Muuntajilla on merkittävä rooli sähkötekniikassa, sillä ne suorittavat muunnos-, eristys-, mittaus- ja suojaustoiminnot. Yksi tämäntyyppisten laitteiden yleisimmistä tehtävistä on yksittäisten virtaparametrien säätely. Erityisesti jännitemuuntajat (VT) muuttavat ensiöverkon suorituskyvyn optimaalisiin arvoihin kuluttajien kann alta.
Laitteiden kokonaissuunnittelu
Muuntajan teknisen perustan muodostaa sähkömagneettinen täyte, joka tarjoaa laitteen toimintaprosessit. Laitteen mitat voivat vaihdella piirin tehokuormitusvaatimuksista riippuen. Tyypillisessä rakenteessa muuntajassa on virransyöttö- ja lähtölaitteet, ja päätyöelementit suorittavat jännitteen muunnostehtäviä. Eristimet, sulakkeet ja releen suojalaite vastaavat teknisten prosessien luotettavuuden ja turvallisuuden varmistamisesta. Modernin pienjännitemuuntajan suunnittelussatoimitetaan myös antureita yksittäisten toimintaparametrien tallentamiseen, joiden indikaattorit lähetetään ohjauspaneeliin ja joista tulee perustana komentoille valvontaviranomaisille. Sähkökomponenttien toiminta itsessään vaatii virransyöttöä, joten joissain muunnoksissa muuntimia täydennetään autonomisilla virtalähteillä - generaattoreilla, akuilla tai paristoilla.
Transformerin ytimet
VT:n tärkeimmät työskentelyelementit ovat niin sanotut ytimet (magneettisydämet) ja käämit. Ensimmäiset ovat kahta tyyppiä - sauva ja panssari. Useimmissa matalataajuisissa muuntajissa (enintään 50 Hz) käytetään sauvan ytimiä. Magneettipiirin valmistuksessa käytetään erikoismetalleja, joiden ominaisuudet määräävät rakenteen toimintaominaisuudet, esimerkiksi tyhjäkäynnin suorituskyvyn ja suuruuden. Jännitemuuntajan ydin muodostuu ohuista metalliseoslevyistä, jotka on eristetty lakka- ja oksidikerrosten väliin. Magneettipiirin pyörrevirtojen vaikutuksen aste riippuu tämän eristyksen laadusta. On olemassa myös erikoistyyppisiä ladontaytimiä, jotka muodostavat mieliv altaisen poikkileikkauksen, mutta lähellä neliön muotoisia rakenteita. Tämän kokoonpanon avulla voit luoda universaaleja magneettipiirejä, mutta niillä on myös heikkouksia. Tarvitaan siis metallimuovien tiukkaa kiristämistä, sillä pienimmät raot vähentävät kelan työskentelyalueen täyttökerrointa.
Jännitemuuntajan käämit
Yleensä käytetään kahta käämiä - ensiö- ja toisiokäämiä. Ne on eristetty sekä toisistaan että ytimestä. Ensimmäinen käämitaso erottuu suuresta määrästä ohuella langalla tehtyjä kierroksia. Näin se pystyy palvelemaan perusmuunnostarpeisiin tarvittavia suurjänniteverkkoja (jopa 6000-10000 V). Toisiokäämi on tarkoitettu mittauslaitteiden, relelaitteiden ja muiden sähköisten apulaitteiden rinnakkaissyöttöön. Jännitemuuntajien käämiä kytkettäessä on tärkeää ottaa huomioon lähtöliittimien merkinnät. Esimerkiksi tehosuuntareleet, yleismittarit, ampeerimittarit, wattimittarit ja erilaiset mittarit on kytketty käämiin ensiökäämin alun (merkintä A), päätelinjan (X), toisiokäämin alun (a) ja sen kautta. loppu (x). Voidaan myös käyttää lisäkäämitystä, jossa on erityiset etuliitteet nimikkeessä.
Asennustarvikkeet ja maadoitusmahdollisuudet
Lisäelementtien ja toiminnallisten laitteiden luettelo voi vaihdella muuntajan tyypin ja ominaisuuksien mukaan. Esimerkiksi öljyrakenteet, joiden ensiöjänniteilmaisin on enintään 10 kV tai enemmän, on varustettu liittimillä teknisten voiteluaineiden täyttöä, tyhjentämistä ja näytteenottoa varten. Öljyä varten säiliö on varustettu myös suuttimilla ja säätimillä, jotka ohjaavat nesteen tasaista syöttöä kohdealueille. Tyypillisiin kiinnityssarjoihin kuuluu useimmiten kiinnikkeet pulteilla, tapit, relekomponentit, sähköiset pahvitiivisteet, laippaelementit jne. Mitä tulee maadoitukseen, niinmuuntajat, joiden ensiökäämin jännite on enintään 660 V, on varustettu M6-koon pulttien, pulttien ja ruuvien kierrekiinnityksellä. Jos jännitteen ilmaisin on korkeampi kuin 660 V, maadoitusliittimen laitteistoliitännät on oltava vähintään M8.
TH:n toimintaperiaate
Sähkömagneettisen induktion päätoiminnot ja prosessit suoritetaan kompleksilla, joka sisältää metalliytimen, jossa on joukko muuntajalevyjä, ensiö- ja toisiokäämiä. Laitteen laatu riippuu amplitudin ja virran kulman peruslaskelman tarkkuudesta. Keskinäinen induktio useiden käämien välillä on vastuussa muutoksesta sähkömagneettisessa kentässä. Vaihtovirta 220 V:n jännitemuuntajassa muuttuu jatkuvasti ja kulkee yhden käämin läpi. Faradayn lain mukaan sähkömotorinen voima indusoituu kerran sekunnissa. Suljetussa käämijärjestelmässä oletusvirta kulkee piirin läpi ja lähellä metalliydintä. Mitä pienempi muuntajan toisiokäämin kuorma on, sitä lähempänä todellinen muuntokerroin on nimellisarvoa. Toisiokäämin liittäminen mittalaitteisiin riippuu erityisesti muunnosasteesta, koska pienimmät kuormituksen vaihtelut vaikuttavat mittauspiiriin syötettyjen mittausten tarkkuuteen.
Muuntajatyypit
Tänä päivänä seuraavat TN-tyypit ovat yleisimpiä:
- Kaskadimuuntaja - laite, jossa ensiökäämi on jaettu useisiin peräkkäisiin osiin ja tasaus- ja kytkentäkäämit vastaavat tehonsiirrosta niiden välillä.
- Maadoitettu VT - yksivaiheiset mallit, joissa ensiökäämin toinen pää on tiukasti maadoitettu. Se voi olla myös kolmivaiheisia jännitemuuntajia, joissa on maadoitettu nolla ensiökäämistä.
- Unearthed VT - laite, jossa on täydellinen käämieristys vierekkäisten liittimien kanssa.
- Kaksikäämi VT - muuntajat yhdellä toisiokäämityksellä.
- Kolmikäämin VT:t ovat muuntajia, joissa on ensiökäämin lisäksi myös pää- ja lisätoisiokäämit.
- Kapasitiivinen VT - mallit, joille on ominaista kapasitiiviset erottimet.
Elektronisten VT:iden ominaisuudet
Tärkeimpien metrologisten indikaattoreiden mukaan tämäntyyppiset muuntajat eroavat vähän sähkölaitteista. Tämä johtuu siitä, että molemmissa tapauksissa käytetään perinteistä muunnoskanavaa. Elektronisten muuntajien pääpiirteet ovat korkeajänniteeristyksen puuttuminen, mikä viime kädessä myötävaikuttaa laitteiden toiminnan suurempaan tekniseen ja taloudelliseen vaikutukseen. Suurjänniteverkoissa, joissa jännitemuuntajan ensiöjännite on enintään 660 V, muunnin on kytketty keskusverkkoon galvaanisesti. Tiedot mitatusta virrasta lähetetään suurella potentiaalilla, kuten optisella lähdöllä varustetun analogia-digitaalimuuntimen tapauksessa. kuitenkinelektroniikkamallien mitat ja paino ovat niin pieniä, että ne mahdollistavat muuntajayksiköiden asentamisen suurjännitejohtojen infrastruktuuriin jopa ilman lisäeristimien ja asennustarvikkeiden liittämistä.
Transformerin tekniset tiedot
Tärkein tekninen ja toiminnallinen arvo on jännitepotentiaali. Ensiökäämillä se voi saavuttaa 100 kV, mutta pääosin tämä koskee suuria teollisuusasemia, joissa on useita muunnosmoduuleja. Pääsääntöisesti ensiökäämille ei tueta enempää kuin 10 kV. Maadoitetulla nollalla varustettujen yksivaiheverkkojen jännitemuuntaja toimii ylipäänsä 100 V. Toisiokäämin os alta sen nimellisjännitemittarit ovat keskimäärin 24-45 V. Jälleen näissä piireissä huolletaan matalan energian mittauslaitteita, jotka eivät vaadi suurta tehokuormaa. Toisiokäämeillä on kuitenkin joskus korkeat, yli 100 V:n potentiaalit kolmivaiheisissa verkoissa. Myös muuntajan ominaisuuksia arvioitaessa on tärkeää ottaa huomioon tarkkuusluokka - nämä ovat arvoja välillä 0, 1 - 3, jotka määrittävät poikkeamaasteen tavoitesähköisten indikaattoreiden muunnoksessa.
Ferroresonanssiefekti
Sähkömagneettiset laitteet altistuvat usein erilaisille kielteisille vaikutuksille ja vaurioille, jotka liittyvät eristysvirheisiin. Yksi yleisimmistä käämien tuhoutumisprosesseista on ferroresonanssihäiriö. Se aiheuttaa mekaanisia vaurioita ja ylikuumenemista.käämit. Pääasiallinen syy tähän ilmiöön on nimeltään induktanssin epälineaarisuus, joka ilmenee tilanteissa, joissa magneettipiirin epävakaa vaste ympäröivään magneettikenttään. Jännitemuuntajan suojaamiseksi ferroresonanssivaikutuksilta ulkoiset toimenpiteet ovat mahdollisia, mukaan lukien lisäkapasitanssien ja vastusten sisällyttäminen kytkettyyn laitteeseen. Elektronisissa järjestelmissä induktiivisen epälineaarisuuden mahdollisuus voidaan myös minimoida ohjelmoimalla laitteiden sammutussarjoja.
Laitteiden käyttö
Jännitettä muuntavien muuntajalaitteiden toimintaa säätelevät sähkötekniikan käyttöä koskevat säännöt. Asiantuntijat ottavat optimaaliset käyttöarvot huomioon sähköasemat kohdelaitoksen syöttöinfrastruktuuriin. Järjestelmien päätoiminnot mahdollistavat rakennusten ja yritysten palvelemisen tehokkailla voimalaitoksilla, ja muuntajan toisiojännite 100 V asti ohjaa kuormitusta vähemmän vaativille kuluttajille, kuten mittareille ja metrologisille laitteille. Teknisistä ja rakenteellisista parametreista riippuen HP:tä voidaan käyttää teollisuudessa, rakennusteollisuudessa ja kotitalouksissa. Kussakin tapauksessa muuntajat ohjaavat sähkötehoa säätämällä syöttötehoja vastaamaan tietyn paikan nimellisvaatimuksia.
Johtopäätös
Sähkömagneettiset muuntajat tarjoavat melko vanhan, mutta kysynnän tähän päivään astitehonsäädön periaate sähköpiireissä. Tämän laitteen vanhentuminen liittyy sekä laitteen suunnitteluun että sen toimivuuteen. Tämä ei kuitenkaan estä suuryritysten kriittisiin tehonhallintatehtäviin virta- ja jännitemuuntajien käyttöä. Lisäksi ei voida sanoa, että tämän tyyppisiä muuntimia ei parannettaisi lainkaan. Vaikka toiminnan perusperiaatteet ja jopa tekninen toteutus kokonaisuudessaan pysyvät ennallaan, insinöörit ovat viime aikoina työskennelleet aktiivisesti suoja- ja ohjausjärjestelmien parissa. Tämän seurauksena tämä vaikuttaa muuntajien turvallisuuteen, luotettavuuteen ja tarkkuuteen.
