Μετασχηματιστής ρεύματος: αρχή λειτουργίας για τη μέτρηση των παραμέτρων του ηλεκτρικού δικτύου. Όλα για τους μετασχηματιστές ρεύματος. Ταξινόμηση, σχεδιασμός, αρχή λειτουργίας Μετασχηματιστής ρεύματος με μία δευτερεύουσα περιέλιξη

Πριν μιλήσουμε για μετασχηματιστές οργάνων, μια μικρή θεωρία. Ο μετασχηματιστής είναι ένα στοιχείο ενός ηλεκτρικού κυκλώματος που μετατρέπει μια ποσότητα AC τάση. Οι μετασχηματιστές μπορεί να είναι:

• προς τα κάτω, παράγοντας χαμηλότερη τάση στην έξοδο από ό,τι στην είσοδο.
• αυξανόμενη, εκτελώντας τον αντίθετο μετασχηματισμό.
• διαίρεση, που δεν αλλάζουν την τιμή τάσης, που χρησιμοποιούνται για γαλβανική απομόνωση μεταξύ τμημάτων του ηλεκτρικού δικτύου.

Οι μετασχηματιστές που ανεβαίνουν και προς τα κάτω είναι αναστρέψιμοι: εάν εφαρμόσουμε την ονομαστική τάση εξόδου του μετασχηματιστή στη δευτερεύουσα περιέλιξή του, θα λάβουμε την ονομαστική τάση εισόδου στο πρωτεύον τύλιγμα.

Η αντίθετη εικόνα εμφανίζεται με τα ρεύματα στις περιελίξεις. Το πρωτεύον τύλιγμα έχει σχεδιαστεί για ρεύμα που αντιστοιχεί στην ονομαστική ισχύ του μετασχηματιστή. Τόσο η διατομή του μαγνητικού πυρήνα όσο και η διάμετρος του σύρματος περιέλιξης της κύριας περιέλιξης επιλέγονται για την ισχύ.

Το ρεύμα στη δευτερεύουσα περιέλιξη ενός μετασχηματιστή με βήμα προς τα κάτω μπορεί να είναι μεγαλύτερο από το ρεύμα στο πρωτεύον τύλιγμα όσες φορές είναι χαμηλότερη η τάση του. Αυτή η αναλογία ονομάζεται λόγος μετασχηματισμού. Ως εκ τούτου, η διατομή του σύρματος περιέλιξης της δευτερεύουσας περιέλιξης του μετασχηματιστή υποβάθμισης είναι μεγαλύτερη. Για έναν υποβαθμιστή, είναι το αντίστροφο. Για τον χωριστή όλα είναι ίδια.

Γιατί χρειάζονται μετασχηματιστές τάσης;

Σε ηλεκτρικές εγκαταστάσεις έως 1000 V, οι μετρήσεις τάσης γίνονται συνδέοντας βολτόμετρα απευθείας σε λεωφορεία ή άλλα ελεγχόμενα τμήματα του δικτύου. Αλλά σε δίκτυα 6 kV και άνω αυτό είναι αδύνατο γιατί:

• κατά τη μέτρηση της υψηλής τάσης απαιτείται μειώσει την αξία τουστο μέγεθος που γίνεται αντιληπτό από το πλαίσιο του μετρητή καντράν ή τον ηλεκτρονικό ψηφιακό μετατροπέα. Τα ωμικά διαχωριστικά δεν θα εκτελέσουν την εργασία με την απαιτούμενη ακρίβεια και η χρήση μετασχηματιστή με βήμα προς τα κάτω θα κάνει τη συσκευή ογκώδη.
• η μόνωση των αγωγών για τη σύνδεση της συσκευής πρέπει αντέχουν την ονομαστική τάση της ηλεκτρικής εγκατάστασης. Επιπλέον, πρέπει να τηρείται αποστάσεις φάσης-φάσης, που απαιτείται από το PUE. Αυτό είναι αδύνατο να γίνει.

Επομένως, για μετρήσεις, η τιμή τάσης μειώνεται και για αυτό χρειάζεστε έναν μετασχηματιστή τάσης

Μετασχηματιστές τάσης και ο σχεδιασμός τους

Οποιαδήποτε τάση και αν είναι σχεδιασμένη η κύρια περιέλιξη του μετασχηματιστή τάσης, η τάση στο δευτερεύον τύλιγμά του στάνταρ – 100 V. Αυτό έγινε για ενοποίηση: ο μετρητής ηλεκτρικής ενέργειας δεν ενδιαφέρεται σε ποια ηλεκτρική εγκατάσταση λειτουργεί - 6 kV, 10 kV ή περισσότερο. Εάν προορίζεται για χρήση με μετασχηματιστές τάσης, αυτό τεχνικές προδιαγραφέςστη στήλη "ονομαστική τάση" αναγράφεται: "3x100 V". Ο αριθμός "3" σημαίνει ότι τρεις φάσεις συνδέονται με αυτό για μετρήσεις.

Δομικά, οι μετασχηματιστές τάσης κατασκευάζονται ως εξής:

• στοιχείο μετασχηματισμού μονή φάσηστρες στο σώμα του, στο τριφασική τάσητρεις τέτοιοι μετασχηματιστές είναι εγκατεστημένοι.
• ένα περίβλημα περιέχει έναν μετασχηματιστή για μετατροπή και οι τρεις φάσεις.

Οι πρωτεύουσες περιελίξεις των τριφασικών μετασχηματιστών συνδέονται σε ένα αστέρι.

Οι μετασχηματιστές τάσης έχουν πολλές δευτερεύουσες περιελίξεις:

• περιέλιξη για συσκευές λογιστική, με τάξη ακρίβειας 0,5 δευτ.
• περιέλιξη για όργανα μέτρησης – κλάση ακρίβειας 0,5;
• περιέλιξη για συσκευές προστασία ρελέ– κλάση 10Р;
• περιέλιξη για ανοιχτό τρίγωνο– κλάση 10R.

Η κατηγορία ακρίβειας έχει σημασία κατά τη λογιστική και τη μέτρηση. Αλλά υπάρχει μια ακόμη απόχρωση: η περιέλιξη μέτρησης του μετασχηματιστή λειτουργεί στη δηλωμένη κατηγορία ακρίβειας, εκτός εάν ξεπεραστεί το επιτρεπόμενο φορτίο σε αυτό. Επομένως, μαζί με την κλάση, υποδεικνύει η ετικέτα του μετασχηματιστή επιτρεπόμενη δύναμη, το οποίο δεν μπορεί να γίνει υπέρβαση.

Ένας άλλος παράγοντας που αλλάζει την κατηγορία ακρίβειας είναι αντίσταση των αγωγών σύνδεσης. Εάν ο μετρητής ή το αμπερόμετρο βρίσκεται μακριά από τον μετασχηματιστή τάσης και συνδέεται με ένα καλώδιο ελέγχου με αγωγούς ανεπαρκούς διατομής, τότε η τιμή τάσης σε αυτό θα είναι μικρότερη από ό,τι στον μετασχηματιστή.

Οι ακροδέκτες της δευτερεύουσας περιέλιξης του μετασχηματιστή τάσης που χρησιμοποιείται για εμπορικές μετρήσεις καλύπτονται με καπάκι και σφραγίζονται.

Οι πρωτεύουσες περιελίξεις των μετασχηματιστών τάσης προστατεύονται από ασφάλειες. Οι ασφάλειες χρησιμοποιήθηκαν επίσης για την προστασία των δευτερευόντων περιελίξεων, αλλά τώρα έχουν αντικατασταθεί από διακόπτες κυκλώματος.

Τώρα ας θυμηθούμε τη θεωρία στην αρχή του άρθρου. Ο κύριος κίνδυνος κατά την εργασία σε μετασχηματιστές τάσης είναι το φαινόμενο αντίστροφος μετασχηματισμός. Εάν για κάποιο λόγο το δευτερεύον τύλιγμα λάβει τάση 100 V, τότε το πρωτεύον τύλιγμα θα είναι κάτω από την ονομαστική τάση της ηλεκτρικής εγκατάστασης. Οι άνθρωποι που εργάζονται στην κυψέλη θα είναι υπό τάση. Επομένως, όταν βγάζετε έναν μετασχηματιστή τάσης για επισκευή, λαμβάνονται μέτρα. Εξαιρείται ο αντίστροφος μετασχηματισμός.

Γιατί χρειάζονται μετασχηματιστές ρεύματος;

Ένας από τους λόγους για τους οποίους οι μετασχηματιστές ρεύματος εγκαθίστανται σε ηλεκτρικές εγκαταστάσεις άνω των 1000 V είναι ο ίδιος με τους μετασχηματιστές τάσης. Είναι αδύνατο να παρέχεται απομόνωση κυκλώματος για συσκευές σύνδεσης.

Υπάρχουν όμως πρόσθετοι παράγοντες που τα αναγκάζουν να χρησιμοποιηθούν σε ηλεκτρικές εγκαταστάσεις άνω των 1000 V:

• Το μέγιστο ρεύμα για το οποίο έχουν σχεδιαστεί μετρητές ηλεκτρικής ενέργειας απευθείας σύνδεσης είναι 100 A. Τα ρεύματα άνω των 100 A πρέπει να μειωθούν.
• σύνδεση αμπερόμετρων σε σειρά με το φορτίο μειώνει την αξιοπιστία της τροφοδοσίας;
• το βολτόμετρο συνδέεται με τις ράβδους ζυγών μέσω ασφαλειών ή διακόπτης κυκλώματος, Τα καλώδια του αμπερόμετρου δεν μπορούν να προστατευτούν. Το ρεύμα βραχυκυκλώματος στο αμπερόμετρο είναι ίσο με το ρεύμα βραχυκυκλώματος στις ράβδους ζυγών. Τα λειτουργικά σφάλματα οδηγούν σε σοβαρές συνέπειες, και δυσλειτουργίες της συσκευής την απενεργοποιούν για πάντα. Επομένως, είναι απαραίτητο να πραγματοποιηθεί γαλβανική απομόνωση του αμπερόμετρου από το δίκτυο.
• Μπορείτε να αντικαταστήσετε μόνο ένα αμπερόμετρο απευθείας σύνδεσης αποσυνδέοντας το φορτίο.

Αρχή λειτουργίας και σχεδιασμός μετασχηματιστών ρεύματος

Ο μετασχηματιστής ρεύματος έχει επίσης πρωτεύον και δευτερεύον τύλιγμα. Αλλά η ιδιαιτερότητά του είναι ότι η κύρια περιέλιξη έχει μία ή περισσότερες στροφές και στα περισσότερα προϊόντα είναι ένας ζυγός που διέρχεται από το σώμα του μετασχηματιστή. Μια επιλογή είναι οι μετασχηματιστές που δεν έχουν τη δική τους κύρια περιέλιξη. Τοποθετούνται στο λεωφορείο με το μετρημένο ρεύμα ή περνά μέσα από αυτά ένας πυρήνας σύρματος ή καλωδίου.

Ένας μετασχηματιστής ρεύματος για τάσεις έως 1000 V έχει ένα δευτερεύον τύλιγμα, αλλά οι μετασχηματιστές υψηλής τάσης έχουν τουλάχιστον δύο, αλλά μερικές φορές περισσότερες. Λειτουργεί παρόμοια με έναν μετασχηματιστή ανόδου, επομένως, όλα όσα ειπώθηκαν στην αρχή του άρθρου σχετικά με την αναλογία των ρευμάτων σε αυτά ισχύουν γι 'αυτό.

Ονομαστικό δευτερεύον ρεύμαο μετασχηματιστής ρεύματος είναι πάντα ίσος 5 Α, ανεξάρτητα από το ρεύμα για το οποίο έχει σχεδιαστεί το πρωτεύον. Οι κατηγορίες ακρίβειας των περιελίξεων για τον εξοπλισμό σύνδεσης διαφέρουν με τον ίδιο τρόπο όπως και για τους μετασχηματιστές τάσης.

Αλλά η σύνδεσή του με τον μετασχηματιστή ρεύματος που χρησιμοποιείται για τη μέτρηση ηλεκτρικής ενέργειας δεν θα λειτουργήσει. Σύμφωνα με τους κανόνες, δεν πρέπει να υπάρχει τίποτα εκεί εκτός από τον πάγκο. Και αν για συσκευές άνω των 1000 V αυτή η απαίτηση είναι εύκολο να εκπληρωθεί (ένας μετασχηματιστής έχει πολλές περιελίξεις), τότε για ηλεκτρικές εγκαταστάσεις έως 1000 V, εάν είναι απαραίτητο, εγκαταστήστε δύο μετασχηματιστές ανά φάση: ένας για μέτρηση, ο άλλος για οτιδήποτε άλλο (αμπερόμετρα , βαττόμετρα, συσκευές προστασίας, αντιστάθμιση άεργου ισχύος). Οι ακροδέκτες δευτερεύουσας περιέλιξης για εμπορική μέτρηση όλων των μετασχηματιστών καλύπτονται με καπάκι και σφραγίζονται.

Μετασχηματιστής ρεύματος πρέπει να λειτουργεί με το δευτερεύον τύλιγμα βραχυκυκλωμένο στο φορτίο ή βραχυκυκλωμένο. Διαφορετικά, επάγεται ένα EMF που δεν είναι καθόλου ασφαλές τόσο για ανθρώπους όσο και για ηλεκτρικό εξοπλισμό. Εάν υπάρξει διακοπή στα δευτερεύοντα κυκλώματα, μπορεί να πάθετε θανατηφόρο ηλεκτροπληξία, ακόμη και περνώντας το χέρι σας κοντά στους ακροδέκτες ενός αμπερόμετρου ή μετρητή. ΕΝΑ ηλεκτρονικά κυκλώματαστην είσοδο των συσκευών θα αποτύχει υπό την επίδραση της υψηλής τάσης.

Επομένως, για να αντικαταστήσετε τα αμπερόμετρα και τους μετρητές ηλεκτρικής ενέργειας σε κυκλώματα ρεύματος, εγκαταστήστε ειδικά τερματικά, στο οποίο, πριν αποσυναρμολογήσετε τη συσκευή Η περιέλιξη του μετασχηματιστή είναι βραχυκυκλωμένη. Για συσκευές μέτρησης, οι ακροδέκτες εγκαθίστανται κοντά για την αποσύνδεση των κυκλωμάτων τάσης. Αυτές οι λειτουργίες συνδυάζονται σε μια ειδική συσκευή που ονομάζεται " μπλοκ ακροδεκτών μέτρησης" Για εμπορικά κυκλώματα μέτρησης, αυτά τα κουτιά είναι σφραγισμένα, για τα οποία η βίδα που στερεώνει το κάλυμμά της έχει μια σχισμή στην κεφαλή (όπως οι βίδες που ασφαλίζουν το κάλυμμα του περιβλήματος του ηλεκτρικού μετρητή).

Βίντεο σχετικά με τους μετασχηματιστές ρεύματος

Γιατί είναι αδύνατο να ανοίξει η δευτερεύουσα περιέλιξη ενός μετασχηματιστή ρεύματος και γιατί πρέπει να γειωθεί; Στην πορεία, θα μάθετε για τα τεχνικά χαρακτηριστικά και το σχεδιασμό των μετασχηματιστών ρεύματος και τα χαρακτηριστικά της εφαρμογής τους.

Κατά τη διαδικασία χρήσης ενεργειακών συστημάτων, υπάρχουν συχνά περιπτώσεις που είναι απαραίτητο να μετατραπούν ορισμένες ηλεκτρικές ποσότητες στα ανάλογα τους και οι δείκτες πρέπει να αλλάξουν ανάλογα στην επιθυμητή αναλογία, για την οποία συνήθως χρησιμοποιείται μετασχηματιστή ρεύματος. Χρησιμοποιώντας έναν μετασχηματιστή ρεύματος, μπορείτε να προσομοιώσετε ορισμένες διαδικασίες ηλεκτρικές εγκαταστάσεις, και επίσης να κάνουν τη διαδικασία μέτρησης ασφαλέστερη.

Λειτουργία μετασχηματιστή ρεύματοςβασίζεται στο νόμο της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής. Αυτός ο νόμος λειτουργεί σε ηλεκτρικά και μαγνητικά πεδία, τα οποία ποικίλλουν ως προς το σχήμα των αρμονικών μεταβλητών ημιτονοειδών μεγεθών.

Μετασχηματιστής ρεύματοςμετατρέπει την αρχική τιμή του διανύσματος ρεύματος που ρέει στο κύκλωμα ισχύος σε τελική, μικρότερη τιμή, διατηρώντας παράλληλα την επιθυμητή αναλογία της τιμής του συντελεστή και διατηρώντας την ακριβή τιμή της γωνίας.

Πώς κατασκευάζεται ένας μετασχηματιστής ρεύματος;

Το παρακάτω σχήμα δείχνει σχηματικά τις διεργασίες που συμβαίνουν σε μετασχηματιστή ρεύματοςκατά τη μετατροπή ηλεκτρικής ενέργειας.

Το ρεύμα I1 ρέει μέσω του πρωτεύοντος τυλίγματος ισχύος με τον αριθμό των στροφών ω1 και υπερνικά τη συνολική του αντίσταση Z1. Γύρω από το πηνίο εμφανίζεται μια μαγνητική ροή F1, η οποία στερεώνεται χρησιμοποιώντας ένα μαγνητικό κύκλωμα που βρίσκεται κάθετα στο διάνυσμα I1. Αυτή η διάταξη σάς επιτρέπει να μετατρέπετε την ηλεκτρική ενέργεια σε μαγνητική ενέργεια με ελάχιστες απώλειες.

Όταν οι κάθετες στροφές της περιέλιξης ω2 τέμνονται, η ροή F1 δημιουργεί μια ηλεκτροκινητική δύναμη Ε2 σε αυτές, υπό τη δράση της εμφανίζεται ένα ρεύμα I2 στο δευτερεύον τύλιγμα, το οποίο υπερνικά τη συνολική αντίσταση του πηνίου Z2 και το φορτίο Zn που συνδέεται στην έξοδο . Κατά τη διάρκεια της διαδικασίας, η τάση U2 στους ακροδέκτες του δευτερεύοντος κυκλώματος πέφτει.

Ο συντελεστής μετασχηματισμού Κ1 μπορεί να υπολογιστεί διαιρώντας το διάνυσμα Ι1 με το διάνυσμα Ι2. Αυτή είναι μια από τις κύριες παραμέτρους μετασχηματιστές ρεύματος, προσδιορίζεται πριν αρχίσουν να σχεδιάζουν τη συσκευή και μετριέται σε μετασχηματιστές λειτουργίας. Ωστόσο, όπως συμβαίνει με κάθε όργανο, οι πραγματικές αναγνώσεις διαφέρουν από τις θεωρητικές. Για να ληφθούν υπόψη τέτοια σφάλματα, υπάρχει ένα ειδικό μετρολογικό χαρακτηριστικό ή κατηγορία ακρίβειας του μετασχηματιστή ρεύματος.

Σε αντίθεση με τους υπολογισμούς, πότε λειτουργία μετασχηματιστή ρεύματοςστη ζωή, τα μεγέθη των ρευμάτων στις περιελίξεις δεν είναι σταθερά, επομένως ο λόγος μετασχηματισμού υπολογίζεται με βάση τις ονομαστικές τιμές. Για παράδειγμα, εάν η αναλογία μετασχηματισμού είναι 1000/5, τότε αυτό σημαίνει ότι ένα ρεύμα 1 kA ρέει στο πρωτεύον τύλιγμα και ένα φορτίο 5 Α ενεργεί στις δευτερεύουσες περιελίξεις. Με βάση αυτές τις τιμές, μπορείτε να καταλάβετε πόσο καιρό ο μετασχηματιστής ρεύματος θα διαρκέσει.

Η μαγνητική ροή F2, που προκύπτει λόγω του δευτερεύοντος ρεύματος I2, μειώνει την τιμή της ροής F1 στο μαγνητικό κύκλωμα. Προκύπτουν στη διαδικασία ροή μετασχηματιστήΤο ft υπολογίζεται ως το γεωμετρικό άθροισμα των διανυσμάτων Ф1 και Ф2.

Πού και πώς χρησιμοποιούνται οι μετασχηματιστές ρεύματος;

Ποικιλία τύποι μετασχηματιστών ρεύματοςχρησιμοποιείται σε ηλεκτρονικές συσκευές που κυμαίνονται από μικρές έως συσκευές σε μέγεθος πολλών μέτρων. Συνήθως ταξινομούνται ανάλογα με τα χαρακτηριστικά χρήσης τους.

Ταξινόμηση μετασχηματιστών ρεύματος:

Κατά σκοπό:

• για μετρήσεις (με τη βοήθειά τους παρέχονται οι συσκευές μέτρησης ηλεκτρική ενέργεια);
• για προστασία (συνδέονται με κυκλώματα προστασίας).
• για εργαστηριακές εφαρμογές (τέτοιοι μετασχηματιστές ρεύματος έχουν υψηλή τάξη ακρίβειας).
• για επαναλαμβανόμενους μετασχηματισμούς (ενδιάμεσος).

Στη λειτουργία των εγκαταστάσεων χρησιμοποιούνται οι ακόλουθοι μετασχηματιστές ρεύματος:

• για εξωτερική εγκατάσταση (σε εξωτερικούς χώρους)?
• Για εγκατάσταση σε εσωτερικούς χώρους(για κλειστές εγκαταστάσεις).
• τοποθετημένο μέσα στο σώμα της συσκευής.
• γενικά τιμολόγια (τοποθετούνται στον δακτύλιο).
• φορητό (για τη λήψη μετρήσεων σε διαφορετικά σημεία).

Σύμφωνα με την τάση λειτουργίας του εξοπλισμού, οι μετασχηματιστές ρεύματος χωρίζονται σε:

• υψηλής τάσης (με τάση πάνω από 1000 V).
• με ονομαστική τάση όχι μεγαλύτερη από 1 kV.

Υπάρχουν κι άλλοι διαιρέσεις μετασχηματιστών ρεύματοςσε τύπους, συμπεριλαμβανομένης της μεθόδου των μονωτικών υλικών, του αριθμού των σταδίων μετατροπής και άλλων χαρακτηριστικών.

Σε τι χρησιμεύουν οι μετασχηματιστές ρεύματος;

Τις περισσότερες φορές, οι μετασχηματιστές ρεύματος χρησιμοποιούνται σε κυκλώματα μέτρησης ηλεκτρικής ενέργειας· οι φορητοί μετασχηματιστές ρεύματος χρησιμοποιούνται συνήθως για τη μέτρηση και την προστασία γραμμών ή αυτομετασχηματιστών ισχύος.

Η παρακάτω εικόνα δείχνει θέση των μετασχηματιστών ρεύματοςγια κάθε φάση της γραμμής και εγκατάσταση δευτερευόντων κυκλωμάτων στο κιβώτιο ακροδεκτών στον εξωτερικό διακόπτη 110 kV για έναν αυτομετασχηματιστή ισχύος.

Οι μετασχηματιστές ρεύματος για εξωτερικούς διακόπτες-330 kV εξυπηρετούν τον ίδιο σκοπό, αλλά είναι πολύ μεγαλύτεροι σε μέγεθος λόγω της πολυπλοκότητας του σχεδιασμού, καθώς προορίζονται για εξοπλισμό υψηλότερης τάσης.

Ο εξοπλισμός ισχύος συχνά χρησιμοποιεί ενσωματωμένο σχέδια μετασχηματιστών ρεύματος, τοποθετούνται απευθείας στο σώμα του αντικειμένου ισχύος.

Ο σχεδιασμός τους περιλαμβάνει δευτερεύουσες περιελίξεις με καλώδια που βρίσκονται γύρω από την είσοδο υψηλής τάσης σε ένα σφραγισμένο περίβλημα. Καλώδια από ακροδέκτες μετασχηματιστή ρεύματοςσυνδέεται με κουτιά ακροδεκτών που είναι στερεωμένα εκεί.

ΣΕ μετασχηματιστές ρεύματοςΧαρακτηριζόμενο από υψηλή τάση, το λάδι μετασχηματιστή χρησιμοποιείται συνήθως ως μονωτήρας. Η παρακάτω εικόνα δείχνει μια παραλλαγή αυτού του σχεδιασμού για μετασχηματιστές ρεύματος της σειράς TFZM για λειτουργία σε τάση 35 kV.

Σε τάσεις που δεν υπερβαίνουν τα 10 kV, χρησιμοποιούνται στερεά διηλεκτρικά υλικά για μόνωση μεταξύ των περιελίξεων στην παραγωγή του σώματος της συσκευής.

Για παράδειγμα, μετασχηματιστή ρεύματοςμάρκας TPL-10, που χρησιμοποιείται σε KRUN, κλειστούς εξοπλισμούς διανομής και άλλους τύπους συσκευών διανομής.

Το παρακάτω απλοποιημένο διάγραμμα δείχνει ένα παράδειγμα σύνδεσης του δευτερεύοντος κυκλώματος ρεύματος ενός από τους πυρήνες προστασίας REL 511 για έναν διακόπτη κυκλώματος 110 kV.

Πώς να καταλάβετε ότι ο μετασχηματιστής ρεύματος είναι κατεστραμμένος και να βρείτε σφάλματα;

Οταν μετασχηματιστή ρεύματοςείναι υπό φορτίο, μπορεί να καταστραφεί ηλεκτρική αντίστασημόνωση περιέλιξης ή αγωγιμότητα. Αυτό συμβαίνει λόγω έκθεσης σε θερμική υπερθέρμανση, τυχαία μηχανική βλάβη ή ακατάλληλη συναρμολόγηση.

Κατά τη λειτουργία ενός μετασχηματιστή ρεύματος, είναι πολύ πιθανό να παρουσιαστούν προβλήματα μόνωσης, με αποτέλεσμα βραχυκυκλώματα των περιελίξεων μεταξύ των στροφών και μείωση της μεταδιδόμενης ισχύος. Αυτό μπορεί επίσης να προκαλέσει διαρροή μέσω τυχαία δημιουργημένων κυκλωμάτων, που με τη σειρά του μπορεί να οδηγήσει σε βραχυκύκλωμα.

Προκειμένου να εντοπιστούν σημεία στα οποία η δομή συναρμολογήθηκε λανθασμένα, μετασχηματιστή ρεύματοςθα πρέπει να ελέγχονται τακτικά με χρήση θερμικής απεικόνισης. Στη συνέχεια, θα είναι δυνατό να εντοπιστούν και να διορθωθούν έγκαιρα ελαττώματα με τη μορφή, για παράδειγμα, σπασμένων επαφών και να μειωθεί η υπερθέρμανση της συσκευής.

Για την απουσία βραχυκυκλωμάτων διακοπής, οι συσκευές ελέγχονται από ειδικούς από εργαστήρια προστασίας ρελέ χρησιμοποιώντας:

• ανάγνωση χαρακτηριστικών ρεύματος-τάσης.
• φόρτωση του μετασχηματιστή ρεύματος από εξωτερική πηγή.
• μετρήσεις των κύριων χαρακτηριστικών της συσκευής στο διάγραμμα λειτουργίας.

Αναλύουν επίσης την τιμή του συντελεστή μετασχηματισμού.

Κατά τη διάρκεια όλων των εργασιών, η αναλογία μεταξύ των διανυσμάτων του πρωτεύοντος και του δευτερεύοντος ρεύματος μετράται σε μέγεθος. Οι γωνιακές τους αποκλίσεις δεν μετρώνται σε αυτήν την περίπτωση, καθώς συσκευές μέτρησης φάσης υψηλής ακρίβειας για δοκιμή μετασχηματιστές ρεύματοςδεν υπάρχει στα εργαστήρια μετρολογίας.

Οι δοκιμές υψηλής τάσης διηλεκτρικών ιδιοτήτων πραγματοποιούνται από ειδικούς του εργαστηρίου σέρβις μόνωσης.

Ο μετασχηματιστής ρεύματος (TN, TV) είναι μια ηλεκτρική συσκευή που αλλάζει την τιμή εξόδου του ηλεκτρικού ρεύματος κατά τη μετάδοση από το πρωτεύον στη δευτερεύουσα περιέλιξη. Ως αποτέλεσμα της διέλευσης από έναν μετασχηματιστή, το ηλεκτρικό ρεύμα μεταφέρεται από το ένα σύστημα στο άλλο, αλλάζει αναλογικά, ανάλογα με την εργασία που εκτελείται.

Σχεδιαστικά χαρακτηριστικά και αρχή λειτουργίας

Η αρχή λειτουργίας των μετασχηματιστών ρεύματος βασίζεται στη χρήση του νόμου της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής.

Η συσκευή αποτελείται από τα ακόλουθα στοιχεία:

• Πρωτεύουσες και δευτερεύουσες περιελίξεις.
• κλειστού πυρήνα (μαγνητικό κύκλωμα).

Οι περιελίξεις τυλίγονται γύρω από τον πυρήνα, απομονώνονται από αυτόν και το ένα από το άλλο. Μερικές φορές η κύρια περιέλιξη μπορεί να αντικατασταθεί με μια ράβδο χαλκού ή αλουμινίου. Ο μετασχηματισμός του μεγέθους του ηλεκτρικού ρεύματος συμβαίνει λόγω της διαφοράς στον αριθμό των στροφών του πρωτεύοντος και του δευτερεύοντος τυλίγματος. Στις περισσότερες περιπτώσεις, η συσκευή έχει σχεδιαστεί για να μειώνει το ρεύμα, επομένως η δευτερεύουσα περιέλιξη γίνεται με λιγότερες στροφές από την κύρια.

Ηλεκτρικό ρεύμα παρέχεται στο πρωτεύον τύλιγμα όταν συνδέεται σε σειρά. Ως αποτέλεσμα, σχηματίζεται μια μαγνητική ροή στο πηνίο και προκαλείται ηλεκτροκινητική δύναμη, προκαλώντας την εμφάνιση ρεύματος στο πηνίο εξόδου.

Μια συσκευή κατανάλωσης συνδέεται με την περιέλιξη εξόδου, ανάλογα με το σκοπό για τον οποίο χρησιμοποιείται η συσκευή.

Ορισμένες συσκευές κατασκευάζονται με πολλά πηνία εξόδου, γεγονός που σας επιτρέπει να αλλάξετε την ποσότητα του μετασχηματισμού ηλεκτρικού ρεύματος με εναλλαγή. Για λόγους ασφαλείας, για να διασφαλιστεί η προστασία σε περίπτωση βλάβης της μόνωσης, το κύκλωμα εξόδου είναι γειωμένο.

Τύποι μετασχηματιστών ρεύματος

Αυτές οι ηλεκτρικές συσκευές ταξινομούνται σύμφωνα με διάφορα χαρακτηριστικά. Ανάλογα με το σκοπό, οι μετασχηματιστές ρεύματος μπορούν να είναι:

• προστατευτική - μείωση των παραμέτρων ρεύματος για την αποφυγή βλάβης των συσκευών κατανάλωσης.
• μέτρηση - μέσω των οποίων συνδέονται τα όργανα μέτρησης, συμπεριλαμβανομένων των μετρητών ηλεκτρικής ενέργειας.
• ενδιάμεσο – εγκατεστημένο σε συστήματα προστασίας ρελέ.
• εργαστήριο - χρησιμοποιείται για ερευνητικούς σκοπούς, με χαμηλό σφάλμα μέτρησης, συχνά με αρκετούς συντελεστές μετασχηματισμού.

Λαμβάνοντας υπόψη τη φύση των συνθηκών λειτουργίας, οι μετασχηματιστές διακρίνονται:

Ανάλογα με το σχεδιασμό των πρωτευόντων περιελίξεων, διακρίνονται οι συσκευές:

• Σχεδιασμός μονής στροφής.
• πολλαπλή στροφή?
• λάστιχο

Ανάλογα με τη μέθοδο εγκατάστασης, χωρίζονται στους ακόλουθους τύπους:

• Σημείο ελέγχου?
• υποστηρίζοντας

Οι μετασχηματιστές ταξινομούνται ανάλογα με τον αριθμό των σταδίων αλλαγής ρεύματος:

• ενιαία φάση,
• τύπου δύο σταδίων (cascade).

Οι συσκευές, ανάλογα με την τάση για την οποία έχουν σχεδιαστεί, χωρίζονται σε αυτές που προορίζονται να λειτουργούν σε συνθήκες άνω ή κάτω των 1000 V.

Για την κατασκευή του πυρήνα χρησιμοποιείται ειδικός χάλυβας μετασχηματιστή. Η μόνωση γίνεται στεγνή (βακελίτης, πορσελάνη), συμβατική ή χαρτί-λαδιού.

Επεξήγηση σημάνσεων

Τεχνικές προδιαγραφές

Οι μετασχηματιστές ρεύματος χαρακτηρίζονται από τις ακόλουθες επιμέρους παραμέτρους:

Τιμές που μπορούν να έχουν οι CT

Κατά την επιλογή μιας συσκευής, είναι απαραίτητο να ληφθεί υπόψη η σημασία αυτών και άλλων χαρακτηριστικών.

Διαγράμματα σύνδεσης μετασχηματιστή ρεύματος

Εξοπλισμός ισχύος

Διάγραμμα σύνδεσης για 110 kV και άνω:

Διάγραμμα σύνδεσης 6-10 kV σε κυψέλες διακοπτών:

Δευτερεύοντα κυκλώματα

Σχέδιο σύνδεσης μετασχηματιστή ρεύματος σε πλήρες αστέρι:

Σχέδιο σύνδεσης ενός μετασχηματιστή ρεύματος σε ένα μερικό αστέρι (Λόγω της κατανομής των ρευμάτων σε μια πρόσθετη συσκευή, είναι δυνατό να εμφανιστεί το διανυσματικό άθροισμα των φάσεων Α και Γ, το οποίο κατευθύνεται αντίθετα στο διάνυσμα της φάσης Β σε ένα συμμετρικό δίκτυο λειτουργία φόρτωσης):

Σχέδιο σύνδεσης μετασχηματιστή ρεύματος σε μερικό αστέρι (για έλεγχο ρεύματος γραμμής χρησιμοποιώντας ρελέ):

Σχέδιο για τη σύνδεση ενός μετασχηματιστή ρεύματος σε ένα πλήρες αστέρι με τη σύνδεση της περιέλιξης του ρελέ σε ένα φίλτρο μηδενικής ακολουθίας (ZFP):

Δημοφιλείς τύποι και κόστος μετασχηματιστών

Ο οικιακός καταναλωτής ενδιαφέρεται περισσότερο για μετασχηματιστές ρεύματος που χρησιμοποιούνται για τη σύνδεση μετρητών ηλεκτρικής ενέργειας. Διατίθενται προς πώληση οι ακόλουθοι τύποι συσκευών:

• TOL και άλλοι.

Η τιμή εξαρτάται από τον τύπο, το σχεδιασμό, τα χαρακτηριστικά και τις τάσεις στις οποίες θα χρησιμοποιηθεί το VT:

• 0,66 kV από 300 – 5000,
• 6-10 kV 10000 – 45000,
• 35 kV - περίπου 50.000 ρούβλια,
• 110 kV και άνω - πρέπει να επικοινωνήσετε με τον κατασκευαστή.

Πιθανές βλάβες

Αυτές οι συσκευές συνήθως αποτυγχάνουν ως αποτέλεσμα ζημιάς στη μόνωση που προκαλείται από υπερθέρμανση, ακούσια μηχανική καταπόνηση ή σφάλματα συναρμολόγησης.

Για να ελέγξετε την κατάσταση της συσκευής, μετρήστε την αντίσταση της μόνωσης παρεμβολής. Εάν είναι μικρότερη από την καθορισμένη τιμή, ο εξοπλισμός πρέπει να αντικατασταθεί ή να επισκευαστεί.

Επίσης, ειδικές συσκευές χρησιμοποιούνται για διαγνωστικά - θερμικές συσκευές απεικόνισης, οι οποίες σας επιτρέπουν να ελέγχετε την κατάσταση ολόκληρου του κυκλώματος λειτουργίας. Οι πιο πολύπλοκες διαγνωστικές διαδικασίες πραγματοποιούνται σε εργαστηριακές συνθήκες. Η έγκαιρη διάγνωση σάς επιτρέπει να εξαλείψετε καταστάσεις έκτακτης ανάγκης και να εξασφαλίσετε την κανονική λειτουργία των συσκευών.

Όταν λειτουργούν ενεργειακά συστήματα, συχνά υπάρχει ανάγκη μετατροπής ορισμένων ηλεκτρικών μεγεθών σε παρόμοια ανάλογα με αναλογικά μεταβαλλόμενες τιμές. Αυτό σας επιτρέπει να προσομοιώνετε ορισμένες διαδικασίες σε ηλεκτρικές εγκαταστάσεις και να πραγματοποιείτε με ασφάλεια μετρήσεις.

Η λειτουργία ενός μετασχηματιστή ρεύματος (CT) βασίζεται στη λειτουργία σε ηλεκτρικά και μαγνητικά πεδία που ποικίλλουν ως προς το σχήμα των αρμονικών μεταβλητών ημιτονοειδών μεγεθών.

Μετατρέπει την πρωταρχική τιμή του διανύσματος ρεύματος που ρέει στο κύκλωμα ισχύος σε δευτερεύουσα μειωμένη τιμή, διατηρώντας την αναλογικότητα του συντελεστή και την ακριβή μεταφορά γωνίας.

Αρχή λειτουργίας του μετασχηματιστή ρεύματος

Επίδειξη των διεργασιών που συμβαίνουν κατά τη διάρκεια των μετασχηματισμών ηλεκτρική ενέργειαμέσα στον μετασχηματιστή, εξηγεί το διάγραμμα.

Το ρεύμα I1 ρέει μέσω του πρωτεύοντος τυλίγματος ισχύος με τον αριθμό των στροφών w1, ξεπερνώντας τη συνολική του αντίσταση Z1. Γύρω από αυτό το πηνίο σχηματίζεται μια μαγνητική ροή F1, η οποία συλλαμβάνεται από ένα μαγνητικό κύκλωμα που βρίσκεται κάθετα προς την κατεύθυνση του διανύσματος I1. Αυτός ο προσανατολισμός εξασφαλίζει ελάχιστες απώλειες ηλεκτρικής ενέργειας όταν μετατρέπεται σε μαγνητική ενέργεια.

Διασχίζοντας τις κάθετες στροφές της περιέλιξης w2, η ροή F1 επάγει μια ηλεκτροκινητική δύναμη E2 σε αυτές, υπό την επίδραση της οποίας εμφανίζεται ένα ρεύμα I2 στη δευτερεύουσα περιέλιξη, ξεπερνώντας τη συνολική αντίσταση του πηνίου Z2 και το συνδεδεμένο φορτίο εξόδου Zn. Σε αυτή την περίπτωση, σχηματίζεται πτώση τάσης U2 στους ακροδέκτες του δευτερεύοντος κυκλώματος.

Η τιμή του K1, που προσδιορίζεται από την αναλογία των διανυσμάτων I1/I2, ονομάζεται αναλογία μετασχηματισμού. Η τιμή του ορίζεται κατά το σχεδιασμό συσκευών και μετράται σε έτοιμα σχέδια. Οι διαφορές μεταξύ των δεικτών των πραγματικών μοντέλων και των υπολογισμένων τιμών αξιολογούνται από μετρολογικά χαρακτηριστικά - Κατηγορία ακρίβειας μετασχηματιστή ρεύματος.

Στην πραγματική εργασία, οι τρέχουσες τιμές στις περιελίξεις δεν είναι σταθερές τιμές. Επομένως, ο λόγος μετασχηματισμού συνήθως υποδηλώνεται με ονομαστικές τιμές. Για παράδειγμα, η έκφρασή του 1000/5 σημαίνει ότι με ένα πρωτεύον ρεύμα λειτουργίας 1 κιλοαμπέρ, ένα φορτίο 5 αμπέρ θα ενεργεί στις δευτερεύουσες στροφές. Με βάση αυτές τις τιμές, υπολογίζεται η μακροχρόνια λειτουργία αυτού του μετασχηματιστή ρεύματος.

Η μαγνητική ροή F2 από το δευτερεύον ρεύμα I2 μειώνει την τιμή της ροής F1 στο μαγνητικό κύκλωμα. Σε αυτή την περίπτωση, η ροή του μετασχηματιστή Фт που δημιουργείται σε αυτόν καθορίζεται από το γεωμετρικό άθροισμα των διανυσμάτων Ф1 και Ф2.

Επικίνδυνοι παράγοντες κατά τη λειτουργία ενός μετασχηματιστή ρεύματος

Πιθανότητα τραυματισμού από δυναμικό υψηλής τάσης κατά τη διάρκεια βλάβης της μόνωσης

Δεδομένου ότι το μαγνητικό κύκλωμα CT είναι κατασκευασμένο από μέταλλο, έχει καλή αγωγιμότητα και συνδέει μαγνητικά τις μονωμένες περιελίξεις (πρωτεύουσες και δευτερεύουσες), υπάρχει αυξημένος κίνδυνος ηλεκτρικού τραυματισμού του προσωπικού ή βλάβης στον εξοπλισμό εάν καταστραφεί το μονωτικό στρώμα.

Προκειμένου να αποφευχθούν τέτοιες καταστάσεις, η γείωση ενός από τους δευτερεύοντες ακροδέκτες του μετασχηματιστή χρησιμοποιείται για την αποστράγγιση του δυναμικού υψηλής τάσης μέσω αυτού σε περίπτωση ατυχήματος.

Αυτός ο ακροδέκτης επισημαίνεται πάντα στο σώμα της συσκευής και υποδεικνύεται στα διαγράμματα σύνδεσης.

Πιθανότητα τραυματισμού από δυναμικό υψηλής τάσης όταν διακοπεί το δευτερεύον κύκλωμα

Οι ακροδέκτες της δευτερεύουσας περιέλιξης επισημαίνονται με "I1" και "I2" έτσι ώστε η κατεύθυνση των ρευμάτων να είναι πολική και να συμπίπτει σε όλες τις περιελίξεις. Όταν ο μετασχηματιστής λειτουργεί, πρέπει πάντα να είναι συνδεδεμένοι στο φορτίο.

Αυτό εξηγείται από το γεγονός ότι το ρεύμα που διέρχεται από το πρωτεύον τύλιγμα έχει ισχύ (S=UI) υψηλού δυναμικού, το οποίο μετατρέπεται σε δευτερεύον κύκλωμα με χαμηλές απώλειες και όταν υπάρχει διακοπή σε αυτό, το τρέχον εξάρτημα μειώνεται απότομα. στις τιμές της διαρροής μέσω περιβάλλον, αλλά ταυτόχρονα η πτώση τάσης στο σπασμένο τμήμα αυξάνεται σημαντικά.

Το δυναμικό στις ανοιχτές επαφές της δευτερεύουσας περιέλιξης κατά τη διέλευση του ρεύματος στο πρωτεύον κύκλωμα μπορεί να φτάσει αρκετά κιλοβολτ, κάτι που είναι πολύ επικίνδυνο.

Επομένως, όλα τα δευτερεύοντα κυκλώματα των μετασχηματιστών ρεύματος πρέπει πάντα να συναρμολογούνται αξιόπιστα και τα βραχυκυκλώματα διακλάδωσης πρέπει πάντα να εγκαθίστανται σε περιελίξεις ή πυρήνες που έχουν τεθεί εκτός λειτουργίας.

Λύσεις σχεδιασμού που χρησιμοποιούνται σε κυκλώματα μετασχηματιστών ρεύματος

Οποιοσδήποτε μετασχηματιστής ρεύματος, ως ηλεκτρική συσκευή, έχει σχεδιαστεί για να επιλύει ορισμένα προβλήματα κατά τη λειτουργία ηλεκτρικών εγκαταστάσεων. Η βιομηχανία τα παράγει σε μεγάλη ποικιλία. Ωστόσο, σε ορισμένες περιπτώσεις, κατά τη βελτίωση των σχεδίων, μπορεί να είναι ευκολότερο να χρησιμοποιηθούν έτοιμα μοντέλα με αποδεδειγμένες τεχνολογίες παρά να επανασχεδιαστούν και να κατασκευαστούν νέα.

Η αρχή της δημιουργίας CT μονής στροφής (στο πρωτεύον κύκλωμα) είναι βασική και φαίνεται στην εικόνα στα αριστερά.

Εδώ το πρωτεύον τύλιγμα, καλυμμένο με μόνωση, αποτελείται από έναν ευθύ δίαυλο L1-L2 που διέρχεται από τον μαγνητικό πυρήνα του μετασχηματιστή και το δευτερεύον τύλιγμα τυλίγεται γύρω του και συνδέεται με το φορτίο.

Η αρχή της δημιουργίας ενός CT πολλαπλών στροφών με δύο πυρήνες φαίνεται στα δεξιά. Εδώ, δύο μετασχηματιστές μονής στροφής λαμβάνονται με τα δευτερεύοντα κυκλώματά τους και ένας ορισμένος αριθμός στροφών περιελίξεων ισχύος περνά μέσα από τους μαγνητικούς πυρήνες τους. Με αυτόν τον τρόπο, όχι μόνο αυξάνεται η ισχύς, αλλά αυξάνεται και ο αριθμός των συνδεδεμένων κυκλωμάτων εξόδου.

Αυτές οι τρεις αρχές μπορούν να τροποποιηθούν διαφορετικοί τρόποι. Για παράδειγμα, η χρήση πολλών πανομοιότυπων περιελίξεων γύρω από έναν μαγνητικό πυρήνα είναι ευρέως διαδεδομένη για τη δημιουργία χωριστών, ανεξάρτητων δευτερευόντων κυκλωμάτων που λειτουργούν αυτόνομα. Συνήθως ονομάζονται πυρήνες. Με αυτόν τον τρόπο, η προστασία διακοπτών ή γραμμών (μετασχηματιστές) με διαφορετικούς σκοπούς συνδέεται στα κυκλώματα ρεύματος ενός μετασχηματιστή ρεύματος.

Οι συσκευές ηλεκτρικού εξοπλισμού χρησιμοποιούν μετασχηματιστές συνδυασμένου ρεύματος με ισχυρό μαγνητικό πυρήνα, που χρησιμοποιείται σε καταστάσεις έκτακτης ανάγκης στον εξοπλισμό, και έναν συμβατικό, που προορίζεται για μετρήσεις κατά τη διάρκεια ονομαστικές παραμέτρουςδίκτυα. Για τη λειτουργία χρησιμοποιούνται περιελίξεις που τυλίγονται γύρω από ενισχυμένο σίδερο προστατευτικές συσκευές, και συμβατικά - για μετρήσεις ρεύματος ή ισχύος/αντίστασης.

Έτσι λέγονται:

προστατευτικές περιελίξεις που σημειώνονται με τον δείκτη "P" (ρελέ).

μέτρηση, που ορίζεται με αριθμούς της κατηγορίας μετρολογικής ακρίβειας του ΤΤ, για παράδειγμα, "0,5".

Κατά την κανονική λειτουργία του μετασχηματιστή ρεύματος, οι προστατευτικές περιελίξεις παρέχουν μέτρηση του πρωτογενούς διανύσματος ρεύματος με ακρίβεια 10%. Λόγω αυτής της τιμής, ονομάζονται "δέκα τοις εκατό".

Λάθη μέτρησης

Η αρχή του προσδιορισμού της ακρίβειας ενός μετασχηματιστή σάς επιτρέπει να αξιολογήσετε το ισοδύναμο κύκλωμα που φαίνεται στην εικόνα. Σε αυτό, όλες οι τιμές των πρωταρχικών ποσοτήτων μειώνονται υπό όρους σε δράση στις δευτερεύουσες στροφές.

Το ισοδύναμο κύκλωμα περιγράφει όλες τις διεργασίες που λειτουργούν στις περιελίξεις, λαμβάνοντας υπόψη την ενέργεια που δαπανάται για τη μαγνήτιση του πυρήνα με ρεύμα I.

Το διανυσματικό διάγραμμα που κατασκευάστηκε στη βάση του (τρίγωνο SB0) δείχνει ότι το ρεύμα I2 διαφέρει από τις τιμές του I'1 κατά την τιμή I us (μαγνήτιση).

Όσο μεγαλύτερες αυτές οι αποκλίσεις, τόσο μικρότερη είναι η ακρίβεια του μετασχηματιστή ρεύματος. Για να ληφθούν υπόψη τα σφάλματα μέτρησης CT, έχουν εισαχθεί οι ακόλουθες έννοιες:

σχετικό σφάλμα ρεύματος, εκφρασμένο ως ποσοστό.

γωνιακό σφάλμα που υπολογίζεται από το μήκος τόξου AB σε ακτίνια.

Η απόλυτη τιμή της απόκλισης του πρωτεύοντος και του δευτερεύοντος διανύσματος ρεύματος προσδιορίζεται από το τμήμα AC.

Γενικά βιομηχανικά σχέδια μετασχηματιστών ρεύματος παράγονται για λειτουργία σε τάξεις ακρίβειας που καθορίζονται από τα χαρακτηριστικά 0,2. 0,5; 1.0; 3 και 10%.

Πρακτική εφαρμογή μετασχηματιστών ρεύματος

Μια ποικιλία από τα μοντέλα τους μπορεί να βρεθεί τόσο σε μικρές ηλεκτρονικές συσκευές που στεγάζονται σε ένα μικρό περίβλημα, όσο και σε ενεργειακές συσκευές που καταλαμβάνουν σημαντικές διαστάσεις αρκετών μέτρων.Χωρίζονται ανάλογα με τα λειτουργικά χαρακτηριστικά.

Ταξινόμηση μετασχηματιστών ρεύματος

Ανάλογα με το σκοπό τους χωρίζονται σε:

• συσκευές μέτρησης που μεταδίδουν ρεύματα σε όργανα μέτρησης.
• προστατευτικό, συνδεδεμένο με κυκλώματα προστασίας ρεύματος.
• εργαστήριο, με υψηλή τάξη ακρίβειας.
• ενδιάμεσες που χρησιμοποιούνται για επαναλαμβανόμενες μετατροπές.

Όταν λειτουργούν εγκαταστάσεις, χρησιμοποιούνται CT:

υπαίθρια εγκατάσταση στο ύπαιθρο.

για κλειστές εγκαταστάσεις?

ενσωματωμένο στον εξοπλισμό?

πάνω από το κεφάλι - τοποθετήστε τον δακτύλιο.

φορητό, επιτρέποντάς σας να κάνετε μετρήσεις σε διαφορετικά σημεία.

Με βάση την τάση λειτουργίας του εξοπλισμού CT, υπάρχουν:

υψηλή τάση (πάνω από 1000 βολτ).

για ονομαστικές τιμές τάσης έως 1 kilovolt.

Οι μετασχηματιστές ρεύματος ταξινομούνται επίσης σύμφωνα με τη μέθοδο μονωτικών υλικών, τον αριθμό των σταδίων μετασχηματισμού και άλλα χαρακτηριστικά.

Εκτελεσμένες εργασίες

Για τη λειτουργία κυκλωμάτων για τη μέτρηση ηλεκτρικής ενέργειας, τη μέτρηση και την προστασία των γραμμών ή των αυτομετασχηματιστών ισχύος, χρησιμοποιούνται μετασχηματιστές ρεύματος απομακρυσμένης μέτρησης.

Η παρακάτω φωτογραφία δείχνει την τοποθέτησή τους για κάθε φάση της γραμμής και την εγκατάσταση δευτερευόντων κυκλωμάτων στο κιβώτιο ακροδεκτών σε έναν εξωτερικό διακόπτη 110 kV για έναν αυτομετασχηματιστή ισχύος.

Οι ίδιες εργασίες εκτελούνται από μετασχηματιστές ρεύματος σε εξωτερικούς διακόπτες 330 kV, αλλά δεδομένης της πολυπλοκότητας του εξοπλισμού υψηλότερης τάσης, έχουν σημαντικά μεγαλύτερες διαστάσεις.

Στον εξοπλισμό ισχύος, χρησιμοποιούνται συχνά ενσωματωμένα σχέδια μετασχηματιστών ρεύματος, τα οποία τοποθετούνται απευθείας στο σώμα της εγκατάστασης ισχύος.

Έχουν δευτερεύουσες περιελίξεις με καλώδια τοποθετημένα γύρω από την είσοδο υψηλής τάσης σε ένα σφραγισμένο περίβλημα. Τα καλώδια από τους ακροδέκτες CT δρομολογούνται στα κουτιά ακροδεκτών που είναι συνδεδεμένα εδώ.

Μέσα στους μετασχηματιστές ρεύματος υψηλής τάσης, το ειδικό λάδι μετασχηματιστή χρησιμοποιείται συχνότερα ως μονωτήρας. Ένα παράδειγμα τέτοιου σχεδιασμού φαίνεται στην εικόνα για μετασχηματιστές ρεύματος της σειράς TFZM, σχεδιασμένους να λειτουργούν στα 35 kV.

Συμπεριλαμβανομένου έως και 10 kV, στερεά διηλεκτρικά υλικά χρησιμοποιούνται για μόνωση μεταξύ των περιελίξεων στην κατασκευή του περιβλήματος.

Ένα παράδειγμα είναι η μάρκα μετασχηματιστή ρεύματος TPL-10, που χρησιμοποιείται σε KRUN, κλειστούς εξοπλισμούς διανομής και άλλους τύπους συσκευών διανομής.

Ένα παράδειγμα σύνδεσης του δευτερεύοντος κυκλώματος ρεύματος ενός από τους πυρήνες προστασίας REL 511 για έναν διακόπτη κυκλώματος 110 kV φαίνεται σε ένα απλοποιημένο διάγραμμα.

Δυσλειτουργίες του μετασχηματιστή ρεύματος και πώς να τις εντοπίσετε

Όταν ένας μετασχηματιστής ρεύματος ενεργοποιείται υπό φορτίο, η ηλεκτρική αντίσταση της μόνωσης των περιελίξεων ή η αγωγιμότητά τους μπορεί να διαταραχθεί υπό την επίδραση θερμικής υπερθέρμανσης, τυχαίων μηχανικών επιδράσεων ή λόγω κακής ποιότητας εγκατάστασης.

Στον εξοπλισμό λειτουργίας, η μόνωση καταστρέφεται συχνότερα, γεγονός που οδηγεί σε βραχυκυκλώματα διακοπής των περιελίξεων (μείωση της μεταδιδόμενης ισχύος) ή στην εμφάνιση ρευμάτων διαρροής μέσω τυχαία δημιουργημένων κυκλωμάτων, μέχρι βραχυκύκλωμα.

Προκειμένου να εντοπιστούν περιοχές κακής ποιότητας εγκατάστασης του κυκλώματος ισχύος, πραγματοποιούνται περιοδικές επιθεωρήσεις του κυκλώματος λειτουργίας με θερμικές συσκευές απεικόνισης. Βάσει αυτών, τα ελαττώματα στις σπασμένες επαφές εξαλείφονται αμέσως και μειώνεται η υπερθέρμανση του εξοπλισμού.

Η απουσία βραχυκυκλωμάτων διακοπής ελέγχεται από ειδικούς από εργαστήρια προστασίας ρελέ και αυτοματισμού:

λαμβάνοντας το χαρακτηριστικό ρεύματος-τάσης.


φόρτωση του μετασχηματιστή από εξωτερική πηγή.

μετρήσεις των κύριων παραμέτρων στο διάγραμμα εργασίας.

Αναλύουν επίσης την τιμή του συντελεστή μετασχηματισμού.

Σε όλες τις εργασίες, η σχέση μεταξύ των διανυσμάτων των πρωτογενών και δευτερευόντων ρευμάτων αξιολογείται σε μέγεθος. Οι αποκλίσεις γωνίας τους δεν πραγματοποιούνται λόγω της έλλειψης συσκευών μέτρησης φάσης υψηλής ακρίβειας, οι οποίες χρησιμοποιούνται κατά τον έλεγχο των μετασχηματιστών ρεύματος σε εργαστήρια μετρολογίας.

Οι δοκιμές υψηλής τάσης των διηλεκτρικών ιδιοτήτων ανατίθενται σε ειδικούς από το εργαστήριο υπηρεσιών μόνωσης.

Ίσως κάποιος πιστεύει ότι ένας μετασχηματιστής είναι κάτι μεταξύ μετασχηματιστή και τερματιστή. Αυτό το άρθρο έχει σκοπό να καταστρέψει τέτοιες ιδέες.

Ο μετασχηματιστής είναι μια στατική ηλεκτρομαγνητική συσκευή που έχει σχεδιαστεί για να μετατρέπει το εναλλασσόμενο ηλεκτρικό ρεύμα μιας τάσης και μιας συγκεκριμένης συχνότητας σε ηλεκτρικό ρεύμα άλλης τάσης και της ίδιας συχνότητας.

Η λειτουργία οποιουδήποτε μετασχηματιστή βασίζεται στο φαινόμενο που ανακάλυψε ο Faraday.

Σκοπός των μετασχηματιστών

Διαφορετικοί τύποι μετασχηματιστών χρησιμοποιούνται σχεδόν σε όλα τα κυκλώματα παροχής ρεύματος για ηλεκτρικές συσκευές και κατά τη μετάδοση ηλεκτρικής ενέργειας σε μεγάλες αποστάσεις.

Οι σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής παράγουν ρεύμα σχετικά χαμηλής τάσης - 220 , 380 , 660 Β. Μετασχηματιστές, αυξάνοντας την τάση σε τιμές της παραγγελίας χιλιάδες κιλοβολτ, καθιστούν δυνατή τη σημαντική μείωση των απωλειών κατά τη μετάδοση ηλεκτρικής ενέργειας σε μεγάλες αποστάσεις και ταυτόχρονα τη μείωση της διατομής των καλωδίων της γραμμής μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας.

Αμέσως προτού φτάσει στον καταναλωτή (για παράδειγμα, μια κανονική οικιακή πρίζα), το ρεύμα διέρχεται μέσω ενός μετασχηματιστή υποβάθμισης. Έτσι παίρνουμε αυτό που έχουμε συνηθίσει 220 Βόλτ.

Ο πιο συνηθισμένος τύπος μετασχηματιστών είναι μετασχηματιστές ισχύος . Έχουν σχεδιαστεί για να μετατρέπουν την τάση σε ηλεκτρικά κυκλώματα. Εκτός από τους μετασχηματιστές ισχύος, διάφορες ηλεκτρονικές συσκευές χρησιμοποιούν:

• παλμικοί μετασχηματιστές?
• μετασχηματιστές ισχύος?
• μετασχηματιστές ρεύματος.

Αρχή λειτουργίας μετασχηματιστή

Οι μετασχηματιστές είναι μονοφασικοί και πολυφασικοί, με μία, δύο ή περισσότερες περιελίξεις. Ας εξετάσουμε το κύκλωμα και την αρχή λειτουργίας ενός μετασχηματιστή χρησιμοποιώντας το παράδειγμα ενός απλού μονοφασικού μετασχηματιστή.

Από τι αποτελείται ένας μετασχηματιστής; Στην πιο απλή περίπτωση, από ένα μέταλλο πυρήνας και δύο περιελίξεις . Οι περιελίξεις δεν συνδέονται ηλεκτρικά μεταξύ τους και είναι μονωμένα καλώδια.

Μία περιέλιξη (ονομάζεται πρωταρχικός ) είναι συνδεδεμένο σε μια πηγή εναλλασσόμενου ρεύματος. Η δεύτερη περιέλιξη, που ονομάζεται δευτερεύων , συνδέεται με τον τελικό τρέχοντα καταναλωτή.

Όταν ένας μετασχηματιστής συνδέεται σε μια πηγή εναλλασσόμενου ρεύματος, υπάρχει ροή στις στροφές του πρωτεύοντος τυλίγματος του. εναλλασσόμενο ρεύμαΜέγεθος Ι1 . Αυτό δημιουργεί μια μαγνητική ροή φά , το οποίο διαπερνά και τις δύο περιελίξεις και προκαλεί EMF σε αυτές.

Συμβαίνει ότι η δευτερεύουσα περιέλιξη δεν είναι υπό φορτίο. Αυτός ο τρόπος λειτουργίας του μετασχηματιστή ονομάζεται λειτουργία χωρίς φορτίο. Αντίστοιχα, εάν η δευτερεύουσα περιέλιξη συνδέεται με οποιονδήποτε καταναλωτή, το ρεύμα ρέει μέσω αυτού Ι2 , που προκύπτουν υπό την επίδραση του EMF.

Το μέγεθος του EMF που προκύπτει στις περιελίξεις εξαρτάται άμεσα από τον αριθμό των στροφών κάθε περιέλιξης. Ο λόγος του EMF που προκαλείται στις πρωτεύουσες και δευτερεύουσες περιελίξεις ονομάζεται λόγος μετασχηματισμού και είναι ίσος με τον λόγο του αριθμού των στροφών των αντίστοιχων περιελίξεων.

Επιλέγοντας τον αριθμό των στροφών στις περιελίξεις, μπορείτε να αυξήσετε ή να μειώσετε την τάση στον τρέχοντα καταναλωτή από τη δευτερεύουσα περιέλιξη.

Ιδανικός μετασχηματιστής

Ένας ιδανικός μετασχηματιστής είναι ένας μετασχηματιστής στον οποίο δεν υπάρχουν απώλειες ενέργειας. Σε έναν τέτοιο μετασχηματιστή, η τρέχουσα ενέργεια στο πρωτεύον τύλιγμα μετατρέπεται πλήρως πρώτα σε ενέργεια μαγνητικό πεδίο, και στη συνέχεια - στην ενέργεια της δευτερεύουσας περιέλιξης.

Φυσικά, τέτοιος μετασχηματιστής δεν υπάρχει στη φύση. Ωστόσο, στην περίπτωση που η απώλεια θερμότητας μπορεί να παραμεληθεί, είναι βολικό να χρησιμοποιήσετε τον τύπο για τους υπολογισμούς ιδανικός μετασχηματιστής, σύμφωνα με την οποία οι τρέχουσες ισχύς στις πρωτεύουσες και δευτερεύουσες περιελίξεις είναι ίσες.

Παρεμπιπτόντως! Για τους αναγνώστες μας υπάρχει τώρα έκπτωση 10%.

Απώλειες ενέργειας στον μετασχηματιστή

Συντελεστής χρήσιμη δράσημετασχηματιστές είναι αρκετά υψηλό. Ωστόσο, συμβαίνουν απώλειες ενέργειας στην περιέλιξη και τον πυρήνα, προκαλώντας αύξηση της θερμοκρασίας κατά τη λειτουργία του μετασχηματιστή. Για μικρούς μετασχηματιστές ισχύος, αυτό δεν δημιουργεί πρόβλημα και όλη η θερμότητα πηγαίνει στο περιβάλλον - χρησιμοποιείται φυσικός αερισμός ψύξης. Τέτοιοι μετασχηματιστές ονομάζονται ξηροί.

Σε πιο ισχυρούς μετασχηματιστές, η ψύξη αέρα δεν είναι αρκετή και χρησιμοποιείται ψύξη λαδιού. Σε αυτή την περίπτωση, ο μετασχηματιστής τοποθετείται σε μια δεξαμενή με ορυκτέλαιο, μέσω της οποίας η θερμότητα μεταφέρεται στα τοιχώματα της δεξαμενής και διαχέεται στο περιβάλλον. Σε μετασχηματιστές υψηλής ισχύος, χρησιμοποιούνται επιπλέον σωλήνες εξάτμισης - εάν το λάδι βράζει, τα αέρια που προκύπτουν χρειάζονται έξοδο.

Φυσικά, οι μετασχηματιστές δεν είναι τόσο απλοί όσο μπορεί να φαίνονται με την πρώτη ματιά - εξάλλου, εξετάσαμε εν συντομία την αρχή λειτουργίας ενός μετασχηματιστή. Μια δοκιμή ηλεκτρολογίας με προβλήματα στον υπολογισμό ενός μετασχηματιστή μπορεί ξαφνικά να γίνει πραγματικό πρόβλημα. πάντα έτοιμος να βοηθήσει στην επίλυση τυχόν προβλημάτων με τις σπουδές σας! Επικοινωνήστε με το Zaochnik και μάθετε εύκολα!