Transformers spelen een belangrijke rol in de elektrotechniek en vervullen de functies van transformatie, isolatie, meting en bescherming. Een van de meest voorkomende taken van apparaten van dit type is de regeling van individuele stroomparameters. Met name spanningstransformatoren (VT) zetten de prestaties van het primaire elektriciteitsnet om in optimale waarden, vanuit het oogpunt van consumenten.
Algemeen ontwerp van apparatuur
De technische basis van de transformator wordt gevormd door een elektromagnetische vulling die zorgt voor de functionele processen van het apparaat. De afmetingen van de apparatuur kunnen variëren, afhankelijk van de vereisten voor de stroombelasting in het circuit. In een typisch ontwerp heeft de transformator stroominvoer- en uitvoerapparaten en voeren de belangrijkste werkelementen spanningsconversietaken uit. Een set isolatoren, zekeringen en een relaisbeveiligingsapparaat zijn verantwoordelijk voor het waarborgen van de betrouwbaarheid en veiligheid van technologische processen. In het ontwerp van een moderne laagspanningstransformatorEr zijn ook sensoren voor het registreren van individuele bedrijfsparameters, waarvan de indicatoren naar het bedieningspaneel worden gestuurd en de basis vormen voor opdrachten aan de regelgevende instanties. De werking van elektrische componenten op zichzelf vereist stroomvoorziening, daarom worden in sommige modificaties converters aangevuld met autonome stroombronnen - generatoren, accu's of batterijen.
Transformatorkernen
De belangrijkste werkende elementen van VT zijn de zogenaamde kernen (magnetische kernen) en wikkelingen. De eerste zijn van twee soorten - staaf en harnas. Voor de meeste laagfrequente transformatoren tot 50 Hz worden staafkernen gebruikt. Bij de vervaardiging van het magnetische circuit worden speciale metalen gebruikt, waarvan de kenmerken de werkeigenschappen van de structuur bepalen, bijvoorbeeld de prestaties en grootte van de nullaststroom. De kern van een spanningstransformator wordt gevormd door dunne platen legering, geïsoleerd tussen lagen vernis en oxide. De mate van invloed van de wervelstromen van het magnetische circuit zal afhangen van de kwaliteit van deze isolatie. Er is ook een speciaal soort zetkernen, die structuren vormen van willekeurige doorsnede, maar dicht bij een vierkante vorm. Met deze configuratie kunt u universele magnetische circuits maken, maar ze hebben ook zwakke punten. Er is dus behoefte aan een strakke aanspanning van metalen kunststoffen, omdat de kleinste openingen de vulfactor van het werkgebied van de spoel verminderen.
Spanningstransformatorwikkelingen
Gewoonlijk worden twee wikkelingen gebruikt - primair en secundair. Ze zijn zowel van elkaar als van de kern geïsoleerd. Het eerste wikkelniveau onderscheidt zich door een groot aantal windingen gemaakt met een dunne draad. Dit maakt het mogelijk om hoogspanningsnetwerken (tot 6000-10.000 V) te bedienen die nodig zijn voor basisconversiebehoeften. De secundaire wikkeling is ontworpen voor parallelle voeding van meetinstrumenten, relaisapparaten en andere elektrische hulpapparatuur. Bij het aansluiten van de wikkeling van spanningstransformatoren is het belangrijk om rekening te houden met de markeringen op de uitgangsklemmen. Stroomrichtingrelais, multimeters, ampèremeters, wattmeters en verschillende meters zijn bijvoorbeeld verbonden met de spoelen via het begin van de primaire wikkeling (aanduiding A), de eindlijn (X), het begin van de secundaire wikkeling (a) en zijn einde (x). Een extra wikkeling met speciale voorvoegsels in de aanduiding kan ook worden gebruikt.
Montagebeslag en aardingsvoorzieningen
De lijst met extra elementen en functionele apparaten kan variëren afhankelijk van het type en de kenmerken van de transformator. Zo zijn oliestructuren met een primaire spanningsindicator tot 10 kV of meer voorzien van fittingen voor het vullen, aftappen en bemonsteren van technische smeermiddelen. Voor olie is een tank ook voorzien van sproeiers en regelaars die de vlotte toevoer van vloeistof naar de doelgebieden regelen. Typische montagekits bevatten meestal beugels met bouten, pennen, relaiscomponenten, elektrische kartonnen pakkingen, flenselementen, enz. Wat betreft aarding, dantransformatoren met een spanning op de primaire wikkeling tot 660 V zijn voorzien van klemmen met schroefdraadbevestiging van bouten, draadeinden en schroeven maat M6. Als de spanningsindicator hoger is dan 660 V, moet de aardingsfitting hardware-aansluitingen hebben van het formaat niet minder dan M8.
Het werkingsprincipe van TH
De belangrijkste functies en processen van elektromagnetische inductie worden uitgevoerd door een complex met een metalen kern met een set transformatorplaten, primaire en secundaire wikkelingen. De kwaliteit van het apparaat hangt af van de nauwkeurigheid van de basisberekening van de amplitude en de hoek van de stroom. Wederzijdse inductie tussen verschillende wikkelingen is verantwoordelijk voor de transformatie in een elektromagnetisch veld. Wisselstroom in een 220 V-spanningstransformator verandert voortdurend en gaat door een enkele wikkeling. Volgens de wet van Faraday wordt er eenmaal per seconde een elektromotorische kracht opgewekt. In een gesloten wikkelingssysteem vloeit de standaardstroom door het circuit en dicht bij de metalen kern. Hoe lager de belasting op de secundaire wikkeling van de transformator, hoe dichter de werkelijke conversiefactor bij de nominale waarde ligt. Het werken met het aansluiten van de secundaire wikkeling op meetapparatuur zal vooral afhangen van de mate van conversie, aangezien de kleinste belastingsfluctuaties de nauwkeurigheid van de metingen die in het instrumentcircuit worden ingevoerd, zullen beïnvloeden.
Soorten transformatoren
Tegenwoordig komen de volgende typen TN het meest voor:
- Cascadetransformator - een apparaat waarin de primaire wikkeling is verdeeld in verschillende opeenvolgende secties, en egalisatie- en verbindingswikkelingen zijn verantwoordelijk voor het overbrengen van vermogen daartussen.
- Geaarde VT - enkelfasige ontwerpen, waarbij het ene uiteinde van de primaire wikkeling stevig is geaard. Het kunnen ook driefasige spanningstransformatoren zijn met een geaarde nulleider vanaf de primaire wikkeling.
- Unearthed VT - een apparaat met volledige wikkelingsisolatie met aangrenzende fittingen.
- Tweewikkelige VT - transformatoren met één secundaire wikkeling.
- Drie-winding VT's zijn transformatoren die, naast de primaire wikkeling, ook een hoofd- en extra secundaire wikkeling hebben.
- Capacitieve VT - ontwerpen die worden gekenmerkt door de aanwezigheid van capacitieve scheiders.
Kenmerken van elektronische VT's
Volgens de belangrijkste metrologische indicatoren verschilt dit type transformator weinig van elektrische apparaten. Dit komt doordat in beide gevallen het traditionele conversiekanaal wordt gebruikt. De belangrijkste kenmerken van elektronische transformatoren zijn de afwezigheid van hoogspanningsisolatie, wat uiteindelijk bijdraagt aan een hoger technisch en economisch effect van de werking van de apparatuur. In hoogspanningsnetten met een primaire spanning van een spanningstransformator tot 660 V wordt de omvormer galvanisch aangesloten op het centrale net. Informatie over de gemeten stroom wordt met een hoog potentiaal verzonden, zoals het geval is bij een analoog-naar-digitaal omzetter met een optische uitgang. Echterde afmetingen en het gewicht van elektronische modellen zijn zo klein dat ze het mogelijk maken om transformatoreenheden in de infrastructuur van hoogspanningskabelbussen te installeren, zelfs zonder extra isolatoren en bevestigingsmateriaal aan te sluiten.
Transformatorspecificaties
De belangrijkste technische en operationele waarde is het spanningspotentieel. Op de primaire wikkeling kan deze 100 kV bereiken, maar voor het grootste deel geldt dit voor grote industriële stations met meerdere conversiemodules. Op de primaire wikkeling wordt in de regel niet meer dan 10 kV ondersteund. Een spanningstransformator voor enkelfasige netwerken met een geaarde nulleider werkt helemaal op 100 V. Wat de secundaire wikkeling betreft, zijn de nominale spanningsindicatoren gemiddeld 24-45 V. Nogmaals, op deze circuits worden lage-energiemeters onderhouden, die geen hoge stroombelasting vereisen. Secundaire wikkelingen hebben echter soms een hoog potentieel van meer dan 100 V in driefasige netwerken. Ook is het bij het beoordelen van de kenmerken van een transformator belangrijk om rekening te houden met de nauwkeurigheidsklasse - dit zijn waarden van 0, 1 tot 3, die de mate van afwijking bepalen bij de conversie van elektrische doelindicatoren.
Ferroresonantie-effect
Elektromagnetische apparaten worden vaak blootgesteld aan verschillende soorten negatieve invloeden en schade in verband met schendingen in de isolatie. Een van de meest voorkomende wikkelingsvernietigingsprocessen is ferroresonantieverstoring. Het veroorzaakt mechanische schade en oververhitting.windingen. De belangrijkste reden voor dit fenomeen is de niet-lineariteit van de inductantie, die optreedt in situaties van onstabiele respons van het magnetische circuit op het omringende magnetische veld. Om de spanningstransformator te beschermen tegen ferroresonante effecten, zijn externe maatregelen mogelijk, waaronder het toevoegen van extra capaciteiten en weerstanden aan het geschakelde apparaat. In elektronische systemen kan de mogelijkheid van inductieve niet-lineariteit ook worden geminimaliseerd door de uitschakelsequenties van apparatuur te programmeren.
Gebruik van apparatuur
De werking van transformatorapparaten die spanning omzetten, wordt bepaald door de regels voor het gebruik van elektrotechniek. Rekening houdend met de optimale bedrijfswaarden, introduceren specialisten onderstations in de voedingsinfrastructuur van de doelfaciliteit. De belangrijkste functies van de systemen maken het mogelijk gebouwen en ondernemingen met krachtige energiecentrales te bedienen, en de secundaire spanning van de transformator tot 100 V regelt de belasting voor minder veeleisende verbruikers zoals meters en metrologische apparaten. Afhankelijk van de technische en structurele parameters kan HP worden gebruikt in de industrie, in de bouw en in huishoudens. In elk geval bieden de transformatoren elektrische stroomregeling door het ingangsvermogen aan te passen aan de nominale vereisten van de specifieke locatie.
Conclusie
Elektromagnetische transformatoren bieden een vrij oude, maar tot op de dag van vandaag veel gevraagdehet principe van vermogensregeling in elektrische circuits. De veroudering van deze apparatuur hangt samen met zowel het ontwerp van de apparatuur als de functionaliteit ervan. Dit belet echter niet het gebruik van stroom- en spanningstransformatoren voor kritische energiebeheertaken in grote ondernemingen. Bovendien kan niet worden gezegd dat dit type converters helemaal niet aan verbeteringen onderhevig zijn. Hoewel de basisprincipes van de werking en zelfs de technische implementatie als geheel hetzelfde blijven, zijn ingenieurs de laatste tijd actief bezig met beveiligings- en controlesystemen. Als gevolg hiervan heeft dit invloed op de veiligheid, betrouwbaarheid en nauwkeurigheid van de transformatoren.
