Στα κυκλώματα AC, χρησιμοποιούνται συχνά ηλεκτρικές μηχανές που ονομάζονται μετασχηματιστές. Όλα έχουν σχεδιαστεί για να μετατρέπουν την τιμή του ρεύματος, αλλά οι εργασίες ταυτόχρονα μπορεί να είναι εντελώς διαφορετικές. Επομένως, στην ηλεκτρική μηχανική, υπάρχουν έννοιες όπως μετασχηματιστής ρεύματος (CT), τάση (VT) και μετασχηματιστής ισχύος (TC). Οποιοδήποτε από αυτά θα λειτουργήσει μόνο με τη σωστή σύνδεση των περιελίξεων του μετασχηματιστή.
Τι είναι ένας μετασχηματιστής ρεύματος
Οι μετασχηματιστές ρεύματος είναι ηλεκτρικές συσκευές που χρησιμοποιούνται σε κυκλώματα υψηλού ρεύματος για την πραγματοποίηση ασφαλών μετρήσεων ρεύματος, καθώς και για τη σύνδεση προστατευτικών συσκευών με χαμηλή εσωτερική αντίσταση.
Δομικά, τέτοιες συσκευές είναι μετασχηματιστές χαμηλής ισχύος που συνδέονται σε σειρά στο κύκλωμα του ηλεκτρικού εξοπλισμού, όπου υπάρχει ένα επίπεδο μέσης και υψηλής τάσης. Οι μετρήσεις λαμβάνονται στο δευτερεύον κύκλωμα του οργάνου.
Τα πρότυπα για μετασχηματιστές ρεύματος τυποποιούν τέτοιους τεχνικούς δείκτες συσκευών:
- Αναλογία μετασχηματισμού.
- Φάσηshift.
- Αντοχή μονωτικού υλικού.
- Η τιμή της ικανότητας φόρτωσης στο δευτερεύον.
- Επισημάνσεις τερματικών.
Ο κύριος κανόνας που πρέπει να θυμάστε κατά τη συναρμολόγηση του διαγράμματος σύνδεσης των περιελίξεων του μετασχηματιστή ρεύματος είναι το απαράδεκτο ρελαντί στο δευτερεύον κύκλωμα. Με βάση αυτό, μπορείτε να επιλέξετε τους ακόλουθους τρόπους λειτουργίας για το TT:
- Σύνδεση αντίστασης φορτίου.
- Λειτουργία βραχυκυκλώματος (βραχυκύκλωμα).
Τι είναι ένας μετασχηματιστής τάσης
Μια ξεχωριστή ομάδα μετασχηματιστών που χρησιμοποιείται σε δίκτυα εναλλασσόμενου ρεύματος με τάσεις πάνω από 380 V. Το κύριο καθήκον των συσκευών είναι η παροχή ρεύματος σε όργανα μέτρησης (IP), κυκλώματα προστασίας ρελέ και γαλβανική απομόνωση εξοπλισμού από γραμμές υψηλής τάσης για την ασφάλεια του προσωπικού συντήρησης.
Η σχεδίαση του HP δεν διαφέρει ουσιαστικά από το TS. Μειώνουν την τάση στα 100 V, η οποία παρέχεται ήδη στην IP. Οι κλίμακες οργάνων βαθμονομούνται λαμβάνοντας υπόψη τον λόγο μετασχηματισμού της μετρούμενης τάσης στο πρωτεύον τύλιγμα.
Τι είναι ένας μετασχηματιστής ισχύος
Οι κύριες ηλεκτρικές μηχανές που χρησιμοποιούνται στους υποσταθμούς και στο σπίτι είναι μετασχηματιστές ισχύος. Λειτουργούν ως μετατροπείς τάσης μιας τιμής στην άλλη, διατηρώντας παράλληλα το σχήμα του ηλεκτρικού σήματος. Υπάρχουν ηλεκτρικές μηχανές που υποχωρούν και ανεβαίνουν.
Οι TS είναι τριφασικοί και μονοφασικοί για δύο ή τρεις περιελίξεις. Τα τριφασικά χρησιμοποιούνται συνήθως για την ανακατανομή ενέργειας σε ισχυρά ηλεκτρικάδίκτυα, μονοφασικά μπορούν να βρεθούν σε οποιονδήποτε οικιακό εξοπλισμό, όπως τροφοδοτικά.
Διαγράμματα σύνδεσης περιέλιξης CT
Υπάρχουν τέτοια βασικά σχήματα για τη σύνδεση των δευτερευουσών περιελίξεων ενός μετασχηματιστή ρεύματος κατά την τροφοδοσία συσκευών προστατευτικού ρελέ:
- Σχέδιο ενός αστεριού. Σε αυτή την περίπτωση, οι μετασχηματιστές ρεύματος ενεργοποιούνται σε όλες τις γραμμές ισχύος. Οι δευτερεύουσες περιελίξεις τους συνδέονται με ένα κύκλωμα αστεριού με περιελίξεις ρελέ. Όλοι οι ακροδέκτες CT της ίδιας τιμής πρέπει να συγκλίνουν στο σημείο μηδέν. Σύμφωνα με αυτό το σχήμα, ένα ρελέ θα αντιδράσει σε βραχυκύκλωμα (βραχυκύκλωμα) οποιασδήποτε φάσης. Εάν συμβεί βραχυκύκλωμα στο δίαυλο γείωσης, τότε ένα ρελέ θα λειτουργήσει στο αστέρι (στο καλώδιο μηδέν).
- Σχέδιο για τη σύνδεση των περιελίξεων του μετασχηματιστή σε ένα ημιτελές αστέρι. Αυτή η επιλογή περιλαμβάνει την εγκατάσταση ενός CT όχι σε όλες τις φάσεις, μόνο σε δύο. Οι δευτερεύουσες περιελίξεις συνδέονται επίσης με το ρελέ αστεριού. Ένα τέτοιο σχήμα είναι αποτελεσματικό μόνο όταν βραχυκυκλώνεται μεταξύ των φάσεων. Εάν η φάση βραχυκυκλωθεί στο μηδέν (όπου δεν είχε εγκατασταθεί ο CT), το σύστημα προστασίας δεν θα λειτουργήσει.
- Διάγραμμα σε μετασχηματιστές, αστέρι σε ρελέ. Εδώ, οι CT συνδέονται σε σειρά με ένα τρίγωνο με τους αντίθετους ακροδέκτες των δευτερευουσών περιελίξεων. Οι κορυφές αυτού του τριγώνου πηγαίνουν στις ακτίνες του αστεριού, όπου είναι εγκατεστημένο το ρελέ. Χρησιμοποιείται για τέτοιους τύπους συστημάτων προστασίας όπως η απομακρυσμένη και η διαφορική.
- ΣχέδιοΣυνδέσεις CT σύμφωνα με την αρχή της διαφοράς δύο φάσεων. Το κύκλωμα αντιδρά μόνο σε βραχυκυκλώματα φάσης-φάσης με την απαιτούμενη ευαισθησία.
- Κύκλωμα φιλτραρίσματος ρεύματος μηδενικής ακολουθίας.
Διαγράμματα καλωδίωσης για περιελίξεις μετασχηματιστή τάσης
Όσον αφορά τα VT, όταν τροφοδοτούν εξοπλισμό προστασίας ρελέ και μέτρησης, χρησιμοποιούν τόσο την τάση φάσης προς φάση όσο και την τάση γραμμής (μεταξύ φάσης και γείωσης). Τα πιο συχνά χρησιμοποιούμενα σχήματα βασίζονται στην αρχή ενός ανοιχτού τριγώνου και ενός ημιτελούς αστεριού.
Χρησιμοποιείται ένα τρίγωνο όταν χρειάζονται δύο ή τρεις τάσεις φάσης προς φάση, ένα αστέρι όταν συνδέετε τρία VT, εάν χρησιμοποιούνται ταυτόχρονα φάσεις και γραμμικές τάσεις για μετρήσεις και προστασία.
Για ηλεκτρικές συσκευές με δύο επιπλέον δευτερεύουσες περιελίξεις, χρησιμοποιείται ένα κύκλωμα μεταγωγής, όπου οι κύριες περιελίξεις του πρωτεύοντος και δευτερεύοντος σκοπού συνδέονται με ένα αστέρι. Με τη βοήθεια ενός ανοιχτού τριγώνου, συναρμολογούνται πρόσθετες περιελίξεις. Με αυτό το κύκλωμα, μπορείτε να πάρετε την τάση της 0-ης ακολουθίας για την απόκριση του συστήματος ρελέ σε βραχυκύκλωμα σε ένα κύκλωμα με γειωμένο καλώδιο.
Διαγράμματα καλωδίωσης για περιελίξεις μετασχηματιστών ισχύος
Για τριφασικά δίκτυα, υπάρχουν τρία κύρια σχήματα για τη σύνδεση των περιελίξεων των μετασχηματιστών ισχύος. Κάθε ένας από τους τρόπους μιας τέτοιας σύνδεσης έχει τη δική του επίδραση στον τρόπο λειτουργίας του μετασχηματιστή.
Σύνδεση αστεριού είναι όταν υπάρχει ένα κοινό σημείο ένωσης των αρχών ή των άκρων όλων των περιελίξεων (σημείο μηδέν). Εδώ είναι το εξήςμοτίβο:
- Τα ρεύματα φάσης και γραμμής έχουν την ίδια τιμή.
- Η τάση φάσης (μεταξύ φάσης και ουδέτερου) είναι μικρότερη από τη γραμμική τάση (μεταξύ φάσεων) κατά την τετραγωνική ρίζα του 3.
Όσον αφορά τις περιελίξεις υψηλής (HV), μεσαίας (SN) και χαμηλής (LV) τάσης, τα σχήματα χρησιμοποιούνται συχνότερα:
- Συνδέστε τις περιελίξεις HV με ένα αστέρι, οδηγώντας το καλώδιο από το σημείο μηδέν για αύξηση και μείωση Τ οποιασδήποτε ισχύος.
- Οι περιελίξεις CH συνδέονται με τον ίδιο τρόπο.
- Οι περιελίξεις HV σπανίως συνδέονται με αστέρι για μετασχηματιστές κατεβάσματος, αλλά όταν το κάνουν, το ουδέτερο καλώδιο βγαίνει προς τα έξω.
Τριγωνική σύνδεση περιλαμβάνει τη σύνδεση του μετασχηματιστή σε σειρά σε ένα κύκλωμα όπου η αρχή της μιας περιέλιξης έχει επαφή με το άκρο της άλλης, η αρχή της άλλης με το τέλος του το τελευταίο και η αρχή του τελευταίου με το τέλος του πρώτου. Από τις κορυφές του τριγώνου υπάρχουν έξοδοι ηλεκτρισμού. Σε ένα τέτοιο σχήμα σύνδεσης για τις περιελίξεις ενός μετασχηματιστή τριών φάσεων, υπάρχει ένα σχέδιο:
- Οι τάσεις φάσης και γραμμής έχουν την ίδια τιμή.
- Τα ρεύματα φάσης είναι μικρότερα από τα γραμμικά ρεύματα κατά την τετραγωνική ρίζα του 3.
Σε ένα τρίγωνο, κατά κανόνα, οι περιελίξεις LV οποιουδήποτε τριφασικού T με βήμα προς τα κάτω και ανοδική τάση συνδέονται με δύο, τρεις περιελίξεις, καθώς και με ισχυρές μονοφασικές περιελίξεις συναρμολογημένες σε ομάδες. Για HV και MV, η σύνδεση δέλτα δεν χρησιμοποιείται συνήθως.
Σύνδεση ζιγκ-ζαγκ-αστέρι χαρακτηρίζεται από την ευθυγράμμιση της μαγνητικής ροής στις φάσεις του μετασχηματιστή, εάν το φορτίο σε αυτές στις δευτερεύουσες περιελίξεις είναι άνισα κατανεμημένο.
Σχέδια και ομάδες για τη σύνδεση περιελίξεων μετασχηματιστή
Εκτός από τα σχήματα σύνδεσης, υπάρχουν ομάδες, οι οποίες νοούνται ως τίποτα περισσότερο από μια μετατόπιση των διανυσματικών κατευθύνσεων του γραμμικού EMF των πρωτευόντων περιελίξεων σε σχέση με την ηλεκτροκινητική δύναμη στις δευτερεύουσες περιελίξεις. Αυτές οι γωνιακές αποκλίσεις μπορεί να ποικίλουν εντός 360 μοιρών. Οι παράγοντες που καθορίζουν την ομάδα είναι:
- Η φορά των στροφών της περιέλιξης.
- Η μέθοδος τοποθέτησης στον πυρήνα του πηνίου.
Για τη διευκόλυνση του καθορισμού ομάδων, υιοθετήσαμε μια ωριαία γωνιακή μέτρηση διαιρεμένη με 30 μοίρες. Επομένως, υπήρχαν 12 ομάδες (από 0 έως 11). Με όλα τα βασικά σχήματα σύνδεσης περιελίξεων μετασχηματιστή, είναι δυνατές όλες οι μετατοπίσεις κατά γωνία πολλαπλάσιο των 30 μοιρών.
Ποια είναι η τρίτη αρμονική για
Στην ηλεκτρική μηχανική υπάρχει η έννοια του ρεύματος μαγνήτισης. Είναι αυτός που σχηματίζει την ηλεκτροκινητική δύναμη (EMF). Η μορφή ενός τέτοιου ρεύματος δεν είναι ημιτονοειδής, καθώς υπάρχουν υψηλότερες αρμονικές συνιστώσες εδώ. Η τρίτη αρμονική είναι υπεύθυνη για τη μετάδοση της καμπύλης τάσης φάσης χωρίς παραμόρφωση (μια παραμορφωμένη μορφή είναι ανεπιθύμητη για τη λειτουργία του εξοπλισμού).
Για να λάβετε την τρίτη αρμονική, απαραίτητη προϋπόθεση είναι μια σύνδεση δέλτα τουλάχιστον μιας περιέλιξης. Εάν το σχέδιο σύνδεσης περιέλιξης μετασχηματιστή αστέρα-αστέρα ληφθεί ως βασικό, για παράδειγμα, σε μετασχηματιστές με δύο περιελίξεις, είναι αδύνατο να ληφθεί η τρίτη αρμονική χωρίς πρόσθετη τεχνική παρέμβαση. Στη συνέχεια, η τρίτη περιέλιξη τυλίγεται στον μετασχηματιστή, ο οποίος συνδέεται σε τρίγωνο, μερικές φορές χωρίς καλώδια.
