Струјни трансформатори: уређај, принцип рада и врсте

Струјни трансформатори се широко користе у савременој енергетици као опрема за мењање различитих електричних параметара у сличне уз задржавање основних вредности. Рад опреме заснива се на закону индукције, који је релевантан за магнетна и електрична поља која се мењају синусно. Трансформатор трансформише примарну вредност струје у складу са модулом и преносом угла пропорционално оригиналним подацима. Неопходно је изабрати опрему на основу обима употребе уређаја и броја прикључених потрошача.

Шта је струјни трансформатор?

Ова опрема се користи у индустрији, урбаним комуникацијама и инжењерским мрежама, у производњи иу другим областима за напајање струјом са одређеним физичким параметрима.Напон се примењује на завоје примарног намотаја, где се, као резултат деловања магнетног зрачења, формира наизменична струја. Исто зрачење пролази кроз преостале завоје, због чега се ЕМФ силе померају, а када су секундарни завоји кратко спојени или када су повезани у електрично коло, у систему се појављује секундарна струја.

Савремени струјни трансформатори вам омогућавају да претварате енергију са таквим параметрима да његова употреба не дозвољава штету опреми која ради на њој. Поред тога, они омогућавају мерење повећаних оптерећења уз максималну сигурност за опрему и особље, јер су завоји примарних и секундарних редова поуздано изоловани један од другог.

Намена трансформатора

Веома је једноставно утврдити зашто је потребан струјни трансформатор: опсег обухвата све индустрије у којима се претварају количине енергије. Ови уређаји спадају у помоћну опрему која се користи паралелно са мерним инструментима и релејима приликом креирања кола наизменичне струје. У овим случајевима, трансформатори претварају енергију за погодније декодирање параметара или повезивање опреме са различитим карактеристикама у једно коло.

Такође разликују мерну функцију трансформатора: служе за покретање електричних кола са повећаним напоном, на које је потребно прикључити мерне инструменте, али то није могуће учинити директно. Главни задатак таквих трансформатора је да пренесу примљене информације о тренутним параметрима на инструменте за мерне манипулације, који су повезани са намотајем секундарног типа.Опрема такође омогућава контролу струје у колу: при употреби релеја и достизању максималних струјних параметара, активира се заштита која искључује опрему како би се избегло прегоревање и штета за особље.

Принцип рада

Рад такве опреме заснива се на закону индукције, према којем напон улази у примарне завоје и струја превазилази створени отпор намотаја, што узрокује формирање магнетног флукса који се преноси на магнетно коло. Ток иде управном смеру у односу на струју, што минимизира губитке, а када пређе преко завоја секундарног намотаја, активира се ЕМФ сила. Као резултат његовог утицаја, у систему се појављује струја која је јача од отпора завојнице, док се напон на излазу секундарних навојака смањује.

Најједноставнији дизајн трансформатора се тако састоји од металног језгра и пара намотаја који нису међусобно повезани и направљени као жица са изолацијом. У неким случајевима, оптерећење иде само на примарни, а не на секундарни окрет: ово је такозвани режим мировања. Ако је, пак, опрема која троши енергију прикључена на секундарни намотај, кроз завоје пролази струја која ствара електромоторну силу. Параметри ЕМФ-а су одређени бројем завоја. Однос електромоторне силе за примарни и секундарни навој познат је као однос трансформације, израчунат из односа њиховог броја. Напон за крајњег потрошача енергије можете регулисати променом броја завоја примарног или секундарног намотаја.

Класификација струјних трансформатора

Постоји неколико врста такве опреме, које су подељене према низу критеријума, укључујући намену, начин уградње, број фаза конверзије и друге факторе. Пре него што изаберете струјни трансформатор, морате узети у обзир ове параметре:

• Именовање. По овом критеријуму разликују се мерни, средњи и заштитни модели. Дакле, уређаји средњег типа се користе при повезивању уређаја за рачунарске акције у системима релејне заштите и другим колима. Одвојено, разликују се лабораторијски трансформатори, који обезбеђују повећану тачност индикатора, имају велики број фактора конверзије.
• Начин уградње. Постоје трансформатори за спољашњу и унутрашњу уградњу: они не само да изгледају другачије, већ имају и различите индикаторе отпорности на спољашње утицаје (на пример, уређаји за спољашњу употребу су заштићени од падавина и температурних промена). Такође се разликују надземни и преносиви трансформатори; ове последње имају релативно малу масу и димензије.
• Тип намотаја. Трансформатори су једно- и вишеокретни, калем, шипка, сабирница. И примарни и секундарни намотаји се могу разликовати, а разлике се односе и на изолацију (сува, порцелан, бакелит, уље, спој итд.).
• Ниво корака трансформације. Опрема може бити једностепена и двостепена (каскадна), граница напона од 1000 В може бити минимална или, напротив, максимална.
• Дизајн. Према овом критеријуму разликују се два типа струјних трансформатора - уљни и суви.У првом случају, намотај се окреће и магнетно коло се налазе у посуди која садржи посебну уљану течност: она игра улогу изолације и омогућава вам да контролишете радну температуру медијума. У другом случају, хлађење се одвија ваздухом, такви системи се користе у индустријским и стамбеним зградама, јер се уљни трансформатори не могу уградити унутра због повећане опасности од пожара.
• Тип напона. Трансформатори могу бити снижени и појачани: у првом случају напон на примарним навојима се смањује, ау другом се повећава.
• Друга опција класификације је избор струјног трансформатора по снази. Овај параметар зависи од намене опреме, броја прикључених потрошача, њихових својстава.

Параметри и карактеристике

Приликом избора такве опреме потребно је узети у обзир главне техничке параметре који утичу на опсег примене и трошкове. Главни квалитети:

• Називно оптерећење, односно снага: избор по овом критеријуму може се извршити коришћењем упоредне табеле карактеристика трансформатора. Вредност параметра одређује друге карактеристике струје, пошто је строго нормализована и служи за одређивање нормалног рада опреме у изабраној класи тачности.
• Номинална струја. Овај индикатор одређује период током којег уређај може да функционише без прегревања до критичних температура. У трансформаторској опреми, по правилу, постоји солидна резерва у погледу нивоа грејања, са преоптерећењем до 18-20%, рад се одвија у нормалном режиму.
• Волтажа.Индикатор је важан за квалитет изолације намотаја, осигурава несметан рад опреме.
• Грешка. Ова појава се јавља услед утицаја магнетног флукса, стопа грешке је разлика између тачних података примарне и секундарне струје. Повећање магнетног флукса у језгру трансформатора доприноси пропорционалном повећању грешке.
• Однос трансформације, који је однос струје у примарном и секундарном навоју. Реална вредност коефицијента се разликује од номиналне вредности за износ једнак степену губитака при конверзији енергије.
• Гранична множина, изражена у односу на примарну струју у реалном облику према номиналној вредности.
• Мноштво струје која се јавља у завојима намотаја секундарног типа.

Кључни подаци струјног трансформатора одређени су еквивалентним колом: омогућава вам да проучавате карактеристике опреме у различитим режимима, од празног хода до пуног оптерећења.

Главни индикатори су назначени на телу уређаја у облику посебне ознаке. Такође може садржати податке о начину подизања и монтаже опреме, информације упозорења о повећаном напону на секундарним завојима (преко 350 Волти), информације о присуству уземљења. Означавање претварача енергије се наноси у облику налепнице или бојом.

Могући кварови

Као и свака друга опрема, трансформатори се с времена на време покваре и захтевају квалификовани сервис са дијагностиком. Пре него што проверите уређај, морате знати који су кварови, који знаци им одговарају:

• Неуједначена бука унутар кућишта, пуцкетање.Ова појава обично указује на прекид елемента за уземљење, преклапање кућишта од завоја намотаја или слабљење пресовања листова који се користе за магнетно коло.
• Превише загревања кућишта, повећање јачине струје на страни потрошње. Проблем може бити узрокован кратким спојем намотаја услед хабања или механичког оштећења изолационог слоја, честих преоптерећења услед кратког споја.
• Пукотине у изолаторима, клизна пражњења. Појављују се када производни недостатак није идентификован пре почетка рада, одлив страних предмета и преклапање између уноса фаза различитих вредности.
• Емисије уља током којих се уништава мембрана издувне структуре. Проблем се објашњава међуфазним кратким спојем услед хабања изолације, смањења нивоа уља, пада напона или појаве прекомерних струја у условима пролазног кратког споја.
• Уље цури из заптивки или славина трансформатора. Главни разлози су неквалитетно заваривање чворова, лоше заптивање, уништавање заптивки или несклопљени чепови вентила.
• Укључивање релеја заштите гаса. Ова појава настаје када се уље распадне, што настаје услед кратког споја намотаја, прекида кола, прегоревања контаката склопног уређаја или у случају кратког споја на кућиште трансформатора.
• Искључивање релеја заштите гаса. Проблем настаје активним разлагањем зауљене течности као последица затварања међуфаза, пренапона унутрашњег или спољашњег дела, или услед такозване „челичне ватре“.
• Искључена диференцијална заштита. Овај квар се јавља када дође до квара на улазном кућишту, када дође до преклапања фаза или у другим случајевима.

Да би се максимизирала ефикасност функционалности уређаја, потребно је редовно вршити верификацију помоћу термовизира: опрема омогућава дијагностиковање смањења квалитета контаката и смањења радне температуре. Током верификације, стручњаци врше следећи низ манипулација:

• 1. Узимање очитавања напона и струје.
  2. Провера оптерећења помоћу екстерног извора.
  3. Одређивање параметара у радној шеми.
  4. Прорачун коефицијента трансформације, поређење и анализа индикатора.

Прорачун трансформатора

Основни принцип рада овог уређаја одређен је формулом У1/У2=н1/н2, чији су елементи декодирани на следећи начин:

• У1 и У2 су напон примарног и секундарног навоја.
• н1 и н2 - њихов број на намотајима примарног и секундарног типа, респективно.

Да би се одредила површина попречног пресека језгра, користи се друга формула: С=1,15*√П, у коме се снага мери у ватима, а површина у квадратним центиметрима. Ако језгро које се користи у опреми има облик слова В, индекс пресека се израчунава за средњи штап. Приликом одређивања завоја у намотају примарног нивоа користи се формула н=50*У1/С, док компонента 50 није непроменљива, у прорачунима за спречавање појаве електромагнетних сметњи препоручује се да се уместо ње постави вредност 60. Друга формула је д=0,8*√И, у коме је д попречни пресек жице, а И индикатор јачине струје; користи се за израчунавање пречника кабла.

Цифре добијене током прорачуна се прилагођавају заокруженим вредностима (на пример, процењена снага од 37,5 В заокружује се на 40). Заокруживање је дозвољено само навише.Све ове формуле се користе за одабир трансформатора који раде у мрежи од 220 волти; при конструисању високофреквентних водова користе се други параметри и методе прорачуна.

Слични чланци: