Μετασχηματιστές ρεύματος: συσκευή, αρχή λειτουργίας και τύποι

Οι μετασχηματιστές ρεύματος χρησιμοποιούνται ευρέως στη σύγχρονη ενέργεια ως εξοπλισμός για την αλλαγή διαφόρων ηλεκτρικών παραμέτρων σε παρόμοιες διατηρώντας τις βασικές τιμές. Η λειτουργία του εξοπλισμού βασίζεται στον νόμο της επαγωγής, ο οποίος είναι σχετικός με τα μαγνητικά και ηλεκτρικά πεδία που αλλάζουν ημιτονοειδώς. Ο μετασχηματιστής μετατρέπει την κύρια τιμή του ρεύματος σε συμμόρφωση με τη μονάδα και τη μετάδοση της γωνίας σε αναλογία με τα αρχικά δεδομένα. Απαιτείται η επιλογή εξοπλισμού με βάση το εύρος χρήσης των συσκευών και τον αριθμό των συνδεδεμένων καταναλωτών.

Τι είναι ένας μετασχηματιστής ρεύματος;

Αυτός ο εξοπλισμός χρησιμοποιείται στη βιομηχανία, στα δίκτυα αστικών επικοινωνιών και μηχανικής, στην παραγωγή και σε άλλες περιοχές για την παροχή ρεύματος με ορισμένες φυσικές παραμέτρους.Η τάση εφαρμόζεται στις στροφές του πρωτεύοντος τυλίγματος, όπου, ως αποτέλεσμα της δράσης της μαγνητικής ακτινοβολίας, σχηματίζεται ένα εναλλασσόμενο ρεύμα. Η ίδια ακτινοβολία διέρχεται από τις υπόλοιπες στροφές, λόγω των οποίων κινούνται οι δυνάμεις EMF και όταν οι δευτερεύουσες στροφές βραχυκυκλώνονται ή όταν συνδέονται σε ηλεκτρικό κύκλωμα, εμφανίζεται ένα δευτερεύον ρεύμα στο σύστημα.

Οι σύγχρονοι μετασχηματιστές ρεύματος σάς επιτρέπουν να μετατρέπετε ενέργεια με τέτοιες παραμέτρους που η χρήση της δεν επιτρέπει βλάβη στον εξοπλισμό που λειτουργεί σε αυτήν. Επιπλέον, καθιστούν δυνατή τη μέτρηση αυξημένων φορτίων με μέγιστη ασφάλεια για εξοπλισμό και προσωπικό, καθώς οι στροφές της κύριας και της δευτερεύουσας σειράς απομονώνονται αξιόπιστα μεταξύ τους.

Σκοπός των μετασχηματιστών

Είναι πολύ απλό να προσδιοριστεί γιατί χρειάζεται ένας μετασχηματιστής ρεύματος: το πεδίο εφαρμογής περιλαμβάνει όλες τις βιομηχανίες στις οποίες μετατρέπονται οι ποσότητες ενέργειας. Αυτές οι συσκευές συγκαταλέγονται στον βοηθητικό εξοπλισμό που χρησιμοποιείται παράλληλα με τα όργανα μέτρησης και τα ρελέ κατά τη δημιουργία ενός κυκλώματος AC. Σε αυτές τις περιπτώσεις, οι μετασχηματιστές μετατρέπουν την ενέργεια για πιο βολική αποκωδικοποίηση παραμέτρων ή σύνδεση εξοπλισμού με διαφορετικά χαρακτηριστικά σε ένα κύκλωμα.

Διακρίνουν επίσης τη λειτουργία μέτρησης των μετασχηματιστών: χρησιμεύουν για την εκκίνηση ηλεκτρικών κυκλωμάτων με αυξημένη τάση, στα οποία απαιτείται η σύνδεση οργάνων μέτρησης, αλλά δεν είναι δυνατό να γίνει αυτό απευθείας. Το κύριο καθήκον τέτοιων μετασχηματιστών είναι να μεταφέρουν τις ληφθείσες πληροφορίες σχετικά με τις τρέχουσες παραμέτρους στα όργανα μέτρησης χειρισμών, τα οποία συνδέονται με την περιέλιξη δευτερεύοντος τύπου.Ο εξοπλισμός καθιστά επίσης δυνατό τον έλεγχο του ρεύματος στο κύκλωμα: όταν χρησιμοποιείτε ένα ρελέ και επιτυγχάνετε τις μέγιστες παραμέτρους ρεύματος, ενεργοποιείται η προστασία που απενεργοποιεί τον εξοπλισμό προκειμένου να αποφευχθεί η εξάντληση και η βλάβη στο προσωπικό.

Αρχή λειτουργίας

Η λειτουργία αυτού του εξοπλισμού βασίζεται στον νόμο της επαγωγής, σύμφωνα με τον οποίο η τάση εισέρχεται στις πρωτεύουσες στροφές και το ρεύμα υπερνικά την αντίσταση περιέλιξης που δημιουργείται, η οποία προκαλεί το σχηματισμό μιας μαγνητικής ροής που μεταδίδεται στο μαγνητικό κύκλωμα. Η ροή πηγαίνει σε μια κάθετη κατεύθυνση σε σχέση με το ρεύμα, γεγονός που ελαχιστοποιεί τις απώλειες και όταν διασχίζει τις στροφές της δευτερεύουσας περιέλιξης, ενεργοποιείται η δύναμη EMF. Ως αποτέλεσμα της επιρροής του, εμφανίζεται ένα ρεύμα στο σύστημα, το οποίο είναι ισχυρότερο από την αντίσταση του πηνίου, ενώ η τάση στην έξοδο των δευτερευουσών στροφών μειώνεται.

Έτσι, ο απλούστερος σχεδιασμός ενός μετασχηματιστή αποτελείται από έναν πυρήνα μετάλλου και ένα ζεύγος περιελίξεων που δεν συνδέονται μεταξύ τους και είναι κατασκευασμένα ως σύρμα με μόνωση. Σε ορισμένες περιπτώσεις, το φορτίο πηγαίνει μόνο στις κύριες και όχι στις δευτερεύουσες στροφές: αυτή είναι η λεγόμενη κατάσταση αδράνειας. Εάν, από την άλλη πλευρά, ο εξοπλισμός που καταναλώνει ενέργεια συνδέεται με το δευτερεύον τύλιγμα, ένα ρεύμα διέρχεται από τις στροφές, το οποίο δημιουργεί μια ηλεκτροκινητική δύναμη. Οι παράμετροι EMF καθορίζονται από τον αριθμό των στροφών. Ο λόγος της ηλεκτροκινητικής δύναμης για τις πρωτεύουσες και δευτερεύουσες στροφές είναι γνωστός ως λόγος μετασχηματισμού, ο οποίος υπολογίζεται από την αναλογία του αριθμού τους. Μπορείτε να ρυθμίσετε την τάση για τον τελικό καταναλωτή ενέργειας αλλάζοντας τον αριθμό των στροφών του πρωτεύοντος ή του δευτερεύοντος τυλίγματος.

Ταξινόμηση μετασχηματιστών ρεύματος

Υπάρχουν διάφοροι τύποι τέτοιου εξοπλισμού, οι οποίοι χωρίζονται σύμφωνα με μια σειρά κριτηρίων, όπως ο σκοπός, η μέθοδος εγκατάστασης, ο αριθμός των σταδίων μετατροπής και άλλοι παράγοντες. Πριν επιλέξετε έναν μετασχηματιστή ρεύματος, πρέπει να λάβετε υπόψη αυτές τις παραμέτρους:

• Ραντεβού. Σύμφωνα με αυτό το κριτήριο, διακρίνονται τα μοντέλα μέτρησης, τα ενδιάμεσα και τα προστατευτικά. Έτσι, συσκευές ενδιάμεσου τύπου χρησιμοποιούνται κατά τη σύνδεση συσκευών για υπολογιστικές ενέργειες σε συστήματα προστασίας ρελέ και άλλα κυκλώματα. Ξεχωριστά, διακρίνονται οι εργαστηριακοί μετασχηματιστές, οι οποίοι παρέχουν αυξημένη ακρίβεια των δεικτών, έχουν μεγάλο αριθμό συντελεστών μετατροπής.
• Μέθοδος εγκατάστασης. Υπάρχουν μετασχηματιστές για εξωτερική και εσωτερική εγκατάσταση: όχι μόνο φαίνονται διαφορετικοί, αλλά έχουν και διαφορετικούς δείκτες αντίστασης σε εξωτερικές επιδράσεις (για παράδειγμα, οι συσκευές για εξωτερική χρήση προστατεύονται από τις βροχοπτώσεις και τις αλλαγές θερμοκρασίας). Διακρίνονται επίσης οι εναέριες και οι φορητοί μετασχηματιστές. τα τελευταία έχουν σχετικά μικρή μάζα και διαστάσεις.
• Τύπος περιέλιξης. Οι μετασχηματιστές είναι μονής και πολλαπλής περιστροφής, πηνίο, ράβδος, ζυγός. Τόσο η κύρια όσο και η δευτερεύουσα περιέλιξη μπορεί να διαφέρουν και οι διαφορές σχετίζονται επίσης με τη μόνωση (ξηρή, πορσελάνη, βακελίτης, λάδι, σύνθετο κ.λπ.).
• Το επίπεδο των βημάτων μετασχηματισμού. Ο εξοπλισμός μπορεί να είναι ενός και δύο σταδίων (καταρράκτη), το όριο τάσης των 1000 V μπορεί να είναι ελάχιστο ή, αντίθετα, μέγιστο.
• Σχέδιο. Σύμφωνα με αυτό το κριτήριο, διακρίνονται δύο τύποι μετασχηματιστών ρεύματος - λάδι και ξηροί.Στην πρώτη περίπτωση, η περιέλιξη περιστρέφεται και το μαγνητικό κύκλωμα βρίσκονται σε ένα δοχείο που περιέχει ένα ειδικό ελαιώδες υγρό: παίζει το ρόλο της μόνωσης και σας επιτρέπει να ελέγχετε τη θερμοκρασία λειτουργίας του μέσου. Στη δεύτερη περίπτωση, η ψύξη πραγματοποιείται με αέρα, τέτοια συστήματα χρησιμοποιούνται σε βιομηχανικά και οικιστικά κτίρια, καθώς οι μετασχηματιστές λαδιού δεν μπορούν να εγκατασταθούν στο εσωτερικό λόγω αυξημένου κινδύνου πυρκαγιάς.
• Τύπος τάσης. Οι μετασχηματιστές μπορούν να κατεβαίνουν και να ανεβαίνουν: στην πρώτη περίπτωση, η τάση στις πρωτεύουσες στροφές μειώνεται και στη δεύτερη αυξάνεται.
• Μια άλλη επιλογή ταξινόμησης είναι η επιλογή του μετασχηματιστή ρεύματος με ισχύ. Αυτή η παράμετρος εξαρτάται από τον σκοπό του εξοπλισμού, τον αριθμό των συνδεδεμένων καταναλωτών, τις ιδιότητές τους.

Παράμετροι και χαρακτηριστικά

Κατά την επιλογή τέτοιου εξοπλισμού, είναι απαραίτητο να ληφθούν υπόψη οι κύριες τεχνικές παράμετροι που επηρεάζουν το εύρος των εφαρμογών και το κόστος. Βασικές ιδιότητες:

• Ονομαστικό φορτίο ή ισχύς: η επιλογή με αυτό το κριτήριο μπορεί να γίνει χρησιμοποιώντας έναν συγκριτικό πίνακα χαρακτηριστικών του μετασχηματιστή. Η τιμή της παραμέτρου καθορίζει άλλα χαρακτηριστικά ρεύματος, καθώς είναι αυστηρά κανονικοποιημένη και χρησιμεύει για τον προσδιορισμό της κανονικής λειτουργίας του εξοπλισμού στην επιλεγμένη κατηγορία ακρίβειας.
• Ονομαστικό ρεύμα. Αυτή η ένδειξη καθορίζει την περίοδο κατά την οποία η συσκευή μπορεί να λειτουργήσει χωρίς υπερθέρμανση σε κρίσιμες θερμοκρασίες. Στον εξοπλισμό μετασχηματιστή, κατά κανόνα, υπάρχει ένα σταθερό απόθεμα όσον αφορά το επίπεδο θέρμανσης, με υπερφόρτωση έως και 18-20%, η λειτουργία πραγματοποιείται σε κανονική λειτουργία.
• Τάση.Ο δείκτης είναι σημαντικός για την ποιότητα της μόνωσης περιέλιξης, εξασφαλίζει την ομαλή λειτουργία του εξοπλισμού.
• Λάθος. Αυτό το φαινόμενο συμβαίνει λόγω της επίδρασης της μαγνητικής ροής, το ποσοστό σφάλματος είναι η διαφορά μεταξύ των ακριβών δεδομένων του πρωτεύοντος και του δευτερεύοντος ρεύματος. Η αύξηση της μαγνητικής ροής στον πυρήνα του μετασχηματιστή συμβάλλει σε μια αναλογική αύξηση του σφάλματος.
• Ο λόγος μετασχηματισμού, ο οποίος είναι ο λόγος του ρεύματος στις πρωτεύουσες και δευτερεύουσες στροφές. Η πραγματική τιμή του συντελεστή διαφέρει από την ονομαστική τιμή κατά ένα ποσό ίσο με το βαθμό των απωλειών κατά τη μετατροπή ενέργειας.
• Η περιοριστική πολλαπλότητα, που εκφράζεται σε σχέση με το πρωτεύον ρεύμα σε πραγματική μορφή προς την ονομαστική τιμή.
• Η πολλαπλότητα του ρεύματος που εμφανίζεται στις στροφές της περιέλιξης δευτερεύοντος τύπου.

Τα βασικά δεδομένα του μετασχηματιστή ρεύματος καθορίζονται από το ισοδύναμο κύκλωμα: σας επιτρέπει να μελετήσετε τα χαρακτηριστικά του εξοπλισμού σε διαφορετικούς τρόπους λειτουργίας, από το ρελαντί έως το πλήρες φορτίο.

Οι κύριοι δείκτες υποδεικνύονται στο σώμα της συσκευής με τη μορφή ειδικής σήμανσης. Μπορεί επίσης να περιέχει δεδομένα σχετικά με τη μέθοδο ανύψωσης και τοποθέτησης εξοπλισμού, προειδοποιητικές πληροφορίες για αυξημένη τάση στις δευτερεύουσες στροφές (πάνω από 350 Volt), πληροφορίες σχετικά με την παρουσία μαξιλαριού γείωσης. Η σήμανση του μετατροπέα ενέργειας εφαρμόζεται με τη μορφή αυτοκόλλητου ή με βαφή.

Πιθανές δυσλειτουργίες

Όπως κάθε άλλος εξοπλισμός, οι μετασχηματιστές καταστρέφονται από καιρό σε καιρό και απαιτούν εξειδικευμένο σέρβις με διαγνωστικά. Πριν ελέγξετε τη συσκευή, πρέπει να μάθετε ποιες είναι οι βλάβες, ποια σημάδια αντιστοιχούν σε αυτές:

• Ανομοιόμορφος θόρυβος στο εσωτερικό της θήκης, τρίξιμο.Αυτό το φαινόμενο συνήθως υποδηλώνει θραύση στο στοιχείο γείωσης, επικάλυψη στο περίβλημα από τις στροφές περιέλιξης ή εξασθένηση της πίεσης των φύλλων που χρησιμοποιούνται για το μαγνητικό κύκλωμα.
• Υπερβολική θέρμανση της θήκης, αύξηση της ισχύος ρεύματος από την πλευρά της κατανάλωσης. Το πρόβλημα μπορεί να προκληθεί από βραχυκύκλωμα περιέλιξης λόγω φθοράς ή μηχανικής βλάβης στο μονωτικό στρώμα, συχνές υπερφορτώσεις που προκύπτουν από βραχυκύκλωμα.
• Ρωγμές σε μονωτές, ολισθαίνουσες εκκενώσεις. Εμφανίζονται όταν ένα κατασκευαστικό ελάττωμα δεν εντοπίστηκε πριν από την έναρξη της λειτουργίας, ένα εκμαγείο ξένων αντικειμένων και μια επικάλυψη μεταξύ της εισαγωγής φάσεων διαφορετικών τιμών.
• Εκπομπές λαδιών κατά τις οποίες καταστρέφεται η μεμβράνη της δομής της εξάτμισης. Το πρόβλημα εξηγείται από ένα βραχυκύκλωμα διεπαφής λόγω φθοράς της μόνωσης, μείωσης της στάθμης λαδιού, πτώσης τάσης ή εμφάνισης υπερρευμάτων υπό την προϋπόθεση βραχυκυκλώματος διαμπερούς τύπου.
• Διαρροή λαδιού από φλάντζες ή βρύσες μετασχηματιστή. Οι κύριοι λόγοι είναι η κακής ποιότητας συγκόλληση κόμβων, η κακή σφράγιση, η καταστροφή των παρεμβυσμάτων ή τα βύσματα βαλβίδας χωρίς περιτύλιξη.
• Ενεργοποίηση του ρελέ προστασίας αερίου. Αυτό το φαινόμενο συμβαίνει όταν το λάδι αποσυντίθεται, το οποίο συμβαίνει λόγω βραχυκυκλώματος περιέλιξης, ανοιχτού κυκλώματος, καύσης των επαφών της συσκευής μεταγωγής ή σε περίπτωση βραχυκυκλώματος στο περίβλημα του μετασχηματιστή.
• Απενεργοποίηση του ρελέ προστασίας αερίου. Το πρόβλημα προκαλείται από την ενεργή αποσύνθεση του ελαιώδους υγρού ως αποτέλεσμα του κλεισίματος της επιφανείας, της υπέρτασης του εσωτερικού ή του εξωτερικού τμήματος ή λόγω της λεγόμενης «φωτιάς από χάλυβα».
• Ενεργοποιημένη προστασία διαφορικού. Αυτή η δυσλειτουργία εμφανίζεται όταν υπάρχει βλάβη στο περίβλημα εισόδου, όταν υπάρχει επικάλυψη μεταξύ των φάσεων ή σε άλλες περιπτώσεις.

Για να μεγιστοποιηθεί η απόδοση της λειτουργικότητας της συσκευής, είναι απαραίτητο να εκτελείτε τακτικά επαλήθευση χρησιμοποιώντας θερμική απεικόνιση: ο εξοπλισμός επιτρέπει τη διάγνωση μείωσης της ποιότητας των επαφών και μείωσης της θερμοκρασίας λειτουργίας. Κατά την επαλήθευση, οι ειδικοί εκτελούν την ακόλουθη σειρά χειρισμών:

• 1. Λήψη μετρήσεων τάσης και ρεύματος.
  2. Έλεγχος του φορτίου με χρήση εξωτερικής πηγής.
  3. Προσδιορισμός παραμέτρων στο σχήμα εργασίας.
  4. Υπολογισμός αναλογίας μετασχηματισμού, σύγκριση και ανάλυση δεικτών.

Υπολογισμός του μετασχηματιστή

Η βασική αρχή λειτουργίας αυτής της συσκευής καθορίζεται από τον τύπο U1/U2=n1/n2, τα στοιχεία του οποίου αποκωδικοποιούνται ως εξής:

• Τα U1 και U2 είναι η τάση των πρωτευουσών και δευτερευουσών στροφών.
• n1 και n2 - ο αριθμός τους στις περιελίξεις του πρωτεύοντος και του δευτερεύοντος τύπου, αντίστοιχα.

Για να προσδιοριστεί η περιοχή διατομής του πυρήνα, χρησιμοποιείται ένας άλλος τύπος: S=1,15*√P, στο οποίο η ισχύς μετράται σε watt και η περιοχή μετριέται σε τετραγωνικά εκατοστά. Εάν ο πυρήνας που χρησιμοποιείται στον εξοπλισμό έχει το σχήμα του γράμματος W, ο δείκτης τομής υπολογίζεται για τη μεσαία ράβδο. Κατά τον προσδιορισμό των στροφών στην περιέλιξη του πρωτεύοντος επιπέδου, χρησιμοποιείται ο τύπος n=50*U1/S, ενώ το στοιχείο 50 δεν είναι αμετάβλητο, στους υπολογισμούς για την αποφυγή της εμφάνισης ηλεκτρομαγνητικών παρεμβολών, συνιστάται να ορίσετε την τιμή 60 αντί για αυτήν. Ένας άλλος τύπος είναι d=0,8*√I, στο οποίο d είναι η διατομή του σύρματος και I είναι ο δείκτης τρέχουσας αντοχής. χρησιμοποιείται για τον υπολογισμό της διαμέτρου του καλωδίου.

Οι αριθμοί που λαμβάνονται κατά τους υπολογισμούς προσαρμόζονται σε στρογγυλές τιμές (για παράδειγμα, η εκτιμώμενη ισχύς των 37,5 W στρογγυλοποιείται σε 40). Η στρογγυλοποίηση επιτρέπεται μόνο προς τα πάνω.Όλοι αυτοί οι τύποι χρησιμοποιούνται για την επιλογή μετασχηματιστών που λειτουργούν σε δίκτυο 220 Volt. κατά την κατασκευή γραμμών υψηλής συχνότητας, χρησιμοποιούνται άλλες παράμετροι και μέθοδοι υπολογισμού.

Παρόμοια άρθρα: