Stroomtransformatoren: apparaat, werkingsprincipe en typen

Stroomtransformatoren worden veel gebruikt in moderne energie als apparatuur om verschillende elektrische parameters in vergelijkbare parameters te veranderen, terwijl de basiswaarden behouden blijven. De werking van de apparatuur is gebaseerd op de wet van inductie, die relevant is voor magnetische en elektrische velden die sinusvormig veranderen. De transformator transformeert de primaire waarde van de stroom in overeenstemming met de module en de overdracht van de hoek in verhouding tot de originele gegevens. Het is verplicht om apparatuur te kiezen op basis van het gebruik van de apparaten en het aantal aangesloten verbruikers.

Wat is een stroomtransformator?

Deze apparatuur wordt gebruikt in de industrie, stedelijke communicatie- en technische netwerken, in productie en in andere gebieden om stroom te leveren met bepaalde fysieke parameters.Op de windingen van de primaire wikkeling wordt spanning aangelegd, waar door inwerking van magnetische straling een wisselstroom ontstaat. Dezelfde straling gaat door de resterende windingen, waardoor de EMF-krachten bewegen, en wanneer de secundaire windingen worden kortgesloten of wanneer ze zijn aangesloten op een elektrisch circuit, verschijnt er een secundaire stroom in het systeem.

Met moderne stroomtransformatoren kunt u energie omzetten met zulke parameters dat het gebruik ervan geen schade toebrengt aan de apparatuur die erop werkt. Bovendien maken ze het mogelijk om verhoogde belastingen te meten met maximale veiligheid voor apparatuur en personeel, omdat de bochten van de primaire en secundaire rijen betrouwbaar van elkaar zijn geïsoleerd.

Doel van transformatoren:

Het is vrij eenvoudig om te bepalen waarom een ​​stroomtransformator nodig is: het toepassingsgebied omvat alle industrieën waarin energiehoeveelheden worden omgezet. Deze apparaten behoren tot de hulpapparatuur die parallel wordt gebruikt met meetinstrumenten en relais bij het maken van een AC-circuit. In deze gevallen zetten transformatoren energie om voor een gemakkelijkere decodering van parameters of het aansluiten van apparatuur met verschillende kenmerken in één circuit.

Ze onderscheiden ook de meetfunctie van transformatoren: ze dienen om elektrische circuits met verhoogde spanning te starten, waarop meetinstrumenten moeten worden aangesloten, maar het is niet mogelijk om dit rechtstreeks te doen. De belangrijkste taak van dergelijke transformatoren is om de ontvangen informatie over de huidige parameters over te dragen naar de instrumenten voor het meten van manipulaties, die zijn aangesloten op de secundaire wikkeling.De apparatuur maakt het ook mogelijk om de stroom in het circuit te regelen: wanneer een relais wordt gebruikt en de maximale stroomparameters worden bereikt, wordt een beveiliging geactiveerd die de apparatuur uitschakelt om burn-out en schade aan het personeel te voorkomen.

Werkingsprincipe

De werking van dergelijke apparatuur is gebaseerd op de wet van inductie, volgens welke spanning de primaire windingen binnenkomt en de stroom de gecreëerde wikkelweerstand overwint, wat de vorming van een magnetische flux veroorzaakt die naar het magnetische circuit wordt verzonden. De stroom gaat in een loodrechte richting ten opzichte van de stroom, waardoor verliezen worden geminimaliseerd, en wanneer deze de windingen van de secundaire wikkeling kruist, wordt de EMF-kracht geactiveerd. Als gevolg van zijn invloed verschijnt er een stroom in het systeem die sterker is dan de weerstand van de spoel, terwijl de spanning aan de uitgang van de secundaire windingen afneemt.

Het eenvoudigste ontwerp van een transformator bestaat dus uit een kern van metaal en een paar wikkelingen die niet met elkaar zijn verbonden en als draad met isolatie zijn gemaakt. In sommige gevallen gaat de belasting alleen naar de primaire en niet naar de secundaire beurten: dit is de zogenaamde inactieve modus. Als daarentegen apparatuur die energie verbruikt, wordt aangesloten op de secundaire wikkeling, gaat er een stroom door de windingen, waardoor een elektromotorische kracht ontstaat. De EMF-parameters worden bepaald door het aantal windingen. De verhouding van de elektromotorische kracht voor de primaire en secundaire windingen staat bekend als de transformatieverhouding, berekend uit de verhouding van hun aantal. U kunt de spanning voor de eindverbruiker van energie regelen door het aantal windingen van de primaire of secundaire wikkeling te wijzigen.

Classificatie van stroomtransformatoren

Er zijn verschillende soorten van dergelijke apparatuur, die zijn onderverdeeld volgens een aantal criteria, waaronder doel, installatiemethode, aantal conversiefasen en andere factoren. Voordat u een stroomtransformator kiest, moet u rekening houden met deze parameters:

• Afspraak. Volgens dit criterium worden meet-, tussen- en beschermingsmodellen onderscheiden. Apparaten van een tussenliggend type worden dus gebruikt bij het aansluiten van apparaten voor computeracties in relaisbeveiligingssystemen en andere circuits. Afzonderlijk worden laboratoriumtransformatoren onderscheiden, die een grotere nauwkeurigheid van indicatoren bieden, een groot aantal conversiefactoren hebben.
• Installatie methode. Er zijn transformatoren voor externe en interne installatie: ze zien er niet alleen anders uit, maar hebben ook verschillende indicatoren voor weerstand tegen externe invloeden (apparaten voor gebruik buitenshuis zijn bijvoorbeeld beschermd tegen neerslag en temperatuurveranderingen). Er wordt ook onderscheid gemaakt tussen overhead- en draagbare transformatoren; deze laatste hebben een relatief kleine massa en afmetingen.
• Opwindtype. Transformatoren zijn single- en multi-turn, spoel, staaf, busbar. Zowel de primaire als secundaire wikkelingen kunnen verschillen, en de verschillen hebben ook betrekking op isolatie (droog, porselein, bakeliet, olie, compound, etc.).
• Het niveau van transformatiestappen. De apparatuur kan een- en tweetraps (cascade) zijn, de spanningslimiet van 1000 V kan minimaal of juist maximaal zijn.
• Ontwerp. Volgens dit criterium worden twee soorten stroomtransformatoren onderscheiden - olie en droog.In het eerste geval bevinden de wikkelingen en het magnetische circuit zich in een container met een speciale olieachtige vloeistof: het speelt de rol van isolatie en stelt u in staat om de bedrijfstemperatuur van het medium te regelen. In het tweede geval vindt koeling plaats door de lucht, dergelijke systemen worden gebruikt in industriële en residentiële gebouwen, omdat olietransformatoren niet binnen kunnen worden geïnstalleerd vanwege het verhoogde brandgevaar.
• Soort spanning. Transformatoren kunnen step-down en step-up zijn: in het eerste geval wordt de spanning op de primaire windingen verlaagd en in het tweede geval wordt deze verhoogd.
• Een andere classificatieoptie is de keuze van de stroomtransformator op vermogen. Deze parameter is afhankelijk van het doel van de apparatuur, het aantal aangesloten verbruikers, hun eigenschappen.

Parameters en kenmerken:

Bij het kiezen van dergelijke apparatuur moet rekening worden gehouden met de belangrijkste technische parameters die van invloed zijn op het toepassingsgebied en de kosten. Belangrijkste kwaliteiten:

• Nominale belasting of vermogen: selectie op dit criterium kan worden gedaan met behulp van een vergelijkende tabel met transformatorkarakteristieken. De parameterwaarde bepaalt andere huidige kenmerken, omdat deze strikt genormaliseerd is en dient om de normale werking van de apparatuur in de geselecteerde nauwkeurigheidsklasse te bepalen.
• Nominale stroom. Deze indicator bepaalt de periode waarin het apparaat kan functioneren zonder oververhitting tot kritische temperaturen. In transformatorapparatuur is er in de regel een solide reserve in termen van het verwarmingsniveau, met een overbelasting tot 18-20% vindt de werking plaats in de normale modus.
• Spanning.De indicator is belangrijk voor de kwaliteit van de wikkelingsisolatie en zorgt voor een soepele werking van de apparatuur.
• Fout. Dit fenomeen treedt op als gevolg van de invloed van magnetische flux, het foutenpercentage is het verschil tussen de exacte gegevens van de primaire en secundaire stroom. De toename van de magnetische flux in de transformatorkern draagt ​​bij aan een evenredige toename van de fout.
• De transformatieverhouding, de verhouding van de stroom in de primaire en secundaire windingen. De werkelijke waarde van de coëfficiënt wijkt af van de nominale waarde met een hoeveelheid die gelijk is aan de mate van verliezen tijdens energieomzetting.
• Het beperkende veelvoud, uitgedrukt in relatie tot de primaire stroom in reële vorm tot de nominale waarde.
• Het veelvoud van de stroom die optreedt in de windingen van de wikkeling van het secundaire type.

De belangrijkste gegevens van de stroomtransformator worden bepaald door het equivalente circuit: hiermee kunt u de kenmerken van de apparatuur in verschillende modi bestuderen, van inactiviteit tot volledige belasting.

De hoofdindicatoren worden op de behuizing van het apparaat aangegeven in de vorm van een speciale markering. Het kan ook gegevens bevatten over de methode voor het hijsen en monteren van apparatuur, waarschuwingsinformatie over verhoogde spanning op de secundaire windingen (meer dan 350 volt), informatie over de aanwezigheid van een aardingspad. De markering van de energieomvormer wordt aangebracht in de vorm van een sticker of met verf.

Mogelijke storingen

Net als alle andere apparatuur gaan transformatoren van tijd tot tijd kapot en hebben ze gekwalificeerde service met diagnose nodig. Voordat u het apparaat controleert, moet u weten wat storingen zijn, welke tekens ermee overeenkomen:

• Ongelijkmatig geluid in de behuizing, knetteren.Dit fenomeen duidt meestal op een breuk in het aardingselement, een overlap op de behuizing van de windingen of een verzwakking van het persen van de platen die voor het magnetische circuit worden gebruikt.
• Te veel verhitting van de behuizing, toename van de stroomsterkte aan de verbruikszijde. Het probleem kan worden veroorzaakt door een kortsluiting in de wikkeling door slijtage of mechanische schade aan de isolatielaag, frequente overbelastingen als gevolg van kortsluiting.
• Scheuren in isolatoren, glijdende ontladingen. Ze verschijnen wanneer een fabricagefout niet werd geïdentificeerd vóór de start van de operatie, een afgietsel van vreemde voorwerpen en een overlap tussen de invoer van fasen van verschillende waarden.
• Olie-emissies waarbij het membraan van de uitlaatstructuur wordt vernietigd. Het probleem wordt verklaard door een grensvlakkortsluiting als gevolg van isolatieslijtage, een daling van het oliepeil, spanningsdalingen of het optreden van overstromen onder de voorwaarde van een doorgaande kortsluiting.
• Olielekkage uit pakkingen of transformatorkranen. De belangrijkste redenen zijn slechte kwaliteit lassen van knooppunten, slechte afdichting, vernietiging van pakkingen of niet-geslepen kleppluggen.
• Inschakelen van het gasbeveiligingsrelais. Dit fenomeen treedt op wanneer de olie ontleedt, wat optreedt als gevolg van een kortsluiting in de wikkeling, een open circuit, doorbranden van de contacten van het schakelapparaat of in het geval van een kortsluiting naar het transformatorhuis.
• Uitschakelen van het gasbeveiligingsrelais. Het probleem wordt veroorzaakt door de actieve afbraak van de olieachtige vloeistof als gevolg van grensvlaksluiting, overspanning van het interne of externe deel, of door de zogenaamde "staalbrand".
• Differentieelbeveiliging uitgeschakeld. Deze storing treedt op wanneer er een storing is op het inlaathuis, wanneer er een overlap is tussen fasen of in andere gevallen.

Om de efficiëntie van de functionaliteit van het apparaat te maximaliseren, is het noodzakelijk om regelmatig verificatie uit te voeren met behulp van een warmtebeeldcamera: de apparatuur maakt het mogelijk een afname van de kwaliteit van contacten en een afname van de bedrijfstemperatuur te diagnosticeren. Tijdens de verificatie voeren specialisten de volgende reeks manipulaties uit:

• 1. Het nemen van spannings- en stroommetingen.
  2. Controle van de belasting met behulp van een externe bron.
  3. Bepaling van parameters in het werkschema.
  4. Berekening van de transformatieverhouding, vergelijking en analyse van indicatoren.

Berekening van de transformator

Het basisprincipe van de werking van dit apparaat wordt bepaald door de formule: U1/U2=n1/n2, waarvan de elementen als volgt worden gedecodeerd:

• U1 en U2 zijn de spanning van de primaire en secundaire windingen.
• n1 en n2 - hun nummer op de wikkelingen van respectievelijk de primaire en secundaire typen.

Om het dwarsdoorsnede-oppervlak van de kern te bepalen, wordt een andere formule gebruikt: S=1.15*√P, waarin het vermogen wordt gemeten in watt en het gebied wordt gemeten in vierkante centimeters. Als de kern die in de apparatuur wordt gebruikt de vorm heeft van de letter W, wordt de sectie-index berekend voor de middelste staaf. Bij het bepalen van de windingen in de wikkeling van het primaire niveau, wordt de formule gebruikt n=50*U1/S, hoewel component 50 niet onveranderlijk is, wordt in berekeningen om het optreden van elektromagnetische interferentie te voorkomen, aanbevolen om in plaats daarvan de waarde 60 in te stellen. Een andere formule is d=0.8*√I, waarbij d de doorsnede van de draad is, en I de stroomsterkte-indicator; het wordt gebruikt om de kabeldiameter te berekenen.

De cijfers die tijdens de berekeningen worden verkregen, worden aangepast om waarden af ​​te ronden (het geschatte vermogen van 37,5 W wordt bijvoorbeeld naar boven afgerond op 40). Afronden is alleen naar boven toegestaan.Al deze formules worden gebruikt om transformatoren te selecteren die in een 220 Volt-netwerk werken; bij het construeren van hoogfrequente lijnen worden andere parameters en berekeningsmethoden gebruikt.

Vergelijkbare artikelen: