Οι μετασχηματιστές διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στην ηλεκτρική μηχανική, εκτελώντας τις λειτουργίες μετασχηματισμού, απομόνωσης, μέτρησης και προστασίας. Μία από τις πιο κοινές εργασίες συσκευών αυτού του τύπου είναι η ρύθμιση των επιμέρους παραμέτρων ρεύματος. Συγκεκριμένα, οι μετασχηματιστές τάσης (VT) μετατρέπουν την απόδοση του πρωτεύοντος δικτύου ισχύος σε βέλτιστες τιμές, από την πλευρά των καταναλωτών.
Συνολικός σχεδιασμός εξοπλισμού
Η τεχνική βάση του μετασχηματιστή σχηματίζεται από ένα ηλεκτρομαγνητικό γέμισμα που παρέχει τις λειτουργικές διαδικασίες της συσκευής. Οι διαστάσεις του εξοπλισμού μπορεί να διαφέρουν ανάλογα με τις απαιτήσεις για το φορτίο ισχύος στο κύκλωμα. Σε ένα τυπικό σχέδιο, ο μετασχηματιστής έχει συσκευές εισόδου και εξόδου ρεύματος και τα κύρια στοιχεία εργασίας εκτελούν εργασίες μετατροπής τάσης. Ένα σύνολο μονωτών, ασφάλειες και μια διάταξη προστασίας ρελέ είναι υπεύθυνα για τη διασφάλιση της αξιοπιστίας και της ασφάλειας των τεχνολογικών διεργασιών. Στο σχεδιασμό ενός σύγχρονου μετασχηματιστή χαμηλής τάσηςΠαρέχονται επίσης αισθητήρες για την καταγραφή μεμονωμένων παραμέτρων λειτουργίας, οι δείκτες των οποίων αποστέλλονται στον πίνακα ελέγχου και αποτελούν τη βάση για εντολές προς τις ρυθμιστικές αρχές. Η λειτουργία των ηλεκτρικών εξαρτημάτων από μόνη της απαιτεί παροχή ρεύματος, επομένως, σε ορισμένες τροποποιήσεις, οι μετατροπείς συμπληρώνονται με αυτόνομες πηγές ενέργειας - γεννήτριες, συσσωρευτές ή μπαταρίες.
Πυρήνες Transformer
Τα βασικά στοιχεία λειτουργίας του VT είναι οι λεγόμενοι πυρήνες (μαγνητικοί πυρήνες) και οι περιελίξεις. Τα πρώτα είναι δύο τύπων - ράβδος και πανοπλία. Για τους περισσότερους μετασχηματιστές χαμηλής συχνότητας έως 50 Hz, χρησιμοποιούνται πυρήνες ράβδων. Κατά την κατασκευή του μαγνητικού κυκλώματος, χρησιμοποιούνται ειδικά μέταλλα, τα χαρακτηριστικά των οποίων καθορίζουν τις ιδιότητες λειτουργίας της δομής, για παράδειγμα, την απόδοση και το μέγεθος του ρεύματος χωρίς φορτίο. Ο πυρήνας ενός μετασχηματιστή τάσης σχηματίζεται από λεπτά φύλλα κράματος, μονωμένα μεταξύ στρωμάτων βερνικιού και οξειδίου. Ο βαθμός επιρροής των δινορευμάτων του μαγνητικού κυκλώματος θα εξαρτηθεί από την ποιότητα αυτής της μόνωσης. Υπάρχει επίσης ένα ειδικό είδος πυρήνων στοιχειοθεσίας, που σχηματίζουν δομές αυθαίρετης τομής, αλλά κοντά σε τετράγωνο σχήμα. Αυτή η διαμόρφωση σάς επιτρέπει να δημιουργείτε καθολικά μαγνητικά κυκλώματα, αλλά έχουν επίσης αδυναμίες. Επομένως, υπάρχει ανάγκη για σφιχτό σφίξιμο των μεταλλικών πλαστικών, καθώς τα μικρότερα κενά μειώνουν τον συντελεστή πλήρωσης της περιοχής εργασίας του πηνίου.
τυλίξεις μετασχηματιστή τάσης
Συνήθως χρησιμοποιούνται δύο περιελίξεις - πρωτεύον και δευτερεύον. Είναι απομονωμένα τόσο μεταξύ τους όσο και από τον πυρήνα. Το πρώτο επίπεδο περιέλιξης διακρίνεται από μεγάλο αριθμό στροφών που γίνονται με λεπτό σύρμα. Αυτό του επιτρέπει να εξυπηρετεί δίκτυα υψηλής τάσης (μέχρι 6000-10.000 V) που απαιτούνται για βασικές ανάγκες μετατροπής. Το δευτερεύον τύλιγμα έχει σχεδιαστεί για παράλληλη παροχή οργάνων μέτρησης, συσκευών ρελέ και άλλου βοηθητικού ηλεκτρικού εξοπλισμού. Κατά τη σύνδεση της περιέλιξης των μετασχηματιστών τάσης, είναι σημαντικό να λάβετε υπόψη τις σημάνσεις στους ακροδέκτες εξόδου. Για παράδειγμα, ρελέ κατεύθυνσης ισχύος, πολύμετρα, αμπερόμετρα, βαττόμετρα και διάφοροι μετρητές συνδέονται με τα πηνία μέσω της αρχής του πρωτεύοντος τυλίγματος (ονομασία Α), της τελικής γραμμής (Χ), της αρχής του δευτερεύοντος τυλίγματος (α) και του τέλος (χ). Μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί μια πρόσθετη περιέλιξη με ειδικά προθέματα στην ονομασία.
Εξαρτήματα στερέωσης και εγκαταστάσεις γείωσης
Η λίστα με τα πρόσθετα στοιχεία και τις λειτουργικές συσκευές μπορεί να διαφέρει ανάλογα με τον τύπο και τα χαρακτηριστικά του μετασχηματιστή. Για παράδειγμα, οι κατασκευές λαδιού με πρωτεύοντα δείκτη τάσης έως και 10 kV ή περισσότερο παρέχονται με εξαρτήματα για πλήρωση, αποστράγγιση και δειγματοληψία τεχνικών λιπαντικών. Για το λάδι, μια δεξαμενή παρέχεται επίσης με ακροφύσια και ρυθμιστές που ελέγχουν την ομαλή παροχή υγρού στις περιοχές-στόχους. Τα τυπικά κιτ συναρμολόγησης συνήθως περιλαμβάνουν βραχίονες με μπουλόνια, ακίδες, εξαρτήματα ρελέ, ηλεκτρικές φλάντζες από χαρτόνι, στοιχεία φλάντζας κ.λπ. Όσον αφορά τη γείωση, τότεΟι μετασχηματιστές με τάση στην κύρια περιέλιξη έως και 660 V είναι εφοδιασμένοι με σφιγκτήρες με στερέωση με σπείρωμα μπουλονιών, μπουλονιών και βιδών μεγέθους M6. Εάν ο δείκτης τάσης είναι υψηλότερος από 660 V, τότε το εξάρτημα γείωσης θα πρέπει να έχει συνδέσεις υλικού της μορφής τουλάχιστον M8.
Η αρχή λειτουργίας του TH
Οι κύριες λειτουργίες και διεργασίες της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής εκτελούνται από ένα σύμπλεγμα που περιλαμβάνει έναν μεταλλικό πυρήνα με ένα σύνολο πλακών μετασχηματιστή, πρωτεύουσες και δευτερεύουσες περιελίξεις. Η ποιότητα της συσκευής θα εξαρτηθεί από την ακρίβεια του βασικού υπολογισμού του πλάτους και της γωνίας του ρεύματος. Η αμοιβαία επαγωγή μεταξύ πολλών περιελίξεων είναι υπεύθυνη για τον μετασχηματισμό σε ένα ηλεκτρομαγνητικό πεδίο. Το εναλλασσόμενο ρεύμα σε έναν μετασχηματιστή τάσης 220 V αλλάζει συνεχώς, περνώντας από ένα μόνο τύλιγμα. Σύμφωνα με το νόμο του Faraday, μια ηλεκτροκινητική δύναμη προκαλείται μία φορά το δευτερόλεπτο. Σε ένα κλειστό σύστημα περιέλιξης, το προεπιλεγμένο ρεύμα θα ρέει μέσα από το κύκλωμα και κοντά στον μεταλλικό πυρήνα. Όσο χαμηλότερο είναι το φορτίο στη δευτερεύουσα περιέλιξη του μετασχηματιστή, τόσο πιο κοντά στην ονομαστική τιμή είναι ο πραγματικός συντελεστής μετατροπής. Η εργασία με τη σύνδεση της δευτερεύουσας περιέλιξης σε συσκευές μέτρησης θα εξαρτηθεί ιδιαίτερα από τον βαθμό μετατροπής, καθώς οι μικρότερες διακυμάνσεις φορτίου θα επηρεάσουν την ακρίβεια των μετρήσεων που εισάγονται στο κύκλωμα του οργάνου.
Τύποι μετασχηματιστών
Σήμερα, οι ακόλουθοι τύποι TN είναι πιο συνηθισμένοι:
- Μετασχηματιστής καταρράκτη - μια συσκευή στην οποία το πρωτεύον τύλιγμα χωρίζεται σε πολλά διαδοχικά τμήματα και οι περιελίξεις εξισορρόπησης και σύνδεσης είναι υπεύθυνες για τη μεταφορά ισχύος μεταξύ τους.
- Γείωση VT - μονοφασικά σχέδια, στα οποία το ένα άκρο της κύριας περιέλιξης είναι σφιχτά γειωμένο. Μπορεί επίσης να είναι τριφασικοί μετασχηματιστές τάσης με γειωμένο ουδέτερο από το πρωτεύον τύλιγμα.
- Unearthed VT - μια συσκευή με πλήρη μόνωση περιέλιξης με παρακείμενα εξαρτήματα.
- VT δύο περιελίξεων - μετασχηματιστές με μία δευτερεύουσα περιέλιξη.
- Τα VT τριών περιελίξεων είναι μετασχηματιστές που, εκτός από το πρωτεύον τύλιγμα, έχουν επίσης μια κύρια και πρόσθετη δευτερεύουσα περιέλιξη.
- Capacitive VT - σχέδια που χαρακτηρίζονται από την παρουσία χωρητικών διαχωριστών.
Χαρακτηριστικά των ηλεκτρονικών VTs
Σύμφωνα με τους κύριους μετρολογικούς δείκτες, αυτός ο τύπος μετασχηματιστών διαφέρει ελάχιστα από τις ηλεκτρικές συσκευές. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι και στις δύο περιπτώσεις χρησιμοποιείται το παραδοσιακό κανάλι μετατροπής. Τα κύρια χαρακτηριστικά των ηλεκτρονικών μετασχηματιστών είναι η απουσία μόνωσης υψηλής τάσης, η οποία τελικά συμβάλλει σε υψηλότερο τεχνικό και οικονομικό αποτέλεσμα από τη λειτουργία του εξοπλισμού. Σε δίκτυα υψηλής τάσης με κύρια τάση μετασχηματιστή τάσης έως 660 V, ο μετατροπέας συνδέεται με το κεντρικό δίκτυο με γαλβανικό τρόπο. Οι πληροφορίες σχετικά με το μετρούμενο ρεύμα μεταδίδονται με υψηλό δυναμικό, όπως συμβαίνει με έναν μετατροπέα αναλογικού σε ψηφιακό με οπτική έξοδο. Ωστόσοοι διαστάσεις και το βάρος των ηλεκτρονικών μοντέλων είναι τόσο μικρά που καθιστούν δυνατή την εγκατάσταση μονάδων μετασχηματιστή στην υποδομή συρμάτινων λεωφορείων υψηλής τάσης ακόμη και χωρίς σύνδεση πρόσθετων μονωτών και υλικού τοποθέτησης.
Προδιαγραφές μετασχηματιστή
Η κύρια τεχνική και λειτουργική τιμή είναι το δυναμικό τάσης. Στην κύρια περιέλιξη, μπορεί να φτάσει τα 100 kV, αλλά ως επί το πλείστον αυτό ισχύει για βιομηχανικούς σταθμούς μεγάλου μεγέθους που περιέχουν πολλές μονάδες μετατροπής. Κατά κανόνα, δεν υποστηρίζονται περισσότερα από 10 kV στο πρωτεύον τύλιγμα. Ένας μετασχηματιστής τάσης για μονοφασικά δίκτυα με γειωμένο ουδέτερο λειτουργεί στα 100 V. Όσο για τη δευτερεύουσα περιέλιξη, οι ονομαστικοί δείκτες τάσης είναι 24-45 V κατά μέσο όρο. Και πάλι, σε αυτά τα κυκλώματα εξυπηρετούνται συσκευές μέτρησης χαμηλής ενέργειας, οι οποίες δεν απαιτούν μεγάλο φορτίο ισχύος. Ωστόσο, οι δευτερεύουσες περιελίξεις έχουν μερικές φορές υψηλά δυναμικά άνω των 100 V σε τριφασικά δίκτυα. Επίσης, κατά την αξιολόγηση των χαρακτηριστικών ενός μετασχηματιστή, είναι σημαντικό να ληφθεί υπόψη η κατηγορία ακρίβειας - αυτές είναι τιμές από 0, 1 έως 3, οι οποίες καθορίζουν τον βαθμό απόκλισης στη μετατροπή των ηλεκτρικών δεικτών-στόχων.
Ferroresonance effect
Οι ηλεκτρομαγνητικές συσκευές συχνά υπόκεινται σε διάφορα είδη αρνητικών επιδράσεων και ζημιών που σχετίζονται με παραβιάσεις στη μόνωση. Μία από τις πιο κοινές διαδικασίες καταστροφής περιελίξεων είναι η διαταραχή του σιδηροσυντονισμού. Προκαλεί μηχανική βλάβη και υπερθέρμανση.περιελίξεις. Ο κύριος λόγος για αυτό το φαινόμενο ονομάζεται μη γραμμικότητα της επαγωγής, η οποία εμφανίζεται σε καταστάσεις ασταθούς απόκρισης του μαγνητικού κυκλώματος στο περιβάλλον μαγνητικό πεδίο. Για την προστασία του μετασχηματιστή τάσης από φαινόμενα σιδηραντήχησης, είναι δυνατά εξωτερικά μέτρα, συμπεριλαμβανομένης της συμπερίληψης πρόσθετων χωρητικοτήτων και αντιστάσεων στη συσκευή μεταγωγής. Στα ηλεκτρονικά συστήματα, η πιθανότητα επαγωγικής μη γραμμικότητας μπορεί επίσης να ελαχιστοποιηθεί με τον προγραμματισμό των ακολουθιών τερματισμού λειτουργίας του εξοπλισμού.
Χρήση εξοπλισμού
Η λειτουργία των συσκευών μετασχηματιστών που μετατρέπουν τάση διέπεται από τους κανόνες χρήσης ηλεκτρολογίας. Λαμβάνοντας υπόψη τις βέλτιστες τιμές λειτουργίας, οι ειδικοί εισάγουν υποσταθμούς στην υποδομή τροφοδοσίας της εγκατάστασης στόχου. Οι κύριες λειτουργίες των συστημάτων επιτρέπουν την εξυπηρέτηση κτιρίων και επιχειρήσεων με ισχυρούς σταθμούς ηλεκτροπαραγωγής και η δευτερεύουσα τάση του μετασχηματιστή έως 100 V ελέγχει το φορτίο για λιγότερο απαιτητικούς καταναλωτές όπως μετρητές και μετρολογικές συσκευές. Ανάλογα με τις τεχνικές και δομικές παραμέτρους, η HP μπορεί να χρησιμοποιηθεί στη βιομηχανία, στον κατασκευαστικό κλάδο και στα νοικοκυριά. Σε κάθε περίπτωση, οι μετασχηματιστές παρέχουν έλεγχο ηλεκτρικής ισχύος προσαρμόζοντας τις ονομασίες ισχύος εισόδου ώστε να ταιριάζουν με τις ονομαστικές απαιτήσεις της συγκεκριμένης τοποθεσίας.
Συμπέρασμα
Οι ηλεκτρομαγνητικοί μετασχηματιστές παρέχουν ένα αρκετά παλιό, αλλά σε ζήτηση μέχρι σήμεραη αρχή της ρύθμισης ισχύος σε ηλεκτρικά κυκλώματα. Η απαξίωση αυτού του εξοπλισμού σχετίζεται τόσο με το σχεδιασμό του εξοπλισμού όσο και με τη λειτουργικότητά του. Ωστόσο, αυτό δεν εμποδίζει τη χρήση μετασχηματιστών ρεύματος και τάσης για κρίσιμες εργασίες διαχείρισης ισχύος σε μεγάλες επιχειρήσεις. Επιπλέον, δεν μπορεί να ειπωθεί ότι οι μετατροπείς αυτού του τύπου δεν υπόκεινται σε καθόλου βελτιώσεις. Αν και οι βασικές αρχές λειτουργίας και ακόμη και η τεχνική εφαρμογή στο σύνολό τους παραμένουν ίδιες, οι μηχανικοί εργάζονται πρόσφατα ενεργά σε συστήματα προστασίας και ελέγχου. Ως αποτέλεσμα, αυτό επηρεάζει την ασφάλεια, την αξιοπιστία και την ακρίβεια των μετασχηματιστών.
