Klasični naponski transformator (VT) je uređaj koji pretvara jednu vrijednost u drugu. Proces prati djelomični gubitak snage, ali je opravdan u situacijama kada je potrebno promijeniti parametre ulaznog signala. U izvedbi takvog transformatora predviđeni su elementi za namotavanje, čijim se ispravnim proračunom može dobiti potreban izlazni napon.
Svrha i princip rada
Glavna svrha naponskih transformatora je pretvaranje ulaznog signala na razinu navedenu u korisničkim zadacima - kada operativni potencijal treba smanjiti ili povećati. To se može postići zahvaljujući principu elektromagnetske indukcije, koji su kao zakon formulirali znanstvenici Faraday i Maxwell. Prema njemu, u bilo kojoj petlji smještenoj blizu drugog sličnog zavoja žice, EMF se inducira strujom, proporcionalnom protoku magnetske indukcije koja prodire u njih. Veličina ove indukcije u sekundarnom namotu transformatora (koji se sastoji od mnogo takvih zavoja) ovisi o struji u primarnom krugu i o broju zavoja u obje zavojnice.
Struja u sekundarnom namotu transformatora i napon na njemu priključenom opterećenju određuju se samo omjerom broja zavoja u obje zavojnice. Zakon elektromagnetske indukcije omogućuje vam pravilno izračunavanje parametara uređaja koji prenosi snagu s ulaza na izlaz sa željenim omjerom struje i napona.
Koja je razlika između strujnog transformatora i naponskog transformatora
Njihove razlike u dizajnu su sljedeće:
- kao primarni namot u strujnim transformatorima koristi se sabirnica za napajanje, na koju je montirana;
- parametri sekundarnog namota dizajnirani su za spajanje na mjerni uređaj (na primjer, električno brojilo u kući);
- u usporedbi s VT, strujni transformator je kompaktniji i ima pojednostavljeni sklopni krug.
Strujni i naponski transformatori udovoljavaju različitim zahtjevima u pogledu točnosti pretvorenih vrijednosti. Ako je ovaj pokazatelj vrlo važan za mjerni uređaj, tada je za naponski transformator od sekundarne važnosti.
Klasifikacija naponskih transformatora
- energetski transformatori sa i bez uzemljenja;
- mjerni uređaji;
- autotransformatori;
- posebni uređaji za podudaranje;
- izolacijski i vršni transformatori.
Prva od ovih sorti koristi se za isporuku neprekidnih napajanja potrošaču u njemu prihvatljivom obliku (s potrebnom amplitudom). Suština njihova djelovanja je pretvaranje jedne razine potencijala u drugu u svrhu naknadnog prijenosa na teret.Trofazni uređaji instalirani na transformatorskoj podstanici, na primjer, omogućuju smanjenje visokih napona sa 6,3 i 10 kV na vrijednost za kućanstvo od 0,4 kV.
Autotransformatori su najjednostavniji induktivni dizajni koji imaju jedan namotaj s slavinama za podešavanje izlaznog napona. Podudarni proizvodi ugrađuju se u slabe strujne krugove, osiguravajući prijenos snage s jedne faze na drugu s minimalnim gubicima (uz maksimalnu učinkovitost). Pomoću takozvanih "izolacijskih" transformatora moguće je organizirati električnu izolaciju krugova s visokim i niskim naponom. Dakle, zajamčena je zaštita vlasnika kuće ili ljetnikovca od strujnog udara visokog potencijala. Uz to, ova vrsta pretvarača omogućuje vam:
- prijenos električne energije od izvora do potrošača u željenom i sigurnom obliku;
- zaštititi krugove opterećenja osjetljivim uređajima koji su u njima od elektromagnetskih smetnji;
- blokirati ulazak komponente stalne struje u radne krugove.
Vršni transformatori su druga vrsta uređaja koji pretvaraju električnu energiju. Koriste se za određivanje polariteta impulsnih signala i usklađivanje s izlaznim parametrima. Ova vrsta pretvarača instalira se u signalne krugove računalnih sustava i radio komunikacijskih kanala.
Merni transformatori napona i struje
Posebni mjerni transformatori posebna su vrsta pretvarača koji omogućuju uključivanje nadzornih uređaja u krugove snage. Njihova je glavna svrha pretvoriti struju ili napon u vrijednost prikladnu za mjerenje mrežnih parametara. Potreba za tim javlja se u sljedećim situacijama:
- kod očitavanja električnim brojilom;
- ako su u krugovima napajanja ugrađeni releji za zaštitu napona i struje;
- ako se u njemu nalaze drugi uređaji za automatizaciju.
Mjerači su klasificirani prema dizajnu, vrsti ugradnje, omjeru transformacije i broju stupnjeva. Prema prvoj su značajci ugrađeni, prolazni i nosači, a na mjestu - vanjski ili namijenjeni za ugradnju u ćelije razvodnih uređaja zatvorenog tipa. Prema broju koraka pretvorbe dijele se na jednostepene i kaskadne, a prema omjeru pretvorbe - na proizvode koji imaju jednu ili više vrijednosti.
Značajke rada VT u mrežama s izoliranom i uzemljenom nultom točkom
Oštećenja električne opreme moguća su zbog povećanja faznog napona na linearni i naknadne pojave izmjeničnog luka. Bez obzira na uzrok i način rada, ovo je najopasnija vrsta kratkog spoja s velikim faktorom prenapona. U ovom je slučaju vjerojatnost pojave feroresonance u mreži velika.
Ferorezonantni krug u elektroenergetskim mrežama s izoliranom neutralnom žicom je lanac nulte sekvence s nelinearnom magnetizacijom. Trofazni neuzemljeni VT u osnovi su tri jednofazna transformatora povezana na način zvijezda-zvijezda. S prenaponom u zonama u kojima je instaliran, indukcija u njegovoj jezgri povećava se za oko 1,73 puta, što uzrokuje pojavu ferorezonancije.
Za zaštitu od ove pojave razvijene su posebne metode:
- proizvodnja VT-ova i TT-a s niskom samoindukcijom;
- uključivanje dodatnih prigušnih elemenata u njihov krug;
- proizvodnja 3-faznih transformatora s jednim magnetskim sustavom u izvedbi s 5 šipki;
- uzemljenje neutralne žice kroz reaktor za ograničavanje struje;
- korištenje kompenzacijskih namota, itd .;
- uporaba relejnih krugova koji štite VT namote od prekomjernih struja.
Te mjere štite mjerne VT-ove, ali ne rješavaju u potpunosti sigurnosni problem. U tome mogu pomoći uzemljeni uređaji instalirani u mrežama s izoliranom neutralnom sabirnicom.
Prirodu rada niskonaponskih transformatora u režimima s uzemljenom neutralnom odlikuje povećana sigurnost i značajno smanjenje feroresonančnih pojava. Uz to, njihova uporaba povećava osjetljivost i selektivnost zaštite u jednofaznom krugu. Ovaj porast postaje moguć zbog činjenice da je induktivni namot transformatora uključen u krug uzemljenja i nakratko povećava struju kroz zaštitni uređaj instaliran u njemu.
PUE daje opravdanje za dopuštenost kratkotrajnog uzemljenja neutralne točke s malom induktivnošću VT namota. Za to se u mreži koristi automatizacija koja s kontaktima napajanja, kada se dogodi OZ, nakon 0,5 sekunde, na kratko poveže transformator na sabirnice. Zbog učinka čvrsto uzemljene neutralne struje, u zaštitnom krugu u slučaju jednofaznog zemljospoja počinje teći struja ograničena induktivitetom VT. Istodobno, njegova je vrijednost dovoljna da pokrene zaštitu od OZ i stvori uvjete za gašenje opasnog lučnog pražnjenja.