuo pagrindinio amplitudės ir srovės kampo skaičiavimo tikslumo. Kelių apvijų tarpusavio indukcija yra atsakinga už transformaciją elektromagnetiniame lauke. Kintamoji srovė 220 V įtampos transformatoriuje nuolat kinta, eidama per vieną apviją. Pagal Faradėjaus dėsnį, elektrovaros jėga indukuojama kartą per sekundę. Uždaroje apvijų sistemoje numatytoji srovė tekės per grandinę ir arti metalinės šerdies. Kuo mažesnė transformatoriaus antrinės apvijos apkrova, tuo faktinis konversijos koeficientas artimesnis vardinei vertei. Darbas su antrinės apvijos prijungimu prie matavimo prietaisų ypač priklausys nuo konversijos laipsnio, nes mažiausi apkrovos svyravimai turės įtakos matavimų, įvestų į prietaiso grandinę, tikslumą.
Transformatorių tipai
Šiandien dažniausiai naudojami šie TN tipai:
- Kaskadinis transformatorius – įrenginys, kurio pirminė apvija yra padalinta į keletą nuoseklių sekcijų, o išlyginamosios ir jungiamosios apvijos yra atsakingos už galios perdavimą tarp jų.
- Įžemintas VT - vienfazis dizainas, kuriame vienas pirminės apvijos galas yra sandariai įžemintas. Tai taip pat gali būti trifaziai įtampos transformatoriai su įžeminta neutrale iš pirminės apvijos.
- Unearthed VT – įrenginys su visa apvijų izoliacija su gretimomis jungiamosiomis detalėmis.
- Dviejų apvijų VT – transformatoriai su viena antrine apvija.
- Trijų apvijų VT yra transformatoriai, kurie, be pirminės apvijos, turi ir pagrindinę bei papildomas antrines apvijas.
- Talpinis VT – dizainai, kuriems būdingi talpiniai separatoriai.
Elektroninių VT ypatybės
Pagal pagrindinius metrologinius rodiklius šio tipo transformatoriai mažai skiriasi nuo elektros prietaisų. Taip yra dėl to, kad abiem atvejais naudojamas tradicinis konversijos kanalas. Pagrindinės elektroninių transformatorių savybės yra aukštos įtampos izoliacijos nebuvimas, o tai galiausiai prisideda prie didesnio techninio ir ekonominio įrenginio veikimo efekto. Aukštos įtampos tinkluose, kurių pirminė įtampos transformatoriaus įtampa iki 660 V, keitiklis į centrinį tinklą jungiamas galvaniniu būdu. Informacija apie išmatuotą srovę perduodama dideliu potencialu, kaip ir naudojant analoginį-skaitmeninį keitiklį su optiniu išėjimu. Tačiauelektroninių modelių matmenys ir svoris yra tokie maži, kad jie leidžia aukštos įtampos laidinių magistralių infrastruktūroje įrengti transformatorių blokus net nejungiant papildomų izoliatorių ir tvirtinimo detalių.
Transformatoriaus specifikacijos
Pagrindinė techninė ir eksploatacinė vertė yra įtampos potencialas. Pirminėje apvijoje ji gali siekti 100 kV, tačiau dažniausiai tai taikoma didelėms pramoninėms stotims, kuriose yra keli konvertavimo moduliai. Paprastai pirminėje apvijoje palaikoma ne daugiau kaip 10 kV. Įtampos transformatorius vienfaziams tinklams su įžeminta neutrale išvis veikia 100 V. Kalbant apie antrinę apviją, jo vardinės įtampos rodikliai yra vidutiniškai 24-45 V. Vėlgi, šiose grandinėse aptarnaujami mažos energijos apskaitos prietaisai, kuriems nereikia didelės galios apkrovos. Tačiau antrinės apvijos trifaziuose tinkluose kartais turi didelį potencialą, didesnį nei 100 V. Taip pat, vertinant transformatoriaus charakteristikas, svarbu atsižvelgti į tikslumo klasę – tai reikšmės nuo 0, 1 iki 3, kurios lemia tikslinių elektrinių rodiklių konvertavimo nuokrypio laipsnį.
Ferrorezonanso efektas
Elektromagnetiniai prietaisai dažnai patiria įvairių neigiamų poveikių ir žalos, susijusios su izoliacijos pažeidimais. Vienas iš labiausiai paplitusių apvijų sunaikinimo procesų yra ferorezonanso trikdžiai. Tai sukelia mechaninius pažeidimus ir perkaitimą.apvijos. Pagrindinė šio reiškinio priežastis vadinama induktyvumo netiesiškumu, kuris atsiranda nestabilios magnetinės grandinės reakcijos į aplinkinį magnetinį lauką situacijose. Norint apsaugoti įtampos transformatorių nuo ferorezonansinio poveikio, galimos išorinės priemonės, įskaitant papildomų talpų ir rezistorių įtraukimą į perjungiamą įrenginį. Elektroninėse sistemose indukcinio netiesiškumo galimybę taip pat galima sumažinti programuojant įrangos išjungimo sekas.
Įrangos naudojimas
Įtampą konvertuojančių transformatorių veikimą reglamentuoja elektrotechnikos naudojimo taisyklės. Atsižvelgdami į optimalias eksploatacines vertes, specialistai pastotes įveda į tikslinio objekto tiekimo infrastruktūrą. Pagrindinės sistemų funkcijos leidžia aptarnauti pastatus ir įmones su galingomis elektrinėmis, o transformatoriaus antrinė įtampa iki 100 V kontroliuoja apkrovą mažiau reikliems vartotojams, tokiems kaip skaitikliai ir metrologiniai prietaisai. Priklausomai nuo techninių ir konstrukcinių parametrų, HP gali būti naudojamas pramonėje, statybų pramonėje ir namų ūkyje. Kiekvienu atveju transformatoriai užtikrina elektros galios valdymą, reguliuodami įvesties galią, kad atitiktų konkrečios vietos vardinius reikalavimus.
Išvada
Elektromagnetiniai transformatoriai suteikia gana seną, bet paklausą iki šių dienųgalios reguliavimo elektros grandinėse principas. Šios įrangos pasenimas yra susijęs tiek su įrangos konstrukcija, tiek su jos funkcionalumu. Nepaisant to, tai netrukdo naudoti srovės ir įtampos transformatorių svarbioms galios valdymo užduotims didelėse įmonėse. Be to, negalima teigti, kad tokio tipo keitikliai apskritai nėra tobulinami. Nors pagrindiniai veikimo principai ir net visas techninis įgyvendinimas išlieka tie patys, pastaruoju metu inžinieriai aktyviai dirba su apsaugos ir valdymo sistemomis. Dėl to tai turi įtakos transformatorių saugai, patikimumui ir tikslumui.
