Prúdový transformátor

Prúdový transformátor je zariadenie, ktorého primárne vinutie je zapojené do série s pracovným obvodom a sekundárne vinutie sa používa na meranie. Takéto zariadenia sa používajú nielen v laboratóriách na odhad množstiev. Skutočné miesto súčasných transformátorov v blízkosti elektrární, kde pomáhajú riadiť režimy a robia úpravy procesu prevádzky zariadenia.

Ochrana a meranie s prúdovými transformátormi

Akonáhle bolo potrebné preniesť energiu na vzdialenosť.Stalo sa to v čase vývoja histórie, keď sa generátory začali nachádzať v blízkosti riek. Továrne sa nachádzali na bežných miestach: v mieste výskytu zdrojov, v blízkosti veľkých miest - zdroje práce. Ukázalo sa, že napätie 220, najmä 110 V, je neúspešné na prenos na vzdialenosť - straty rastú.Vysvetlenie - s konštantným prúdom spotreby energie sa zvyšuje, čo priamo vedie k zvýšeniu tepla generovaného v drôtoch.

Možnosť zväčšenia prierezu vodiča bola rýchlo zlikvidovaná ako príliš drahá.Potom začali používať step-up transformátory. V dôsledku toho sa zistilo, že s prijateľnou účinnosťou je možné prenášať elektrickú energiu na dlhé vzdialenosti len pri napätí desiatok kilovoltov. Je zrejmé, že na ovládanie je potrebná veľa energie.Časť následkov pretrhnutia fázových drôtov elektrických vedení:

1. Smrť ľudí, ktorí majú problém opraviť a náhodne sa ocitli na mieste.
2. Porucha trojfázových motorov.
3. Výbušné a horľavé situácie.

V priebehu roka predstavuje úsek 100 km 380 V prenosovej linky 40 až 50 nehôd, 40% pre prerušenie fázového drôtu. V priebehu eliminácie abnormálnych situácií umierajú 4-5 ľudia. Nadzemné vedenia sú nespoľahlivé, avšak v súčasnosti je to najlepší spôsob prenosu elektrickej energie na vzdialenosť, ktorá si vyžaduje kontrolné a ochranné opatrenia. Okrem toho sa používajú prúdové transformátory v meracích prístrojoch. Napríklad v tandeme s trojfázovými meračmi napätia.

Klasifikácia prúdových transformátorov

Prúdové transformátory sú zvyčajne klasifikované:

• Podľa druhu prúdu. Namerané napätie sa mení podľa typu. Pri meraniach v obvode DC sa používa strihanie signálu do impulzov. Priama transformácia nie je možná:

1. pre striedavý prúd;
2. pre DC.

• Do cieľa. Už sme povedali, že pre merania sa často používajú prúdové transformátory( napríklad kWh).Call systémy, kde je potrebné chrániť personál, aby zlepšil bezpečnosť.Samozrejme, techniky sa používajú na lokalizáciu a elimináciu núdzových situácií: meranie

1. ;Ochrana
2. .

• Podľa typu konverzie. Regulátory alebo merače pracujú s prúdom alebo napätím. Preto sa vyrábajú tieto transformátory: prúdový prúd

1. ;
2. prúdové napätie.

• Prostredníctvom prezentácie informácií: analóg

1. ;
2. digitálny.

• Podľa typu inštalácie:

1. pre vnútorné použitie;
2. pre práce na voľnom priestranstve( podľa GOST 15150 kategória umiestnenia 1);
3. vložený;
4. špeciálne.

• Inštalácia: referencia

1. ( inštalácia v rovine);Kontrolné body
2. ( hlavne vstupné zariadenia do budovy);Vložená
3. ( niekedy bez primárneho vinutia, predstavuje magnetické jadro, ktoré sa nosí na izolácii jadra nesúceho prúd): zbernica( umiestnená na výkonovej zbernici);odnímateľné( magnetické jadro pozostáva z dvoch častí, skrutkované spolu).

• Podľa počtu transformačných pomerov. Podľa GOST sa rozlišuje niekoľko stresov, ktoré sa od seba navzájom líšia. Na prepojenie s rovnakými riadiacimi zariadeniami je potrebné zmeniť pomer transformácie:

1. s jedným transformačným pomerom;
2. s viacerými pomermi transformácie;

• Podľa počtu stupňov transformácie. Nie je vždy možné dosiahnuť prijateľnú úroveň signálu pomocou jedinej transformácie. Potom je potrebné opakovane zvyšovať a znižovať počet vinutia, znižovanie alebo zvyšovanie:

1. jednostupňový;Kaskádovanie
2. .

• Podľa konštrukcie primárneho vinutia:

1. jednootáčkový: s vlastným primárnym vinutím( primárne vinutie je obdĺžnikové alebo guľaté alebo tvaru U);bez vlastného primárneho vinutia;
2. nogovitkovye.

• podľa druhu izolácie medzi primárnym a sekundárnym vinutím:

1. s viskóznym( vo forme zlúčenín);
2. s tvrdým( kompozitné materiály, porcelán);
3. s plynným vzduchom;
4. s kombináciou( olej a papier).

• Podľa princípu súčasnej konverzie:

1. opticko-elektronická;
2. elektromagnetické.

Návrh, v iných prípadoch a princíp činnosti, je určený napätím, pre ktoré je zariadenie určené.Prúdové transformátory sú rozdelené na dve skupiny: pre nízke napätie( do 1 kV) a vysoké( iné).Zariadenia sú veľmi špecifické.Nástroje, ktoré sú známe v prírodovednom kurze fyziky, sa podobajú iba bežným transformátorom s viacotáčkovým vinutím, ktoré sa približne podobajú zvitku.

Parametre prúdových transformátorovNiekoľko hodnôt je štandardizovaných a musíte vybrať zariadenia, ktoré môžu pracovať v pároch. Bolo povedané vyššie, že v iných prípadoch môže byť transformačný pomer zmenený a je potrebné ho použiť.

Okrem pracovného napätia zohráva úlohu aj prúd v primárnom vinutí( skúšanej siete).Je zrejmé, že so zvyšujúcim sa teplom sa zvyšuje a akonáhle časť prúdu prúdu môže spáliť.Táto požiadavka nie je relevantná pre transformátory bez primárneho vinutia. Menovitý sekundárny prúd je zvyčajne 1 alebo 5 A, ktorý slúži ako kritérium pre koordináciu so sprievodnými zariadeniami.

Vzťahuje sa na dodržiavanie odporu zaťaženia v meracom okruhu. Tam je sotva vynulovať z celkového riadku, ale musíte ovládať moment. V opačnom prípade nie je zaručená presnosť meraní.Faktor zaťaženia nie je zvyčajne nižší ako 0,8.Platí to pre meracie prístroje s induktanciou v kompozícii. GOST normalizuje hodnotu vo voltových ampéroch. Aby ste získali odpor v ohmoch, musíte rozdeliť číslo na štvorček sekundárneho prúdu.

Limitné prevádzkové režimy sa zvyčajne vyznačujú elektrodynamickým odporovým prúdom spôsobeným skratom. V pase zapíšu hodnotu, pri ktorej zariadenie bude pracovať dlhšiu dobu bez zlyhania. Pri skratových podmienkach je prúd taký silný, že začína mať mechanický účinok. Niekedy sa namiesto prúdu elektrodynamickej odolnosti uvádza jeho multiplicita na nominálnu hodnotu. Zostáva len vykonanie operácie násobenia. Zadaný parameter sa nevzťahuje na zariadenia bez primárneho vinutia.

Okrem toho sa určuje prúd tepelného odporu, ktorému transformátor odolá bez kritického prehriatia. Tento druh stability možno vyjadriť multiplicitou. Ale oni zdieľajú prúdy tepelnej stability v čase, kým zariadenie zostane neporušené:

1. One-second.
2. dve sekundy.
3. Tri sekundy.

Závislosť medzi prúdmi odporu

Na obrázku sú závislosti medzi prúdmi elektrodynamického a tepelného odporu. Teplota primárneho vinutia hliníka by nemala presiahnuť 200 stupňov Celzia, a z medi - od 250 do 300, v závislosti od typu izolácie. Pre vysokonapäťové transformátory je mechanická odolnosť štandardizovaná, určená pôsobením vetra pri rýchlosti 40 m / s( hurikán):

1. 500 N pre výrobky s menovitým napätím do 35 kV.
2. 1000 N pre výrobky s menovitým napätím od 110 do 220 kV.
3. 1500 N pre výrobky s menovitým napätím 330 kV.

Zahrnutie prúdového transformátora do obvodu a princípu činnosti

Zariadenie sa vo všeobecnosti skladá z magnetického obvodu a dvoch vinutia. Súčasný transformátor, na rozdiel od bežného, ​​sa však zapína špeciálnym spôsobom. Primárne vinutie postupne vstupuje do hlavného obvodu, kde sú umiestnené spotrebiče, sekundárny je uzavretý voči meraciemu zariadeniu alebo ochrannému relé.

Keď prúd prúdi v primárnom vinutí vnútri magnetického jadra, objaví sa pole, ktoré spôsobí odpoveď.Súčasne je v sekundárnom vinutie indukovaný prúd. Jeho pole je oproti originátorovi a výsledný tok sa rovná rozdielu medzi originálom a novo vytvoreným. Je to len niekoľko percent pôvodného a v skutočnosti je to prenosové spojenie systému. Výsledné magnetické pole prechádza pozdĺž dráhy jadra závitmi primárneho a sekundárneho vinutia, čo naznačuje, že v prvom protiprúde a v druhom emf.

Elektromotorická sila generuje sekundárny prúd, pomer primárneho prúdu závisí od pomeru počtu závitov. Toto je pomer transformácie. Sekundárny prúd zostane nezmenený a primárny prúd porastie, kým sa výsledné pole nestane rovnakem poľa pri voľnobehu. V dôsledku toho zariadenie získa dostatočne nízky odpor.

Dovoľte nám vysvetliť úplné pochopenie správania transformátora v nečinnom režime. V tomto prípade primárny prúd indukuje magnetické pole v magnetickom jadre. Prúd cirkuluje v uzavretej slučke z elektrickej ocele s malým útlmom. Jeho pôsobenie je také, že vytvorený EMF v primárnom vinutí v smere opačnom k ​​napätiu siete. Stáva sa to preto, lebo v indukčnom prúde prúd zaostáva o 90 stupňov, indukované emf sa za 90 stupňov za magnetickým poľom nachádza.

Primárne a sekundárne vinutie

Teraz si predstavte, že bolo vložené sekundárne vinutie. Výsledkom je, že energia poľa sa začne prenášať na výstup, čím sa vytvorí prúd. Zo sekundárneho vinutia sa vytvára magnetické pole v protifáze od zdroja, ktorý ho vytvoril. Kontra EMF pri vstupe klesá, spotreba začína rásť.Zvýšený prúd zvyšuje primárne magnetické pole. Proces prebieha až do dosiahnutia rovnováhy. Stane sa to, keď sa výsledné magnetické pole rovná poľa pri voľnobehu. Prístroj začne spotrebovávať viac energie, teraz systém pracuje.

Z toho, čo bolo povedané, je jasné:

1. Je zbytočné zapnúť akýkoľvek typ transformátora v pohotovostnom režime v sieti. Energia sa vynaloží len na straty v dôsledku magnetického obrátenia jadra( vírivé prúdy sa takmer netvoria kvôli špeciálnemu dizajnu vo forme dosiek izolovaných od seba).
2. Malý počet závitov v prúdových transformátoroch je potrebný na zníženie spotreby v špecifikovanom obvode na minimum. Jednotlivé kópie nemajú primárny vinutie.Čo vyzerá logicky na veľké tečúce prúdy.

Videli sme, že existuje magnetické spojenie medzi prúdmi. Názov transformátorov je celkom logický.Štruktúry ochrany proti preťaženiu( v režime skratu) a diferenciálnych obvodov, ktoré porovnávajú veľkosti prúdov fázových a neutrálnych vodičov, sú vyvinuté.V druhom prípade je určený určitý prah necitlivosti, aby obvod zodpovedal za únikové prúdy systému.

Presnosť transformátora

Uvažovaná trieda zariadení má dva typy chýb, ktoré si vyžadujú uvedenie:

1. Chyba prúdu je rozdiel medzi skutočným pomerom transformácie a nominálnym pomerom.
2. Úhlová chyba je odchýlka vektora výstupného prúdu od ideálneho prípadu( v protifáze vzhľadom na vstup).

Existujú špeciálne metódy kompenzácie týchto nevýhod. Napríklad pomocou korekcie cievky sa eliminuje aktuálna chyba. Uhol divergencie je vylúčený správnou voľbou veľkosti magnetickej indukcie v jadre.