Токовите трансформатори се използват широко в съвременната енергетика като оборудване за промяна на различни електрически параметри в подобни при запазване на основните стойности. Работата на оборудването се основава на закона за индукцията, който е от значение за магнитни и електрически полета, които се променят синусоидално. Трансформаторът преобразува първичната стойност на тока в съответствие с модула и предаването на ъгъла пропорционално на оригиналните данни. Изисква се избор на оборудване въз основа на обхвата на използване на устройствата и броя на свързаните консуматори.
Съдържание
Какво е токов трансформатор?
Това оборудване се използва в промишлеността, градските комуникации и инженерните мрежи, в производството и в други области за подаване на ток с определени физически параметри.Напрежението се подава към завоите на първичната намотка, където в резултат на действието на магнитното излъчване се образува променлив ток. Същото излъчване преминава през останалите завои, поради което силите на ЕМП се движат и когато вторичните завои са накъсо или когато са свързани към електрическа верига, в системата се появява вторичен ток.
Съвременните токови трансформатори ви позволяват да преобразувате енергия с такива параметри, че използването й не позволява увреждане на оборудването, което работи върху него. В допълнение, те позволяват измерване на повишени натоварвания с максимална безопасност за оборудването и персонала, тъй като завоите на първичния и вторичния ред са надеждно изолирани един от друг.
Предназначение на трансформаторите
Много е лесно да се определи защо е необходим токов трансформатор: обхватът включва всички индустрии, в които се преобразуват енергийните количества. Тези устройства са сред спомагателното оборудване, което се използва паралелно с измервателни уреди и релета при създаване на AC верига. В тези случаи трансформаторите преобразуват енергията за по-удобно декодиране на параметри или свързване на оборудване с различни характеристики в една верига.
Те също така разграничават измервателната функция на трансформаторите: те служат за стартиране на електрически вериги с повишено напрежение, към които е необходимо да се свържат измервателни уреди, но не е възможно да се направи това директно. Основната задача на такива трансформатори е да прехвърлят получената информация за текущите параметри към инструментите за измерване на манипулации, които са свързани към вторичната намотка.Оборудването също така позволява да се контролира токът във веригата: при използване на реле и достигане на максималните параметри на тока се активира защита, която изключва оборудването, за да се избегне изгаряне и увреждане на персонала.
Принцип на действие
Работата на такова оборудване се основава на закона за индукция, според който напрежението влиза в първичните завои и токът преодолява създаденото съпротивление на намотката, което причинява образуването на магнитен поток, предаван към магнитната верига. Потокът върви в перпендикулярна посока спрямо тока, което минимизира загубите и когато пресича завоите на вторичната намотка, се активира силата на ЕМП. В резултат на неговото влияние в системата се появява ток, който е по-силен от съпротивлението на намотката, докато напрежението на изхода на вторичните завои намалява.
По този начин най-простият дизайн на трансформатора се състои от метално ядро и двойка намотки, които не са свързани помежду си и са направени като проводник с изолация. В някои случаи товарът отива само към първичните, а не към вторичните завои: това е така нареченият режим на празен ход. Ако, от друга страна, към вторичната намотка е свързано оборудване, което консумира енергия, през завоите преминава ток, който създава електродвижеща сила. Параметрите на EMF се определят от броя на завоите. Съотношението на електродвижещата сила за първичните и вторичните завои е известно като коефициент на трансформация, изчислен от съотношението на техния брой. Можете да регулирате напрежението за крайния консуматор на енергия, като промените броя на завоите на първичната или вторичната намотка.
Класификация на токови трансформатори
Има няколко вида такова оборудване, които са разделени по редица критерии, включително предназначение, метод на инсталиране, брой етапи на преобразуване и други фактори. Преди да изберете токов трансформатор, трябва да вземете предвид следните параметри:
- Назначаване. Според този критерий се разграничават измервателни, междинни и защитни модели. Така че устройствата от междинен тип се използват при свързване на устройства за изчислителни действия в системи за релейна защита и други вериги. Отделно се отличават лабораторните трансформатори, които осигуряват повишена точност на индикаторите, имат голям брой коефициенти на преобразуване.
- Метод на монтаж. Има трансформатори за външен и вътрешен монтаж: те не само изглеждат различно, но и имат различни показатели за устойчивост на външни влияния (например устройствата за външна употреба са защитени от валежи и температурни промени). Разграничават се също надземни и преносими трансформатори; последните имат относително малка маса и размери.
- Тип намотка. Трансформаторите са едно- и многооборотни, намотка, прът, шина. Както първичната, така и вторичната намотка могат да се различават, като разликите се отнасят и до изолацията (суха, порцелан, бакелит, масло, смес и др.).
- Нивото на стъпките на трансформация. Оборудването може да бъде едно- и двустепенно (каскадно), границата на напрежението от 1000 V може да бъде минимална или, напротив, максимална.
- Дизайн. Според този критерий се разграничават два вида токови трансформатори - маслени и сухи.В първия случай намотката и магнитната верига са в контейнер, съдържащ специална маслена течност: тя играе ролята на изолация и ви позволява да контролирате работната температура на средата. Във втория случай охлаждането става по въздух, такива системи се използват в промишлени и жилищни сгради, тъй като маслените трансформатори не могат да бъдат монтирани вътре поради повишена опасност от пожар.
- Тип напрежение. Трансформаторите могат да бъдат понижаващи и повишаващи: в първия случай напрежението на първичните завои се намалява, а във втория се увеличава.
- Друг вариант за класификация е изборът на токов трансформатор по мощност. Този параметър зависи от предназначението на оборудването, броя на свързаните консуматори, техните свойства.
Параметри и характеристики
При избора на такова оборудване е необходимо да се вземат предвид основните технически параметри, които влияят върху обхвата на приложения и цената. Основни качества:
- Номинално натоварване или мощност: изборът по този критерий може да се извърши с помощта на сравнителна таблица на характеристиките на трансформатора. Стойността на параметъра определя други характеристики на тока, тъй като е строго нормализирана и служи за определяне на нормалната работа на оборудването в избрания клас на точност.
- Номинален ток. Този индикатор определя периода, през който устройството може да функционира без прегряване до критични температури. В трансформаторното оборудване, като правило, има солиден резерв по отношение на нивото на нагряване, с претоварване до 18-20%, работата се извършва в нормален режим.
- Волтаж.Индикаторът е важен за качеството на изолацията на намотката, осигурява безпроблемната работа на оборудването.
- Грешка. Това явление възниква поради влиянието на магнитния поток, процентът на грешка е разликата между точните данни на първичния и вторичния ток. Увеличаването на магнитния поток в ядрото на трансформатора допринася за пропорционално увеличаване на грешката.
- Коефициентът на трансформация, който е съотношението на тока в първичния и вторичния завой. Реалната стойност на коефициента се различава от номиналната стойност със сума, равна на степента на загубите при преобразуване на енергия.
- Ограничаващата кратност, изразена по отношение на първичния ток в реална форма към номиналната стойност.
- Множеството на тока, който се появява в завоите на вторичния тип намотка.
Ключовите данни на токовия трансформатор се определят от еквивалентната схема: тя ви позволява да изучавате характеристиките на оборудването в различни режими, от празен ход до пълно натоварване.
Основните индикатори са посочени върху тялото на устройството под формата на специална маркировка. Може също да съдържа данни за начина на повдигане и монтиране на оборудването, предупредителна информация за повишено напрежение на вторичните завои (над 350 волта), информация за наличието на заземителна подложка. Маркировката на енергийния преобразувател се нанася под формата на стикер или с боя.
Възможни неизправности
Както всяко друго оборудване, трансформаторите се повреждат от време на време и изискват квалифициран сервиз с диагностика. Преди да проверите устройството, трябва да знаете какви са повредите, какви признаци отговарят на тях:
- Неравномерен шум вътре в кутията, пукане.Това явление обикновено показва счупване на заземителния елемент, припокриване на корпуса от завои на намотката или отслабване на натискането на листовете, използвани за магнитната верига.
- Твърде силно нагряване на корпуса, увеличаване на силата на тока от страна на потреблението. Проблемът може да бъде причинен от късо съединение на намотката поради износване или механично увреждане на изолационния слой, чести претоварвания в резултат на късо съединение.
- Пукнатини в изолатори, плъзгащи се разряди. Те се появяват, когато производствен дефект не е идентифициран преди началото на експлоатацията, отливка на чужди предмети и припокриване между въвеждането на фази с различни стойности.
- Емисии на масло, по време на които се разрушава мембраната на изпускателната структура. Проблемът се обяснява с междинно късо съединение поради износване на изолацията, понижаване на нивото на маслото, спадане на напрежението или появата на свръхтокове при преминаване на късо съединение.
- Течове на масло от уплътнения или трансформаторни кранове. Основните причини са некачествено заваряване на възли, лошо уплътнение, разрушаване на уплътнения или незалепени клапанни тапи.
- Включване на релето за защита на газ. Това явление възниква, когато маслото се разлага, което възниква поради късо съединение на намотката, отворена верига, изгаряне на контактите на превключващото устройство или в случай на късо съединение към корпуса на трансформатора.
- Изключване на релето за защита на газ. Проблемът е причинен от активното разлагане на маслената течност в резултат на затваряне на повърхността, пренапрежение на вътрешната или външната част или поради т. нар. "стоманен пожар".
- Задействана диференциална защита. Тази неизправност се появява, когато има повреда на корпуса на входа, когато има припокриване между фазите или в други случаи.
За да се увеличи максимално ефективността на функционалността на устройството, е необходимо редовно да се извършва проверка с помощта на термовизор: оборудването позволява диагностициране на намаляване на качеството на контактите и намаляване на работната температура. По време на проверката специалистите извършват следния набор от манипулации:
- Отчитане на напрежението и тока.
- Проверка на натоварването с помощта на външен източник.
- Определяне на параметри в работната схема.
- Изчисляване на коефициента на трансформация, сравнение и анализ на показателите.
Изчисляване на трансформатора
Основният принцип на работа на това устройство се определя от формулата U1/U2=n1/n2, чиито елементи се декодират, както следва:
- U1 и U2 са напрежението на първичния и вторичния завой.
- n1 и n2 - техният брой на намотките съответно на първичния и вторичния тип.
За да се определи площта на напречното сечение на сърцевината, се използва друга формула: S=1,15*√P, в който мощността се измерва във ватове, а площта се измерва в квадратни сантиметри. Ако сърцевината, използвана в оборудването, има формата на буквата W, индексът на сечението се изчислява за средния прът. При определяне на завоите в намотката на първичното ниво се използва формулата n=50*U1/S, докато компонент 50 не е неизменен, при изчисления за предотвратяване на възникването на електромагнитни смущения се препоръчва вместо него да се зададе стойност 60. Друга формула е d=0,8*√I, в което d е напречното сечение на проводника, а I е индикаторът за сила на тока; използва се за изчисляване на диаметъра на кабела.
Цифрите, получени по време на изчисленията, се коригират до закръглени стойности (например, изчислената мощност от 37,5 W се закръгля до 40). Закръгляването е разрешено само нагоре.Всички тези формули се използват за избор на трансформатори, работещи в мрежа от 220 волта; при конструиране на високочестотни линии се използват други параметри и методи за изчисление.
Подобни статии:
