Трансформатор напряжения это: Трансформаторы напряжения. Всё, что о них нужно знать

Содержание

Трансформаторы напряжения. Всё, что о них нужно знать

Что необходимо о них знать? Расскажем об этом в предлагаемой статье.

Трансформаторы незаменимы в электроэнергетике, электронике и радиотехнике. Их востребованность объясняется многофункциональностью, простотой устройства, высоким качеством работы (КПД – 99%), долговечной эксплуатацией.

Трансформаторы напряжения – это разновидность трансформаторов, задача которых не преобразовывать, а гальваническая развязка.

От источника электроэнергии или станции ток с высоким напряжением не может использоваться потребителями. Чтобы понизить его на входе устанавливаются понижающие трансформаторы. Они дают возможность работать на расчетном напряжении для бытовой техники, электроприборов и электроники. Их использование позволяет осуществлять работу типовых измерительных приборов. Трансформатор изолирует их от высокого сетевого напряжения, что крайне необходимо для их безопасного обслуживания и эксплуатации.

По назначению они разделяются на два основных вида – повышающие и понижающие. Преобразование напряжения в домашних условиях крайне необходимо. Бытовые приборы, питающиеся от сети 380 или 220 вольт, нуждаются в напряжении в несколько раз меньше. Во избежание выхода из строя бытового оборудования нужны понижающие. При необходимости используют повышающие аналоги.

Кроме главной функции – преобразования напряжения и тока, ТН могут быть источниками питания для автоматики, релейной защиты электролиний от замыкания, сигнализаций и т.п. Также они используются в качестве измерителей напряжения и мощности.

По сути – трансформатор напряжения – это статический электромагнитный прибор, который преобразует переменный ток одного напряжения в переменный ток другого напряжения. По конструктивным решениям и по принципу действия он сходен с силовым аналогом.

Устройство трансформатора напряжения

ТН состоят из двух главных элементов:

  • Стального магнитопровода.

  • Обособленных друг от друга, изолированных обмоток (первичной и вторичной).

На первичную обмотку ТН подается ток, а со вторичной он идет к объекту потребления.

Принцип работы

В основе работы ТН лежит его конструкция и явление электромагнитной индукции, возникающей между элементами:

  • Трансформатор подсоединяется к сети. На его первичную обмотку поступает ток.

  • Ток переменного характера проходит по магнитопроводу, вызывает магнитный поток, который в свою очередь проходит через обе обмотки и индуцирует в них ЭДС.

  • К вторичной обмотке поступает ток, возникший под действием ЭДС.

Величина ЭДС тесно связана с числом витков в каждой обмотке. Меняя число витков можно увеличить или уменьшить напряжение, идущее на потребителя с вторичной обмотки.

Виды трансформаторов напряжения

Существует довольно много трансформаторов напряжения. Их функции соответствуют определенному назначению. Поэтому, прежде чем выбирать тот или иной вариант трансформатора, необходимо определиться, для чего он нужен. Все разнообразие этих приборов отличается друг от друга конструкцией, которая и определяет особенности их эксплуатации.

Все ТН условно делятся на виды по определенным критериям:

  • Число фаз: одно- и трехфазные.

  • Количество обмоток – две или три.

  • Класс точности – диапазон допустимых параметров погрешности.

  • Тип охлаждения – масляные и сухие (воздушное охлаждение).

  • Способ размещения – внутренние или внешние.

ТН делятся также на группы согласно сферам применения и особенностям эксплуатации:

  • Заземляемый. Этот вариант представляет собой однофазное или трехфазное устройство. Один из его концов должен быть заземлен – это нейтраль обмотки. В маркировках этих моделей присутствует буква «З», например, ЗНОЛ, ЗНОМ.

  • Наземляемый. Он не нуждается в заземлении. Обязательно изолируются все уровни, зажимы. В зависимости от уровня напряжения, трансформатор может монтироваться на определенной высоте.

  • Каскадный. Его основная часть первичная обмотка, состоящая из нескольких секций. Они расположены на разном расстоянии от земли в виде каскада. Все части трансформатора соединены между собой дополнительными обмотками. Особенностью каскадных трансформаторов является то, что с увеличением числа элементов, увеличивается количество погрешностей в работе всей системы.

  • Емкостный. У этого прибора в отличие от других есть емкостный делитель. Этот вид устройств является пассивным, так как не добавляет мощности. Но хорошо справляется с контролем проходящей энергии по сети и выдает высокий КПД.

  • Двухобмоточный. Имеет две обмотки. Он может преобразовывать одно напряжение U1 в другое U2.

  • Трехобмоточный. Имеет кроме первичной обмотки еще две вторичные. Отлично заменяет два двухобмоточных прибора, что выгодно с точки зрения экономии затрат на приобретение электрооборудования.

устройство, классификация, принцип работы, видео

Трансформатор напряжения – это один из видов трансформаторов, который еще называют измерительным, предназначеннный для отделения первичных цепей высокого и сверх высокого напряжений и цепей измерений, РЗ и А. Также их используют для понижения высоких напряжений (110, 10 и 6 кВ) до стандартных нормируемых величин напряжений вторичных обмоток – 100 либо 100/√3.

Помимо этого, применение трансформаторов напряжение в электроустановках позволяет изолировать маломощные низковольтные измерительные приборы и устройства, что удешевляет стоимость и позволяет использовать более простое оборудование, а также обеспечивает безопасность обслуживания электроустановок.

Трансформаторы напряжения нашли широкое применение в силовых электроустановках высокого напряжения

От точности их работы зависит правильность коммерческого учета электроэнергии, селективность действия устройств РЗ и противоаварийной автоматики, также они служат для синхронизации и питания автоматики релейной защиты ЛЭП от коротких замыканий, и др.

Измерительный трансформатор конструктивно практически не отличается от стандартных силовых трансформаторов. Он состоит из обмоток: первичной и одной либо нескольких вторичных и стального сердечника, набранного листами электротехнической стали. Первичная обмотка имеет большее количество витков, в сравнении со вторичной. На первичную — подается напряжение, которое требуется измерить, а ко вторичным — подключаются ваттметр и пр. измерительные аппараты. Поскольку ваттметр имеет значительное сопротивление, то по вторичной принято считать, что протекает малый ток. Поэтому полагают, что измерительный трансформатор напряжения функционирует в режимах близких к холостому ходу.

Такие трансформаторы оснащают разъемами для подключения: первичная обмотка присоединяется к цепям силового напряжения, а ко вторичной могут подключены — реле, обмотки вольтметра или ваттметра и пр. приборы. Принцип действия у них аналогичен силовому трансформатору: трансформирование напряжения в измерительном трансформаторе производится переменным магнитным полем.

Интересное видео о работе и принципе устройста трансформаторов тока смотрите ниже:

Потери намагничивания обуславливают некоторую погрешность в классах точности.

Погрешность определяется:

Конструкцией предусматривается компенсация погрешности по напряжению благодаря уменьшению количества витков первичной обмотки, устранению угловой погрешности с помощью компенсирующих обмоток. Простейшая схема включения трансформатора напряжения

Классификация трансформаторов напряжения

Трансформаторы напряжения принято разделять по следующим признакам:

  1. По количеству фаз:
    • однофазные;
    • трехфазные.
  2. По числу обмоток:
    • 2-х-обмоточные;
    • 3-х-обмоточные.
  3. По способу действия системы охлаждения:
    • электрические устройства с масляным охлаждением;
    • электрические устройства с воздушной системой охлаждения ( с литой изоляцией либо сухие).
  4. По способу установки и размещения:
    • для наружной установки;
    • для внутренней;
    • для комплектных РУ.
  5. По классу точности: по нормируемым величинам погрешностей.

Виды трансформаторов напряжения

Рассмотрим несколько трансфомраторов напряжения разных производителей:

Трансформатор напряжения ЗНОЛ-НТЗ-35-IV-11

Производиель — Невский трансформаторный завод «Волхов».

Назначение и область применение ЗНОЛ-НТЗ

Трансформаторы предназначены для наружной установки в открытых распределительных устройствах (ОРУ). Трансформаторы обеспечивают передачу сигнала измерительной информации измерительным приборам и устройствам защиты и управления, предназначены для использования в цепях коммерческого учета электроэнергии в электрических установках переменного тока на класс напряжения 35 кВ.

Трансформаторы выполнены в виде опорной конструкции.

Корпус трансформаторов выполнен из компаунда на основе гидрофобной циклоалифатической смолы «Huntsman», который одновременно является основной изоляцией и обеспечивает защиту обмоток от механических и климатических воздействий.Рабочее положение трансформаторов в пространстве — вертикальное, высоковольтными выводами вверх.

Рисунок — Габаритные размеры трансформатора

Рисунок — схемы подключения обмоток трансформаторов

Характеристики:

  1. Класс напряжения по ГОСТ 1516.3, кВ — 27 35 27
  2. Наибольшее рабочее напряжение, кВ — 30 40,5 40,5
  3. Номинальное напряжение первичной обмотки, кВ — 15,6 20,2 27,5
  4. Номинальное напряжение основной вторичной обмотки, В — 57,7 100
  5. Номинальное напряжение дополнительной вторичной обмотки, В — 100/3, 100 127
  6. Номинальные классы точности основной вторичной обмотки — 0,2; 0,5; 1; 3

Ещё одно интересное видео о работе трансформаторов тока:


Трехфазная антирезонансная группа трансформаторов напряжения 3хЗНОЛПМ(И)

Производитель «Свердловский завод трансформаторов тока»

Назначение 3хЗНОЛПМ(И)

Трансформаторы предназначены для установки в комплектные устройства (КРУ), токопроводы и служат для питания цепей измерения, защиты, автоматики, сигнализации и управления в электрических установках переменного тока частоты 50 или 60 Гц в сетях с изолированной нейтралью.

Трансформаторы изготавливаются в климатическом исполнении «УХЛ» категории размещения 2 по ГОСТ 15150.

Рабочее положение — любое.

Расположение первичного вывода возможно как с лицевой так и с тыльной стороны трансформатора.

Трехфазная группа может комплектоваться в 4-ех вариантах:

  • из трех трансформаторов ЗНОЛПМ — 3хЗНОЛПМ-6 и 3хЗНОЛПМ-10;
  • из трех трансформаторов ЗНОЛПМИ — 3хЗНОЛПМИ-6 и 3хЗНОЛПМИ-10;
  • из одного трансформатора ЗНОЛПМ (устанавливается по середине) и двух трансформаторов ЗНОЛПМИ (устанавливаются по краям) — 3хЗНОЛПМ(1)-6 и 3хЗНОЛПМ(1)-10;
  • из двух трансформаторов ЗНОЛПМ (устанавливаются по краям) и одного трансформатора ЗНОЛПМИ (устанавливается по середине) — 3хЗНОЛПМ(2)-6 и 3хЗНОЛПМ(2)-10.

Для повышения устойчивости к феррорезонансу и воздействию перемежающейся дуги в дополниетльные обмотки, соединенные в разомкнутый треугольник, используемые для контроля изоляции сети, рекомендуется включать резистор сопротивлением 25 Ом, рассчитанный на длительное протекание тока 4А.

Внимание! При заказе трансформаторов напряжения для АИСКУЭ обязательно заполнение опросного листа.

Гарантийный срок эксплуатации — 5 (пять) лет со дня ввода трансформатора в эксплуатацию, но не более 5,5 лет с момента отгрузки с завода-изготовителя.

Срок службы — 30 лет.


НАМИТ-10-2

Производитель ОАО «Самарский Трансформатор»

Назначение и область применения

Трансформатор напряжения НАМИТ-10-2 УХЛ2 трехфазный масляный антирезонансный является масштабным преобразователем и предназначен для выработки сигнала измерительной информации для измерительных приборов в цепях учёта, защиты и сигнализации в сетях 6 и 10 кВ переменного тока промышленной частоты с изолированной нейтралью или заземлённой через дугогасящий реактор. Трансформатор устанавливается в шкафах КРУ(Н) и в закрытых РУ промышленных предприятий

Технические параметры трансформатора напряжения НАМИТ-10-2
  1. Номинальное напряжение первичной обмотки, кВ — 6 или 10
  2. Наибольшее рабочее напряжение, кВ — 7,2 или 12
  3. Номинальное напряжение основной вторичной обмотки (между фазами), В — 100 (110)
  4. Ннапряжение дополнительной вторичной обмотки (аД — хД), не более, В — 3
  5. Класс точности основной вторичной обмотки — 0,2/0,5

Рисунок — Габаритные размеры и схема подключения.

Трансформаторы напряжения — устройство, принцип работы, расчет и характеристики

электрика, сигнализация, видеонаблюдение, контроль доступа (СКУД) и другие инженерно технические системы (ИТС)

Трансформатор — устройство для преобразования величины напряжения переменного тока. Работа трансформатора основывается на законе электромагнитной индукции.

Ток, протекающий по одной из обмоток, вызывает возникновение переменного магнитного поле в сердечнике, а оно наводит ЭДС в остальных обмотках.

Именно наличие переменного магнитного поля создает условия для работы трансформатора. На постоянном токе трансформатор работать не может. В случае подключения трансформатора к источнику постоянного напряжения, переменное магнитное поле не создается, следовательно нет причины для образования ЭДС.

В таком случае ток первичной обмотки определяется только ее омическим сопротивлением.

Трансформатор преобразует напряжение при сохранении частоты и баланса мощностей на входе и выходе с учетом КПД. Также при помощи трансформаторов осуществляется гальваническая развязка по цепям питания.

Большинство электронной аппаратуры требует питания, отличного от напряжения сети. В большинстве случаев это напряжение значительно ниже и может иметь несколько различных значений.

Трансформатор с несколькими вторичными обмотками позволяет выполнить максимально простое преобразование величины напряжения с той оговоркой, что питающее напряжение переменное.

В случае необходимости преобразовывать постоянное напряжение, приходится сначала преобразовывать его в переменное, что требует определенных схемотехнических решений. В таком случае использование трансформаторов оправдано только наличием гальванической развязки между обмотками.

УСТРОЙСТВО ТРАНСФОРМАТОРА НАПРЯЖЕНИЯ

Основные узлы, которые входят в трансформатор это сердечник и обмотки. Сердечники трансформаторов бывают двух типов — броневые и стержневые. Для работы с низкочастотными напряжениями, в том числе и 50 Гц применяются стержневые магнитопроводы. В свою очередь они подразделяются на:

  • Ш-образные;
  • П-образные;
  • тороидальные.

Для изготовления сердечника используется специальное трансформаторное железо. От качества железа во многом зависят параметры трансформатора, такие как ток холостого хода (ТХХ) и КПД. Сердечник набирается из тонких листов железа, изолированных друг от друга слоем окиси или лака. Это делается для того, чтобы уменьшить потери в сердечнике за счет вихревых токов.

Как Ш-образный, так и П-образный сердечники могут собираться из отдельных пластин, а могут быть использованы уже готовые половинки, сделанные из навитых на специальную оправку сплошных лент железа, поклеенных и разрезанных на две части — витые сердечники. Такие сердечники называются ПЛ.

У каждого из типов свои достоинства и недостатки:

Наборные сердечники.
Наиболее часто используются для сборки магнитопровода произвольного сечения, которое ограничивается только шириной пластин. Следует иметь ввиду, что наилучшие параметры имеют трансформаторы с поперечным сечением сердечника, близким к квадратному.

Недостатки — необходимость в плотном стягивании, повышенное магнитное поле рассеивания трансформатора и низкий коэффициент заполнения окна катушки (реальная площадь металла в сердечнике меньше геометрических размеров из-за неплотного прилегания пластин).

Витые.
Собираются еще проще, поскольку весь сердечник состоит из двух частей для П-образного магнитопровода и четырех для Ш-образного. Характеристики значительно лучше, чем у наборного магнитопровода. Недостатки — соприкасающиеся поверхности должны иметь минимальный зазор во избежание ослабления магнитного поля.

При ударах пластины половинок зачастую отслаиваются и их очень трудно совместить для плотного прилегания. Существует только определенный ряд размеров магнитопроводов.

Тороидальные.
Представляют собой кольцо, свитое из ленты трансформаторного железа Имеют самые лучшие характеристики из всех типов сердечников, минимальный ТХХ и практически полное отсутствие магнитного поля рассеивания.

Основной недостаток — сложность намотки, особенно проводов большого диаметра.

Классический трансформатор имеет одну первичную обмотку и одну или несколько вторичных. Обмотки изолируются друг от друга для исключения вероятности между обмоточного пробоя. Как первичная, так и вторичные обмотки могут иметь отводы.

В Ш-образных трансформаторах все обмотки наматываются на центральном стержне, а в П-образном первичная может размещаться на одном стержне, а вторичная на другом. Гораздо чаще обмотки делятся пополам и наматываются на обеих стержнях. Затем обе половины обмоток соединяются последовательно.

Такая намотка улучшает характеристики трансформатора и сокращает количество провода для обмоток.

ОСНОВНЫЕ ТЕХНИЧЕСКИЕ ХАРАКТЕРИСТИКИ

Основные характеристики трансформатора:

  • входное напряжение;
  • значения выходных напряжений;
  • мощность;
  • напряжение и ток холостого хода.

Отношение напряжений на первичной и вторичной обмотках представляет собой коэффициент трансформации. Он зависит только от соотношения количества витков в обмотках и остается постоянным в любых режимах работы.

Мощность трансформатора зависит от сечения сердечника и диаметра проводов в обмотках (соответственно - допустимого тока). Мощность со стороны первичной обмотки всегда равна сумме мощностей вторичных за вычетом потерь в обмотках и сердечнике.

Напряжение холостого хода — это напряжение на вторичных обмотках без нагрузки. Разница между ним и напряжением под нагрузкой характеризует потери в обмотках за счет сопротивления провода. Таким образом, чем толще проводники в обмотках, тем меньше будут потери и меньше разница в напряжениях.

Величина тока холостого хода зависит, в основном от качества сердечника. В идеальном трансформаторе ток, проходящий через первичную обмотку, создает переменное магнитное поле в сердечнике, которое, в свою очередь, за счет магнитной индукции создает ЭДС противоположного направления.

Индуцированная ЭДС компенсирует подаваемое напряжение и ТХХ равен нулю. В реальных условиях, за счет потерь в сердечнике, величина ЭДС всегда меньше первичного напряжения, в результате чего возникает ТХХ. Для уменьшения тока для изготовления сердечника нужен материал высокого качества, между пластинами должен отсутствовать немагнитный зазор.

Последнему требованию в максимальной степени соответствуют тороидальные сердечники — в них немагнитный зазор отсутствует.

РАСЧЕТ ТРАНСФОРМАТОРА НАПРЯЖЕНИЯ

Как показывает опыт и практика, точный расчет трансформатора напряжения себя не оправдывает. Точность нужна только при определении количества витков для получения нужного коэффициента трансформации. Диаметр проводов обмоток должен соответствовать или превосходить минимально допустимому по условиям нагрева.

Общая последовательность расчета трансформатора такова:

  • определение мощности трансформатора;
  • подбор сердечника с сечением максимально близкого к расчетному, но не меньше его;
  • определение количества витков катушек, приходящихся на один вольт напряжения;
  • расчет количества витков для каждой обмотки;
  • расчет сечения проводов обмоток.

Мощность трансформатора определяется суммированием мощностей всех обмоток за исключением первичной. Для каждой из них — это произведение напряжения на максимальный ток потребления. Для расчета сечения сердечника нужна габаритная мощность трансформатора, которая учитывает КПД.

Рассматриваемые трансформаторы имеют КПД от 70% при мощности до 150 Вт и до 90 % при большей мощности. Таким образом, чтобы получит габаритную мощность нужно мощность вторичных обмоток умножить на коэффициент 1. 3 — 1.1.

Площадь поперечного сечения можно найти как квадратный корень из габаритной мощности. Имея значение площади можно подобрать из таблиц готовый сердечник. Если планируется разборный, то исходя из размеров имеющихся пластин можно вычислить необходимую толщину набора. Как уже говорилось выше, сечение должно быть близким к квадрату.

Наибольшие затруднения вызывает нахождение числа витков. Для этого нужно сначала рассчитать сколько витков должно приходиться на один вольт напряжения. Это значение будет различаться в зависимости от площади сечения сердечника. Следует иметь ввиду, что при одинаковом сечении у магнитопроводов разных типов это значение также будет различно.

Можно воспользоваться следующей формулой: N = К/S,

где N — количество витков на вольт, S — площадь сечения сердечника в см2, K — коэффициент, зависящий от материала и типа сердечника.

Значение коэффициента К:

  • для наборных сердечников — 60;
  • для типов ПЛ — 50;
  • для тороидальных сердечников 40.

Как видим, количество витков у тороидального трансформатора будет минимальным. Умножая число витков на вольт на требуемое напряжение каждой обмотки, получим значение количества витков. Для компенсации потерь напряжения, количество витков вторичных обмоток нужно увеличить на 5%.

У мощных трансформаторов (более 150 Вт) этого делать не нужно.

Сечение проводов также определяется по упрощенной формуле: 0.7√I, где I — ток обмотки.

Провод нужно брать ближайшего к расчетному сечения (можно больше, но не меньше).

В случае сомнений по поводу того, поместится ли провод в обмотке, можно посчитать, сколько витков уложится в один слой и определить количество слоев и их общую толщину для каждой из обмоток. Это справедливо только для Ш-образных и П-образных трансформаторов.

В тороидальных количество витков в каждом последующем случае будет меньше, чем в предыдущем за счет уменьшения внутреннего диаметра.

© 2012-2021 г. Все права защищены.

Представленные на сайте материалы имеют информационный характер и не могут быть использованы в качестве руководящих и нормативных документов


Трансформатор напряжения - это... Что такое Трансформатор напряжения?

        измерительный Трансформатор электрический, предназначенный для преобразования высокого напряжения в низкое в цепях измерения и контроля. Применение Т. н. позволяет изолировать цепи вольтметров, частотометров, электрических счётчиков, устройств автоматического управления и контроля и т.д. от цепи высокого напряжения и создаёт возможность стандартизации номинального напряжения контрольно-измерительной аппаратуры (чаще всего его принимают равным 100 в). Т. н. подразделяются на трансформаторы переменного напряжения (обычно их называют просто Т. н.) и трансформаторы постоянного напряжения.         Первичная обмотка (ПО) трансформатора переменного напряжения (см. рис. 1, а, б) состоит из большого числа (w1) витков и подключается к цепи с измеряемым (контролируемым) напряжением U1 параллельно. К зажимам вторичной обмотки (ВО) с числом витков w2 (w2 1) подсоединяют измерительные приборы (или контрольные устройства). Так как внутреннее сопротивление последних относительно велико, Т. н. работает в условиях, близких к режиму холостого хода, что позволяет (пренебрегая потерями напряжения в обмотках) считать U1 и U2 приблизительно равными соответствующим эдс и пропорциональными w1 и w2, то есть U1w2U2w1. Зная отношение (Трансформации коэффициент), можно по результатам измерения низкого напряжения в ВО определять высокое первичное напряжение. Приближённый характер соотношения между U1 и U2 обусловливает наличие погрешности по напряжению и угловой погрешности найденной величины U1. В компенсированных Т. н. производится компенсация этих погрешностей. Т. н. устанавливают главным образом в распределительных устройствах (См. Распределительное устройство) высокого напряжения. Их выпускают в однофазном и трёхфазном исполнении. Большинство Т. н. на напряжения свыше 6 кв — маслонаполненные. Т. н. на напряжения свыше 100 кв делают, как правило, каскадными. Лабораторные Т. н. — обычно многопредельные.

         Лит.: Вавин В. Н., Трансформаторы напряжения и их вторичные цепи, Л., 1967; Электрические измерения, под ред. Е. Г. Шрамкова, М., 1972.

         Г. М. Вотчицев.

        Измерительный трансформатор напряжения. Схема включения.

        Рис. 1б. Измерительный трансформатор напряжения. Трансформатор напряжения на 400 кв.

Область применения и принцип действия трансформаторов напряжения

  1. Главная
  2. Электрические аппараты
  3. Трансформаторы напряжения

Они встречаются везде, где присутствует необходимость преобразовать высокое напряжение сети в пропорционально более низкое значение. В этом и есть их назначение: преобразование величины напряжения. ТН-ы используют для:

  • уменьшения величины напряжения до величины, которую безопасно и удобно использовать в цепях измерения (вольтметры, ваттметры, счетчики), защиты, автоматики, сигнализации
  • защиты от высокого напряжения вторичных цепей, а следовательно и человека
  • повышения напряжения при испытаниях изоляции различного эо
  • на подстанциях ТН используют для контроля изоляции сети, работы в составе устройства сигнализации или защиты от замыканий на землю

Если бы не существовало трансформаторов напряжения, то, например, чтобы измерить напряжение на шине 10кВ, пришлось бы сооружать супермощный вольтметр с изоляцией, выдерживающей 10кВ. А это уже габариты ого-го. А ещё плюс к этому необходимо соблюсти точность измерений. Проблемка, но и это не всё. Если в таком приборе что-то коротнет, то электрик ошибается однажды…. при выборе профессии. 10кВ, а ведь есть и 750кВ, как там померить? Загвоздочка. Поэтому отдаем почести изобретателям трансформаторов, и в частности трансформаторов напряжения. Отвлеклись, продолжаем.

Прежде, чем двигаться дальше, нарисую однофазный ТН, чтобы было наглядно и более понятнее далее в изложении материала.

Значит на рисунке сверху у нас приходит напряжение на выводы А, Х трансформатора напряжения на первичную обмотку(1). Это напряжение номинальное напряжение, первичное напряжение. Далее оно трансформируется до величины вторичного напряжения, которое находится на вторичной обмотке (3). Выводы вторичной обмотки - а, х. Вывод вторичной обмотки заземляются. В - это вольтметр, но это может быть и другое устройство. (2) - это магнитопровод ТНа.

Принцип работы ТН

Принцип действия трансформатора напряжения аналогичен принципу работы трансформатора тока. Обозначим это еще раз. По первичной обмотке проходит переменный ток, этот ток образует магнитный поток. Магнитный поток пронизывает магнитопровод и обмотки ВН и НН. Если ко вторичной обмотке подключена нагрузка, то по ней начинает течь ток, который возникает из-за действия ЭДС. ЭДС наводится из-за действия магнитного потока. Подбирая разное количество витков первичной и вторичной обмоток можно получить нужное напряжение на выходе. Более подробно это показано в статье про векторную диаграмму трансформатора напряжения.

Если на ТН подавать постоянное напряжение, то ЭДС не создается постоянным магнитным потоком. Поэтому ТНы выпускают на переменное напряжение. Коэффициентом трансформации трансформатора напряжения называют естественно отношение напряжения первичной обмотки к напряжению вторичной и записывают через дробь. Например, 6000/100. Когда приходят молодые студенты, они иногда на вопрос какой коэффициент отвечают 60. Не стоит так делать.

Классификация трансформаторов напряжения

ТНы классифицируются по следующим параметрам:

  • напряжение первичной обмотки (3, 6, 10 … 750кВ)
  • напряжение основной вторичной обмотки (100 В - для однофазных, включаемых между фазами, трехфазных; 100√3 - однофазных, включаемых между фазой и землей напряжение дополнительной вторичной обмотки (100В - однофазные в сети с заземленной нейтралью, 100√3 - однофазные в сети с изолированной нейтралью
  • число фаз (однофазные, трехфазные)
  • количество обмоток (двухобмоточные, трехобмоточные)
  • класс точности (0,1 0,2 0,5 1 3 3Р 6Р)
  • способ охлаждения (сухие, масляные, газонаполненные)
  • изоляция (воздушно-бумажная, литая, компаунд, газ, масло, фарфор)

На напряжение 6, 10кВ используют литые ТНы, залитые эпоксидной смолой. Эти аппараты устанавливают в распредустройствах. Они занимают меньшие габариты, по сравнению с масляными. Также к их плюсам стоит отнести меньшее количество ухода за ними.

электромагнитные и емкостные

Если открыть объемы и нормы испытаний электрооборудования на странице ТНов, то можно увидеть, что трансформаторы напряжения там разделяются на электромагнитные и емкостные. В чем же состоит различие этих типов оборудования.

Электромагнитными считаем все ТНы в которых преобразование происходит по принципу, описанному выше (магнитные потоки, ЭДС и так далее). Индукционный ток, в брошюрах западных производителей их называют индуктивными, в противоположность емкостным. По моему всё именно так.

А вот емкостные трансформаторы напряжения, или же всё таки емкостные делители напряжения… Тут история умалчивает. Принцип работы такого оборудования можно понять, если нарисовать схему.

Вот, например схема ТН марки НДЕ-М. Они выпускаются на напряжение выше 110кВ. Состоит из емкостного делителя и электромагнитного устройства. Емкостной делитель состоит из конденсаторов С1 и С2. Принцип емкостного делителя в следующем. Напряжение линии Л делится обратно пропорционально величинам емкостей С1 и С2. То есть мы подключаем к С2 наш ТН и напряжение на нем пропорционально входному, которое идет по Л, но гораздо меньше его. Раз рассматриваем НДЕ, то вот табличка величин напряжения для разных классов оборудования.

Электромагнитное устройство состоит из понижающего трансформатора, реактора и демпфера.

Реактор предназначен для компенсации емкостного сопротивления и следовательно уменьшения погрешности.

Электромагнитный демпфер предназначен для устранения субгармонических колебаний, которые могут возникать при включениях и коротких замыканиях в обмотках ТНа.

Чем выше класс напряжения, тем емкостные трансформаторы напряжения выгоднее своих собратьев. За счет снижения размеров изоляции и материалов.

Назначение и принцип действия трансформатора напряжения | ТТ и ТН

Трансформаторы напряжения  двух- или трехобмоточные предназначены как для измерения напряжения, мощности, энергии, так и для питания цепей автоматики, сигнализации и релейной защиты линий электропередач от замыкания на землю. Трансформаторы напряжения имеют два назначения: изолировать вторичную обмотку НН и, тем самым, обезопасить обслуживающий персонал; понизить измеряемое напряжение до стандартного значения 100; 100ν3; 100/3 В.
Трансформаторы напряжения различают: по числу фаз - однофазные и трехфазные; по числу обмоток - двухобмоточные и трехобмоточные; по классу точности - 0,2; 0,5; 1,0; 3; по способу охлаждения - с масляным охлаждением, с воздушным охлаждением; по способу установки - для внутренней установки, для наружной установки и для КРУ.
На рис. 1 представлена схема включения трансформаторов напряжения с обозначениями первичной и вторичной обмоток. Однофазный двухобмоточный трансформатор напряжения применяется в установках как однофазного, так и трехфазного тока. В последнем случае он включается на линейное напряжение. Один из выводов вторичной обмотки для обеспечения безопасности при обслуживании заземляется.
Основными параметрами трансформаторов напряжения являются:
номинальные напряжения обмоток, т. е. напряжения первичной и вторичной обмоток, указанные на щитке;
номинальный коэффициент трансформации, т. е. отношение номинального первичного напряжения к номинальному вторичному
погрешность по напряжению %
угловая погрешность, т. е. угол между вектором первичного напряжения и повернутым на 180° вектором вторичного напряжения, выраженный в угловых градусах (минутах).

Рис. 1. Однофазный двухобмоточный трансформатор напряжения: а - присоединение трансформатора напряжения к трехфазной сети без нулевого провода; б - расположение выводов (Л-X - выводы ВН; а-х - выводы НН)
На рис. 2 приведен пример изменения погрешности трансформатора напряжения при изменении мощности Бг вторичной нагрузки. Коррекцией напряжения называется преднамеренное изменение коэффициента трансформации в сторону повышения вторичного напряжения, выраженное в процентах. Это достигается уменьшением числа витков первичной обмотки.

Рис. 2. Погрешность по напряжению и угловая погрешность однофазного трансформатора напряжения (сплошные линии с коррекцией числа витков, штриховые линии - без коррекции)
Особо следует сказать о трансформаторах напряжения высокого и сверхвысокого напряжения. Как было отмечено, трансформаторы напряжения передают очень малую мощность, поэтому практически в таких трансформаторах напряжения определяющим является вопрос обеспечения изоляции между первичной и вторичной цепями. Поэтому при напряжениях выше 500 кВ используются так называемые емкостные трансформаторы напряжения, состоящие из емкостного делителя напряжения (двух последовательно соединенных конденсаторов С1 и С2) и понижающего трансформатора, показанных на рис. 3. В современных РУ устанавливаются колонны конденсаторов высокочастотной связи для цепей автоматики и сигнализации. Поэтому, если использовать эту колонку связи CJ и добавить некоторый конденсатор отбора мощности С2, получим емкостной делитель. К конденсатору подключается трансформатор напряжения обычно на 12-15 кВ первичного напряжения. Для устойчивой работы в первичную цепь включается дополнительный реактор LR и высокочастотный заградитель 3. Таким образом, это устройство имеет существенно меньшую стоимость, чем трансформатор напряжения на полное первичное напряжение.

Рис. 3. Практическая схема емкостного трансформатора напряжения

Трансформаторы напряжения | ТТ и ТН

 

Трансформатор напряжения предназначен для понижения высокого напряжения до стандартного значения 100 или 100/v3 В и для отделения цепей измерения и релейной защиты от первичных цепей высокого напряжения. Схема включения однофазного трансформатора напряжения показана на рис.; первичная обмотка включена на напряжение сети U1, а к вторичной обмотке (напряжение U2) присоединены параллельно катушки измерительных приборов и реле. Для безопасности обслуживания один выход вторичной обмотки заземлен. Трансформатор напряжения в отличие от трансформатора тока работает в режиме, близком к холостому ходу, так как сопротивление параллельных катушек приборов и реле большое, а ток, потребляемый ими, невелик.

 

Схема включения трансформатора напряжения:
1 — первичная обмотка; 2 — магнитопровод; 3 — вторичная обмотка

Номинальный коэффициент трансформации определяется следующим выражением:

где U1ном и U2ном - номинальные первичное и вторичное напряжения соответственно.
Рассеяние магнитного потока и потери в сердечнике приводят к погрешности измерения



Так же как и в трансформаторах тока, вектор вторичного напряжения сдвинут относительно вектора первичного напряжения не точно на угол 180°. Это определяет угловую погрешность.

В зависимости от номинальной погрешности различают классы точности 0,2; 0,5; 1; 3.

Погрешность зависит от конструкции магнитопровода, магнитной проницаемости стали и от cosφ2, т.е. от вторичной нагрузки. В конструкции трансформаторов напряжения предусматривается компенсация погрешности по напряжению путем некоторого уменьшения числа витков первичной обмотки, а также компенсация угловой погрешности за счет специальных компенсирующих обмоток.

Суммарное потребление обмоток измерительных приборов и реле, подключенных к вторичной обмотке трансформатора напряжения, не должно превышать номинальную мощность трансформатора напряжения, так как в противном случае это приведет к увеличению погрешностей.

В зависимости от назначения могут применяться трансформаторы напряжения с различными схемами соединения обмоток. Для измерения трех междуфазных напряжений можно использовать два однофазных двухобмоточных трансформатора НОМ, НОС, НОЛ, соединенных по схеме открытого треугольника (рис. 4.13, а), а также трехфазные двухобмоточные трансформаторы НТМК, обмотки которых соединены в звезду (рис. 4.13, б). Для измерения напряжения относительно земли могут применяться три однофазных трансформатора, соединенных по схеме Y0 /Y0, или трехфазные трехобмоточные трансформаторы НТМИ или НАМИ (рис. б). В последнем случае обмотка, соединенная в звезду, используется для присоединения измерительных приборов, а к обмотке, соединенной в разомкнутый треугольник, присоединяется реле защиты от замыканий на землю. Таким же образом в трехфазную группу соединяются однофазные трехобмоточные трансформаторы типа ЗНОМ и каскадные трансформаторы НКФ.

Схемы соединения обмоток трансформаторов напряжения

По конструкции различают трехфазные и однофазные трансформаторы. Трехфазные трансформаторы напряжения применяются при напряжении до 18 кВ, однофазные — на любые напряжения. По типу изоляции трансформаторы могут быть сухими, масляными и с литой изоляцией.

Обмотки сухих трансформаторов выполняются проводом ПЭЛ, а изоляцией между обмотками служит электрокартон. Такие трансформаторы применяются в установках до 1000 В (НОС-0,5 - трансформатор напряжения однофазный, сухой, на 0,5 кВ).

Трансформаторы напряжения с масляной изоляцией применяются на напряжение 6 - 1150 кВ в закрытых и открытых распределительных устройствах. В этих трансформаторах обмотки и магнитопровод залиты маслом, которое служит для изоляции и охлаждения.

Следует отличать однофазные двухобмоточные трансформаторы НОМ-6, НОМ-10, НОМ-15, НОМ-35 от однофазных трехобмоточных ЗНОМ-15, ЗНОМ-20, ЗНОМ-35.

См. также Эксплуатация трансформаторов напряжения.

Трансформатор напряжения

- обзор

IA A Краткая история

Фундамент современной передачи электроэнергии был заложен в 1882 году, когда была построена станция Томаса А. Эдисона на Перл-Стрит, генератор постоянного тока и система радиальной линии передачи, используемая в основном для освещения. Нью-Йорк. Развитие передачи переменного тока в Соединенных Штатах началось в 1885 году, когда Джордж Вестингауз купил патенты на системы переменного тока, разработанные Л. Голаром и Дж. Д. Гиббсом из Франции. Энергетические системы переменного и постоянного тока в то время состояли из коротких радиальных линий между генераторами и нагрузками и обслуживали потребителей в непосредственной близости от генерирующих станций.

Первая высоковольтная линия электропередачи переменного тока в США была построена в 1890 году и прошла 20 км между водопадом Уилламетт в Орегон-Сити и Портлендом, штат Орегон. Технология передачи переменного тока быстро развивалась (Таблица I), и вскоре были построены многие линии переменного тока, но в течение нескольких лет большинство из них работали как изолированные системы. По мере увеличения расстояний передачи и роста спроса на электроэнергию возникла потребность в перемещении более крупных блоков мощности, стали важны факторы надежности, и начали строиться взаимосвязанные системы (электрические сети). Взаимосвязанные системы обеспечивают значительные экономические преимущества. Меньше генераторов требуется в качестве резервной мощности на период пикового спроса, что снижает затраты на строительство для коммунальных предприятий. Точно так же требуется меньше генераторов во вращающемся резерве, чтобы справиться с внезапным, неожиданным увеличением нагрузки, что еще больше снижает инвестиционные затраты. Электросети также предоставляют коммунальным предприятиям возможности для выработки электроэнергии, позволяя использовать наименее дорогие источники энергии, доступные для сети в любое время. Энергетические системы продолжают расти, и типичные региональные электрические сети сегодня включают десятки крупных генерирующих станций, сотни подстанций и тысячи километров линий электропередачи.Развитие обширных региональных сетей и сетей в 1950-х и 1960-х годах привело к большей потребности в согласовании критериев проектирования, схем защитных реле и управления потоком энергии и привело к развитию компьютеризированных систем диспетчерского управления и сбора данных (SCADA).

ТАБЛИЦА I. Исторические тенденции в высоковольтной передаче электроэнергии

Напряжение системы (кВ)
Номинальное Максимальное Год выпуска Типичный пропускная способность (МВт) Стандартная ширина полосы отвода (м)
Переменный ток
115 121 1915 50–200 15–25
230 242 1921 200–500 30–40
345 362 1952 400–1500 35–40
500 550 1964 1000–2500 35–45
765 800 1965 2000–5000 40–55
1100 1200 Протестировано 1970-е годы 3000–10000 50–75
Постоянный ток
50 1954 50–100 25–30
200 (± 100) 1961 200–500 30–35
500 (± 250) 1965 750–1500 30–35
800 (± 400) 1970 1500–2000 35–40
1000 (± 500) 1984 2000–3000 35–40
1200 (± 600) 1985 3000–6000 40–55

Первое коммерческое применение высоковольтной передачи постоянного тока было разработано R. Тюри во Франции на рубеже веков. Эта система состояла из ряда генераторов постоянного тока, подключенных последовательно к источнику для получения желаемого высокого напряжения. Позже были разработаны ионные преобразователи, и в 1930-х годах в штате Нью-Йорк был установлен демонстрационный проект на 30 кВ. Первая современная коммерческая система передачи постоянного тока высокого напряжения с использованием ртутных дуговых клапанов была построена в 1954 году и соединила подводным кабелем остров Готланд и материковую часть Швеции. С тех пор за ним последовали многие другие системы передачи постоянного тока, в последнее время использующие тиристорную технологию.Проекты включают воздушные линии и подземные кабели, а также подводные кабели, чтобы полностью использовать мощность постоянного тока, чтобы снизить стоимость передачи на большие расстояния, избежать проблем с реактивной мощностью, связанных с длинными кабелями переменного тока, и служат в качестве асинхронных связей между сетями переменного тока. .

Сегодня коммерческие энергосистемы с напряжением до 800 кВ переменного тока и ± 600 кВ постоянного тока работают по всему миру. Созданы и испытаны опытные образцы систем переменного тока напряжением от 1200 до 1800 кВ. Возможности передачи электроэнергии увеличились до нескольких тысяч мегаватт на линию, а экономия на масштабе привела к повышению номинальных характеристик оборудования подстанции.Распространены блоки трансформаторов сверхвысокого напряжения (СВН) мощностью 1500 МВА и выше. Подстанции стали более компактными, так как все шире используются шины с металлической обшивкой и газовая изоляция SF 6 . Автоматическое регулирование выработки электроэнергии и потока мощности имеет важное значение для эффективной работы взаимосвязанных систем. Для этих приложений широко используются компьютеры и микропроцессоры.

IB Компоненты системы

Целью системы передачи электроэнергии является передача электроэнергии от генерирующих станций к центрам нагрузки или между регионами безопасным, надежным и экономичным способом при соблюдении применимых требований федерального, регионального и местного уровней. правила и положения.Удовлетворение этих потребностей наиболее эффективным и безопасным образом требует значительных капиталовложений в линии электропередачи, подстанции и оборудование для управления и защиты системы. Здесь представлены некоторые из основных компонентов современной высоковольтной системы передачи электроэнергии.

Воздушные линии электропередачи передают электроэнергию от генерирующих станций и подстанций к другим подстанциям, соединяющим центры нагрузки с электрической сетью, и передают блоки основной мощности на стыках между региональными сетями.Линии передачи высокого напряжения переменного тока представляют собой почти исключительно трехфазные системы (по три проводника на цепь). Для систем постоянного тока типичны биполярные линии (два проводника на цепь). Воздушные линии электропередачи рассчитаны на заданную мощность передачи при конкретном стандартизованном напряжении (например, 115 или 230 кВ). Уровни напряжения обычно основываются на экономических соображениях, и линии строятся с учетом будущего экономического развития в местности, где они заканчиваются.

Подземные кабели служат тем же целям, что и воздушные линии электропередачи.Подземные кабели требуют меньше полосы отчуждения, чем воздушные линии, но, поскольку они проложены под землей, их установка и обслуживание дороги. Подземная передача часто в 5–10 раз дороже, чем воздушная передача той же мощности. По этим причинам подземные кабели используются только в местах, где воздушное строительство небезопасно или технически неосуществимо, где земля для проезда недоступна или где местные власти требуют прокладки под землей.

Подстанции или коммутационные станции служат в качестве соединений и точек переключения для линий передачи, фидеров и цепей генерации, а также для преобразования напряжений до требуемых уровней.Они также служат точками для компенсации реактивной мощности и регулирования напряжения, а также для измерения электроэнергии. Подстанции имеют шинные системы с воздушной или газовой изоляцией (CGI). Основное оборудование может включать трансформаторы и шунтирующие реакторы, силовые выключатели, разъединители, батареи конденсаторов, устройства измерения тока и напряжения, измерительные приборы, разрядники для защиты от перенапряжения, реле и защитное оборудование, а также системы управления.

Преобразовательные подстанции переменного / постоянного тока - это специальные типы подстанций, на которых выполняется преобразование электроэнергии из переменного в постоянный (выпрямление) или из постоянного в переменный (инвертирующее).Эти станции содержат обычное оборудование подстанции переменного тока и, кроме того, такое оборудование, как вентили преобразователя постоянного тока (тиристоры), соответствующее оборудование управления, преобразовательные трансформаторы, сглаживающие реакторы, реактивные компенсаторы и фильтры гармоник. Они также могут содержать дополнительные элементы управления демпфированием или элементы управления устойчивостью к переходным процессам.

Силовые трансформаторы используются на подстанциях для повышения или понижения напряжения и для регулирования напряжений. Для получения желаемого напряжения и поддержания соотношения фазовых углов используются разные схемы обмоток.Обычно используются автотрансформаторы и многообмоточные трансформаторы. Силовые трансформаторы обычно оснащены переключателями ответвлений под нагрузкой или без нагрузки для регулирования напряжения и могут иметь специальные обмотки для подачи электроэнергии на станцию. Фазовращатели, заземляющие трансформаторы и измерительные трансформаторы - это специальные типы трансформаторов.

Шунтирующие реакторы используются на подстанциях для поглощения реактивной мощности для регулирования напряжения в условиях низкой нагрузки и повышения стабильности системы. Они также помогают снизить переходные перенапряжения во время переключения.Специальные схемы шунтирующего реактора иногда используются для настройки линий передачи для гашения вторичной дуги в случае однополюсного переключения.

Силовые автоматические выключатели используются для переключения линий и оборудования, а также для отключения токов короткого замыкания во время аварийных ситуаций в системе. Срабатывание силового выключателя инициируется вручную оператором или автоматически цепями управления и защиты. В зависимости от изоляционной среды между главными контактами силовые выключатели делятся на типы с воздушной, масляной или газовой изоляцией (SF 6 ).

Выключатели-разъединители используются для отключения или обхода линий, шин и оборудования в зависимости от условий эксплуатации или технического обслуживания. Выключатели-разъединители не подходят для отключения токов нагрузки. Однако они могут быть оснащены последовательными прерывателями для прерывания токов нагрузки.

Синхронные конденсаторы - это вращающиеся машины, которые улучшают стабильность системы и регулируют напряжения при различных нагрузках, обеспечивая необходимую реактивную мощность; они не распространены в Соединенных Штатах.Иногда они используются в преобразовательных станциях постоянного тока для обеспечения необходимой реактивной мощности, когда пропускная способность приемной системы переменного тока мала.

Шунтирующие конденсаторы используются на подстанциях для подачи реактивной мощности для регулирования напряжения в условиях большой нагрузки. Шунтирующие конденсаторные батареи обычно переключаются группами, чтобы минимизировать скачкообразные изменения напряжения.

Статические вольт-амперные реактивные компенсаторы (ВАР) сочетают в себе функции шунтирующих реакторов и конденсаторов и связанного с ними управляющего оборудования. В статических компенсаторах VAR часто используются конденсаторы с тиристорным управлением или насыщающийся реактор для получения более или менее постоянного напряжения в сети путем непрерывной регулировки реактивной мощности, передаваемой в энергосистему.

Ограничители перенапряжения состоят из последовательно соединенных блоков из нелинейного резистивного оксида цинка (ZnO) или карбида кремния (SiC), а иногда и из последовательных или шунтирующих разрядников. Ограничители перенапряжения используются для защиты трансформаторов, реакторов и другого основного оборудования от перенапряжений.

Стержневые зазоры служат той же цели, что и разрядники для защиты от перенапряжений, но с меньшей стоимостью, но с меньшей надежностью. В отличие от разрядников для защиты от перенапряжений, зазоры в стержнях при срабатывании вызывают короткое замыкание, что приводит к срабатыванию выключателя.

Конденсаторы серии

используются в линиях передачи на большие расстояния для уменьшения последовательного импеданса линии для управления напряжением.Снижение импеданса линии снижает реактивные потери в линии, увеличивает пропускную способность и улучшает стабильность системы.

Релейное и защитное оборудование устанавливается на подстанциях для защиты системы от аномальных и потенциально опасных условий, таких как перегрузки, сверхтоки и перенапряжения, путем срабатывания силового выключателя.

Коммуникационное оборудование жизненно важно для потока информации и данных между подстанциями и центрами управления. Линия передачи, радио, микроволновая и волоконно-оптическая линии связи широко используются.

Центры управления, мозг любой электрической сети, используются для управления системой. Они состоят из сложных систем диспетчерского управления, систем сбора данных, систем связи и управляющих компьютеров.

Как работает трансформатор напряжения ~ Изучение электротехники

Функция трансформатора основана на том принципе, что электрическая энергия эффективно передается за счет магнитной индукции от одной цепи к другой. В основном трансформатор состоит из двух или более обмоток, расположенных на одном магнитном пути.Обмотка, на которую подается электрическая энергия, называется первичной обмоткой, а обмотка, к которой подключена нагрузка, называется вторичной обмоткой. Типичное действие двухобмоточного трансформатора показано ниже:
Трансформатор Действие

Когда первичная обмотка трансформатора запитана от источника переменного тока (AC), в сердечнике трансформатора создается переменное магнитное поле. Через сердечник циркулируют переменные магнитные силовые линии, называемые «потоком».Во второй (вторичной) обмотке вокруг того же сердечника напряжение индуцируется переменными магнитными линиями. Нагрузка, подключенная к выводам вторичной обмотки, вызывает протекание тока.

Детали трансформатора

Трансформатор состоит из двух основных неподвижных частей:

(а) Сердцевина из многослойного железа

(b) Обмотки (первичная и вторичная)

Сердечник из слоистого железа

Железный сердечник трансформатора состоит из листов проката.Это железо обрабатывают таким образом, чтобы оно обладало высокой магнитной проводимостью (высокой проницаемостью) по всей длине сердечника. Проницаемость - это термин, используемый для описания случая, когда материал будет проводить магнитные силовые линии.

Железо также имеет высокое омическое сопротивление на пластинах (по всей толщине сердечника). Стальные листы необходимо ламинировать, чтобы уменьшить нагрев сердечника. Существует два распространенных типа сердечников трансформаторов:

(а) Тип сердечника

(b) Корпус типа


Трансформаторы с сердечником и оболочкой

В трансформаторе с сердечником (в форме сердечника) обмотки окружают сердечник. В трансформаторе кожухового типа стальная магнитная цепь (сердечник) образует кожух, окружающий обмотки. В форме сердечника обмотки находятся снаружи; в форме оболочки обмотки находятся внутри.

Обмотки

Трансформатор имеет две обмотки; первичная обмотка и вторичная обмотка.

Первичная обмотка - это катушка, которая получает энергию. Его формируют, наматывают и надевают на железный сердечник. Вторичная обмотка - это катушка, которая отводит энергию с преобразованным или измененным напряжением.

Типы трансформаторов

Трансформаторы классифицируются по разным критериям. Однако вот список наиболее распространенных универсальных типов трансформаторов:

(а) Однофазные трансформаторы

(б) Трехфазные трансформаторы

(c) Трансформаторы потенциала или напряжения

(г) Автотрансформаторы

(e) Трансформаторы тока

(е) Силовые трансформаторы

Коэффициент напряжения трансформатора

Напряжение на обмотках трансформатора прямо пропорционально количеству витков на катушках обмоток. Эта связь выражается формулой:

Коэффициент напряжения трансформатора

Где:

Vp = напряжение на первичных обмотках, В

Vs = напряжение на вторичных обмотках, В

Np = количество витков первичной обмотки

Ns = количество витков на вторичных обмотках

Отношение Vp / Vs называется отношением напряжений (VR). Отношение Np / Ns называется отношением оборотов (TR).

Соотношение напряжений 1: 4 (читается как от 1 до 4) означает, что на каждый вольт на первичной обмотке трансформатора приходится 4 В на вторичной. Когда вторичное напряжение больше первичного, трансформатор называется повышающим трансформатором.

Соотношение напряжений 4: 1 означает, что на каждые 4 В первичной обмотки приходится только 1 В. Когда вторичное напряжение меньше первичного, трансформатор называется понижающим трансформатором.

Коэффициент текущей ликвидности

Ток в катушках трансформатора обратно пропорционален напряжению в катушках.Эта связь выражается уравнением:

Коэффициент тока трансформатора

Где:

Ip = ток в первичной обмотке, А

Is = ток вторичной обмотки, А

В приведенном выше уравнении мы можем заменить Vp / Vs Np / Ns, так что мы имеем:

КПД трансформатора

КПД трансформатора равен отношению выходной мощности вторичной обмотки к мощности, потребляемой первичной обмоткой.

Идеальный трансформатор имеет 100-процентный КПД, потому что он передает всю получаемую энергию.

Однако из-за потерь в сердечнике и меди КПД даже самого лучшего практичного трансформатора составляет менее 100 процентов. Выражается в виде уравнения:

КПД трансформатора

Где:

Eff = КПД

Ps = выходная мощность из вторичной обмотки = входная мощность - потери в сердечнике - потери в меди

Pp = потребляемая мощность первичной обмотки

Эффективность хорошо спроектированных трансформаторов очень высока, в среднем более 98 процентов (%) для силовых трансформаторов.Единственные потери в трансформаторе связаны с потерями в сердечнике, которые идут на поддержание переменного магнитного поля, потерями сопротивления в катушках и мощностью, используемой для охлаждения больших трансформаторов, требующих охлаждения.

Основная причина высокого КПД трансформаторов по сравнению с другим оборудованием - отсутствие движущихся частей. Трансформаторы называются статическими машинами переменного тока.

Магазин трансформаторов напряжения | Трансформаторы напряжения на продажу

A Трансформатор напряжения (VT) - это устройство, преобразующее энергию одной формы в другую.ТН используются для контроля переменного или постоянного тока путем измерения напряжения напрямую или через ТН. Трансформаторы напряжения - это приборные трансформаторы, подключенные параллельно. Они предназначены для незначительной нагрузки на измеряемый источник питания. Они имеют точное соотношение напряжений и фазовое соотношение, что позволяет производить точные измерения с подключением вторичной обмотки.

Преобразователь постоянного напряжения ДВТ-1000

Датчик напряжения постоянного тока DVT-1000 предназначен для преобразования входного напряжения постоянного тока 10–1000 в выходной сигнал 4–20 мА или стандартный выход напряжения

SPT-0375 Трансформатор напряжения

Трансформатор напряжения SPT-0375 представляет собой трансформатор напряжения - он предлагает выходное переменное напряжение, линейно пропорциональное входному переменному напряжению.

Преобразователь постоянного напряжения ДВТ-100

Преобразователь напряжения постоянного тока DVT-100 предназначен для преобразования входного напряжения постоянного тока 1–100 в выходной сигнал 4–20 мА или стандартный выход напряжения, пропорциональный входному сигналу.

По вопросам крупных заказов обращайтесь по телефону или электронной почте.
01691 770 484
[email protected]

В трансформаторах напряжения есть два основных решения: трансформатор напряжения (РТ) имеет конструкцию с железным сердечником.Конденсаторные трансформаторы напряжения связи (CVT) сначала понижают уровень напряжения, а затем используют трансформатор с железным сердечником для дальнейшего снижения напряжения за счет использования принципа конденсаторной связи. Два из этих типов трансформаторов обычно отдельно стоящие.

Типы трансформаторов напряжения

  • Электромагнитный - Трансформатор электромагнитного потенциала представляет собой трансформатор с проволочной обмоткой.
  • Конденсатор - трансформаторы напряжения (CVT) используют емкостной делитель потенциала, использующий более высокие напряжения из-за более низкой стоимости, чем электромагнитные трансформаторы напряжения.
  • Оптический - оптические преобразователи напряжения используют эффект Фарадея, который вращает поляризованный свет в оптических материалах.

Трансформатор напряжения часто используется для измерения напряжения на шинах подстанции. Однако вариаторы можно использовать для тех же целей измерения на линиях передачи по отдельности. Трансформаторы используются для снижения напряжения до приемлемого уровня, используемого защитными реле, поскольку уровни напряжения в энергосистемах значительно превышают значения в киловольтах.


Трансформатор напряжения постоянного тока

Трансформатор напряжения постоянного тока DVT-1000 предназначен для преобразования входного напряжения постоянного тока 10–1000 в выходной сигнал 4–20 мА или стандартный выход напряжения, пропорциональный входному сигналу. Он также идеально подходит для мониторинга напряжения на солнечной струне. Трансформатор постоянного напряжения обеспечивает эффективную и безопасную изоляцию между входом и выходом.

Характеристики

  • Первичное напряжение DVT-100: 1000-10 000 В постоянного тока
  • Выход 4-20 мА, 0-1 В постоянного тока, 0-5 В постоянного тока
  • Точность: 1% в диапазоне
  • Линейность: 0.На 5% выше диапазона
  • Время отклика: 10,0 мсек
  • Рабочий диапазон: 0-120%
  • Перегрузка: 150% непрерывно
  • Температура: от -30 ° C до 70 ° C в рабочем состоянии
  • Влажность: 90% в рабочем режиме
  • Изоляция : 4,5 кВ, 1 минута
  • Напряжение питания: 15-48 В постоянного тока

Коэффициент

Датчик напряжения обычно описывается соотношением напряжений между первичной и вторичной обмотками. Это означает, что преобразователь частоты 500: 120 обеспечивает выходное напряжение 120 вольт, когда на его первичную обмотку подается 500 вольт.Мы - надежный поставщик Трансформаторов Напряжения Magnelab. Смотрите нашу линейку VT здесь.

ТН рассматривается как электрический компонент, а не как электронный компонент. Трансформатор - это очень простое статическое электромагнитное пассивное электрическое устройство, которое работает путем преобразования электрической энергии из одного значения в другое.

Руководство по выбору трансформаторов напряжения и потенциала

: типы, характеристики, применение

Трансформаторы напряжения и потенциала используются для измерения напряжения (потенциала).Вторичное напряжение по существу пропорционально первичному напряжению и отличается от него по фазе на угол, приблизительно равный нулю. Трансформаторы напряжения и напряжения, предназначенные для контроля однофазных и трехфазных линейных напряжений в приложениях для измерения мощности, используются в основном как понижающие устройства. Они предназначены для линейного или линейного подключения к нейтрали так же, как и обычные вольтметры. Вторичное напряжение имеет фиксированное отношение к первичному напряжению, так что изменение потенциала в первичной цепи точно отслеживается измерителями, подключенными к вторичным клеммам.

Приложения

Трансформаторы напряжения и напряжения можно использовать с вольтметрами для измерения напряжения или с трансформаторами тока для измерений ваттметров или ваттметров. Трансформаторы напряжения и трансформаторы напряжения также используются для работы защитных реле и устройств и во многих других приложениях. Однако, поскольку они используются в основном для мониторинга, трансформаторы напряжения или напряжения обычно требуют большей точности. Например, продукты, используемые коммунальными предприятиями для определения потребления электроэнергии, должны быть точными, поскольку эти трансформаторы напряжения или потенциала используются для выставления счетов клиентам.

Технические характеристики

Технические характеристики трансформаторов напряжения и напряжения включают:

  • точность
  • рабочая температура
  • диапазон первичного напряжения
  • диапазон вторичного напряжения
  • бремя
  • напряжение изоляции

Точность - это степень неопределенности, с которой измеренное значение тока (вторичного) согласуется с идеальным значением. Нагрузка - это максимальная нагрузка, которую трансформатор напряжения или трансформатор напряжения может выдерживать при работе в пределах своей точности.Нагрузка выражается в вольт-амперах (ВА), произведении среднеквадратичного напряжения (СКЗ), приложенного к цепи, и действующего тока в амперах, протекающего по ней.

Типы

Существует много различных типов трансформаторов напряжения и напряжения. Коммерческие устройства подходят для большинства приложений слежения за током с низким энергопотреблением. Трансформаторы измерительного класса ANSI разработаны специально для приложений контроля мощности, где требуются высокая точность и минимальная погрешность фазового угла.Трансформаторы с несколькими коэффициентами имеют несколько выходов. Также доступны трехфазные устройства. Трансформаторы напряжения и напряжения с разъемным сердечником оснащены шарнирно-защелкивающимся механизмом, который позволяет устанавливать их без прерывания токоведущего провода. Трансформаторы тороидальной или кольцевой формы не имеют внутренней первичной обмотки.

К трансформаторам напряжения и потенциала относятся трансформаторы тока с намоткой в ​​первичной обмотке, устройства с первичной обмоткой, которая обычно состоит из более чем одного витка. Шиновые трансформаторы или линейные трансформаторы тока имеют шину, которая служит первичным проводником.Трансформаторы для монтажа на ПК имеют небольшую площадь основания для измерения тока или напряжения датчика на плате. Трансформаторы напряжения и напряжения включают устройства измерения пониженного и максимального тока, а также бесконтактные трансформаторы тока. Этот последний класс устройств точно измеряет формы волны тока, не вступая в электрический контакт с цепью.

Связанная информация

CR4 Community - предохранители в незаземленных системах постоянного тока

Сообщество CR4 - трансформатор потенциала

CR4 Community - Дифференциальная и ограниченная защита трансформатора от замыканий на землю

CR4 Сообщество - насыщение трансформатора тока

Изображение предоставлено:

Hoyt Electrical Instrument Works, Inc.


5 фактов о трансформаторах напряжения

Они делают гораздо больше, чем просто повышают и понижают; трансформаторы способны издавать шум и преобразовывать напряжения устройств в стране, отличной от той, в которой они были изготовлены

Люди могут поблагодарить трансформаторы напряжения, своего рода измерительные трансформаторы, за снижение интенсивности напряжения до безопасного уровня и последующую передачу уменьшенной мощности в дома. Трансформаторы, которые работают только с переменным током, делятся на разные типы с разными целями, но в основном они связаны с задачей повышения или понижения напряжения.Фактически, трансформаторы работают настолько эффективно, что требуют минимального обслуживания; немногие даже задумываются о том, как именно они функционируют, но есть некоторая основная информация, которую необходимо распространять о трансформаторах напряжения.

1. Трансформаторы пассивны и не добавляют мощности

Устройства с пассивными компонентами принимают энергию и накапливают ее, а не производят, как это делают активные устройства. Согласно Windows to the Universe, высокое напряжение и слабый ток выйдут из трансформатора, передавая почти такое же количество энергии, которое было у обоих входящих элементов.

2. Бочки на опорах электросети - это трансформаторы.

При размещении на опорах электросети можно использовать трансформаторы для понижения напряжения между первичными и вторичными линиями. Барабан трансформатора, помещенный на столб, преобразует стандартное значение 7200 вольт в 220-240 вольт, которые затем поступают в дома по трем проводам. Эти провода проходят через электросчетчики, регистрируя, сколько электроэнергии используется в каждом доме.

3.Трансформаторы используются не только для наружных силовых структур и процессов

Некоторые трансформаторы менее надежны и используются в бытовых приборах, таких как iPod и зарядные устройства для сотовых телефонов. Их цель - заряжать батареи этих устройств, преобразовывая поток электричества из розетки в более низкое напряжение, а затем передавая результат на батарею iPod или телефона. Трансформаторы напряжения доступны даже в менее традиционных форматах, например, в электрических зубных щетках.В этом сценарии зубная щетка, в которой используется индукционное зарядное устройство, имеет одну катушку в основании щетки, а другую - в зарядном устройстве, в которое щетка вставляется для заправки.

4. Трансформаторы часто необходимо покупать для обеспечения безопасности ваших собственных устройств, когда вы путешествуете за границу.

В то время как устройства в Северной Америке работают от электричества 110/125 В, большинство других стран используют 220/240 В. Таким образом, перед международной поездкой вам, возможно, придется провести некоторое исследование о том, понадобится ли трансформатор или преобразователь для такого устройства, как фен или зарядное устройство для ноутбука, для работы в другой стране.Элементы с одним напряжением, такие как выпрямители для волос и сушилки, в диапазоне от 100 до 120 В, обычно требуют для работы трансформатора или преобразователя, но электронные устройства с одним напряжением (использующие микросхемы, схемы или электронные двигатели) могут использоваться только с трансформаторами. Попытка использовать некоторые продукты без трансформатора может привести к перегреву и повреждению устройства. Однако многие потребительские преобразователи также могут использоваться в качестве преобразователя, что значительно упрощает процесс покупки.

5.Трансформаторы шумят

Трансформаторы создают слышимый шум из-за электрических сил и вибрации обмоток, определяемых как силовые провода, движущиеся из-за магнитного поля и протекания тока через проводники. Этого шума следует избегать (установка предотвратит усиление его большей части), поскольку вибрации изнашивают изоляцию проводов и отрицательно влияют на трансформатор. Реакция сжатия материалов вблизи магнитных полей известна как магнитострикция, которая, по сути, происходит со всеми магнитными материалами.

В то время как другие типы трансформаторов включают распределительный трансформатор, силовой трансформатор и т. Д., Трансформатор напряжения является наиболее часто используемым в семействе трансформаторов и появляется в повседневной жизни как незаменимый и полезный компонент.

Источник: Energy Quest , Explain That Stuff , Smith.edu , Rei , Elliott Sound Products

Источник изображения: Путеводитель

Подробнее о журнале «Электронные продукты»

Что такое трансформатор напряжения (PT)? Определение, конструкция, типы, ошибки, фазовая диаграмма и приложения

Определение - Трансформатор напряжения можно определить как измерительный трансформатор, используемый для преобразования напряжения от более высокого значения к более низкому значению.Этот трансформатор понижает напряжение до безопасного предельного значения, которое можно легко измерить с помощью обычного прибора низкого напряжения, такого как вольтметр, ваттметр, ваттметр и т. Д.

Конструкция трансформатора напряжения

Трансформатор напряжения изготовлен с высококачественным сердечником, работающим при низкой плотности магнитного потока, поэтому ток намагничивания невелик. Клемма трансформатора должна быть спроектирована так, чтобы изменение отношения напряжений с нагрузкой было минимальным, а фазовый сдвиг между входным и выходным напряжением также был минимальным.

Первичная обмотка имеет большое количество витков, а вторичная обмотка - гораздо меньшее количество витков. Для уменьшения реактивного сопротивления утечки в трансформаторе напряжения используется коаксиальная обмотка. Стоимость изоляции также снижается за счет разделения первичной обмотки на секции, что снижает изоляцию между слоями.

Подключение трансформатора напряжения

Трансформатор напряжения включен параллельно цепи. Первичные обмотки трансформатора напряжения напрямую подключены к силовой цепи, напряжение которой необходимо измерить.Вторичные выводы трансформатора напряжения подключены к измерительному прибору, например, вольтметру, ваттметру и т. Д. Вторичные обмотки трансформатора напряжения связаны магнитной связью через магнитную цепь первичных обмоток.

Первичный вывод трансформатора рассчитан на напряжение от 400 В до нескольких тысяч вольт, а вторичный вывод всегда рассчитан на 400 В. Отношение первичного напряжения к вторичному напряжению называется коэффициентом трансформации или коэффициентом поворота.

Типы трансформаторов напряжения

Трансформаторы напряжения в основном подразделяются на два типа, то есть с обычными обмотками (электромагнитные) и конденсаторные трансформаторы напряжения.

Обычный трансформатор с обмоткой очень дорог из-за требований к изоляции. Конденсаторный трансформатор потенциала представляет собой комбинацию конденсаторного делителя потенциала и трансформатора магнитного потенциала с относительно небольшим коэффициентом.

Принципиальная схема конденсаторного трансформатора потенциала показана на рисунке ниже.Пакет высоковольтных конденсаторов из делителя потенциала, конденсаторы двух секций становятся C 1 и C 2 , а Z - это нагрузка.

Напряжение, приложенное к первичной обмотке промежуточного трансформатора, обычно составляет порядка 10 кВ. Как делитель потенциала, так и промежуточный трансформатор имеют такое соотношение и требования к изоляции, которые подходят для экономичной конструкции.

Промежуточный трансформатор должен иметь очень маленькую ошибку соотношения, а фазовый угол обеспечивает удовлетворительную работу всего блока.Напряжение на вторичных клеммах рассчитывается по формуле, показанной ниже.

Ошибки передаточного отношения и фазового угла трансформатора потенциала

В идеальном трансформаторе напряжения первичное и вторичное напряжение точно пропорционально первичному напряжению и точно противостоят фазе. Но добиться этого практически невозможно из-за падений первичного и вторичного напряжения. Таким образом, в систему вводится как первичное, так и вторичное напряжение.

Ошибка соотношения напряжений - Ошибка соотношения напряжений выражается относительно измеренного напряжения и определяется формулой, показанной ниже.

Где K n - номинальное соотношение, то есть отношение номинального первичного напряжения к номинальному вторичному напряжению.

Ошибка угла фазы - Ошибка угла фазы - это ошибка между напряжением на вторичной клемме, которое точно совпадает по фазе с напряжением на первичной клемме.

Увеличение количества приборов в реле, подключенном к вторичной обмотке трансформатора напряжения, приведет к увеличению ошибок в трансформаторах напряжения.

Нагрузка трансформатора потенциала

Нагрузка - это общая внешняя вольт-амперная нагрузка на вторичной обмотке при номинальном вторичном напряжении. Номинальная нагрузка ПТ - это нагрузка в ВА, которую нельзя превышать, если трансформатор должен работать с номинальной точностью. Номинальная нагрузка указана на паспортной табличке.

Предельная или максимальная нагрузка - это наибольшая нагрузка ВА, при которой трансформатор напряжения будет работать непрерывно без перегрева своих обмоток сверх допустимых пределов.Эта нагрузка в несколько раз превышает номинальную.

Фазорная диаграмма трансформатора потенциала

Векторная диаграмма трансформатора напряжения показана на рисунке ниже.

Где, I с - вторичный ток
E с - вторичная наведенная ЭДС
В с - напряжение вторичной обмотки
R с - сопротивление вторичной обмотки
X с - реактивное сопротивление вторичной обмотки
I p - Первичный ток
E p - первично наведенная ЭДС
В p - напряжение первичной обмотки
R p - сопротивление первичной обмотки
X p - реактивное сопротивление первичной обмотки
K t - коэффициент передачи
I o - ток возбуждения
I m - намагничивающая составляющая I o
I w - составляющая потерь в сердечнике I o
Φ м - основной поток
Β- ошибка угла фазы

Основной поток взят за эталон.В измерительном трансформаторе первичный ток представляет собой векторную сумму тока возбуждения I o и тока, равного обратному вторичному току I s , умноженному на отношение 1 / k t . V p - это напряжение, приложенное к первичной клемме трансформатора напряжения.

Падение напряжения из-за сопротивления и реактивного сопротивления первичной обмотки из-за первичного тока определяется по формулам I p X p и I p R p .Когда падение напряжения вычитается из первичного напряжения трансформатора напряжения, на выводах появляется первичная наведенная ЭДС.

Эта первичная ЭДС трансформатора преобразуется во вторичную обмотку за счет взаимной индукции и преобразуется во вторичную наведенную ЭДС E s . Эта ЭДС будет падать на сопротивление и реактивное сопротивление вторичной обмотки, и результирующее напряжение появится на вторичном выводе напряжения, и оно обозначено как V s.

Применение трансформатора напряжения

  1. Используется для дозирования.
  2. Для защиты фидеров.
  3. Для защиты импеданса генераторов.
  4. Для синхронизации генераторов и фидеров.

Трансформаторы напряжения используются в схеме релейной защиты, поскольку катушки потенциала защитного устройства не подключены напрямую к системе в случае высокого напряжения. Следовательно, необходимо понизить напряжение, а также изолировать средства защиты от первичной цепи.

Трансформаторы среднего напряжения: основы трансформаторов среднего напряжения

кВА: Трансформаторы указаны в киловольт-амперах (кВА). kVA используется для выражения номинальной мощности трансформатора, потому что не все нагрузки трансформатора являются чисто резистивными. Резистивный компонент потребляет мощность, измеряемую в ваттах, тогда как реактивный компонент потребляет мощность, измеренную в ВАХ. Векторная сумма этих двух нагрузок составляет общую нагрузку

ВА или кВА.

Напряжение: Обозначение напряжения определяет как способ применения трансформатора в системе, так и конструкцию трансформатора.Стандарт IEEE C57.12.00 определяет номинальное напряжение одно- и трехфазных трансформаторов.

Примеры обозначения напряжения:

Трехфазный

  • 12470Y / 7200 В
  • 12470GY / 7200 В
  • 7200 В треугольник

Однофазный

  • 7200 / 12470Y В
  • 12470GY / 7200 В
  • 7200 В треугольник

Повышение температуры: Номинальное значение кВА основано на токе, который трансформатор может выдерживать, не превышая его номинальное значение превышения температуры.Чем более нагружен трансформатор, тем выше его внутренняя температура. Максимальное повышение температуры, которое трансформатор может выдержать без ненормальных потерь срока службы, регулируется спецификациями заказчика или стандартами IEEE

.

Жидкость : Более века в трансформаторах в качестве диэлектрической охлаждающей жидкости используется обычное минеральное масло. Он предлагает разумную стоимость при проверенной, надежной и долгосрочной работе. Процедуры технического обслуживания хорошо отработаны, и использованное минеральное масло обычно можно восстановить для использования путем фильтрации и дегазации.Точка воспламенения минерального масла составляет ок. 155 o C, в то время как точка воспламенения менее воспламеняющейся жидкости выше 300 o C. Это делает менее воспламеняющиеся жидкости, такие как Envirotemp FR3, лучшей альтернативой для установки внутри помещений, на крыше зданий или в помещениях с высокими температурами. пешеходные зоны. Использование менее воспламеняющихся жидкостей признано методом снижения пожарной опасности в помещении и на открытом воздухе в соответствии с Национальными правилами электробезопасности (NFPA 70) и Национальными правилами электробезопасности

. .

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *