Srovės transformatoriai: įrenginys, veikimo principas ir tipai

Srovės transformatoriai šiuolaikinėje energetikoje plačiai naudojami kaip įranga, skirta įvairiems elektros parametrams keisti į panašius, išlaikant pagrindines vertes. Įrangos veikimas pagrįstas indukcijos dėsniu, kuris aktualus sinusiškai besikeičiantiems magnetiniams ir elektriniams laukams. Transformatorius transformuoja pirminę srovės vertę pagal modulį ir kampo perdavimą proporcingai pradiniams duomenims. Įrangą reikia pasirinkti atsižvelgiant į įrenginių naudojimo apimtį ir prijungtų vartotojų skaičių.

Kas yra srovės transformatorius?

Ši įranga naudojama pramonėje, miesto komunikacijose ir inžineriniuose tinkluose, gamyboje ir kitose srityse tam tikrų fizikinių parametrų srovei tiekti.Įtampa tiekiama pirminės apvijos posūkiams, kur veikiant magnetinei spinduliuotei susidaro kintamoji srovė. Per likusius posūkius praeina ta pati spinduliuotė, dėl kurios juda EML jėgos, o antriniams posūkiams sutrumpinus arba prijungus prie elektros grandinės, sistemoje atsiranda antrinė srovė.

Šiuolaikiniai srovės transformatoriai leidžia konvertuoti energiją tokiais parametrais, kad jos naudojimas neleistų pakenkti joje veikiančiai įrangai. Be to, jie leidžia išmatuoti padidėjusias apkrovas maksimaliai saugiai įrangai ir personalui, nes pirminės ir antrinės eilių posūkiai yra patikimai izoliuoti vienas nuo kito.

Transformatorių paskirtis

Nustatyti, kam reikalingas srovės transformatorius, gana paprasta: apimtis apima visas pramonės šakas, kuriose konvertuojami energijos kiekiai. Šie prietaisai yra tarp pagalbinės įrangos, kuri naudojama lygiagrečiai su matavimo prietaisais ir relėmis kuriant kintamosios srovės grandinę. Tokiais atvejais transformatoriai paverčia energiją patogesniam parametrų dekodavimui ar skirtingų charakteristikų įrangos prijungimui į vieną grandinę.

Jie taip pat išskiria transformatorių matavimo funkciją: jie skirti paleisti padidintos įtampos elektros grandines, prie kurių reikia prijungti matavimo prietaisus, tačiau tiesiogiai to padaryti neįmanoma. Pagrindinė tokių transformatorių užduotis yra perduoti gautą informaciją apie srovės parametrus į manipuliacijų matavimo prietaisus, kurie yra prijungti prie antrinio tipo apvijos.Įranga taip pat leidžia valdyti srovę grandinėje: naudojant relę ir pasiekiant maksimalius srovės parametrus, įjungiama apsauga, kuri išjungia įrangą, kad būtų išvengta perdegimo ir žalos personalui.

Veikimo principas

Tokios įrangos veikimas pagrįstas indukcijos dėsniu, pagal kurį į pirminius posūkius patenka įtampa, o srovė įveikia susidariusią apvijos varžą, dėl kurios susidaro į magnetinę grandinę perduodamas magnetinis srautas. Srautas eina statmena kryptimi srovei, o tai sumažina nuostolius, o kai jis kerta antrinės apvijos posūkius, įjungiama EML jėga. Dėl jos įtakos sistemoje atsiranda srovė, kuri yra stipresnė už ritės varžą, o antrinių posūkių išėjime mažėja įtampa.

Taigi paprasčiausias transformatoriaus dizainas susideda iš metalinės šerdies ir poros apvijų, nesujungtų viena su kita ir pagamintų kaip viela su izoliacija. Kai kuriais atvejais apkrova patenka tik į pirminius, o ne į antrinius posūkius: tai yra vadinamasis tuščiosios eigos režimas. Kita vertus, prie antrinės apvijos prijungus energiją vartojančius įrenginius, posūkiais teka srovė, kuri sukuria elektrovaros jėgą. EMF parametrai nustatomi pagal apsisukimų skaičių. Pirminių ir antrinių posūkių elektrovaros jėgos santykis yra žinomas kaip transformacijos koeficientas, apskaičiuojamas pagal jų skaičiaus santykį. Galite reguliuoti galutinio energijos vartotojo įtampą keisdami pirminės arba antrinės apvijos apsisukimų skaičių.

Srovės transformatorių klasifikacija

Yra keletas tokios įrangos tipų, kurie skirstomi pagal daugybę kriterijų, įskaitant paskirtį, montavimo būdą, konversijos etapų skaičių ir kitus veiksnius. Prieš pasirinkdami srovės transformatorių, turite atsižvelgti į šiuos parametrus:

• Paskyrimas. Pagal šį kriterijų išskiriami matavimo, tarpiniai ir apsauginiai modeliai. Taigi tarpinio tipo įrenginiai naudojami jungiant įrenginius veiksmams skaičiuoti relinės apsaugos sistemose ir kitose grandinėse. Atskirai išskiriami laboratoriniai transformatoriai, kurie užtikrina didesnį rodiklių tikslumą, turi daug konversijos koeficientų.
• Montavimo būdas. Yra transformatorių, skirtų išoriniam ir vidiniam įrengimui: jie ne tik skirtingai atrodo, bet ir turi skirtingus atsparumo išoriniam poveikiui rodiklius (pavyzdžiui, įrenginiai, skirti naudoti lauke, yra apsaugoti nuo kritulių ir temperatūros pokyčių). Taip pat išskiriami viršutiniai ir nešiojamieji transformatoriai; pastarųjų masė ir matmenys yra palyginti maži.
• Apvijos tipas. Transformatoriai yra vieno ir kelių apsisukimų, ritinių, strypų, šynų. Tiek pirminė, tiek antrinė apvijos gali skirtis, o skirtumai taip pat susiję su izoliacija (sausa, porcelianinė, bakelitinė, alyva, mišiniai ir kt.).
• Transformacijos žingsnių lygis. Įranga gali būti vienos ir dviejų pakopų (kaskadinė), 1000 V įtampos riba gali būti minimali arba, atvirkščiai, maksimali.
• Dizainas. Pagal šį kriterijų išskiriami du srovės transformatorių tipai – aliejiniai ir sausieji.Pirmuoju atveju apvijų posūkiai ir magnetinė grandinė yra talpykloje, kurioje yra specialus aliejinis skystis: jis atlieka izoliacijos vaidmenį ir leidžia valdyti terpės darbinę temperatūrą. Antruoju atveju aušinimas vyksta oru, tokios sistemos naudojamos pramoniniuose ir gyvenamuosiuose pastatuose, nes alyvos transformatoriai negali būti montuojami viduje dėl padidėjusio gaisro pavojaus.
• Įtampos tipas. Transformatoriai gali būti žemesni ir aukštesni: pirmuoju atveju įtampa pirminiuose posūkiuose sumažinama, o antruoju - padidinama.
• Kitas klasifikavimo variantas yra srovės transformatoriaus pasirinkimas pagal galią. Šis parametras priklauso nuo įrangos paskirties, prijungtų vartotojų skaičiaus, jų savybių.

Parametrai ir charakteristikos

Renkantis tokią įrangą, būtina atsižvelgti į pagrindinius techninius parametrus, turinčius įtakos pritaikymo spektrui ir kainai. Pagrindinės savybės:

• Nominali apkrova arba galia: pasirinkimas pagal šį kriterijų gali būti atliktas naudojant lyginamąją transformatoriaus charakteristikų lentelę. Parametro vertė nustato kitas srovės charakteristikas, nes ji yra griežtai normalizuota ir skirta nustatyti normalų pasirinktos tikslumo klasės įrangos veikimą.
• Nominali srovė. Šis indikatorius nustato laikotarpį, per kurį prietaisas gali veikti neperkaisdamas iki kritinės temperatūros. Transformatorių įrangoje, kaip taisyklė, yra didelis šildymo lygio rezervas, kurio perkrova iki 18-20%, veikia normaliu režimu.
• Įtampa.Rodiklis svarbus apvijų izoliacijos kokybei, užtikrina sklandų įrangos veikimą.
• Klaida. Šis reiškinys atsiranda dėl magnetinio srauto įtakos, paklaidos koeficientas yra skirtumas tarp tikslių pirminės ir antrinės srovės duomenų. Magnetinio srauto padidėjimas transformatoriaus šerdyje prisideda prie proporcingo paklaidos padidėjimo.
• Transformacijos koeficientas, kuris yra srovės santykis pirminiuose ir antriniuose posūkiuose. Tikroji koeficiento vertė nuo nominalios skiriasi dydžiu, lygiu energijos konversijos nuostolių laipsniui.
• Ribinis dauginys, išreikštas pirminės srovės atžvilgiu realia forma iki nominalios vertės.
• Srovės, kuri atsiranda antrinio tipo apvijos posūkiuose, dauginimas.

Pagrindinius srovės transformatoriaus duomenis nustato lygiavertė grandinė: ji leidžia ištirti įrangos charakteristikas įvairiais režimais, nuo tuščiosios eigos iki visos apkrovos.

Pagrindiniai indikatoriai yra nurodyti ant prietaiso korpuso specialiu žymėjimu. Jame taip pat gali būti duomenų apie įrangos kėlimo ir montavimo būdą, įspėjamoji informacija apie padidėjusią įtampą antriniuose posūkiuose (virš 350 voltų), informacija apie įžeminimo trinkelės buvimą. Energijos keitiklio žymėjimas klijuojamas lipduku arba dažais.

Galimi gedimai

Kaip ir bet kuri kita įranga, transformatoriai karts nuo karto sugenda, jiems reikalingas kvalifikuotas aptarnavimas su diagnostika. Prieš tikrindami įrenginį, turite žinoti, kokie yra gedimai, kokie ženklai juos atitinka:

• Netolygus triukšmas korpuso viduje, traškėjimas.Šis reiškinys dažniausiai rodo įžeminimo elemento lūžį, korpuso persidengimą nuo apvijų posūkių arba magnetinei grandinei naudojamų lakštų spaudimo susilpnėjimą.
• Per didelis korpuso kaitinimas, padidėja srovės stiprumas vartojimo pusėje. Problemą gali sukelti apvijos trumpasis jungimas dėl susidėvėjimo ar mechaninių izoliacinio sluoksnio pažeidimų, dažnos perkrovos, atsirandančios dėl trumpojo jungimo.
• Įtrūkimai izoliatoriuose, slankiojančios iškrovos. Jie atsiranda, kai iki eksploatacijos pradžios nebuvo nustatytas gamybos defektas, pašalinių daiktų išmetimas ir skirtingų reikšmių fazių įvedimo persidengimas.
• Naftos išmetimas, kurio metu sunaikinama išmetamųjų dujų konstrukcijos membrana. Problema paaiškinama sąsajos trumpuoju jungimu dėl izoliacijos susidėvėjimo, sumažėjusio alyvos lygio, įtampos kritimo arba viršsrovių atsiradimo, kai vyksta trumpasis jungimas.
• Alyvos nutekėjimas iš tarpiklių arba transformatoriaus čiaupų. Pagrindinės priežastys – nekokybiškas mazgų suvirinimas, prastas sandarinimas, sunaikintos tarpinės ar neuždengti vožtuvų kamščiai.
• Dujų apsaugos relės įjungimas. Šis reiškinys atsiranda, kai alyva suyra, o tai atsiranda dėl apvijos trumpojo jungimo, atviros grandinės, perjungimo įrenginio kontaktų perdegimo arba trumpojo jungimo su transformatoriaus korpusu.
• Dujų apsaugos relės išjungimas. Problema kyla dėl aktyvaus riebaus skysčio skilimo dėl sąsajos uždarymo, vidinės ar išorinės dalies viršįtampių arba dėl vadinamojo „plieno gaisro“.
• Išjungta diferencialo apsauga. Šis gedimas atsiranda, kai sugenda įleidimo korpusas, kai fazės sutampa arba kitais atvejais.

Norint maksimaliai padidinti įrenginio funkcionalumo efektyvumą, būtina reguliariai atlikti patikrą naudojant termovizorių: įranga leidžia diagnozuoti kontaktų kokybės pablogėjimą ir darbinės temperatūros sumažėjimą. Patikrinimo metu specialistai atlieka šias manipuliacijas:

• 1. Įtampos ir srovės rodmenų ėmimas.
  2. Krovinio tikrinimas naudojant išorinį šaltinį.
  3. Parametrų nustatymas darbo schemoje.
  4. Transformacijos koeficiento skaičiavimas, rodiklių palyginimas ir analizė.

Transformatoriaus skaičiavimas

Pagrindinis šio įrenginio veikimo principas nustatomas pagal formulę U1/U2=n1/n2, kurio elementai dekoduojami taip:

• U1 ir U2 yra pirminio ir antrinio posūkių įtampa.
• n1 ir n2 - jų skaičius atitinkamai pirminio ir antrinio tipo apvijose.

Norint nustatyti šerdies skerspjūvio plotą, naudojama kita formulė: S=1,15*√P, kurioje galia matuojama vatais, o plotas – kvadratiniais centimetrais. Jei įrangoje naudojama šerdis yra W raidės formos, pjūvio indeksas skaičiuojamas viduriniam strypui. Nustatant pirminio lygio apvijos posūkius, naudojama formulė n = 50*U1/S, nors komponentas 50 nėra nekintantis, atliekant skaičiavimus, siekiant išvengti elektromagnetinių trukdžių, vietoj jo rekomenduojama nustatyti reikšmę 60. Kita formulė yra d=0,8*√I, kuriame d yra laido skerspjūvis, o I yra srovės stiprumo indikatorius; jis naudojamas kabelio skersmeniui apskaičiuoti.

Skaičiavimo metu gauti skaičiai koreguojami iki apvalių verčių (pavyzdžiui, numatoma 37,5 W galia suapvalinama iki 40). Apvalinti leidžiama tik į viršų.Visos šios formulės naudojamos transformatorių, veikiančių 220 voltų tinkle, parinkimui; tiesiant aukšto dažnio linijas, naudojami kiti parametrai ir skaičiavimo metodai.

Panašūs straipsniai: