Strujni transformatori: uređaj, princip rada i vrste

Strujni transformatori imaju široku primjenu u suvremenoj energetici kao oprema za promjenu različitih električnih parametara u slične uz zadržavanje osnovnih vrijednosti. Rad opreme temelji se na zakonu indukcije, koji je relevantan za magnetska i električna polja koja se mijenjaju sinusoidno. Transformator transformira primarnu vrijednost struje u skladu s modulom i prijenosom kuta proporcionalno izvornim podacima. Opremu je potrebno odabrati na temelju opsega uporabe uređaja i broja priključenih potrošača.

Što je strujni transformator?

Ova oprema se koristi u industriji, gradskim komunikacijama i inženjerskim mrežama, u proizvodnji i drugim područjima za opskrbu strujom s određenim fizičkim parametrima.Napon se primjenjuje na zavoje primarnog namota, gdje se, kao rezultat djelovanja magnetskog zračenja, stvara izmjenična struja. Isto zračenje prolazi kroz preostale zavoje, zbog čega se EMF sile pomiču, a kada su sekundarni zavoji kratko spojeni ili kada su spojeni na električni krug, u sustavu se pojavljuje sekundarna struja.

Moderni strujni transformatori omogućuju pretvaranje energije s takvim parametrima da njegova uporaba ne dopušta štetu opremi koja radi na njoj. Osim toga, oni omogućuju mjerenje povećanih opterećenja uz maksimalnu sigurnost za opremu i osoblje, budući da su zavoji primarnih i sekundarnih redova pouzdano izolirani jedan od drugog.

Namjena transformatora

Vrlo je jednostavno odrediti zašto je potreban strujni transformator: opseg uključuje sve industrije u kojima se pretvaraju količine energije. Ovi uređaji spadaju u pomoćnu opremu koja se koristi paralelno s mjernim instrumentima i relejima pri izradi strujnog kruga izmjenične struje. U tim slučajevima transformatori pretvaraju energiju za praktičnije dekodiranje parametara ili povezivanje opreme s različitim karakteristikama u jedan krug.

Također razlikuju mjernu funkciju transformatora: služe za pokretanje električnih krugova s ​​povećanim naponom, na koje je potrebno spojiti mjerne instrumente, ali to nije moguće učiniti izravno. Glavni zadatak takvih transformatora je prenijeti primljene informacije o trenutnim parametrima na instrumente za mjerne manipulacije, koji su spojeni na sekundarni tip namota.Oprema također omogućuje kontrolu struje u krugu: pri korištenju releja i dostizanju maksimalnih parametara struje aktivira se zaštita koja isključuje opremu kako bi se izbjeglo izgaranje i šteta za osoblje.

Princip rada

Rad takve opreme temelji se na zakonu indukcije, prema kojem napon ulazi u primarne zavoje i struja nadilazi stvoreni otpor namota, što uzrokuje stvaranje magnetskog toka koji se prenosi na magnetski krug. Tok ide u okomitom smjeru u odnosu na struju, što minimizira gubitke, a kada prijeđe zavoje sekundarnog namota, aktivira se EMF sila. Kao rezultat njegovog utjecaja, u sustavu se pojavljuje struja koja je jača od otpora zavojnice, dok se napon na izlazu sekundarnih zavoja smanjuje.

Tako se najjednostavniji dizajn transformatora sastoji od metalne jezgre i para namota koji nisu međusobno spojeni i izrađeni su kao žica s izolacijom. U nekim slučajevima opterećenje ide samo na primarni, a ne na sekundarni zavoj: to je takozvani način mirovanja. Ako je, pak, oprema koja troši energiju spojena na sekundarni namot, kroz zavoje prolazi struja koja stvara elektromotornu silu. Parametri EMF-a određeni su brojem zavoja. Omjer elektromotorne sile za primarni i sekundarni zavoj poznat je kao omjer transformacije, izračunat iz omjera njihovog broja. Napon za krajnjeg potrošača energije možete regulirati promjenom broja zavoja primarnog ili sekundarnog namota.

Klasifikacija strujnih transformatora

Postoji nekoliko vrsta takve opreme, koje su podijeljene prema nizu kriterija, uključujući namjenu, način ugradnje, broj faza pretvorbe i druge čimbenike. Prije nego što odaberete strujni transformator, morate uzeti u obzir ove parametre:

• Ugovoreni sastanak. Prema ovom kriteriju razlikuju se mjerni, srednji i zaštitni modeli. Dakle, uređaji srednjeg tipa koriste se pri povezivanju uređaja za računske radnje u sustavima relejne zaštite i drugim krugovima. Zasebno, razlikuju se laboratorijski transformatori, koji osiguravaju povećanu točnost pokazatelja, imaju veliki broj faktora pretvorbe.
• Način ugradnje. Postoje transformatori za vanjsku i unutarnju instalaciju: ne samo da izgledaju drugačije, već imaju i različite pokazatelje otpornosti na vanjske utjecaje (na primjer, uređaji za vanjsku upotrebu zaštićeni su od padalina i promjena temperature). Također se razlikuju nadzemni i prijenosni transformatori; potonji imaju relativno malu masu i dimenzije.
• Vrsta namota. Transformatori su jednostruki i višestruki, zavojnica, šipka, sabirnica. I primarni i sekundarni namoti mogu se razlikovati, a razlike se odnose i na izolaciju (suhi, porculanski, bakelit, ulje, spoj itd.).
• Razina koraka transformacije. Oprema može biti jedno- i dvostupanjska (kaskadna), granica napona od 1000 V može biti minimalna ili, naprotiv, maksimalna.
• Oblikovati. Prema ovom kriteriju razlikuju se dvije vrste strujnih transformatora - uljni i suhi.U prvom slučaju, zavoji namota i magnetski krug nalaze se u spremniku koji sadrži posebnu uljnu tekućinu: igra ulogu izolacije i omogućuje vam kontrolu radne temperature medija. U drugom slučaju, hlađenje se odvija zrakom, takvi se sustavi koriste u industrijskim i stambenim zgradama, budući da se uljni transformatori ne mogu ugraditi unutra zbog povećane opasnosti od požara.
• Vrsta napona. Transformatori mogu biti sniženi i pojačani: u prvom slučaju napon na primarnim zavojima se smanjuje, au drugom se povećava.
• Druga mogućnost klasifikacije je izbor strujnog transformatora po snazi. Ovaj parametar ovisi o namjeni opreme, broju priključenih potrošača, njihovim svojstvima.

Parametri i karakteristike

Prilikom odabira takve opreme potrebno je uzeti u obzir glavne tehničke parametre koji utječu na raspon primjene i cijenu. Glavne kvalitete:

• Nazivno opterećenje, odnosno snaga: odabir prema ovom kriteriju može se izvršiti pomoću usporedne tablice karakteristika transformatora. Vrijednost parametra određuje druge trenutne karakteristike, budući da je strogo normalizirana i služi za određivanje normalnog rada opreme u odabranoj klasi točnosti.
• Nazivna struja. Ovaj pokazatelj određuje razdoblje tijekom kojeg uređaj može funkcionirati bez pregrijavanja do kritičnih temperatura. U transformatorskoj opremi, u pravilu, postoji solidna rezerva u smislu razine grijanja, s preopterećenjem do 18-20%, rad se odvija u normalnom načinu rada.
• Napon.Indikator je važan za kvalitetu izolacije namota, osigurava nesmetan rad opreme.
• Greška. Ovaj fenomen nastaje zbog utjecaja magnetskog toka, stopa pogreške je razlika između točnih podataka primarne i sekundarne struje. Povećanje magnetskog toka u jezgri transformatora doprinosi proporcionalnom povećanju pogreške.
• Omjer transformacije, koji je omjer struje u primarnom i sekundarnom zavoju. Stvarna vrijednost koeficijenta razlikuje se od nominalne vrijednosti za iznos jednak stupnju gubitaka tijekom pretvorbe energije.
• Granična višestrukost, izražena u odnosu na primarnu struju u stvarnom obliku prema nazivnoj vrijednosti.
• Mnogobrojnost struje koja se javlja u zavojima namota sekundarnog tipa.

Ključni podaci strujnog transformatora određeni su ekvivalentnim krugom: omogućuje vam proučavanje karakteristika opreme u različitim načinima rada, od praznog hoda do punog opterećenja.

Glavni pokazatelji označeni su na tijelu uređaja u obliku posebne oznake. Također može sadržavati podatke o načinu podizanja i montaže opreme, podatke upozorenja o povećanom naponu na sekundarnim zavojima (preko 350 volti), podatke o prisutnosti uzemljenja. Označavanje pretvarača energije nanosi se u obliku naljepnice ili bojom.

Mogući kvarovi

Kao i svaka druga oprema, transformatori se s vremena na vrijeme pokvare i zahtijevaju kvalificirani servis s dijagnostikom. Prije provjere uređaja, morate znati koji su kvarovi, koji im znakovi odgovaraju:

• Neujednačena buka unutar kućišta, pucketanje.Ovaj fenomen obično ukazuje na prekid elementa za uzemljenje, preklapanje kućišta od zavoja namota ili slabljenje prešanja listova koji se koriste za magnetski krug.
• Preveliko zagrijavanje kućišta, povećanje jačine struje na strani potrošnje. Problem može biti uzrokovan kratkim spojem namota zbog trošenja ili mehaničkog oštećenja izolacijskog sloja, čestim preopterećenjima koja su posljedica kratkog spoja.
• Pukotine u izolatorima, klizna pražnjenja. Pojavljuju se kada proizvodni nedostatak nije identificiran prije početka rada, odljev stranih predmeta i preklapanje između unosa faza različitih vrijednosti.
• Emisije ulja tijekom kojih se uništava membrana ispušne strukture. Problem se objašnjava kratkim spojem međufaza zbog trošenja izolacije, smanjenja razine ulja, pada napona ili pojave prekomjernih struja pod uvjetom kratkog spoja prolaznog tipa.
• Ulje curi iz brtvi ili slavina transformatora. Glavni razlozi su nekvalitetno zavarivanje čvorova, loše brtvljenje, uništavanje brtvi ili nesklopljenih čepova ventila.
• Uključivanje zaštitnog releja plina. Ova pojava nastaje kada se ulje raspadne, što nastaje uslijed kratkog spoja namota, prekida strujnog kruga, izgaranja kontakata sklopnog uređaja ili u slučaju kratkog spoja na kućište transformatora.
• Isključivanje releja zaštite plina. Problem nastaje aktivnom razgradnjom uljne tekućine uslijed zatvaranja međufaza, prenapona unutarnjeg ili vanjskog dijela ili zbog tzv. „čeličnog požara“.
• Isključena diferencijalna zaštita. Ovaj se kvar pojavljuje kada dođe do kvara na ulaznom kućištu, kada postoji preklapanje između faza ili u drugim slučajevima.

Da bi se maksimalno povećala učinkovitost funkcionalnosti uređaja, potrebno je redovito provoditi provjeru pomoću termovizira: oprema omogućuje dijagnosticiranje smanjenja kvalitete kontakata i smanjenja radne temperature. Tijekom provjere stručnjaci izvode sljedeći niz manipulacija:

• 1. Očitavanje napona i struje.
  2. Provjera opterećenja pomoću vanjskog izvora.
  3. Određivanje parametara u radnoj shemi.
  4. Izračun omjera transformacije, usporedba i analiza pokazatelja.

Proračun transformatora

Osnovni princip rada ovog uređaja određen je formulom U1/U2=n1/n2, čiji su elementi dekodirani na sljedeći način:

• U1 i U2 su napon primarnog i sekundarnog zavoja.
• n1 i n2 - njihov broj na namotima primarnog i sekundarnog tipa.

Za određivanje površine poprečnog presjeka jezgre koristi se druga formula: S=1,15*√P, u kojem se snaga mjeri u vatima, a površina u kvadratnim centimetrima. Ako jezgra koja se koristi u opremi ima oblik slova W, indeks presjeka se izračunava za srednju šipku. Prilikom određivanja zavoja u namotu primarne razine koristi se formula n=50*U1/S, dok komponenta 50 nije nepromjenjiva, u proračunima za sprječavanje pojave elektromagnetskih smetnji preporuča se umjesto nje postaviti vrijednost 60. Druga formula je d=0,8*√I, u kojem je d poprečni presjek žice, a I je indikator jačine struje; koristi se za izračunavanje promjera kabela.

Brojke dobivene tijekom izračuna prilagođavaju se zaokruženim vrijednostima (na primjer, procijenjena snaga od 37,5 W zaokružuje se na 40). Zaokruživanje je dopušteno samo prema gore.Sve ove formule koriste se za odabir transformatora koji rade u mreži od 220 V; kod izgradnje visokofrekventnih vodova koriste se drugi parametri i metode proračuna.

Slični članci: