Máy biến điện áp cổ điển (VT) là một thiết bị chuyển đổi giá trị này thành giá trị khác. Quá trình này đi kèm với việc mất một phần công suất, nhưng nó là hợp lý trong các tình huống cần thay đổi các thông số của tín hiệu đầu vào. Trong thiết kế của một máy biến áp như vậy, các phần tử cuộn dây được cung cấp, với tính toán chính xác có thể đạt được điện áp đầu ra yêu cầu.
Mục đích và nguyên tắc hoạt động
Mục đích chính của máy biến điện áp là chuyển đổi tín hiệu đầu vào đến mức được chỉ định bởi nhiệm vụ của người dùng - khi điện thế hoạt động cần giảm hoặc tăng. Điều này có thể đạt được nhờ nguyên lý cảm ứng điện từ, được các nhà khoa học Faraday và Maxwell xây dựng thành định luật. Theo ông, trong bất kỳ vòng lặp nào nằm gần với một vòng dây tương tự khác, một EMF cảm ứng với một dòng điện, tỷ lệ với thông lượng của cảm ứng từ xuyên qua chúng. Độ lớn của cảm ứng này trong cuộn thứ cấp của máy biến áp (gồm nhiều vòng dây như vậy) phụ thuộc vào cường độ dòng điện trong mạch sơ cấp và vào số vòng dây ở cả hai cuộn dây.
Dòng điện trong cuộn thứ cấp của máy biến áp và điện áp ở tải nối với nó chỉ được xác định bằng tỷ số giữa số vòng dây ở cả hai cuộn dây. Quy luật cảm ứng điện từ cho phép bạn tính toán chính xác các thông số của một thiết bị truyền tải điện năng từ đầu vào đến đầu ra với tỷ lệ dòng điện và điện áp mong muốn.
Sự khác nhau giữa máy biến dòng và máy biến điện áp là gì
Sự khác biệt về thiết kế của chúng như sau:
- như cuộn sơ cấp trong máy biến dòng, thanh dẫn cung cấp điện được sử dụng, trên đó nó được gắn;
- các thông số của cuộn dây thứ cấp được thiết kế để kết nối với thiết bị đo lường (ví dụ như đồng hồ đo điện trong nhà);
- So với VT, máy biến dòng nhỏ gọn hơn và có mạch chuyển đổi đơn giản hơn.
Máy biến dòng và máy biến điện áp đáp ứng các yêu cầu khác nhau về độ chính xác của các giá trị quy đổi. Nếu chỉ số này rất quan trọng đối với thiết bị đo lường thì đối với máy biến điện áp, chỉ số này có tầm quan trọng thứ cấp.
Phân loại máy biến điện áp
- máy biến áp điện có và không nối đất;
- thiết bị đo lường;
- máy biến áp tự động;
- các thiết bị kết hợp đặc biệt;
- máy biến áp cách ly và đỉnh.
Loại đầu tiên trong số các giống này được sử dụng để cung cấp nguồn điện liên tục cho người tiêu dùng ở dạng có thể chấp nhận được (với biên độ yêu cầu). Bản chất của hành động của họ là chuyển đổi một mức tiềm năng này thành một mức khác nhằm mục đích chuyển tải tiếp theo cho tải.Ví dụ, các thiết bị ba pha được lắp đặt tại trạm biến áp cho phép giảm điện áp cao từ 6,3 và 10 kV xuống giá trị gia dụng là 0,4 kV.
Máy biến áp tự động là thiết kế cảm ứng đơn giản nhất có một cuộn dây với các vòi để điều chỉnh điện áp đầu ra. Các sản phẩm phù hợp được lắp đặt trong các mạch dòng điện thấp, đảm bảo truyền điện từ giai đoạn này sang giai đoạn khác với tổn thất tối thiểu (với hiệu suất tối đa). Với sự trợ giúp của cái gọi là máy biến áp "cách ly", có thể tổ chức cách ly điện của các mạch có điện áp cao và thấp. Nhờ đó, việc bảo vệ chủ nhân ngôi nhà hoặc ngôi nhà mùa hè khỏi nguy cơ điện giật cao được đảm bảo. Ngoài ra, loại đầu dò này cho phép bạn:
- chuyển điện từ nguồn đến người tiêu dùng theo hình thức mong muốn và an toàn;
- bảo vệ mạch tải với các thiết bị nhạy cảm bao gồm trong chúng khỏi nhiễu điện từ;
- chặn sự xâm nhập của một thành phần dòng điện không đổi vào các mạch làm việc.
Máy biến áp đỉnh là một loại thiết bị khác có chức năng chuyển đổi năng lượng điện. Chúng được sử dụng để xác định cực của tín hiệu xung và khớp nó với các thông số đầu ra. Loại bộ chuyển đổi này được lắp đặt trong các mạch tín hiệu của hệ thống máy tính và các kênh liên lạc vô tuyến.
Máy biến dòng và điện áp dụng cụ
Máy biến áp dụng cụ đặc biệt là một loại bộ chuyển đổi đặc biệt cho phép đưa các thiết bị giám sát vào mạch nguồn. Mục đích chính của chúng là chuyển đổi dòng điện hoặc điện áp thành một giá trị thuận tiện cho việc đo các thông số mạng. Sự cần thiết của điều này nảy sinh trong các tình huống sau:
- khi đo bằng đồng hồ đo điện;
- nếu rơle bảo vệ điện áp và dòng điện được lắp trong mạch cung cấp điện;
- nếu có các thiết bị tự động hóa khác trong đó.
Đồng hồ đo được phân loại theo thiết kế, kiểu lắp đặt, tỷ lệ biến đổi và số giai đoạn. Theo tính năng đầu tiên, chúng được tích hợp sẵn, thông qua lối đi và hỗ trợ, và tại vị trí - bên ngoài hoặc được thiết kế để lắp đặt trong các tế bào thiết bị đóng cắt kiểu kín. Theo số lượng các bước chuyển đổi, chúng được chia thành một giai đoạn và tầng, và theo tỷ lệ chuyển đổi - thành các sản phẩm có một hoặc nhiều giá trị.
Các tính năng của hoạt động VT trong mạng có điểm 0 cách ly và nối đất
Có thể xảy ra hư hỏng đối với thiết bị điện do tăng điện áp pha thành tuyến tính và sau đó xuất hiện hồ quang xoay chiều. Bất kể nguyên nhân và cách thức vận hành, đây là loại ngắn mạch nguy hiểm nhất với hệ số quá áp lớn. Trong trường hợp này, xác suất xuất hiện của ferroresonance trong mạng là cao.
Mạch ferroresonant trong mạng điện có trung tính cách ly là một chuỗi thứ tự không có từ hóa phi tuyến. VT ba pha không nối đất về cơ bản là ba máy biến áp một pha được kết nối theo kiểu hình sao. Với quá áp trong các khu vực mà nó được lắp đặt, cảm ứng trong lõi của nó tăng khoảng 1,73 lần, gây ra sự xuất hiện của ferroresonance.
Để bảo vệ chống lại hiện tượng này, các phương pháp đặc biệt đã được phát triển:
- chế tạo VT và TT có độ tự cảm ứng thấp;
- việc bao gồm các phần tử van điều tiết bổ sung trong mạch của chúng;
- chế tạo máy biến áp 3 pha hệ thống một kích từ thiết kế 5 thanh;
- nối đất của dây trung tính qua cuộn kháng hạn chế dòng điện;
- sử dụng cuộn dây bù, v.v.;
- việc sử dụng các mạch rơ le bảo vệ các cuộn dây VT khỏi quá dòng.
Các biện pháp này bảo vệ các VT đo, nhưng không giải quyết triệt để vấn đề an toàn. Các thiết bị nối đất được lắp đặt trong mạng có bus trung tính cách ly có thể giúp ích trong việc này.
Bản chất của hoạt động của máy biến áp hạ áp ở chế độ có trung tính nối đất được đặc trưng bởi sự an toàn tăng lên và giảm đáng kể hiện tượng cháy nổ. Ngoài ra, việc sử dụng chúng làm tăng độ nhạy và độ chọn lọc của bảo vệ trong mạch một pha. Sự gia tăng này có thể xảy ra do thực tế là cuộn dây cảm ứng của máy biến áp được bao gồm trong mạch nối đất và làm tăng nhanh dòng điện qua thiết bị bảo vệ được lắp đặt trong đó.
PUE cung cấp sự biện minh cho việc chấp nhận nối đất ngắn hạn của trung tính với độ tự cảm nhỏ của cuộn dây VT. Đối với điều này, tự động hóa được sử dụng trong mạng, với các tiếp điểm nguồn, khi OZ xảy ra, sau 0,5 giây, kết nối ngắn máy biến áp với thanh cái. Do tác dụng của trung tính nối đất chắc chắn, dòng điện giới hạn bởi độ tự cảm của VT bắt đầu chạy trong mạch bảo vệ trong trường hợp sự cố chạm đất một pha. Đồng thời, giá trị của nó đủ để kích hoạt bảo vệ chống lại OZ và tạo điều kiện để dập tắt phóng điện hồ quang nguy hiểm.
