Strömtransformatorer: enhet, funktionsprincip och typer

Strömtransformatorer används i stor utsträckning inom modern energi som utrustning för att ändra olika elektriska parametrar till liknande samtidigt som de grundläggande värdena bibehålls. Utrustningens funktion är baserad på induktionslagen, som är relevant för magnetiska och elektriska fält som förändras sinusformigt. Transformatorn transformerar det primära värdet av strömmen i enlighet med modulen och överföringen av vinkeln i proportion till originaldata. Det krävs att man väljer utrustning utifrån enheternas användningsomfång och antalet anslutna konsumenter.

Vad är en strömtransformator?

Denna utrustning används i industri, stadskommunikation och ingenjörsnätverk, i produktion och i andra områden för att förse ström med vissa fysiska parametrar.Spänning appliceras på primärlindningens varv, där, som ett resultat av magnetisk strålning, en växelström bildas. Samma strålning passerar genom de återstående varven, på grund av vilka EMF-krafterna rör sig, och när de sekundära varven kortsluts eller när de är anslutna till en elektrisk krets uppstår en sekundär ström i systemet.

Moderna strömtransformatorer låter dig omvandla energi med sådana parametrar att dess användning inte tillåter skada på utrustningen som fungerar på den. Dessutom gör de det möjligt att mäta ökade belastningar med maximal säkerhet för utrustning och personal, eftersom svängarna på de primära och sekundära raden är pålitligt isolerade från varandra.

Syftet med transformatorer

Det är ganska enkelt att avgöra varför en strömtransformator behövs: omfattningen omfattar alla industrier där energimängder omvandlas. Dessa enheter är bland den extra utrustning som används parallellt med mätinstrument och reläer när man skapar en AC-krets. I dessa fall omvandlar transformatorer energi för mer bekväm avkodning av parametrar eller för att ansluta utrustning med olika egenskaper till en krets.

De särskiljer också transformatorernas mätfunktion: de tjänar till att starta elektriska kretsar med ökad spänning, till vilken det krävs för att ansluta mätinstrument, men det är inte möjligt att göra detta direkt. Huvuduppgiften för sådana transformatorer är att överföra den mottagna informationen om de aktuella parametrarna till instrumenten för mätning av manipulationer, som är anslutna till den sekundära lindningen.Utrustningen gör det också möjligt att styra strömmen i kretsen: när man använder ett relä och når de maximala strömparametrarna, aktiveras skydd som stänger av utrustningen för att undvika utbrändhet och skada på personal.

Funktionsprincip

Driften av sådan utrustning är baserad på induktionslagen, enligt vilken spänning kommer in i de primära varven och strömmen övervinner lindningsmotståndet som skapas, vilket orsakar bildandet av ett magnetiskt flöde som överförs till den magnetiska kretsen. Flödet går i en vinkelrät riktning i förhållande till strömmen, vilket minimerar förlusterna, och när det korsar sekundärlindningens varv aktiveras EMF-kraften. Som ett resultat av dess inflytande uppträder en ström i systemet, som är starkare än spolens motstånd, medan spänningen vid utgången av de sekundära varven minskar.

Den enklaste konstruktionen av en transformator består alltså av en kärna av metall och ett par lindningar som inte är anslutna till varandra och tillverkade som tråd med isolering. I vissa fall går lasten bara till det primära, och inte de sekundära svängarna: detta är det så kallade viloläget. Om däremot utrustning som förbrukar energi kopplas till sekundärlindningen, går en ström genom varven, vilket skapar en elektromotorisk kraft. EMF-parametrarna bestäms av antalet varv. Förhållandet mellan den elektromotoriska kraften för de primära och sekundära varven är känt som transformationsförhållandet, beräknat från förhållandet mellan deras antal. Du kan reglera spänningen för slutkonsumenten av energi genom att ändra antalet varv på primär- eller sekundärlindningen.

Klassificering av strömtransformatorer

Det finns flera typer av sådan utrustning, som är uppdelade enligt ett antal kriterier, inklusive syfte, installationsmetod, antal konverteringssteg och andra faktorer. Innan du väljer en strömtransformator måste du överväga dessa parametrar:

• Utnämning. Enligt detta kriterium särskiljs mät-, mellan- och skyddsmodeller. Så, enheter av en mellantyp används vid anslutning av enheter för beräkningsåtgärder i reläskyddssystem och andra kretsar. Separat särskiljs laboratorietransformatorer, som ger ökad noggrannhet av indikatorer, har ett stort antal omvandlingsfaktorer.
• Installationsmetod. Det finns transformatorer för extern och intern installation: de ser inte bara olika ut, utan har också olika indikatorer på motstånd mot yttre påverkan (till exempel är enheter för utomhusbruk skyddade från nederbörd och temperaturförändringar). Överliggande och bärbara transformatorer särskiljs också; de senare har en relativt liten massa och dimensioner.
• Lindningstyp. Transformatorer är enkel- och flervarv, spole, stång, samlingsskena. Både de primära och sekundära lindningarna kan skilja sig åt, och skillnaderna hänför sig också till isolering (torr, porslin, bakelit, olja, blandning, etc.).
• Nivån på transformationssteg. Utrustningen kan vara en- och tvåstegs (kaskad), spänningsgränsen på 1000 V kan vara minimal eller tvärtom maximal.
• Design. Enligt detta kriterium särskiljs två typer av strömtransformatorer - olja och torr.I det första fallet är lindningen och magnetkretsen i en behållare som innehåller en speciell oljig vätska: den spelar rollen som isolering och låter dig styra mediets driftstemperatur. I det andra fallet sker kylning med luft, sådana system används i industri- och bostadshus, eftersom oljetransformatorer inte kan installeras inuti på grund av ökad brandrisk.
• Spänningstyp. Transformatorer kan stegas ned och stegas upp: i det första fallet minskas spänningen på de primära varven och i det andra ökar den.
• Ett annat klassificeringsalternativ är valet av strömtransformator med effekt. Denna parameter beror på syftet med utrustningen, antalet anslutna konsumenter, deras egenskaper.

Parametrar och egenskaper

När du väljer sådan utrustning är det nödvändigt att ta hänsyn till de viktigaste tekniska parametrarna som påverkar utbudet av applikationer och kostnad. Huvudegenskaper:

• Märklast eller effekt: val enligt detta kriterium kan göras med hjälp av en jämförande tabell över transformatoregenskaper. Parametervärdet bestämmer andra aktuella egenskaper, eftersom det är strikt normaliserat och tjänar till att bestämma den normala driften av utrustningen i den valda noggrannhetsklassen.
• Märkström. Denna indikator bestämmer den period under vilken enheten kan fungera utan att överhettas till kritiska temperaturer. I transformatorutrustning finns det som regel en solid reserv när det gäller uppvärmningsnivån, med en överbelastning på upp till 18-20%, drift sker i normalt läge.
• Spänning.Indikatorn är viktig för kvaliteten på lindningsisoleringen, säkerställer en smidig drift av utrustningen.
• Fel. Detta fenomen uppstår på grund av påverkan av magnetiskt flöde, felfrekvensen är skillnaden mellan de exakta uppgifterna för den primära och sekundära strömmen. Ökningen av det magnetiska flödet i transformatorkärnan bidrar till en proportionell ökning av felet.
• Transformationsförhållandet, som är förhållandet mellan ström i de primära och sekundära varven. Det verkliga värdet av koefficienten skiljer sig från det nominella värdet med ett belopp som är lika med graden av förluster vid energiomvandling.
• Den begränsande multipliciteten, uttryckt i förhållande till primärströmmen i reell form till det nominella värdet.
• Mångfalden av strömmen som uppstår i varven av sekundärtypens lindning.

Nyckeldata för strömtransformatorn bestäms av motsvarande krets: det låter dig studera utrustningens egenskaper i olika lägen, från tomgång till full belastning.

Huvudindikatorerna är indikerade på enhetens kropp i form av en speciell märkning. Den kan också innehålla data om metoden för att lyfta och montera utrustning, varningsinformation om ökad spänning på de sekundära varven (över 350 volt), information om närvaron av en jordningsplatta. Märkningen av energiomvandlaren appliceras i form av ett klistermärke eller med färg.

Möjliga funktionsfel

Som all annan utrustning går transformatorer sönder då och då, och de kräver kvalificerad service med diagnostik. Innan du kontrollerar enheten måste du veta vilka haverier är, vilka tecken som motsvarar dem:

• Ojämnt ljud inuti fodralet, sprakande.Detta fenomen indikerar vanligtvis ett brott i jordningselementet, en överlappning av höljet från lindningsvarven eller en försvagning av pressningen av arken som används för magnetkretsen.
• För mycket uppvärmning av höljet, ökad strömstyrka på förbrukningssidan. Problemet kan orsakas av en lindningskortslutning på grund av slitage eller mekanisk skada på isoleringsskiktet, frekventa överbelastningar till följd av kortslutning.
• Sprickor i isolatorer, glidande utsläpp. De uppträder när ett tillverkningsfel inte identifierades innan driftstart, en gjutning av främmande föremål och en överlappning mellan inmatningen av faser med olika värden.
• Oljeemissioner under vilka membranet i avgasstrukturen förstörs. Problemet förklaras av en gränssnittskortslutning på grund av isoleringsslitage, en minskning av oljenivån, spänningsfall eller uppkomsten av överströmmar under tillståndet av en genomgående kortslutning.
• Oljeläckage från packningar eller transformatorkranar. De främsta orsakerna är svetsning av noder av dålig kvalitet, dålig tätning, förstörelse av packningar eller icke-lappade ventilpluggar.
• Slå på gasskyddsreläet. Detta fenomen uppstår när oljan sönderdelas, vilket uppstår på grund av en lindningskortslutning, en öppen krets, utbränning av kopplingsanordningens kontakter eller i händelse av en kortslutning till transformatorhuset.
• Avstängning av gasskyddsrelä. Problemet orsakas av den aktiva nedbrytningen av den oljiga vätskan som ett resultat av gränssnittsförslutning, överspänning av den inre eller yttre delen, eller på grund av den så kallade "stålbranden".
• Utlöst differentialskydd. Detta fel uppträder när det finns ett haveri på inloppshuset, när det finns en överlappning mellan faserna eller i andra fall.

För att maximera effektiviteten hos enhetens funktionalitet är det nödvändigt att regelbundet utföra verifiering med hjälp av en värmekamera: utrustningen gör det möjligt att diagnostisera en minskning av kvaliteten på kontakterna och en minskning av driftstemperaturen. Under verifieringen utför specialister följande manipulationer:

• 1. Tar spännings- och strömavläsningar.
  2. Kontrollera belastningen med en extern källa.
  3. Bestämning av parametrar i arbetsschemat.
  4. Beräkning av transformationskvoten, jämförelse och analys av indikatorer.

Beräkning av transformatorn

Den grundläggande principen för driften av denna enhet bestäms av formeln U1/U2=n1/n2, vars element är avkodade enligt följande:

• U1 och U2 är spänningen för de primära och sekundära varven.
• n1 och n2 - deras antal på lindningarna av de primära respektive sekundära typerna.

För att bestämma kärnans tvärsnittsarea används en annan formel: S=1,15*√P, där effekten mäts i watt och arean mäts i kvadratcentimeter. Om kärnan som används i utrustningen har formen av bokstaven W, beräknas sektionsindexet för mittstaven. Vid bestämning av varven i primärnivåns lindning används formeln n=50*U1/S, medan komponent 50 inte är oföränderlig, rekommenderas det att i beräkningar för att förhindra uppkomsten av elektromagnetiska störningar ställa in värdet 60 i stället för det. En annan formel är d=0,8*√Idär d är tvärsnittet av tråden och I är strömstyrkeindikatorn; den används för att beräkna kabeldiametern.

Siffrorna som erhålls under beräkningarna justeras till runda värden (till exempel avrundas den uppskattade effekten på 37,5 W upp till 40). Avrundning är endast tillåten uppåt.Alla dessa formler används för att välja transformatorer som fungerar i ett 220 volts nätverk; vid konstruktion av högfrekventa linjer används andra parametrar och beräkningsmetoder.

Liknande artiklar: