Stromwandler

Ein Stromwandler ist ein Gerät, dessen Primärwicklung mit einem Arbeitsstromkreis in Reihe geschaltet ist und dessen Sekundärwicklung zum Messen verwendet wird. Solche Geräte werden nicht nur in Laboratorien verwendet, um Mengen zu schätzen. Der eigentliche Ort von Stromwandlern in der Nähe von Kraftwerken, wo sie die Modi steuern und den Prozess des Anlagenbetriebs anpassen.

Schutz und Messung mit Stromwandlern

Einmal musste Energie über eine Distanz übertragen werden. Dies geschah zur Zeit der Entwicklung der Geschichte, als Generatoren in der Nähe von Flüssen standen. Die Fabriken befanden sich an gewöhnlichen Orten: am Ort des Vorkommens von Ressourcen in der Nähe von Großstädten - Arbeitsquellen. Es stellte sich heraus, dass die Spannung 220, insbesondere 110 V, über eine Distanz nicht effizient übertragen werden kann - die Verluste nehmen zu. Erklärung - bei konstantem Stromverbrauch steigt der Strom, was direkt zu einer Erhöhung der in den Drähten erzeugten Wärme führt.

Die Option zur Vergrößerung des Leitungsquerschnitts wurde schnell als zu teuer verworfen. Dann begannen sie mit Aufwärtstransformatoren. Als Ergebnis wurde gefunden, dass es bei akzeptablem Wirkungsgrad möglich ist, Elektrizität über lange Entfernungen nur bei einer Spannung von einigen zehn Kilovolt zu übertragen. Es ist klar, dass zur Kontrolle so viel Kraft erforderlich ist. Ein Teil der Konsequenzen des Brechens der Phasenleitungen von Stromleitungen:

1. Der Tod von Menschen, die das Problem beheben sollen und sich versehentlich an Ort und Stelle finden.
2. Ausfall von Drehstrommotoren.
3. Explosive und entflammbare Situationen.

In einem Jahr verursacht ein Abschnitt von 100 km der 380-V-Übertragungsleitung 40 bis 50 Unfälle, 40% eine Unterbrechung der Phasenkabel. Im Zuge der Beseitigung ungewöhnlicher Situationen sterben 4-5 Menschen. Freileitungen sind unzuverlässig, aber dies ist heute die beste Methode, elektrische Energie über eine Entfernung zu übertragen, die Kontroll- und Schutzmaßnahmen erfordert. Darüber hinaus werden Stromwandler in Messgeräten eingesetzt. Zum Beispiel in Verbindung mit Drehstromzählern.

Klassifizierung von Stromwandlern

Stromwandler werden normalerweise klassifiziert:

• Nach Stromart. Die gemessene Spannung variiert je nach Typ. Für Messungen im Gleichstromkreis wird das Signal in Impulse zerlegt. Direkte Transformation ist nicht möglich:

1. für Wechselstrom;
2. für DC.

• Zum Ziel. Wir haben bereits gesagt, dass Stromwandler häufig für Messungen verwendet werden( z. B. kWh).Rufen Sie Systeme an, bei denen Sie Personal schützen müssen, um die Sicherheit zu verbessern. Natürlich werden die Techniken angewendet, um Notfallsituationen zu lokalisieren und zu beseitigen:

1. -Messung;
2. Schutz.

• Nach Art der Konvertierung. Controller oder Messgeräte arbeiten mit Strom oder Spannung. Dementsprechend werden die folgenden Transformatoren hergestellt:

1. Strom Strom;
2. Stromspannung.

• Zur Information:

1. -Analog;
2. digital.

• Nach Installationsart:

1. für den Innenbereich;
2. für Arbeiten im Freien( gemäß GOST 15150-Einstufung, Kategorie 1);
3. eingebettet;
4. speziell.

• Durch die Installation: Referenz

1. ( Installation in der Ebene);
2. -Kontrollpunkte( hauptsächlich Eingabegeräte für das Gebäude);
3. embedded( manchmal ohne Primärwicklung, stellt den Magnetkern dar, der an der Isolation des stromführenden Kerns getragen wird): Bus( auf den Energiebus gesetzt);abnehmbar( Magnetkern besteht aus zwei miteinander verschraubten Teilen).

• Über die Anzahl der Übersetzungsverhältnisse. Nach GOST wird eine Reihe von Spannungen unterschieden, die sich um eine Größenordnung voneinander unterscheiden. Um eine Schnittstelle zu denselben Steuergeräten herzustellen, muss das Übersetzungsverhältnis geändert werden:

1. mit einem Übersetzungsverhältnis;
2. mit mehreren Transformationsverhältnissen;

• Nach Anzahl der Transformationsstufen. Es ist nicht immer möglich, mit einer einzigen Transformation einen akzeptablen Signalpegel zu erhalten. Dann ist es notwendig, die Anzahl der Wicklungen wiederholt zu erhöhen und zu entlasten, wobei sie verringert oder erhöht wird:

1. einstufig;
2. -Kaskadierung.

• Entsprechend der Auslegung der Primärwicklung:

1. Singleturn: mit eigener Primärwicklung( Primärwicklung ist rechteckig oder rund oder U-förmig);ohne eigene Primärwicklung;
2. nogovitkovye.

• Nach Isolationsart zwischen Primär- und Sekundärwicklung:

1. mit Viskose( in Form von Verbindungen);
2. mit harten( Verbundwerkstoffen, Porzellan);
3. mit Gas( Luft);
4. mit einer Kombination( Öl und Papier).

• Nach dem Prinzip der Stromumwandlung:

1. optisch-elektronisch;
2. elektromagnetisch.

In anderen Fällen und in der Funktionsweise wird die Auslegung von der Spannung bestimmt, für die das Gerät vorgesehen ist. Stromwandler sind in zwei Familien unterteilt: für Niederspannung( bis 1 kV) und Hochspannung( andere).Geräte sind sehr spezifisch. Instrumente, die dem Schullauf der Physik vertraut sind, ähneln nur Stromwandlern mit einer Wicklung mit mehreren Windungen, die in etwa einer Spule ähnelt.

Parameter der Stromwandler

Wenn Sie sich für ein Dreiphasenmessgerät entscheiden, achten Sie zuerst auf das Übersetzungsverhältnis. Eine Reihe von Werten ist standardisiert, und Sie müssen Geräte auswählen, die paarweise arbeiten können. Es wurde oben gesagt, dass in anderen Fällen das Transformationsverhältnis geändert werden kann und es notwendig ist, es zu verwenden.

Neben der Betriebsspannung spielt der Strom in der Primärwicklung( des untersuchten Netzes) eine Rolle. Es ist klar, dass mit zunehmender Wärme steigt und einmal der stromführende Teil verbrennen kann. Diese Anforderung ist für Transformatoren ohne Primärwicklung nicht so relevant. Der Nennsekundärstrom beträgt üblicherweise 1 oder 5 A, was als Kriterium für die Abstimmung mit den Gegengeräten dient.

Bezieht sich auf den Lastwiderstand im Messkreis. Es gibt kaum einen Zähler aus der allgemeinen Reihe, aber es ist notwendig, den Moment zu kontrollieren. Andernfalls kann die Genauigkeit der Messwerte nicht garantiert werden. Der Belastungsfaktor ist normalerweise nicht niedriger als 0,8.Dies gilt für Messgeräte mit Induktivitäten in der Zusammensetzung. GOST normalisiert den Wert in Voltampere. Um einen Widerstand in Ohm zu erhalten, müssen Sie die Zahl durch das Quadrat des Sekundärstroms dividieren.

Limit-Betriebsarten sind normalerweise durch einen elektrodynamischen Widerstandsstrom gekennzeichnet, der sich aus einem Kurzschluss ergibt. In den Pass schreiben sie den Wert, bei dem das Gerät beliebig lange ohne Ausfall arbeiten wird. Unter Kurzschlussbedingungen ist der Strom so stark, dass er mechanisch zu wirken beginnt. Manchmal wird anstelle des Stroms des elektrodynamischen Widerstands seine Multiplizität gegenüber dem Nennwert angegeben. Es bleibt nur noch die Multiplikationsoperation durchzuführen. Der angegebene Parameter gilt nicht für Geräte ohne Primärwicklung.

Außerdem wird der thermische Widerstandsstrom bestimmt, dem der Transformator ohne kritische Überhitzung standhält. Diese Art von Stabilität kann durch Vielheit ausgedrückt werden. Sie teilen jedoch die Ströme der thermischen Stabilität in der Zeit, bis das Gerät intakt bleibt:

1. Eine Sekunde.
2. Zwei Sekunden.
3. Drei Sekunden.

In der Abbildung sind Abhängigkeiten zwischen den Strömen des elektrodynamischen und des thermischen Widerstands dargestellt. Die Temperatur der Primärwicklung aus Aluminium sollte 200 Grad Celsius und Kupfer nicht überschreiten - von 250 bis 300, abhängig von der Art der Isolierung. Bei Hochspannungstransformatoren ist der mechanische Widerstand standardisiert, der durch die Windeinwirkung bei einer Geschwindigkeit von 40 m / s( Hurrikan) bestimmt wird:

1. 500 N für Produkte mit einer Nennspannung bis 35 kV.
2. 1000 N für Produkte mit einer Nennspannung von 110 bis 220 kV.
3. 1500 N für Produkte mit einer Nennspannung von 330 kV.

Aufnahme eines Stromwandlers in den Stromkreis und Funktionsweise des

Im Allgemeinen besteht das Gerät aus einem Magnetkreis und zwei Wicklungen. Der Stromwandler wird jedoch anders als üblich auf besondere Weise eingeschaltet. Die Primärwicklung gelangt nacheinander in den Hauptstromkreis, wo sich die Verbraucher befinden, die Sekundärseite ist zum Messgerät oder zum Schutzrelais geschlossen.

Wenn in der Primärwicklung innerhalb des Magnetkerns ein Strom fließt, erscheint ein Feld, das eine Reaktion verursacht. Gleichzeitig wird in der Sekundärwicklung ein Strom induziert. Sein Feld ist dem Erzeuger entgegengesetzt und der resultierende Fluss ist gleich der Differenz zwischen dem ursprünglichen und dem neu gebildeten. Es ist nur wenige Prozent des Originals und ist tatsächlich die Übertragungsstrecke des Systems. Das resultierende Magnetfeld durchdringt entlang des Weges des Kerns die Windungen der Primär- und der Sekundärwicklung, was in der ersten Gegen-EMK und in der zweiten EMK nahe legt.

Elektromotorische Kraft erzeugt einen Sekundärstrom, das Verhältnis zum Primärstrom hängt vom Verhältnis der Windungszahl ab. Dies ist das Transformationsverhältnis. Der Sekundärstrom bleibt unverändert und der Primärstrom wächst, bis das resultierende Feld gleich dem Feld im Leerlauf wird. Infolgedessen erhält die Vorrichtung einen ausreichend niedrigen Widerstand.

Um das Verhalten eines Transformators im Leerlauf vollständig zu verstehen, erklären wir es Ihnen. In diesem Fall induziert der Primärstrom ein Magnetfeld im Magnetkern. Der Strom zirkuliert in einer geschlossenen Schleife aus Elektrostahl mit geringer Dämpfung. Seine Wirkung ist derart, dass der erzeugte EMF in der Primärwicklung in der Richtung entgegengesetzt zur Spannung des Netzwerks erzeugt wird. Dies geschieht, weil in der Induktivität der Strom um 90 Grad nacheilt, die induzierte EMK um 90 Grad hinter dem Magnetfeld liegt.

Stellen Sie sich nun vor, dass die Sekundärwicklung geladen wurde. Als Ergebnis beginnt die Feldenergie, an den Ausgang übertragen zu werden, wodurch ein Strom gebildet wird. Von der Sekundärwicklung wird aus der Quelle, die sie erzeugt hat, ein Magnetfeld gegenphasig gebildet. Gegen-EMF am Eingang sinkt, der Verbrauch steigt an. Der erhöhte Strom erhöht das primäre Magnetfeld. Der Prozess wird fortgesetzt, bis das Gleichgewicht erreicht ist. Dies geschieht, wenn das resultierende Magnetfeld dem Feld im Leerlauf entspricht. Das Gerät wird anfangen, mehr Energie zu verbrauchen, jetzt arbeitet das System.

Aus dem Gesagten ist klar:

1. Das Einschalten eines beliebigen Transformators im Leerlauf im Netzwerk ist zwecklos. Die Energie wird nur für Verluste aufgrund der magnetischen Umkehrung des Kerns aufgewendet( Wirbelströme werden aufgrund der speziellen Konstruktion in Form voneinander getrennter Platten fast nicht gebildet).
2. Eine kleine Anzahl von Windungen in Stromwandlern ist erforderlich, um den Verbrauch im angegebenen Schaltungssegment auf ein Minimum zu reduzieren. Einzelexemplare haben keine Primärwicklung. Was für große Strömungen logisch erscheint.

Wir haben gesehen, dass zwischen den Strömen eine magnetische Kopplung besteht. Der Name der Transformatoren scheint ziemlich logisch zu sein. Es werden Strukturen für den Überlastschutz( im Kurzschlussmodus) und Differenzschaltkreise entwickelt, die die Größen der Ströme der Phasen- und Neutralleiter vergleichen. Im letzteren Fall ist eine bestimmte Unempfindlichkeitsschwelle für die Schaltung vorgesehen, um Leckströme des Systems zu berücksichtigen.

Transformer-Genauigkeit

Die betrachtete Klasse von Geräten weist zwei Arten von Fehlern auf, die erwähnt werden müssen:

1. Der aktuelle Fehler ist die Differenz zwischen dem tatsächlichen und dem nominalen Übersetzungsverhältnis.
2. Der Winkelfehler ist die Abweichung des Vektors des Ausgangsstroms vom Idealfall( gegenphasig relativ zum Eingang).

Es gibt spezielle Methoden, um diese Nachteile zu kompensieren. Beispielsweise wird durch eine Spulenkorrektur der Stromfehler beseitigt. Der Divergenzwinkel wird durch die richtige Wahl der Größe der magnetischen Induktion im Kern eliminiert.