Трансформатор напряжения как работает: Трансформаторы напряжения: устройство, принцип действия, виды

Содержание

Принцип работы трансформатора напряжения — Всё о электрике

Трансформатор напряжения

Автор: Владимир Васильев · Опубликовано 20 января 2016 · Обновлено 29 августа 2018

Своим появлением трансформатор обязан английскому ученому Майклу Фарадею. В 1831 году физик описал явление, которое назвал «электромагнитная индукция». Оно заключается в том, что в близко расположенных катушках (обмотках) проявляется ярко выраженная

электромагнитная взаимосвязь. То есть, если в первой катушке (первичной обмотке) создать переменный ток, то во второй катушке (вторичной обмотке) возбуждается напряжение с аналогичной частотой и мощностью, зависящей от многих параметров, которые рассмотрим далее.

Трансформаторы напряжения назначение и принцип действия

Трансформаторы напряжения предназначены для преобразования энергии источника напряжения в напряжение с нужным нам значением (амплитудой). Нужно заметить, что такие трансформаторы работают только с переменным напряжением и его частота остается неизменной.

Для чего нужен трансформатор напряжения?

Трансформаторы напряжения, в силу своей универсальности, необходимы в блоках питания, устройствах обработки сигналов, передающих устройствах, аппаратах передачи электроэнергии и во многом другом оборудовании.

По коэффициенту трансформации эти устройства могут делиться на 3 типа:

  1. трансформатор напряжения понижающий – на выходе устройства напряжение ниже входного (n>1), например, применяется в блоках питания;
  2. повышающий трансформатор – на выходе устройства напряжение выше, чем напряжение на входе (n Как работает трансформатор напряжения?

После того, как в первичной обмотке появится переменное напряжение U1, в магнитопроводе возникает переменный магнитный поток Ф, который возбуждает напряжение во вторичной обмотке U2. Это наиболее простое и краткое описание принципа работы трансформатора напряжения.

Самым главным параметром трансформаторов является «коэффициент трансформации» и обозначается латинской «n». Он вычисляется делением напряжение в первичной обмотке на напряжение во вторичной обмотке или количества витков в первой катушки на количество витков во второй катушке.

Этот коэффициент позволяет рассчитать необходимые параметры вашего трансформатора для выбранного устройства. Например, если первичная обмотка имеет 2000 витков, а вторичная -100 витков, то n=20. При напряжении сети 240 вольт, на выходе устройства должно быть 12 вольт. Так же, можно определить количество витков при заданных, входном и выходном, напряжениях.

Чем отличается трансформатор тока от трансформатора напряжения?

По определению эти устройства предназначены для работы с разными электрическими величинами, как основными и соответственно, схемы включения будут различными. Например, трансформатор тока питается от источника тока и не работает, даже может выйти из строя, если его обмотки не нагружены и через них не идет электрический ток. Трансформатор напряжения питаются от источников напряжения и, наоборот, не может долго работать в режиме с большими токовыми нагрузками.

Измерительные трансформаторы напряжения и тока

При эксплуатации оборудования с высокими рабочими напряжениями и большими токами потребления встает вопрос их измерения и контроля. Здесь на помощь приходят измерительные трансформаторы. Они обеспечивают гальваническую развязку измерительного оборудования от цепей с повышенной опасностью и снижение измеряемой величины до уровня, необходимого для замеров.

Дополнительная информация

Прежде чем покупать трансформатор напряжение, нужно проанализировать все требования, выдвигаемые к устройству. Необходимо учитывать не только рабочие напряжения, но и токи нагрузки при использовании трансформатора в различных приборах.

Трансформаторы напряжения можно изготовить самому, но если вам нужен простой бытовой трансформатор с напряжением на 220 вольт и понижением до 12 вольт, то лучше его приобрести. Сколько стоят трансформаторы напряжения можно узнать на любом интернет-сайте, как правило, на бытовые понижающие трансформаторы напряжения цены не очень высоки.

Трансформаторы напряжения – назначение и принцип действия

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.

Сохраните в закладки или поделитесь с друзьями

Трансформаторы напряжения измерительные. Устройство, классификация, принцип работы, примеры

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.

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.

  • конструкцией магнитопровода;
  • проницаемостью стали;
  • коэффициентом мощности, т.е. зависит от вторичной нагрузки.

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

  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

{SOURCE}

Трансформатор напряжения что это – назначение и принцип действия

Давайте разберемся, для чего нужен трансформатор напряжения и какие функции он выполняет? Данное устройство необходимо службам, занимающимся учетом электроснабжения. Функция электросетей – выработка энергии, передача ее на большие расстояния и перераспределение электрической энергии между потребителями. Именно для этих целей существует данный прибор.

Трансформаторы промышленного типа широко используются на электроподстанциях. Более мелких размеров трансформаторы находят свое применение во многих цепях бытовых электроприборов. Такие устройства изменяют напряжение – увеличивают либо понижают его. Появления трансформатора стало возможным после того, как Майкл Фарадей открыл в 1831 году электромагнитную индукцию.

В статье информация о всех особенностях трансформаторов напряжения, описаны их технические характеристики. В качестве бонуса, в статье содержится видеоролик о трансформаторах, а также материл на данную тему.

Трансформатор напряжения.

Расшифровка аббревиатур устройств

Различаются и по способу изоляции, сухая, она же литая и масляной. У каждого свое, буквенное обозначение трансформатора. Есть на разные классы напряжения, такие как, нтми-10,  ном-10, зном-35, ном-35, нкф-110, нами-10. В предыдущем предложении, цифры означают номинальное напряжение. Начнём с самой важной буквы, которая находится в самом начале практически всех аббревиатур, это буква Н. Она как раз и означает трансформатор напряжения. Кстати говоря, его сокращённо называют просто ТН.

Следующие по списку и по важности буква это, Т и О, которые означаю количество фаз. Трехфазный и однофазный соответственно. У буквы Т есть ещё одно значение, она означает что, трансформатор трёх обмоточный. Следующие буквы, относятся к изоляции и способам охлаждения. Она может быть, литой (Л), С сухой, Естественное мысленно охлаждение, маркируется буквой М.

Следующие значения, можно отнести к дополнительным функциям. Для подключения измерительных приборов, наносится (И).  Если видим (К), следует понимать, что в трансформаторе напряжения есть дополнительная обмотка, которая уменьшает угловую погрешность или каскад. «З» – наличие заземляющего вывода. Активную часть, часто помещают в фарфоровую покрышку, поэтому присутствует символ «Ф». (У) — относится к установки в умеренно климате. Д, Е – делитель, имеет определённую ёмкость.

Расшифровка аббревиатур.

Виды и их особенности

Кроме рассмотренных выше понижающих и повышавших приборов выпускаются и другие модели:

  • тяговые;
  • лабораторные, в которых возможно регулировать напряжение;
  • для выпрямительных установок;
  • источники питания для радиоаппаратуры.

Все они относятся к одной большой группе трансформаторов – силовым. Есть еще одна разновидность такого оборудования. Это устройства, используемые для подключения к цепям высокого напряжения различных электроизмерительных приборов. Они получили название измерительных трансформаторов напряжения. Также эти приборы находят широкое применение при электросварке. Имеют отличия и в конструктивном исполнении. В зависимости от этого различают двух и многообмоточные измерительные трансформаторы тока и напряжения. Такие приборы используются для проведения измерений и питания цепей автоматики, релейной защиты. Они могут быть одно- или трехфазные с масляным или воздушным охлаждением.

Влияет на классификацию, и форма магнитопровода. Он может быть:

  1. стержневой;
  2. броневой;
  3. тороидальный.

При этом различают два вида конструкции обмоток:

  • Концентрический;
  • Дисковый.

По классу точности устройства подразделяются на 4 категории:

Еще одним параметром, влияющим на специфику применения измерительных трансформаторов тока и напряжения, является способ установки. В зависимости от него изделия бывают следующих типов:

  • внутренние;
  • наружные;
  • для КРУ.

Виды трансформаторов.

Критерии выбора оборудования

Трансформатор напряжения состоит из двух обмоток и сердечника. Обмотки также подразделяются на первичную и вторичную. Вот тут и начинаются различия, если сравнивать трансформатор напряжения с трансформатором тока. Первичная обмотка трансформатора напряжения содержит значительно больше витков, чем вторичная.

На первичную обмотку подается напряжение, которое нам нужно измерить а к вторичной обмотке подсоединяется вольтметр. Обычно приобретая оборудование ориентируются не его основные параметры. Для трансформатора таковыми являются:

  • напряжения обмоток, которые указываются на щитке;
  • коэффициент трансформации;
  • угловой погрешности.

Интересный материал для ознакомления: что нужно знать об устройстве силового трансформатора.

Необходимо также ориентироваться на условия эксплуатации. Поэтому самыми важными параметрами при выборе оказываются нагрузка, сфера применения и напряжение короткого замыкания трансформатора. На первом этапе необходимо убедиться в том, что мощности модели будет достаточно для того чтобы справиться не только с поставленной задачей, но и возможными перегрузками. Неплохо иметь прибор, параметры которого могут быть изменены в процессе эксплуатации.

Но ориентироваться только на эти характеристики недопустимо. Так как для эффективной работы трансформатора напряжения 110 кВ важны и его технические характеристики:

  1. частота тока;
  2. фазность;
  3. способ установки;
  4. место расположения;
  5. нагрузка.

Кроме этого нужно определить подходит ли вам цена устройства, а также стоимость его дальнейшего обслуживания. Параметры выбора трансформаторов тока приведены в таблице ниже.

Таблица выбора трансформаторов тока.

Как работает

После того, как в первичной обмотке появится переменное напряжение U1, в магнитопроводе возникает переменный магнитный поток Ф, который возбуждает напряжение во вторичной обмотке U2. Это наиболее простое и краткое описание принципа работы трансформатора напряжения. Самым главным параметром трансформаторов является «коэффициент трансформации» и обозначается латинской «n».  Он вычисляется делением напряжение в первичной обмотке на напряжение во вторичной обмотке или количества витков в первой катушки на количество витков во второй катушке.

Этот коэффициент позволяет рассчитать необходимые параметры вашего трансформатора для выбранного устройства. Например, если первичная обмотка имеет 2000 витков, а вторичная -100 витков, то n=20. При напряжении сети 240 вольт, на выходе устройства должно быть 12 вольт. Так же, можно определить количество витков при заданных, входном и выходном, напряжениях.

Чем отличаются

По определению эти устройства предназначены для работы с разными электрическими величинами, как основными и соответственно, схемы включения будут различными. Например, трансформатор тока питается от источника тока и не работает, даже может выйти из строя, если его обмотки не нагружены и через них не идет электрический ток. Трансформатор напряжения питаются от источников напряжения и, наоборот, не может долго работать в режиме с большими токовыми нагрузками.

Измерительные трансформаторы

При эксплуатации оборудования с высокими рабочими напряжениями и большими токами потребления встает вопрос их измерения и контроля. Здесь на помощь приходят измерительные трансформаторы. Они обеспечивают гальваническую развязку измерительного оборудования от цепей с повышенной опасностью и снижение измеряемой величины до уровня, необходимого для замеров.

Прежде чем покупать трансформатор напряжение, нужно проанализировать все требования, выдвигаемые к устройству.  Необходимо учитывать не только рабочие напряжения, но и токи нагрузки при использовании трансформатора в различных приборах.

Трансформаторы напряжения можно изготовить самому, но если вам нужен простой бытовой трансформатор с напряжением на 220 вольт и понижением до 12 вольт, то лучше его приобрести. Сколько стоят трансформаторы напряжения можно узнать на любом интернет-сайте, как правило, на бытовые понижающие трансформаторы напряжения цены не очень высоки.

Материал в тему: как устроен тороидальный трансформатор и в чем его преимущества.

Феррорезонанс и способы защиты от него

Феррорезонансный контур в сети с изолированной нейтралью — это контур нулевой последовательности с нелинейной характеристикой намагничивания. Трехфазный заземляемый трансформатор напряжения, по конструктиву, это три однофазных трансформатора, соединенные по схеме звезда/звезда, с обособленной магнитной системой. При перенапряжениях в сети индукция в магнитопроводе увеличивается, как минимум в 1,73 раза.

В таких режимах возможно насыщение магнитопровода и, как следствие, возникновение феррорезонанса в сети. По данным служб энергоснабжения, ежегодно в эксплуатации повреждается 7–9% трансформаторов напряжения по причине феррорезонанса.

Существует множество способов защиты ТН от резонансных явлений в сети:

  • изготовление ТН с максимально уменьшенной рабочей индукцией;
  • включение в цепь ВН и НН дополнительных демпфирующих сопротивлений;
  • изготовление трехфазных трансформаторов напряжения с единой магнитной системой в пятистержневом исполнении;
  • применение специальных устройств, включаемых в цепь разомкнутого треугольника;
  • заземление нейтрали трехфазного трансформатора напряжения через токоограничивающий реактор;
  • применение специальных компенсационных обмоток и т.д.;
  • применение специальных релейных схем, для защиты обмотки ВН от сверхтоков.

Все эти меры в той или иной степени защищают измерительный трансформатор напряжения, но не решают проблему в корне.

Заземляемые устройства

Заземляемые трансформаторы напряжения применяются в сетях с изолированной нейтралью. Заземление нейтрали ТН позволяет осуществлять контроль изоляции сети с помощью дополнительных вторичных обмоток, соединенных по схеме звезда/треугольник. На наш взгляд, это основная функция заземляемых трансформаторов, функция измерения и учета — дополнительная.

Зачастую, в электрических сетях эксплуатируются заземляемые трансформаторы напряжения, у которых защитные обмотки не используются. Применение заземляемых трансформаторов без использования функции контроля изоляции сети — неоправданный риск. Это связано с тем, что:

  • заземляемые трансформаторы напряжения подвержены влиянию феррорезонансных явлений;
  • изоляцию обмотки ВН невозможно испытать в условиях эксплуатации приложенным одноминутным напряжением промышленной частоты.

Незаземляемые приборы

Для решения всех вопросов, связанных с эксплуатацией заземляемых трансформаторов напряжения в сетях с изолированной нейтралью, на нашем предприятии разработана новая трехфазная группа. Трехфазная 3хНОЛ.08-6(10)М группа, состоящая из трех незаземляемых трансформаторов, соединенных по схеме треугольник/треугольник. Основное преимущество 3хНОЛ.08-6(10)М — отсутствие заземляемого вывода с ослабленной изоляцией.

Это значит, что трансформатор не подвержен влиянию феррорезонанса и не требует дополнительных защит от его воздействия. Также изоляцию этого трансформатора возможно испытать приложенным одноминутным напряжением промышленной частоты в условиях эксплуатации, так как в этом случае нет необходимости в источнике повышенной частоты.

Интересный материал для ознакомления: полезная информация о трансформаторах тока.

У незаземляемых трансформаторов нет высоковольтных выводов с ослабленной изоляцией, что так-же позволит избежать нарушений, которые зачастую случаются в эксплуатации, при определении сопротивления изоляции вывода «Х», так как есть разночтения в нормативной документации. На сегодняшний день большое количество пунктов коммерческого учета (ПКУ) имеют в своем составе заземляемые трансформаторы напряжения со встроенными предохранителями (ЗНОЛП). При однофазных замыканиях на землю, а они как указывалось выше, случаются достаточно часто в воздушных распределительных сетях, срабатывает встроенное защитное предохранительное устройство (ЗПУ). Встраиваемое ЗПУ, прежде всего, предназначено для защиты трансформатора напряжения от коротких замыканий во вторичных цепях.

Так как ток срабатывания предохранителя достаточно мал, то при различных перенапряжениях, вызванных, в том числе, и однофазными замыканиями на землю, — происходит отключение ТН. ЗПУ защищает обмотку ВН от сверхтоков, которые возможны при различных технологических нарушениях в электрических сетях. При срабатывании предохранителя учет электроэнергии будет отсутствовать. Для восстановления учета, необходимо заменить плавкую вставку ЗПУ.

Ремонт оборудования

Что касается ремонтных работ, то для их проведения прибор должен быть отключен от сети. Запрещено эксплуатировать трансформатор с незаземленным цоколем, а все неисправности должны устраняться специалистами. Исправное оборудование в процессе работы издает равномерный звук без треска и резких шумов. Кроме того, в сетях до 10 кВ случаются резонансные повышения напряжения. Причиной их появления считается многократные разряды емкости, получающиеся в результате дугового замыкания. Это в свою очередь приводит к образованию феррорезонанса в трансформаторе напряжения и выходу его из строя. Избежать этого можно при заземлении нейтрали через резистор.

Заключение

В данной статье были рассмотрены основные особенности трансформаторов  напряжения и трансформаторов тока. Больше информации можно найти в скачиваемой версии учебника по электромеханике “Различия трансформаторов напряжения и трансформаторов тока”. В нашей группе ВК можно задавать вопросы и получать на них подробные ответы от профессиональных электронщиков. Чтобы подписаться на группу, вам необходимо будет перейти по следующей ссылке: https://vk.com/electroinfonet. В завершение статьи хочу выразить благодарность источникам, откуда мы черпали информацию:

www.generatorvolt.ru

www.elec.ru

www.popayaem.ru

www.podvi.ru

www.leg.co.ua

www.energytik.net

Предыдущая

ТрансформаторыРежим холостого хода для трансформаторов

Следующая

ТрансформаторыТрансформаторы для светодиодных лент, мнение специалистов

Первичная обмотка — трансформатор — напряжение

Первичная обмотка — трансформатор — напряжение

Cтраница 4


И, Иг ( измерение), последовательно подключают амперметры, последовательные обмотки ваттметров, счетчиков и других приборов. Первичная обмотка трансформатора напряжения, выводы которой обозначаются буквами А, X ( начало — конец), включается в измеряемую цепь параллельно, а к выводам вторичной обмотки, обозначаемой соответственно буквами а, х, подключают параллельно вольтметры, параллельные цепи ваттметров, счетчиков и других приборов.  [47]

Первичная обмотка трансформатора тока рассчитана на 500 А и имеет 1 виток, вторичная — на 5 А. Первичная обмотка трансформатора напряжения рассчитана на 6000 В и имеет 12000 витков, вторичная — на 100 В.  [48]

Трансформаторы делятся на трансформаторы тока и трансформаторы напряжения. Первичная обмотка трансформатора напряжения, зажимы которой обозначаются буквами А — X ( начало — конец), включается в линию параллельно, а к зажимам вторичной обмотки, обозначаемым соответственно буквами а — х, подключаются вольтметры, герцметры и параллельные цепи других приборов. Трансформатор напряжения нормально работает в режиме, близком к холостому ходу, и короткое замыкание его вторичной цепи является для трансформатора аварийным.  [49]

Как видно из рисунка, схема включения измерительного трансформатора напряжения такая же, как и обычного силового трансформатора. Первичная обмотка трансформатора напряжения является обмоткой высшего напряжения, вторичная — — обмоткой низшего напряжения. Первичная обмотка трансформатора напряжения зажимами А и X включается под измеряемое напряжение. По правилам техники безопасности один из зажимов вторичной обмотки трансформатора напряжения ( см. рис. 9.39) заземляют, что делается на случай повреждения изоляции. Все измерительные приборы включают параллельно для того, чтобы они находились под одним и тем же напряжением, имеющимся на зажимах а и к вторичной обмотки трансформатора напряжения. Трансформатор напряжения ра — ботает как понижающий трансформатор. Вторичное ( низкое) напряжение равно 100 В и соответствует стандартному пределу измерения, который имеют измерительные приборы. Сопротивление вольтметра и цепей напряжения измерительнных приборов всегда велико и составляет не менее тысячи Ом. В связи с этим трансформатор напряжения работает в режиме холостого хода.  [50]

Трансформатор напряжения изменяет пределы измерения вольтметра также в k раз. Многовитковая первичная обмотка трансформатора напряжения подключается параллельно участку, напряжение на котором измеряется, а вторичная обмотка — к зажимам вольтметра.  [51]

Трансформаторы напряжения применяют в установках переменного тока напряжением 380 в и выше для питания параллельных катушек измерительных приборов и реле защиты. Первичную обмотку трансформатора напряжения ( рис. 20 — 1) подключают параллельно к сети, а ко вторичной обмотке присоединяют параллельные катушки приборов и реле.  [52]

Трансформаторы напряжении устанавливают в отдельной камере, ячейке или секции распределительного устройства. В цепь первичной обмотки трансформатора напряжения включаются предохранители и токоограничивающие сопротивления, чтобы в случае неисправности трансформатора он не оказался причиной аварии. Включают и выключают трансформатор обычно при помощи разъединителя. Предохранители во вторичной цепи служат для защиты трансформатора от возможных замыканий в этой цепи.  [53]

Известно, что первичная обмотка трансформатора напряжения имеет 1200 витков, вторичная — 10 витков.  [54]

Поэтому в цепи первичной обмотки трансформатора напряжения ТН включен реактор Р, компенсирующий емкостное сопротивление делителя напряжения. В первичной обмотке трансформатора ТН и в обмотке реактора Р предусмотрена ступенчатая регулировка числа витков для подгонки величины напряжения на вторичной обмотке в соответствии с требованиями класса точности и подбора индуктивности реактора, необходимого в связи с относительно большим разбросом емкостей конденсаторов. Такой подбор компенсирующей реактивности должен производиться как при изготовлении трансформатора напряжения, так и в случае замены какого-либо конденсатора. В результате компенсации емкостного сопротивления в цепи первичной обмотки трансформатора ТН остается только ее активное сопротивление.  [55]

На рис. 43 — 19 показана схема аварийной сигнализации с реле РИС-Э2М. При аварийном отключении какого-либо выключателя через цепь несоответствия замыкается цепь первичной обмотки трансформатора напряжения ТН.  [57]

Векторы С / в и Uc — фазные напряжения неповрежденных фаз, приложенные к первичным обмоткам трансформатора напряжения. В месте однофазного короткого замыкания напряжение поврежденной фазы равно нулю, и первичная обмотка трансформатора напряжения этой фазы закорочена. Поэтому вектор С / А на диаграмме отсутствует.  [58]

В сетях с большими токами замыкания на землю, где используются направленные реле сопротивления, боль шое значение имеют величины токов взаимного влияния цепей тока и напряжения. Учитывая сказанное, нередко оказывается необходимым измерить величины токов, наведенных в закороченной первичной обмотке трансформатора напряжения / Hl из токовых цепей реле. Целесообразно бывает произвести данные измерения при уставке, принятой для данного реле, а также при включении максимальных первичных витков в цепях тока и вторичных витков в трансформаторе напряжения, соответствующих условию максимума взаимного влияния цепей.  [59]

Ап создают в сердечнике TL взаимно уравновешивающиеся МДС. Создаваемые токами 1ц и 1ал МДС будут также уравновешиваться при любых нарушениях симметрии напряжений со стороны первичных обмоток трансформатора напряжения, не связанных с появлением напряжений нулевой последовательности.  [60]

Страницы:      1    2    3    4    5

Электрощит Самара

Выбор региона

Азербайджан

Армения

Белоруссия

Грузия

Дальнее зарубежье

Казахстан

Киргизия

Молдова

Монголия

Прибалтика

Таджикистан

Туркменистан

Узбекистан

Украина

Москва

Санкт-Петербург

Алтайский край

Амурская область

Архангельская область

Астраханская область

Белгородская область

Брянская область

Владимирская область

Волгоградская область

Вологодская область

Воронежская область

Еврейская автономная область

Забайкальский край

Ивановская область

Иркутская область

Кабардино-Балкарская Республика

Калининградская область

Калужская область

Камчатский край

Карачаево-Черкесская республика

Кемеровская область

Кировская область

Костромская область

Краснодарский край

Красноярский край

Курганская область

Курская область

Ленинградская область

Липецкая область

Магаданская область

Московская область

Мурманская область

Ненецкий автономный округ

Нижегородская область

Новгородская область

Новосибирская область

Омская область

Оренбургская область

Орловская область

Пензенская область

Пермский край

Приморский край

Псковская область

Республика Адыгея

Республика Алтай

Республика Башкортостан

Республика Бурятия

Республика Дагестан

Республика Ингушетия

Республика Калмыкия

Республика Карелия

Республика Коми

Республика Марий Эл

Республика Мордовия

Республика Саха (Якутия)

Республика Северная Осетия-Алания

Республика Татарстан (Татарстан)

Республика Тыва

Республика Хакасия

Ростовская область

Рязанская область

Самарская область

Саратовская область

Сахалинская область

Свердловская область

Смоленская область

Ставропольский край

Тамбовская область

Тверская область

Томская область

Тульская область

Тюменская область

Удмуртская республика

Хабаровский край

Ханты-Мансийский автономный округ

Челябинская область

Чеченская республика

Чувашская республика (Чувашия)

Чукотский автономный округ

Ямало-ненецкий автономный округ

Ярославская область

Что такое потенциальный трансформатор: конструкция, типы и применение

Трансформаторы — это пассивные электромагнитные устройства, работающие по принципу электромагнитная индукция , который передает электрическую энергию из одной цепи в другую магнитным способом. Он состоит из двух катушек, одна первичная, а другая вторичная. Оба обмотки (катушки) магнитно связаны друг с другом без какого-либо магнитопровода и электрически разделены. Трансформатор передает электрическую энергию (напряжение / ток) от одной обмотки к другой обмотке (катушке) посредством взаимной индукции. Во время преобразования энергии частота не изменяется. Трансформаторы подразделяются на два типа в зависимости от конструкции сердечника, такие как трансформаторы с сердечником и трансформаторы с кожухом. По преобразованию уровня напряжения и выигрышу они являются повышающими трансформаторами и понижающими трансформаторами. В цепях переменного тока используются различные типы трансформаторов, такие как силовые трансформаторы, трансформатор напряжения, трехфазный трансформатор и автотрансформатор.



Что такое потенциальный трансформатор?

Определение: Потенциал трансформаторы также известны как понижающие трансформаторы напряжения или трансформаторы напряжения или приборный трансформатор , в котором напряжение цепи снижается до более низкого напряжения для измерения. Электромагнитное устройство, используемое для преобразования более высокого напряжения цепи в более низкое напряжение, называется трансформатором напряжения. Выход цепи низкого напряжения может быть измерен через вольтметры или ваттметры. Они способны увеличивать или уменьшать уровни напряжения цепи без изменения ее частоты и обмоток. Принцип работы, конструкция трансформатора напряжения аналогична силовому трансформатору и обычному трансформатору.


Потенциальный трансформатор



Схема потенциального трансформатора

Трансформатор напряжения состоит из первичной обмотки с большим количеством витков и вторичной обмотки с меньшим числом витков. Высокое входное переменное напряжение подается на первичную обмотку (или подключается к цепи высокого напряжения для измерения). Более низкое выходное напряжение снимается на вторичной обмотке с помощью вольтметра. Две обмотки магнитно связаны друг с другом без какого-либо соединения между ними.

Конструкция трансформатора напряжения

Схема потенциального трансформатора


Трансформаторы напряжения сконструированы с высоким качеством для работы при низкой плотности магнитного потока, низком магнитном токе и минимальной нагрузке. По сравнению с обычным трансформатором в нем используются большие проводники и железный сердечник. Он может быть выполнен в виде сердечника и оболочки для обеспечения максимальной точности. Обычно для преобразования высокого напряжения в более низкое напряжение предпочтительнее использовать трансформаторы напряжения с сердечником.

В нем используются коаксиальные обмотки для уменьшения реактивного сопротивления утечки. Поскольку трансформаторы напряжения работают при высоком напряжении, первичная обмотка высокого напряжения разделена на небольшие секции витков / катушек, чтобы снизить стоимость изоляции и уменьшить повреждение. Фазовый сдвиг между входным и выходным напряжением следует тщательно контролировать, чтобы поддерживать более низкое напряжение путем изменения нагрузки. Обмотки покрыты кембриком и хлопковой лентой для снижения стоимости изоляции.

Сепараторы из твердого волокна используются для разделения катушек. Масляные вводы используются для подключения трансформаторов высокого напряжения (выше 7 кВ) к магистральным линиям. Первичная обмотка трансформатора напряжения имеет большое количество витков, тогда как вторичная обмотка имеет меньше витков. Мультиметр или вольтметр используется для измерения нижнего выходного напряжения.


Возможный трансформатор работает

Трансформатор напряжения, подключенный к силовой цепи, напряжение которой необходимо измерить, включен между фазой и землей. Это означает, что первичная обмотка трансформатора напряжения подключена к цепи высокого напряжения, а вторичная обмотка трансформатора подключена к вольтметру. Из-за взаимной индукции две обмотки магнитно связаны друг с другом и работают по принципу электромагнитной индукции.

Пониженное напряжение измеряется на вторичной обмотке относительно напряжения на первичной обмотке с помощью мультиметра или вольтметра. Из-за высокого импеданса трансформатора напряжения небольшой ток проходит через вторичную обмотку и работает аналогично обычному трансформатору без нагрузки или с низкой нагрузкой. Следовательно, эти типы трансформаторов работали в диапазоне напряжений от 50 до 200 ВА.

Согласно условному трансформатору коэффициент трансформации равен

V2 = N1 / N2

‘V1’ = напряжение первичной обмотки

«V2» = напряжение вторичной обмотки

‘N1’ = количество витков в первичной обмотке

‘N2’ = количество витков вторичной обмотки

Высокое напряжение цепи можно определить с помощью приведенного выше уравнения.

Типы трансформаторов напряжения или потенциала

В зависимости от функции трансформатора напряжения существует два типа:

  • Измерительные трансформаторы напряжения
  • Трансформаторы напряжения защиты

Они доступны в одно- или трехфазном исполнении и работают с высочайшей точностью. Они используются для управления измерительными приборами, реле и другими устройствами и управления ими. Исходя из конструкции, есть

Трансформаторы электромагнитного потенциала

Они похожи на первичный трансформатор l, где первичная и вторичная обмотки намотаны на магнитный сердечник. Он работает при напряжении выше или ниже 130 кВ. Первичная обмотка соединена с фазой, а вторичная обмотка соединена с землей. Они используются в измерительных, релейных и высоковольтных цепях.

Емкостные трансформаторы напряжения

Они также известны как емкостные делители потенциала или емкостные трансформаторы напряжения соединительного или проходного типа. Серия конденсаторы подключаются к первичной обмотке или вторичной обмотке. Измеряется выходное напряжение на вторичной обмотке. Он используется для связи по линиям электропередач и является более дорогостоящим.

емкостный трансформатор потенциала

Ошибки в потенциальных трансформаторах

В первичном трансформаторе выходное напряжение вторичной обмотки точно пропорционально напряжению на вторичном трансформаторе. В трансформаторах напряжения падение напряжения из-за реактивного сопротивления и сопротивления в первичной и вторичной обмотках, а также коэффициента мощности на вторичной обмотке вызывает сдвиг фаз. ошибки и ошибки напряжения.

векторная диаграмма

Приведенная выше векторная диаграмма объясняет ошибки в трансформаторах напряжения.

«Is» — вторичный ток

‘Es’ — наведенная ЭДС во вторичной обмотке

«Vs» — напряжение на зажимах вторичной обмотки

«Rs» — сопротивление вторичной обмотки.

«Xs» — реактивное сопротивление вторичной обмотки.

«Ip» — первичный ток

‘Ep’ — наведенная ЭДС первичной обмотки

«Vp» — напряжение на зажимах первичной обмотки

‘Rp’ — обмотка сопротивление первичной обмотки

«Xp» — реактивное сопротивление первичной обмотки

«Kt» — коэффициент оборотов

«Io» — ток возбуждения

‘Im’ — ток намагничивания Ио

«Iw» — компонент потерь в сердечнике Io

‘Φm’ — магнитный поток

‘Β’ — фазовая погрешность

Индуцированное первичное напряжение ЭДС представляет собой вычитание падений сопротивления и реактивного сопротивления (IpXp, IpRp) из напряжения первичной обмотки Vp. Напряжение падает из-за реактивного сопротивления и сопротивления первичной обмотки.

ЭДС, наведенная в первичной обмотке, трансформируется во вторичную за счет взаимной индукции и образует наведенную ЭДС во вторичной обмотке Es. Выходное напряжение на вторичной обмотке из-за падения ЭДС на сопротивление и реактивное сопротивление составляет Vs. Выходное напряжение на вторичной обмотке получается вычитанием падений реактивного сопротивления и сопротивления (IsXs, IsRs) из наведенной ЭДС во вторичной обмотке Es.

Возьмем за эталон основной поток. Ток в первичной обмотке Ip получается из векторной суммы тока возбуждения Io и обратного вторичного тока Is, которая умножается на 1 / Kt. Vp — приложенное первичное напряжение трансформатора напряжения.

Ip = (Io + Is) / Kt

Ошибка соотношения

Если нормальное отношение трансформатора потенциала отличается от фактического отношения трансформатора потенциала из-за падения сопротивления и реактивного сопротивления, возникает ошибка отношения.

Ошибка напряжения

Если есть разница между идеальным напряжением и фактическим напряжением, то возникает ошибка напряжения. Процент ошибки напряжения составляет

[(Вп — Kt Vs) / Вп] x 100

Ошибка фазового угла

Если существует разница между фазовым углом между первичным напряжением «Vp» и обратным вторичным напряжением, возникает фазовая ошибка.

Причины ошибок

Из-за внутреннего импеданса напряжение в первичной обмотке падает и трансформируется пропорционально ее соотношению витков и вторичной обмотке. Точно то же самое происходит во вторичной обмотке.

Снижение ошибок

Ошибки трансформаторов напряжения можно уменьшить или предотвратить за счет повышения точности проектирования, величин реактивного сопротивления и сопротивления первичной и вторичной обмоток и минимального намагничивания сердечника.

Применение трансформаторов напряжения

Приложения

  • Используется в релейных и измерительных цепях
  • Используется в цепях связи с несущей линии электропередачи
  • Используется в системах защиты электрически
  • Используется для защиты фидеров
  • Используется для защиты импеданса в генераторы
  • Используется для синхронизации генераторов и фидеров.
  • Используется в качестве защитных трансформаторов напряжения

FAQs

1). Что такое трансформатор потенциала?

Потенциальные трансформаторы также известны как понижающие трансформаторы или трансформаторы напряжения или измерительные трансформаторы, в которых напряжение в цепи снижается до более низкого напряжения для измерения.

2). Какие бывают типы трансформаторов напряжения?

Емкостные трансформаторы напряжения и трансформаторы электромагнитного потенциала

3). Какие ошибки в трансформаторах напряжения?

Ошибки соотношения, ошибки напряжения, ошибки фазового угла

4). Для чего нужен трансформатор напряжения?

Для уменьшения высокого напряжения до более низкого напряжения силовой цепи для измерения.

5). Каковы другие формы трансформаторов напряжения?

Понижающий трансформатор или измерительный трансформатор

Следовательно, работа, конструкция, ошибки и применения трансформаторов напряжения обсуждаются выше. Трансформатор напряжения предназначен для преобразования высокого напряжения в низкое. Вот вам вопрос: «Каковы преимущества и недостатки трансформаторов напряжения?»

Способы защиты трансформаторов напряжения от феррорезонанса — Энергетика и промышленность России — № 9-10 (413-414) май 2021 года — WWW.EPRUSSIA.RU

Газета «Энергетика и промышленность России» | № 9-10 (413-414) май 2021 года

Феррорезонансные процессы при однофазных дуговых замыканиях и отключениях металлических замыканий на землю приводят в большинстве случаев к повреждению трансформаторов напряжения. Характерный пример осциллограммы такого процесса приведен.

В сети с изолированной нейтралью емкость сети (емкость фаз на землю) образует замкнутый резонансный контур с трансформатором напряжения. Из всего оборудования этих сетей только трансформатор напряжения соединен с землей. Соответственно, любое возмущение в сети с изолированной нейтралью, которое приведет к перезарядке фазных емкостей и появлению напряжения нулевой последовательности, потенциально может привести к феррорезонансному процессу в трансформаторе напряжения.

Понимание природы феррорезонансного процесса в контуре нулевой последовательности позволяет понять, насколько эффективными будут те или иные технические меры и изменения в конструкции трансформаторов напряжения, используемые для придания им антирезонансных свойств. Если пренебречь подпиткой из контура прямой последовательности, то ток намагничивания феррорезонансного процесса практически полностью соответствует току при разряде емкости через катушку с ферромагнитным сердечником. В связи с этим ток феррорезонансного процесса можно описать выражением:

Проведя необходимые исследования и расчеты, мы разработали ряд мер, которые в значительной степени позволяют защитить трансформаторы напряжения от феррорезонанса.

В 2009 году была пересмотрена конструкция высоковольтных трансформаторов напряжения в части снижения рабочей индукции. Рабочая индукция была снижена за счет увеличения количества витков до уровня 0,7–0,73 Тл. До модернизации рабочая индукция находилась в пределах 0,92–0,95 Тл. Ожидаемый эффект от увеличения количества витков это увеличение индуктивности рассеяния. Увеличение индуктивности рассеяния трансформатора напряжения снижает амплитуду бросков тока намагничивания во время феррорезонансного процесса и действующего значения установившегося тока в режиме феррорезонанса в целом.

Для сравнения мы провели расчет на устойчивость к воздействию феррорезонанса трансформаторов напряжения ЗНОМ-35 и ЗНОЛ-35. Область существования феррорезонанса у ЗНОМ-35 почти в шесть раз больше, чем у ЗНОЛ-35.

Отмечу, что индуктивность рассеяния трансформатора ЗНОМ-35 — 40 Гн, а индуктивность рассеяния трансформатора напряжения ЗНОЛ-35 — 185 Гн.

Рисунок 1. Область существования феррорезонанса трансформаторов напряжения ЗНОМ-35 и ЗНОЛ-35.

Как видно из представленного графика, снижение рабочей индукции сильно снизило возможность возникновения феррорезонанса, но не исключило его полностью.

Общий принцип действия антирезонансных мер это демпфирование резонансных колебаний за счет увеличения активных потерь в резонансном контуре. Самый простой способ демпфирования и наиболее распространенный — это применение сопротивления 25 Ом. Принимая во внимание, что этот способ является, плюс ко всему, самым дешевым, мы разработали два устройства защиты от феррорезонанса, это СЗТн и СЗТн-2. Они включаются в дополнительную обмотку трансформатора напряжения, соединенную в разомкнутый треугольник, служащую для измерения напряжения нулевой последовательности. На рис. 2 представлены области существования феррорезонанса с защитным устройством СЗТн и без него. Как видно, область существования феррорезонанса уменьшилась. Из практики применения СЗТн могу отметить, что в наиболее «проблемных» сетях, где наблюдались частые срабатывания предохранителей или повреждения трансформаторов напряжения, после установки СЗТн проблемы были решены.

Рисунок 2. Области существования феррорезонанса с защитным устройством СЗТн и без него

Для уменьшения области существования феррорезонанса была проведена модернизация СЗТн.

Компьютерные исследования показали, что трансформаторы напряжения, которые снабжены устройством СЗТн-2, не вступают в резонанс с сетью. Колебательные процессы в контуре нулевой последовательности, вызванные возмущением в сети, носят затухающий характер.

Надо отметить, что для предотвращения режима феррорезонанса необходимо, чтобы все трансформаторы напряжения были снабжены устройствами СЗТн или СЗТН-2. На графике представлен случай, когда один из трансформаторов напряжения не снабжен устройством защиты от феррорезонанса.

Еще один способ защиты трансформаторов напряжения от феррорезонанса это включение дополнительного трансформатора напряжения нулевой последовательности в нейтраль трехфазной группы. В настоящее время этот принцип является одним из наиболее распространенных конструктивным решением по приданию трансформаторам антирезонансных свойств.

Рисунок 3. Зависимость действующего тока в установившемся режиме, после ОДЗ для трансформатора напряжения ЗНОЛ.4-35 III с нагрузкой 200ВА

В трехфазных группах однофазных трансформаторов, в которых возможно существование магнитного потока нулевой последовательности (как небаланса магнитных потоков трансформаторов напряжения в фазах), дополнительный трансформатор может выполняет роль не только антирезонансного устройства, а еще и измерителя напряжения нулевой последовательности.

Помимо дополнительных мер защиты от воздействия феррорезонанса, которые предлагает производитель трансформаторов напряжения, есть меры, которые возможно предусмотреть на этапе проекта. Это относится к нагрузкам на вторичные обмотки. В связи с повсеместным применением микропроцессорных терминалов фактическая нагрузка на вторичные обмотки составляет меньше одного процента от номинальной. Кроме того что трансформатор работает вне класса точности, существует опасность возникновения феррорезонанса. Согласно проведенным расчетам, область существования феррорезонанса у нагруженного трансформатора гораздо меньше, чем у трансформатора, работающего в режиме холостого хода.

®

Устройства заащиты от феррорезонанса

Уменьшение областей существования феррорезонанса с увеличением вторичной нагрузки объясняется ее демпфирующим действием, т.е. увеличением активных потерь в резонансном контуре.

Расчеты показали, что дальнейшее увеличение вторичной нагрузки приводит к существенному сокращению областей опасного феррорезонанса вплоть до того, что при нагрузке 120ВА и 200ВА вообще не будет возникать устойчивого феррорезонанса при однофазных дуговых замыканиях.

Зачем нужен трансформатор напряжения — Pcity.su

Зачем нужен трансформатор напряжения

Зачем нужен трансформатор напряжения, они представляют огромный интерес для служб, по учёту электроэнергии. Следующий пункт, это определение земли на оборудовании и секции шин. Сейчас постараюсь, всё объяснить на пальцах. Трансформаторы напряжения, называют измерительными. Они необходимы для преобразования в низкое напряжение, более высокое, до нужного Вам значения. Подходящие для питания устройств измерения и релейной защиты силовых трансформаторов. Ещё они защищают реле и приборы от высокого напряжения. Более важное условие, с точки безопасности, защищают обслуживающий персонал, работающий на вторичных цепях подстанции.

Где применяются и из чего состоят трансформаторы напряжения.

Трансформаторы напряжение, постоянно применяются в установках, 380 В и выше, переменного тока . Они понижают приложенное к первичной обмотке напряжение до 100 В, умнее говорят 100/ корень из трёх. Так же, как и все трансформаторы, у них есть свой коэффициент трансформации трансформатора напряжения. Зачем? Для безопасности людей и оборудования.

Они имеют не сложную конструкцию, надёжны, и главное, обладают очень хорошей точностью. Состоит это приспособление из: двух обмоток, первичная и вторичная, стальной сердечник, набранный из пластин. У них имеются вывода для подключения. Первичная обмотка, присоединяется к цепи силового напряжения, а с другой стороны, могут прикрепить реле, обмотку вольтметра или ваттметра и всякое разное.

По принципу своего действия, они идентичны силовому трансформатору. Есть у него потери от намагничивания, они в следствии дают некоторую погрешность. Для этого, есть разброс в классах точности. Вот по этому случаю статья, классы точности электроизмерительных приборов. У них бывают несколько вторичных обмоток, и разное число фаз. Кроме напряжения, есть и максимальная мощность, которую он способен обеспечить, при этом, правильно и длительно функционировать, от неблагоприятного перегрева внутренних обмоток. Способы их установки различны, внутренние и внешние.

Расшифровка аббревиатур трансформаторов напряжения.

Различаются и по способу изоляции, сухая, она же литая и масляной. У каждого свое, буквенное обозначение трансформатора . Есть на разные классы напряжения, такие как, нтми-10, ном-10, зном-35, ном-35, нкф-110, нами-10. В предыдущем предложении, цифры означают номинальное напряжение.

Начнём с самой важной буквы, которая находится в самом начале практически всех аббревиатур, это буква Н. Она как раз и означает трансформатор напряжения. Кстати говоря, его сокращённо называют просто ТН.

Следующие по списку и по важности буква это, Т и О, которые означаю количество фаз. Трехфазный и однофазный соответственно. У буквы Т есть ещё одно значение, она означает что, трансформатор трёх обмоточный.

Следующие буквы, относятся к изоляции и способам охлаждения. Она может быть, литой (Л), С сухой, Естественное мысленно охлаждение, маркируется буквой М.

Следующие значения, можно отнести к дополнительным функциям. Для подключения измерительных приборов, наносится (И). Если видим (К), следует понимать, что в трансформаторе напряжения есть дополнительная обмотка, которая уменьшает угловую погрешность или каскад.

«З» – наличие заземляющего вывода.

Активную часть, часто помещают в фарфоровую покрышку, поэтому присутствует символ «Ф».

(У) — относится к установки в умеренно климате. Д, Е – делитель, имеет определённую ёмкость.

Земля на секции шин 10 кВ.

Теперь про землю на секциях шин. Под этим выражением надо понимать, что на ячейках, которые называются ТН, где собственно и ставится трансформатор напряжения, ставятся киловольтметр. Подходя к нему, переключаем его ручку, во всех позициях фазного и линейного напряжения, должно показываться, примерно равное значение.

Если есть, перекос фаз, разбег в показаниях, это и означает что, на линии земля. Сейчас более точно, оборвался провод и лежит на земле, или сломался изолятор, и провод лёг на траверсу, это из оборудования воздушных линий электропередач . Схожие проблемы и с кабельными линиями.

Источник:
http://energytik.net/oborudovanie-transformatornyih-podstantsiy/zachem-nuzhen-transformator-napryazheniya.html

Трансформаторы напряжения — назначение и принцип действия

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.

Сохраните в закладки или поделитесь с друзьями

Источник:
http://pomegerim.ru/electricheskie-apparaty/tansformatory-napryajeniya.php

Что такое трансформатор напряжения

Трансформатор напряжения — это одна из разновидностей трансформаторов, который нужен для:

  1. преобразования электрической мощности и питания различных устройств,
  2. гальванической развязки цепей высокого напряжения (6 кВ и выше) от низкого (обычно 100 В) напряжения вторичных обмоток.
  3. измерения напряжения на подстанциях и питания всевозможных реле защиты

измерительный трансформатор напряжения

Измерительный трансформатор напряжения служит для понижения высокого напряжения, подаваемого в установках переменного тока на измерительные приборы и реле защиты и автоматики.

Трансформатор напряжения принцип работы

Для непосредственного включения на высокое напряжение потребовались бы очень громоздкие приборы и реле вследствие необходимости их выполнения с высоковольтной изоляцией. Изготовление и применение такой аппаратуры практически неосуществимо, особенно при напряжении 35 кВ и выше.

Применение трансформаторов напряжения позволяет использовать для измерения на высоком напряжении стандартные измерительные приборы, расширяя их пределы измерения; обмотки реле, включаемых через трансформаторы напряжения, также могут иметь стандартные исполнения.

Кроме того, трансформатор напряжения изолирует (отделяет) измерительные приборы и реле от высокого напряжения, благодаря чего он обеспечивает безопасность их обслуживания на подстанции.

Основное принципиальное отличие измерительных трансформаторов напряжения (ТН) от трансформаторов тока (ТТ) состоит в том, что они, как и все силовые модели, рассчитаны на обычную работу без закороченной вторичной обмотки.

В то же время, если силовые трансформаторы предназначены для передачи транспортируемой мощности с минимальными потерями, то измерительные трансформаторы напряжения конструируются с целью высокоточного повторения в масштабе векторов первичного напряжения.

измерительный трансформатор напряжения

Принципы работы трансформатора напряжения

Конструкцию трансформатора напряжения, как и трансформатора тока, можно представить магнитопроводом с намотанными вокруг него двумя обмотками:

Специальные сорта стали для магнитопровода, а также металл их обмоток и слой изоляции подбираются для максимально точного преобразования напряжения с наименьшими потерями. Число витков первичной и вторичной катушек рассчитывается таким образом, чтобы номинальное значение высоковольтного линейного напряжения сети, подаваемое на первичную обмотку, всегда воспроизводилось вторичной величиной 100 вольт с тем же направлением вектора для систем, собранных с заземленной нейтралью.

Если же первичная схема передачи энергии создана с изолированной нейтралью, то на выходе измерительной обмотки будет присутствовать 100/√3 вольт.

Для создания разных способов моделирования первичных напряжений на магнитопроводе может располагаться не одна, а несколько вторичных обмоток.

Устройство однофазного трансформатора напряжения

Устройство однофазного трансформатора напряжения:

  • а — общий вид трансформатора напряжения;
  • б — выемная часть;
  • 1,5 — проходные изоляторы;
  • 2 — болт для заземления;
  • 3 — сливная пробка;
  • 4 — бак;
  • 6 — обмотка;
  • 7 — сердечник;
  • 8 — винтовая пробка;
  • 9 — контакт высоковольтного ввода

Однофазные трансформаторы напряжения получили наибольшее распространение. Они выпускаются на рабочие напряжения от 380 В до 500 кВ.

Конструктивные размеры и масса ТН определяются не мощностью, как у силовых трансформаторов, а в основном объемом изоляции первичной обмотки и размерами её выводов высокого напряжения.

Трансформаторы напряжения с номинальным напряжением от 380 В до 6 кВ имеют исполнение с сухой изоляцией (обмотки выполняются проводом марки ПЭЛ и пропитываются асфальтовым лаком).

Свердловский завод трансформаторов тока выпускает трансформаторы напряжения на 6, 10, 35 кВ с литой изоляцией.

У трансформаторов напряжением 10 — 500 кВ изоляция масляная (магнитопровод погружен в трансформаторное масло).

Пример назначение и область применение трансформаторов напряжения 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.

схема включения обмоток трансформатора напряжения ЗНОЛ-НТЗ

  • См. трансформаторы ЗНОЛ, схемы характеристики в таблице

Схемы включения трансформаторов напряжения

Измерительные трансформаторы применяются для замера линейных и/или фазных первичных величин. Для этого силовые обмотки включают между:

  • проводами линии с целью контроля линейных напряжений;
  • шиной или проводом и землей, чтобы снимать фазное значение.

Важным элементом безопасности измерительных трансформаторов напряжения является заземление их корпуса и вторичной обмотки.

На заземление трансформаторов напряжения обращается повышенное внимание, ведь при пробое изоляции первичной обмотки на корпус или во вторичные цепи в них появится высоковольтный потенциал, способный травмировать людей и сжечь оборудование.

Преднамеренное заземление корпуса и одной вторичной обмотки отводит этот опасный потенциал на землю, чем предотвращает дальнейшее развитие аварии.

Трансформатор напряжения при напряжении до 35 кВ

Трансформатор напряжения при напряжении до 35 кВ по принципу выполнения ничем не отличается от силового понижающего трансформатора. Он состоит из магнитопровода, набранного из пластин листовой электротехнической стали, первичной обмотки и одной или двух вторичных обмоток. На рис. 2.1. показана схема трансформатора напряжения с одной вторичной обмоткой. На первичную обмотку подается высокое напряжение Ub a напряжение вторичной обмотки U2 подведено к измерительному прибору.

рис. 2.1 Схема включения однофазного трансформатора напряжения

Трансформаторы применяются в наружных (типа НОМ-35, серий ЗНОМ и НКФ) или внутренних установках переменного тока напряжением 0,38-500 кВ и номинальной частотой 50 Гц. Трехобмоточные трансформаторы НТМИ предназначены для сетей с изолированной нейтралью, серии НКФ (кроме НКФ-110-5 8) — с заземленной нейтралью.

В электроустановках используются однофазные, трехфазные (пятистержневые) и каскадные трансформаторы напряжения (ТН). Выбор того или иного типа трансформатора напряжения зависит от напряжения сети, значения и характера нагрузки вторичных цепей и назначения трансформатора напряжения (для целей изменения, для контроля однофазных замыканий на землю, для питания устройств релейной защиты и автоматики).

Ввиду относительно высокой стоимости ТН для сетей 110-750 кВ они в ряде случаев, там, где это возможно по условиям работы систем измерения, защиты и автоматики электроустановок, заменяются емкостными делителями напряжения.

По изоляции различают трансформаторы напряжения с сухой и масляной изоляцией.

Обозначение трансформатора напряжения на схеме

Предохранители трансформаторов осуществляют защиту трансформаторов напряжения от повреждения в случае их работы в ненормальном режиме — при однофазном замыкании на землю, при возникновении в сети феррорезонансных явлений или в случае наличия короткого замыкания в первичной обмотке трансформатора напряжения.

Трёхфазный трансформатор

Среди электромагнитных устройств данного типа выделяется трёхфазный трансформатор. Он имеет магнитную и гальваническую связи фаз. Наличие схемы первого типа обусловлено соединением магнитопроводов в одну систему. При этом потоки магнитного воздействия расположены относительно друг друга под углом 120 °. Стержень в данной системе не нужен, так как при объединении центров трёх фаз сумма электромагнитных русел равняется нулю вне зависимости от времени. Благодаря этому схема с шестью стержнями преобразуется в трёхстержневую.

В соединении обмоток устройства можно использовать схемы трёх типов:

  • Соединение в виде звезды может осуществляться с выводом от общих точек или же без него. Здесь каждую обмотку соединяют с нейтральной точкой.
  • По треугольной схеме фазы соединяются последовательно.
  • Зигзаг-это схема, которая чаще всего применяется во время отвода от общей точки. В ней соединяются три обмотки, расположенные на разных стержнях магнитопроводов.

Применение трёхфазного трансформатора является более экономичным, чем использование соединённых однофазных конструкций.

Нагрузка трансформаторов напряжения

Вторичная нагрузка трансформатора напряжения—это мощность внешней вторичной цепи. Под номинальной вторичной нагрузкой понимают наибольшую нагрузку, при которой погрешность не выходит за допустимые пределы, установленные для трансформаторов данного класса точности.

Конструкции трансформаторов напряжения

В установках напряжением до 18 кВ применяются трехфазные и однофазные трансформаторы, при более высоких напряжениях — только однофазные.

При напряжениях до 20 кВ имеется большое число типов трансформаторов напряжения: сухие (НОС), масляные (НОМ, ЗНОМ, НТМИ, НТМК), с литой изоляцией (ЗНОЛ). Следует отличать однофазные двухобмоточные трансформаторы НОМ от однофазных трехобмоточных трансформаторов ЗНОМ. Трансформаторы типов ЗНОМ-15, -20 -24 и ЗНОЛ-06 устанавливаются в комплектных токопроводах мощных генераторов. В установках напряжением 110 кВ и выше применяют трансформаторы напряжения каскадного типа НКФ и емкостные делители напряжения НДЕ.

Измерительные трансформаторы напряжения

Измерительные трансформаторы напряжения предназначены для уменьшения первичных напряжений до значений, наиболее удобных для подключения измерительных приборов, реле защиты, устройств автоматики. Применение измерительных трансформаторов обеспечивает безопасность работающих, так как цепи высшего и низшего напряжения разделены, а также позволяет унифицировать конструкцию приборов и реле.

Видео: Трансформаторы напряжения

Технические характеристики трансформаторов напряжения, схемы включения. Факторы, влияющие на класс точности. Виды трансформаторов напряжения, расшифровка маркировки.

Источник:
http://transformator220.ru/vidy/chto-takoe-transformator-napryazheniya.html

Трансформатор: назначение, принципы работы и правила подключения

Свойства магнитного поля изучаются учеными давно. Впервые электромагнитную индукцию описал Майкл Фарадей. А именно как появляется прочная электромагнитная взаимосвязь в обмотках при создании переменного тока в первой катушке. Во вторичной же катушке повышается напряжение, но мощность и частота остаются прежними. Конечно, несведущему человеку в электричестве сложно понять конструкцию, принцип действия, предназначение трансформатора. Однако, это неотъемлемый прибор с установкой во многих сферах: радиотехника, электроэнергетика.

Трансформаторы напряжения: назначение и принцип действия

Трансформатор – электрическое устройство. Преобразует переменный ток одного напряжения в электрический ток другого напряжения. Частота, согласно явлению электромагнитной индукции, остается неизменной.

Состоит статический трансформатор из:

  • первичной и вторичной обмотки;
  • сердечника.

Применяется устройство в разных схемах питания и электроприборах. Передает электроэнергию на большие расстояния и:

  • снижает потери энергии;
  • уменьшает площадь сечения проводов ЛЭП.

  • повышающий;
  • понижающий;
  • силовой;
  • вращающийся;
  • импульсный;
  • разделительный;
  • согласующий.

Понижающий трансформатор применяется в быту. Именно через него проходит и поступает ток в домашние розетки с мощностью 220 Вт.

Силовой агрегат в составе из сердечника и нескольких обмоток преобразует напряжение в электроцепи по принципу электромагнитной индукции. Также значение напряжения переменного тока без изменений его частоты. Применяется для распределения и передачи электрической энергии. Напряжение в обмотках – свыше 300 кВ. Мощность – от 4 кВ до 200000 кВА.

Справка! Трансформатор служит для понижения либо повышения переменного напряжения. Основой является ферромагнитный сердечник. В дополнение для бесперебойной работы – обмотки, изоляция, магнитопровод, система охлаждения.

Обмотки выполнены из изолированных медных проводов прямоугольного сечения. Между их слоями находятся пустоты для циркуляции охлаждающего масла. Роль которого – отбирать тепло у обмоток, передавать через радиаторные трубки в окружающую среду.

Принцип действия устройства основан на:

  • изменении магнитного потока;
  • создании электромагнитной индукции при прохождении через обмотку;
  • подаче напряжения на первичную обмотку;
  • воспроизведении магнетизма электрическим током, изменяющимся во времени.

Переменный ток, протекая по первичной обмотке, начинает создавать в магнитопроводе магнитный ток. Постепенно приводит к потоку во всех обмотках, преобразуя гальваническую развязку (переменное напряжение), но без видоизменения частоты.

Стоит знать! Действие прибора основано на электромагнитной индукции. За счет переменного тока образуется магнитное переменное поле вокруг проводника, видоизменяется в электродвижущую силу. Напряжение на выходе полностью зависит от используемого (понижающего, повышающего) трансформатора. Коэффициент ЭДС в обмотках прямо пропорционален количеству витков.

Для чего нужен трансформатор напряжения?

Трансформатор напряжения – универсальное устройство. Передает и распределяет энергию.

  • электроустановках;
  • блоках питания;
  • агрегатах передачи электроэнергии;
  • устройствах обработки сигналов;
  • источниках питания приборов.

Силовой трансформатор с большим напряжением применяется для:

  • подачи энергии в электросети на электростанциях;
  • повышения напряжения генератора, линии электропередач;
  • снижения напряжения, доходящего до потребительского уровня.

Трехфазный прибор со специальной системой охлаждения используется в электросетях. Сердечник в составе – общий для всех 3-ех фаз.

Область применения сетевого трансформатора – источники электропитания, узлы электроприборов с разным напряжением. Импульсные агрегаты незаменимы для радиотехнических, электронных устройств. Сначала выпрямляют переменное напряжение в блоках питания. Далее за счет инвертора преобразуют высокочастотные импульсы, стабилизирующие постоянное напряжение.

Трансформаторы входят в состав многих схем питания для обеспечения минимального уровня высокочастотных помех. Например, разделительные установки предотвращают угрозу поражения электрическим током для человека. Ведь включение бытовых приборов в сеть через трансформатор становится безопасным.

Вторая цепь у прибора будет изолирована от контактов с землей, если конечно, речь идет о заземлении электрического оборудования. Измерительные силовые приборы применяются в схемах генераторов переменного тока. Количество фаз у генератора из трансформатора должно совпадать для достижения стабильного напряжения на выходе.

Согласующие трансформаторы незаменимы для электронных устройств с высоким входным сопротивлением и высокочастотных линий, но с разным сопротивлением нагрузки.

Как работает трансформатор напряжения?

Приборы преобразуют энергию источника в необходимый коэффициент напряжения. Работают исключительно при переменном напряжении с постоянной частотой. В основе работы – электромагнитная индукция как явление, срабатываемое при изменении во времени магнитного потока, порождении ЭДС в обмотках.

Работа трансформатора начинается в первичной обмотке, где сердечник создает магнитный поток. Далее задействуется переменный ток, намагничивает сердечник, повышает индуктивность первичной обмотки, препятствует нарастанию тока на выводах обмотки напряжения. Если первичная обмотка отдает магнитный поток, то вторичная принимает его, изменяет с определенной скоростью, пронизывая все ветки и создавая ЭДС.

Напряжение на ветках в полной мере зависит от быстроты изменения магнитного потока в сердечнике. Хотя получается одинаковым на ветках первичной и вторичной обмотки благодаря прохождению через них одного и того же магнитного потока.

Он в свою очередь создает вокруг себя электрическое поле в сердечнике, некий вихрь с воздействием на электроны, начиная толкать их в определенную сторону.

Справка! Если сказать проще, то принцип работы трансформатора напряжения основан на возбуждении напряжения во второй обмотке за счет возникшего переменного тока в магнитопроводе.

Чем отличается трансформатор тока от трансформатора напряжения?

Источником питания для трансформатора тока является непосредственно ток. Если он не будет проходить через обмотки, тот агрегат быстро выйдет из строя. Питание для трансформатора напряжения – источники напряжения и он также не будет функционировать при повышенных нагрузках тока.

Отличие между устройствами в разных электрических величинах и схемах включения.

Измерительные трансформаторы напряжения и тока

Приборы с работой под высоким напряжением нуждаются в периодическом измерении.

Для чего этих целей в помощь – измерительные устройства, которые:

  • снижают величину напряжения до нужного уровня;
  • обеспечивают гальваническую развязку измерительному оборудованию от цепей с повышенной опасностью.

Номинальная мощность, напряжение и ток

Номинальная – мощность, с которой трансформатор работает в определенном классе точности и в соответствии с ГОСТом. Выражается в вольтах, амперах. Незначительные отклонения мощности допускаются, но не выше нормированных величин.

Важно! Во избежание повышения погрешности вторичной нагрузки суммарное потребление обмоток измерительных приборов и реле не должно быть более номинальной мощности трансформатора. Узнать номинальную мощность можно в паспорте к агрегату либо на щитке.

Порог номинального напряжения у трансформатора – 10кВ.

Разница в зависимости от мощности электроприборов составляет для:

  • питания электроприемников – 3-6,3кВ;
  • крупногабаритных электродвигателей – до 1000В.

Мощность трехфазного трансформатора вычитается по формуле: – S=квадратный корень цифры 3 UIU—номинальное междуфазное напряжение, В; / — ток в фазе, А. Коэффициенты рабочих токов в обмотках при рабочем состоянии трансформатора не должны быть выше номинальных Хотя кратковременные перегрузки в масляных и сухих агрегатах до определенных пределов (2,5 -3%) приемлемы.

Закон Фарадея

По закону электромагнитной индукции во вторичной обмотке создается ЭДС напряжение. Вычисляется по формуле – U2 = −N2*dΦ/dt.

Справка! Фарадея – основной закон электродинамики. Гласит о том, что генерируемая электродвижущая сила равняется скорости изменения магнитного потока, но взятой со знаком минус. Именно Майкл Фарадей сделал открытие, когда в ходе экспериментов объявил, что электродвижущая сила начинает появляться в проводнике только при изменении магнитного поля. Величина этой силы прямо пропорциональна скорости изменения магнитного поля.

Все факты содержатся в одном уравнении. Однако, знак минус в законе – правило Ленца, указывающее на возникновение индукционного электрического тока при изменении магнитного поля в проводнике. Действие тока направлено на магнитное поле, начинающего противодействовать изменению магнитного потока.

Правило Ленца не подчиняется законам электродинамики, ведь индукционный ток появляется как в обмотках, так и в сплошных металлических блоках.

Уравнения идеального трансформатора

В таком трансформаторе силовые линии проходят через все ветки первичной, вторичной обмотки. Значит, отсутствуют вихревые потоки и потери энергии. Магнитное поле изменяется, но порождает идентичную ЭДС во всех витках, поэтому становится прямо пропорциональным их общему числу.

Энергия при поступлении из первичной цепи трансформируется в магнитное поле, далее поступает во вторичной цепи.

Формула уравнения идеального трансформатора – P1 = I1 • U1 = P2 = I2 • U2:

  • R1 – коэффициент поступающей мощности из первой цепи на трансформатор;
  • R2 – коэффициент преобразованной мощности с поступлением во вторичную цепь.

Если повысить напряжение на концах вторичной обмотки, то снизится уровень тока первичной цепи. Согласно уравнению – U2/U1 = N2/N1 = I1/I2 преобразование сопротивления одной цепи к сопротивлению другой возможно только при умножении величины на квадрат отношения.

Как правильно подключить

Во всех тонкостях электрики сложно разобраться простому человеку, но при использовании трансформатора понижающего типа в быту важно понимать, как происходит процесс подключения.

Бывает, что возникает потребность подключения агрегата сразу на нескольких потребителей.

  1. При подключении трансформатора сразу на несколько потребителей важно учитывать количество выходных клемм.
  2. Общая потребляемая мощность для жильцов должна быть идентичной мощности трансформатора либо немного ниже. По мнению специалистов, идеальный второй показатель выше первого – на 20%.
  3. Подключается агрегат через электрическую проводку, размер которой не должен быть слишком большим. Достаточно 2 м при монтаже светодиодного освещения во избежании потери мощности.
  4. Суммарная мощность электроприборов не должна быть выше мощности трансформатора.

Если посмотреть на схему подключения понижающего трансформатора, то видно, что монтируется между распределительной коробкой мощностью 220 Вт и лампами накаливания. Провода из распредкоробки подключаются непосредственно к выключателю.

Подключение трансформатора напряжения

Дополнительная информация! Стоит изначально определять правильное место установки электрического понижающего трансформатора. Нельзя его усердно прятать от посторонних глаз, ведь доступ для демонтажа либо замены должен быть свободным. При этом потребляемая мощность – не ниже мощности трансформатора, иначе процесс монтажа проводить запрещено.

При подключении важно, чтобы совпадали все уравнения, касающиеся модели прибора. Также существенное значение имеет фазировка, если в одну цепь подключается сразу несколько приборов параллельно. Во избежание больших потерь мощности фазы должны быть правильно соединены между собой с образованием замкнутого контура. При несовпадении фаз начнет расти нагрузка и падать мощность. Может произойти короткое замыкание.

Важно! Смотрите на фото, как выглядит упрощенный вид трансформатора.

Трансформатор – электромагнитный аппарат. Повышает либо понижает напряжение переменного тока. Он лишен подвижных частей. Значит, является статическим. По размерам бывает с трехэтажное здание либо миниатюрное, помещаемое в руку. В составе – сердечник и несколько обмоток с расположением на магнитопроводе. Хотя может содержать всего одну обмотку без сердечника.

При работе трансформатора срабатывает принцип электромагнитного взаимодействия. Переменный ток подается на первичную обмотку, меняет направление дважды за цикл. Значит, что вокруг обмотки образуется магнитное поле, но ежесекундно исчезает. Вторичная обмотка – проводник электромагнитного взаимодействия. Там же индуцируется напряжение.

Конечно, простому человеку сложно понять конструкцию, назначение прибора. Для познания можно просто разобрать, прозвонить, подключить или демонтировать в домашних условиях.

Источник:
http://remont220.ru/osnovy-elektrotehniki/1109-transformator/

Трансформаторы тока и напряжения

Без электроснабжения невозможно представить нашу жизнь. Чтобы электрическая система работала без сбоев или не пришла в негодность из-за неисправности в кабеле или в силовом оборудовании, её параметры необходимо контролировать, замерять. Диагностика, заключающаяся в проведении электрических измерений, способна выявить причины сбоев и вовремя устранить их. Для этого применяются приборы, измеряющие величины токов, напряжений, мощности.

Но если в электроустановках с низким напряжением возможно подключение измерительных приборов напрямую, непосредственно к измеряемому узлу, то в высоковольтных цепях проблематично отследить параметры без применения измерительных трансформаторов. В электроустановках напряжение доходит до 750 кВ и выше, а токи устанавливаются в десятки килоампер и более. Для «прямого» измерения потребовались бы громоздкое и дорогое оборудование, а иногда измерения вообще не возможно было бы произвести. Также, при обслуживании приборов, напрямую подключенных к сети высокого напряжения, персонал подвергался бы опасности поражения током.

Измерительные трансформаторы тока (ТТ) и напряжения (ТН) способствуют расширению пределов измерений обычных измерительных устройств и одновременно изолируют их от цепей высокого напряжения. Измерительные трансформаторы создаются с высоким классом точности. Во время эксплуатации их метрологические характеристики подлежат первичной и периодической поверке на правильность работы.

Наиболее часто в сетях переменного тока применяются электромагнитные трансформаторы. Они состоят из магнитопровода, первичной и одной или нескольких вторичных обмоток. ТТ преобразовывает замеряемый высокий ток в малый, а ТН — измеряемое высшее напряжение в низшее. Измерительные трансформаторы включаются в цепи между высоковольтным оборудованием и контрольно-измерительными приборами: амперметрами, вольтметрами, ваттметрами, приборами релейной защиты, телемеханики и автоматики, счетчиками энергии.

Зачем нужны измерительные трансформаторы напряжения

Измерительные ТН относятся к преобразователям электрической энергии, которые:

  • трансформируют напряжение участка сети или установки в напряжение приемлемой величины для осуществления измерений с помощью стандартных измерительных устройств, питания релейной защиты, устройств сигнализации, автоматики, телемеханики;
  • изолируя вторичные приборы и цепи, защищают оборудование от высокого напряжения и персонал, имеющего доступ к обслуживанию электроустановок, от поражения током.

Подключение ТН к высоковольтной части электроустановки осуществляется соединением его первичной обмотки «в параллель» к цепи высокого напряжения. Номинал вторичных обмоток трансформатора напряжения составляет обычно 100 В. Так как сопротивление измерительных приборов, подключаемых к вторичной обмотке, велико, током можно пренебречь. Поэтому основной режим работы ТН подобен режиму холостого хода типового силового трансформатора.

Трансформаторы напряжения и их конструкция

Трансформаторы напряжения подразделяются:

  • по числу фаз: на одно- и трехфазные;
  • по числу вторичных обмоток: двухобмоточный ТН имеет одну вторичную обмотку, трехобмоточный — две: основную и дополнительную;
  • по назначению вторичных обмоток: с основной вторичной обмоткой, с дополнительной, со специальной компенсационной — для контроля изоляции цепи;
  • по особенностям исполнений — на трансформаторы защищенного типа, водозащищенного типа (защита от капель и влаги), герметичные, со встроенным предохранителем и с антирезонансной конструкцией;
  • по принципу действия и особенностям конструкций: на каскадные, ёмкостные, заземляемые и не заземляемые.

У каскадного ТН первичная обмотка разделена на несколько поочередно соединенных секций, передача энергии от которых к вторичным обмоткам происходит посредством связующих и выравнивающих обмоток. У ёмкостного ТН в конструкции имеется ёмкостный делитель. Заземляемый однофазный ТН — устройство, у которого один конец первичной обмотки должен быть заземлен. У заземляемого трехфазного ТН должна быть заземлена нейтраль первичной обмотки. Все части первичной обмотки не заземляемого ТН изолированы от земли.

Зачем нужны трансформаторы тока

Трансформатор тока — базовый измерительный аппарат в электроэнергетике, применяемый для преобразования тока первичной сети во вторичный стандартный ток величиной 5 А или 1 А. Первичная обмотка соединяется непосредственно с цепью высокого напряжения последовательным способом подключения. Вторичная обмотка включается во вторичные цепи измерений, защиты и учета. 5А — часто встречающийся номинал вторичной обмотки.

Принцип действия и конструкция трансформаторов тока

Первичная обмотка ТТ включается в разрез линейного провода (последовательно с нагрузкой), в котором измеряется сила тока. Вторичная обмотка замкнута на измерительное устройство с малым сопротивлением. Поэтому, в отличие от силового трансформатора, для которого режим короткого замыкания является аварийным, нормальным режимом для измерительного ТТ являются условия, близкие к КЗ, так как сопротивление во вторичной цепи у него мало.

Через первичную обмотку, имеющую определённое количество витков, течет ток. Вокруг катушки наводится магнитный поток, который улавливается магнитопроводом. Пересекая перпендикулярно ориентированные витки вторичной обмотки, магнитный поток формирует электродвижущую силу. Под влиянием последней возникает ток, протекающий по катушке и нагрузке на выходе. Одновременно на зажимах вторичной цепи образуется падение напряжения.

По конструктиву и применению ТТ условно подразделяются на несколько разновидностей:

    • Опорные монтируются на опорной плоскости.
    • Проходные используются в качестве ввода и устанавливаются в металлических конструкциях, в проемах стен или потолков.
    • Встраиваемые размещаются в полости оборудования: электрических выключателей, генераторов и других электроаппаратов и машин.
    • Разъемные не имеют своей первичной обмотки. Их магнитопроводы из двух половинок, стягиваемых болтами, можно размыкать и закреплять вокруг проводников под током. Эти проводники исполняют роль первичных обмоток.
    • Шинные изготавливаются тоже без первичных обмоток — их роль выполняют пропущенные сквозь окна магнитопроводов ТТ токоведущие шины распредустройств.
    • Накладные надеваются сверху на проходной изолятор.
    • Переносные предназначаются для лабораторных и контрольных измерений.

По выполнению первичной обмотки ТТ подразделяются на одновитковые и многовитковые, а по числу вторичных обмоток — на устройства с одной обмоткой и с несколькими вторичными обмотками (до четырёх, пяти). По числу ступеней трансформации — на одноступенчатые и каскадные.

К общей классификации трансформаторов обоих типов относятся: количество коэффициентов трансформации (однодиапазонные и многодиапазонные), критерии по материалу диэлектрика между первичной и вторичной обмотками и по материалу внешней изоляции — маслонаполненные, газонаполненные, сухие, с литой, фарфоровой и прессованной изоляцией, с вязкими заливочными компаундами, комбинированные бумажно-масляные. ТТ и ТН устанавливаются на открытом воздухе, в закрытых и в подземных установках, на морских и речных судах, внутри оболочек электроустановок и связываются контрольными проводами и кабелями с оборудованием вторичных цепей. По диапазону рабочего напряжения выделяют трансформаторы, функционирующие в устройствах до 1000 В и выше 1000 B. Трансформаторы также классифицируются по классу точности.

Видео про трансформаторы тока

Кратко о назначении трансформатора тока, составе и особенностях конструкции, о схеме и принципе работы. Почему нельзя допускать размыкание вторичных цепей трансформатора тока без предварительного их замыкания накоротко? Почему на напряжение выше 330 кВ изготавливаются ТТ каскадного типа? Об этом и об измерительном трансформаторе тока для подстанции 750 кВ вы узнаете из видео.

Источник:
http://electricity-help.ru/osnovy-yelektrotekhniki/transformatory-toka-i-napryazheniya/

Чем отличаются трансформаторы напряжения от трансформаторов тока

Давайте разберемся, для чего нужен трансформатор напряжения и какие функции он выполняет? Данное устройство необходимо службам, занимающимся учетом электроснабжения. Функция электросетей – выработка энергии, передача ее на большие расстояния и перераспределение электрической энергии между потребителями. Именно для этих целей существует данный прибор.

Трансформаторы промышленного типа широко используются на электроподстанциях. Более мелких размеров трансформаторы находят свое применение во многих цепях бытовых электроприборов. Такие устройства изменяют напряжение – увеличивают либо понижают его. Появления трансформатора стало возможным после того, как Майкл Фарадей открыл в 1831 году электромагнитную индукцию.

В статье информация о всех особенностях трансформаторов напряжения, описаны их технические характеристики. В качестве бонуса, в статье содержится видеоролик о трансформаторах, а также материл на данную тему.

Расшифровка аббревиатур устройств

Различаются и по способу изоляции, сухая, она же литая и масляной. У каждого свое, буквенное обозначение трансформатора. Есть на разные классы напряжения, такие как, нтми-10, ном-10, зном-35, ном-35, нкф-110, нами-10. В предыдущем предложении, цифры означают номинальное напряжение. Начнём с самой важной буквы, которая находится в самом начале практически всех аббревиатур, это буква Н. Она как раз и означает трансформатор напряжения. Кстати говоря, его сокращённо называют просто ТН.

Следующие по списку и по важности буква это, Т и О, которые означаю количество фаз. Трехфазный и однофазный соответственно. У буквы Т есть ещё одно значение, она означает что, трансформатор трёх обмоточный. Следующие буквы, относятся к изоляции и способам охлаждения. Она может быть, литой (Л), С сухой, Естественное мысленно охлаждение, маркируется буквой М.

Следующие значения, можно отнести к дополнительным функциям. Для подключения измерительных приборов, наносится (И). Если видим (К), следует понимать, что в трансформаторе напряжения есть дополнительная обмотка, которая уменьшает угловую погрешность или каскад. «З» – наличие заземляющего вывода. Активную часть, часто помещают в фарфоровую покрышку, поэтому присутствует символ «Ф». (У) — относится к установки в умеренно климате. Д, Е – делитель, имеет определённую ёмкость.

Виды и их особенности

Кроме рассмотренных выше понижающих и повышавших приборов выпускаются и другие модели:

  • тяговые;
  • лабораторные, в которых возможно регулировать напряжение;
  • для выпрямительных установок;
  • источники питания для радиоаппаратуры.

Все они относятся к одной большой группе трансформаторов – силовым. Есть еще одна разновидность такого оборудования. Это устройства, используемые для подключения к цепям высокого напряжения различных электроизмерительных приборов. Они получили название измерительных трансформаторов напряжения. Также эти приборы находят широкое применение при электросварке. Имеют отличия и в конструктивном исполнении. В зависимости от этого различают двух и многообмоточные измерительные трансформаторы тока и напряжения. Такие приборы используются для проведения измерений и питания цепей автоматики, релейной защиты. Они могут быть одно- или трехфазные с масляным или воздушным охлаждением.

Влияет на классификацию, и форма магнитопровода. Он может быть:

При этом различают два вида конструкции обмоток:

По классу точности устройства подразделяются на 4 категории:

Еще одним параметром, влияющим на специфику применения измерительных трансформаторов тока и напряжения, является способ установки. В зависимости от него изделия бывают следующих типов:

Критерии выбора оборудования

Трансформатор напряжения состоит из двух обмоток и сердечника. Обмотки также подразделяются на первичную и вторичную. Вот тут и начинаются различия, если сравнивать трансформатор напряжения с трансформатором тока. Первичная обмотка трансформатора напряжения содержит значительно больше витков, чем вторичная.

На первичную обмотку подается напряжение, которое нам нужно измерить а к вторичной обмотке подсоединяется вольтметр. Обычно приобретая оборудование ориентируются не его основные параметры. Для трансформатора таковыми являются:

  • напряжения обмоток, которые указываются на щитке;
  • коэффициент трансформации;
  • угловой погрешности.

Необходимо также ориентироваться на условия эксплуатации. Поэтому самыми важными параметрами при выборе оказываются нагрузка, сфера применения и напряжение короткого замыкания трансформатора. На первом этапе необходимо убедиться в том, что мощности модели будет достаточно для того чтобы справиться не только с поставленной задачей, но и возможными перегрузками. Неплохо иметь прибор, параметры которого могут быть изменены в процессе эксплуатации.

Но ориентироваться только на эти характеристики недопустимо. Так как для эффективной работы трансформатора напряжения 110 кВ важны и его технические характеристики:

  1. частота тока;
  2. фазность;
  3. способ установки;
  4. место расположения;
  5. нагрузка.

Кроме этого нужно определить подходит ли вам цена устройства, а также стоимость его дальнейшего обслуживания. Параметры выбора трансформаторов тока приведены в таблице ниже.

Как работает

После того, как в первичной обмотке появится переменное напряжение U1, в магнитопроводе возникает переменный магнитный поток Ф, который возбуждает напряжение во вторичной обмотке U2. Это наиболее простое и краткое описание принципа работы трансформатора напряжения. Самым главным параметром трансформаторов является «коэффициент трансформации» и обозначается латинской «n». Он вычисляется делением напряжение в первичной обмотке на напряжение во вторичной обмотке или количества витков в первой катушки на количество витков во второй катушке.

Этот коэффициент позволяет рассчитать необходимые параметры вашего трансформатора для выбранного устройства. Например, если первичная обмотка имеет 2000 витков, а вторичная -100 витков, то n=20. При напряжении сети 240 вольт, на выходе устройства должно быть 12 вольт. Так же, можно определить количество витков при заданных, входном и выходном, напряжениях.

Чем отличаются

По определению эти устройства предназначены для работы с разными электрическими величинами, как основными и соответственно, схемы включения будут различными. Например, трансформатор тока питается от источника тока и не работает, даже может выйти из строя, если его обмотки не нагружены и через них не идет электрический ток. Трансформатор напряжения питаются от источников напряжения и, наоборот, не может долго работать в режиме с большими токовыми нагрузками.

Измерительные трансформаторы

При эксплуатации оборудования с высокими рабочими напряжениями и большими токами потребления встает вопрос их измерения и контроля. Здесь на помощь приходят измерительные трансформаторы. Они обеспечивают гальваническую развязку измерительного оборудования от цепей с повышенной опасностью и снижение измеряемой величины до уровня, необходимого для замеров.

Прежде чем покупать трансформатор напряжение, нужно проанализировать все требования, выдвигаемые к устройству. Необходимо учитывать не только рабочие напряжения, но и токи нагрузки при использовании трансформатора в различных приборах.

Трансформаторы напряжения можно изготовить самому, но если вам нужен простой бытовой трансформатор с напряжением на 220 вольт и понижением до 12 вольт, то лучше его приобрести. Сколько стоят трансформаторы напряжения можно узнать на любом интернет-сайте, как правило, на бытовые понижающие трансформаторы напряжения цены не очень высоки.

Феррорезонанс и способы защиты от него

Феррорезонансный контур в сети с изолированной нейтралью — это контур нулевой последовательности с нелинейной характеристикой намагничивания. Трехфазный заземляемый трансформатор напряжения, по конструктиву, это три однофазных трансформатора, соединенные по схеме звезда/звезда, с обособленной магнитной системой. При перенапряжениях в сети индукция в магнитопроводе увеличивается, как минимум в 1,73 раза.

Существует множество способов защиты ТН от резонансных явлений в сети:

  • изготовление ТН с максимально уменьшенной рабочей индукцией;
  • включение в цепь ВН и НН дополнительных демпфирующих сопротивлений;
  • изготовление трехфазных трансформаторов напряжения с единой магнитной системой в пятистержневом исполнении;
  • применение специальных устройств, включаемых в цепь разомкнутого треугольника;
  • заземление нейтрали трехфазного трансформатора напряжения через токоограничивающий реактор;
  • применение специальных компенсационных обмоток и т.д.;
  • применение специальных релейных схем, для защиты обмотки ВН от сверхтоков.

Все эти меры в той или иной степени защищают измерительный трансформатор напряжения, но не решают проблему в корне.

Заземляемые устройства

Заземляемые трансформаторы напряжения применяются в сетях с изолированной нейтралью. Заземление нейтрали ТН позволяет осуществлять контроль изоляции сети с помощью дополнительных вторичных обмоток, соединенных по схеме звезда/треугольник. На наш взгляд, это основная функция заземляемых трансформаторов, функция измерения и учета — дополнительная.

Зачастую, в электрических сетях эксплуатируются заземляемые трансформаторы напряжения, у которых защитные обмотки не используются. Применение заземляемых трансформаторов без использования функции контроля изоляции сети — неоправданный риск. Это связано с тем, что:

  • заземляемые трансформаторы напряжения подвержены влиянию феррорезонансных явлений;
  • изоляцию обмотки ВН невозможно испытать в условиях эксплуатации приложенным одноминутным напряжением промышленной частоты.

Незаземляемые приборы

Для решения всех вопросов, связанных с эксплуатацией заземляемых трансформаторов напряжения в сетях с изолированной нейтралью, на нашем предприятии разработана новая трехфазная группа. Трехфазная 3хНОЛ.08-6(10)М группа, состоящая из трех незаземляемых трансформаторов, соединенных по схеме треугольник/треугольник. Основное преимущество 3хНОЛ.08-6(10)М — отсутствие заземляемого вывода с ослабленной изоляцией.

Это значит, что трансформатор не подвержен влиянию феррорезонанса и не требует дополнительных защит от его воздействия. Также изоляцию этого трансформатора возможно испытать приложенным одноминутным напряжением промышленной частоты в условиях эксплуатации, так как в этом случае нет необходимости в источнике повышенной частоты.

У незаземляемых трансформаторов нет высоковольтных выводов с ослабленной изоляцией, что так-же позволит избежать нарушений, которые зачастую случаются в эксплуатации, при определении сопротивления изоляции вывода «Х», так как есть разночтения в нормативной документации. На сегодняшний день большое количество пунктов коммерческого учета (ПКУ) имеют в своем составе заземляемые трансформаторы напряжения со встроенными предохранителями (ЗНОЛП). При однофазных замыканиях на землю, а они как указывалось выше, случаются достаточно часто в воздушных распределительных сетях, срабатывает встроенное защитное предохранительное устройство (ЗПУ). Встраиваемое ЗПУ, прежде всего, предназначено для защиты трансформатора напряжения от коротких замыканий во вторичных цепях.

Так как ток срабатывания предохранителя достаточно мал, то при различных перенапряжениях, вызванных, в том числе, и однофазными замыканиями на землю, — происходит отключение ТН. ЗПУ защищает обмотку ВН от сверхтоков, которые возможны при различных технологических нарушениях в электрических сетях. При срабатывании предохранителя учет электроэнергии будет отсутствовать. Для восстановления учета, необходимо заменить плавкую вставку ЗПУ.

Ремонт оборудования

Что касается ремонтных работ, то для их проведения прибор должен быть отключен от сети. Запрещено эксплуатировать трансформатор с незаземленным цоколем, а все неисправности должны устраняться специалистами. Исправное оборудование в процессе работы издает равномерный звук без треска и резких шумов. Кроме того, в сетях до 10 кВ случаются резонансные повышения напряжения. Причиной их появления считается многократные разряды емкости, получающиеся в результате дугового замыкания. Это в свою очередь приводит к образованию феррорезонанса в трансформаторе напряжения и выходу его из строя. Избежать этого можно при заземлении нейтрали через резистор.

Источник:
http://electroinfo.net/transformatory/chem-otlichajutsja-transformatory-naprjazhenija-ot-transformatorov-toka.html

Трансформаторы напряжения

Это не простой способ измерения высокого напряжения и тока, связанных с системами передачи и распределения электроэнергии, поэтому измерительные трансформаторы часто используются для понижения этих значений до более безопасного уровня для измерения. Это связано с тем, что измерительные приборы или приборы и защитные реле являются устройствами низкого напряжения, поэтому их нельзя подключать непосредственно к цепи высокого напряжения для измерения и защиты системы.

В дополнение к снижению уровней напряжения и тока эти трансформаторы изолируют измерительную или защитную цепь от главной цепи, которая работает на высоких уровнях мощности.

Трансформаторы тока снижают уровень тока до рабочего диапазона прибора или реле, тогда как трансформаторы напряжения преобразуют высокое напряжение в цепь, работающую на низком напряжении. В этой статье мы собираемся подробно обсудить трансформаторы напряжения.

Что такое трансформатор напряжения

Трансформатор напряжения — это понижающий трансформатор напряжения, который снижает напряжение высоковольтной цепи до более низкого уровня в целях измерения.Они подключаются параллельно или параллельно контролируемой линии.

Основной принцип работы и конструкция этого трансформатора аналогичны стандартному силовому трансформатору. Обычно трансформаторы напряжения обозначаются аббревиатурой PT.

Первичная обмотка состоит из большого количества витков, соединенных со стороной высокого напряжения или линией, в которой необходимо проводить измерения или защищать. Вторичная обмотка имеет меньшее число витков и подключена к вольтметрам или потенциальным катушкам ваттметров и счетчиков электроэнергии, реле и другим контрольным приборам.Это могут быть однофазные или трехфазные трансформаторы напряжения. Независимо от номинального первичного напряжения они рассчитаны на вторичное выходное напряжение 110 В.

Поскольку вольтметры и потенциальные катушки других измерителей имеют высокое полное сопротивление, через вторичную обмотку PT протекает небольшой ток. Таким образом, ПТ ведет себя как обычный двухобмоточный трансформатор, работающий без нагрузки. Из-за такой низкой нагрузки (или нагрузки) на PT номинальные значения ВА для PT низкие и находятся в диапазоне от 50 до 200 ВА.На вторичной стороне один конец соединен с землей из соображений безопасности, как показано на рисунке.

Подобно обычному трансформатору, коэффициент трансформации указан как

.

В1/В2 = Н1/Н2

Из приведенного выше уравнения, если известны показания вольтметра и коэффициент трансформации, можно определить напряжение на стороне высокого напряжения.

Строительство

По сравнению с обычным трансформатором, трансформаторы напряжения или PT используют проводники большего размера и сердечник.ПТ рассчитаны на обеспечение большей точности и, следовательно, при проектировании экономия материала не рассматривается как главный аспект.

PT изготавливаются со специальным высококачественным сердечником, работающим при более низкой плотности потока, чтобы иметь малый ток намагничивания, чтобы минимизировать потери нагрузки. Для ПТ предпочтительны конструкции как с сердечником, так и с оболочкой. Для высоких напряжений используются трансформаторы с сердечником, а для низких напряжений предпочтительнее корпусной тип.

Конструкция трансформатора напряжения

Для уменьшения реактивного сопротивления рассеяния коаксиальные обмотки используются как для первичной, так и для вторичной обмотки.Для снижения стоимости изоляции вторичная обмотка низкого напряжения размещается рядом с сердечником. А для высоковольтных трансформаторов тока первичная обмотка высокого напряжения разделена на секции катушек, чтобы уменьшить изоляцию между слоями катушек. Для этих обмоток в качестве ламинирования используется лакированный батист и хлопчатобумажная лента. Между витками используются разделители из жесткого волокна.

Они тщательно разработаны для обеспечения минимального фазового сдвига между входным и выходным напряжениями, а также для поддержания минимального соотношения напряжений при изменении нагрузки.Масляные трансформаторы напряжения используются для высоких уровней напряжения (выше 7 кВ). В таких ПТ предусмотрены маслонаполненные втулки для соединения основных магистралей.

Типы трансформаторов напряжения или потенциала

В основном они подразделяются на наружные и внутренние трансформаторы напряжения.

1. Трансформаторы напряжения для наружной установки

Это могут быть однофазные или трехфазные трансформаторы напряжения, доступные для различных диапазонов рабочего напряжения, которые используются для наружного реле и измерений.До 33кВ, это однофазные и трехфазные трансформаторы напряжения электромагнитного типа. Однофазные наружные трансформаторы напряжения выше 33 кВ могут быть двух типов: электромагнитного типа и емкостного трансформатора напряжения (CVT).

Обычный электромагнитный или обмоточный трансформатор напряжения

Они аналогичны обычным масляным трансформаторам с проволочной обмоткой. На рисунке ниже показан электромагнитный тип ПТ, в котором резервуар крана подключен к клемме линии. На баке предусмотрена пробка для заливки масла, и этот бак установлен на опоре изолятора.

В основании имеется клемма заземления и пробка для слива масла. При этом первичная часть подключается между двумя фазами или между одной фазой и землей. Таким образом, один конец первичной обмотки подключается к основной линии сверху, а другой конец выводится снизу и заземляется другими клеммами заземления.

Клеммы вторичной обмотки, включая клемму заземления, расположены в клеммной коробке внизу, далее они подключаются к цепям измерения и реле. Они используются до или ниже рабочего напряжения 132 кВ из-за аспектов изоляции.

Емкостные трансформаторы напряжения (вариаторы)

Емкостной делитель напряжения, подключаемый между фазой основной линии и землей. Это могут быть конденсаторы связи или вариаторы проходного типа. Эти два типа электрически менее или более похожи, но разница в том, что формирование емкости определяет их номинальную нагрузку (или нагрузку).

Тип конденсатора связи состоит из пакета последовательно соединенных конденсаторов, состоящих из пропитанной маслом бумаги и алюминиевой фольги.Для желаемых первичных и вторичных напряжений первичные и вторичные клеммы подключаются через конденсаторы.

Втулочный тип CVT использует втулки конденсаторного типа с резьбой. Вариаторы также используются для связи по линиям электропередач и, следовательно, более экономичны.

Емкостные трансформаторы напряжения

2. Внутренние трансформаторы напряжения

Они также доступны в виде однофазных или трехфазных трансформаторов тока литого магнитного типа. Механизм крепления может быть фиксированным или выкатного типа.В ТП этого типа все части первичной обмотки изолированы от земли на номинальную изоляционную способность. Они предназначены для управления реле, измерительными приборами и другими устройствами управления внутри помещений с высокой точностью.

Внутренние трансформаторы напряжения

В зависимости от функции PT или трансформаторы напряжения подразделяются на измерительные трансформаторы напряжения и защитные трансформаторы напряжения.

Ошибки в трансформаторе напряжения

Для идеального трансформатора напряжения напряжение, создаваемое во вторичной обмотке, точно пропорционально первичному напряжению и находится точно в противофазе.Но в реальных ПТ это не так из-за наличия падений напряжения на сопротивлении первичной и вторичной обмотки, а также из-за коэффициента мощности нагрузки на вторичной обмотке. Это приводит к возникновению погрешностей соотношения и фазового угла в трансформаторах напряжения. Дайте нам знать подробно.

Ошибки в трансформаторе напряжения

. Рассмотрим векторную диаграмму трансформатора напряжения, показанную выше,

.

где

Io = ток без нагрузки

Im = составляющая намагничивания тока холостого хода

Iu = ваттная составляющая тока холостого хода

Es и Ep = наведенные напряжения во вторичной и первичной обмотках соответственно

Np и Ns = количество витков в первичной и вторичной обмотках соответственно

Ip и Is = первичный ток и вторичный ток

Rp и Rs = сопротивления первичной и вторичной обмоток соответственно

Xp и Xs = реактивные сопротивления первичной и вторичной обмоток соответственно

β = Ошибка фазового угла

Первичное индуцированное напряжение или ЭДС Ep получают путем вычитания первичного резистивного (IpRp) и реактивного падения (IpXp) из первичного напряжения Vp.Кроме того, напряжение вторичной обмотки Vs получается путем векторного вычитания падения сопротивления вторичной обмотки (IsRs) и падения реактивного сопротивления (IsXs) из ЭДС вторичной обмотки Es. Из-за этих перепадов номинальный коэффициент трансформации трансформатора напряжения не равен фактическому коэффициенту PT, что приводит к ошибке коэффициента.

Ошибка соотношения

Погрешность коэффициента трансформации трансформатора напряжения определяется как отклонение фактического коэффициента трансформации от номинального коэффициента.

Ошибка процентного соотношения = (Kn – R) / R × 100

Где

Kn — номинальный или номинальный коэффициент трансформации, равный

Kn = номинальное первичное напряжение / номинальное вторичное напряжение

Ошибка фазового угла

В идеальном ПТ не должно быть фазового угла между первичным напряжением и обратным вторичным напряжением.Но на практике существует разность фаз между инвертированными Vp и Vs (как мы можем наблюдать на рисунке выше), что приводит к ошибке фазового угла. Он определяется как разность фаз между первичным напряжением и обратным вторичным напряжением.

Чтобы уменьшить эти ошибки, чтобы повысить точность, сконструируйте трансформаторы таким образом, чтобы их обмотки имели соответствующие величины внутреннего сопротивления и реактивного сопротивления. Кроме того, сердечник должен требовать минимальных намагничивающих и сердечниковых составляющих тока возбуждения.

Применение трансформаторов напряжения

  • Электрические системы учета
  • Системы электрической защиты
  • Дистанционная защита фидеров
  • Синхронизация генераторов с сетью
  • Импедансная защита генераторов

Класс трансформаторов напряжения, используемых для измерения, называется измерительным трансформатором напряжения или трансформатором напряжения. С другой стороны, PT, используемые для защиты, называются защитными трансформаторами напряжения.В некоторых случаях трансформаторы напряжения используются как для измерения, так и для защиты, в таких случаях одна вторичная обмотка подключается к измерению, а другая вторичная обмотка используется для защиты.

Конструкция, схема, типы, ошибки и применение

Трансформаторы представляют собой электромагнитные пассивные устройства, работающие по принципу электромагнитной индукции, которая передает электрическую энергию от одной цепи к другой посредством магнитного поля. Он состоит из двух катушек, одна первичная, а другая вторичная.Обе обмотки (катушки) магнитно связаны друг с другом без какого-либо магнитного сердечника и электрически разделены. Трансформатор передает электрическую энергию (напряжение/ток) от одной обмотки к другой обмотке (катушке) посредством взаимной индукции. При преобразовании энергии частота не меняется. Трансформаторы делятся на два типа в зависимости от конструкции сердечника, такие как трансформаторы с сердечником и трансформаторы с оболочкой. Основываясь на преобразовании уровня напряжения и выигрышах, они являются повышающими трансформаторами и понижающими трансформаторами.В цепях переменного тока используются различные типы трансформаторов, такие как силовые трансформаторы, трансформаторы напряжения, трехфазные трансформаторы и автотрансформаторы.


Что такое трансформатор напряжения?

Определение: Трансформаторы напряжения также известны как понижающие трансформаторы напряжения или трансформаторы напряжения или измерительные трансформаторы, в которых напряжение цепи снижается до более низкого напряжения для измерения. Электромагнитное устройство, используемое для преобразования более высокого напряжения цепи в более низкое напряжение, называется трансформатором напряжения.Выход низковольтной цепи можно измерить с помощью вольтметров или ваттметров. Они способны увеличивать или уменьшать уровни напряжения в цепи без изменения ее частоты и обмоток. Принцип работы, конструкция трансформатора напряжения аналогичны силовому трансформатору и обычному трансформатору.

Трансформатор напряжения

Схема цепи трансформатора напряжения

Трансформатор напряжения состоит из первичной обмотки с большим количеством витков и вторичной обмотки с меньшим количеством витков.Высокое входное переменное напряжение подается на первичную обмотку (или подключается к цепи высокого напряжения для измерения). Низкое выходное напряжение измеряется на вторичной обмотке с помощью вольтметра. Две обмотки магнитно связаны друг с другом без какой-либо связи между ними.

Строительство трансформатора напряжения

Схема трансформатора напряжения

Трансформаторы напряжения сконструированы с высоким качеством для работы при низкой плотности потока, низком магнитном токе и минимальной нагрузке.По сравнению с обычным трансформатором в нем используются большие проводники и железный сердечник. Он может быть выполнен в виде сердечника и оболочкового типа для обеспечения максимальной точности. Обычно трансформаторы напряжения с сердечником предпочтительнее для преобразования высокого напряжения в более низкое.

В нем используются коаксиальные обмотки для уменьшения реактивного сопротивления рассеяния. Поскольку трансформаторы напряжения работают при высоком напряжении, первичная обмотка высокого напряжения делится на небольшие секции витков/катушек для снижения стоимости изоляции и уменьшения повреждений.Фазовый сдвиг между входным напряжением и выходным напряжением следует тщательно контролировать, чтобы поддерживать более низкое напряжение при изменении нагрузки. Обмотки покрыты батистом и хлопчатобумажной лентой для снижения стоимости изоляции.

Сепараторы из жесткого волокна

используются для разделения рулонов. Маслонаполненные вводы используются для подключения трансформаторов напряжения высокого напряжения (выше 7кВ) к магистральным линиям. Первичная обмотка трансформатора напряжения имеет большое количество витков, тогда как вторичная обмотка имеет меньшее количество витков.Мультиметр или вольтметр используется для измерения нижнего выходного напряжения.

Работа трансформатора напряжения

Трансформатор напряжения, подключенный к силовой цепи, напряжение которой необходимо измерить, подключается между фазой и землей. Это означает, что первичная обмотка трансформатора напряжения подключена к цепи высокого напряжения, а вторичная обмотка трансформатора подключена к вольтметру. За счет взаимной индукции две обмотки магнитно связаны друг с другом и работают по принципу электромагнитной индукции.

Пониженное напряжение измеряется на вторичной обмотке относительно напряжения на первичной обмотке с помощью мультиметра или вольтметра. Из-за высокого импеданса в трансформаторе напряжения небольшой ток протекает через вторичную обмотку и работает аналогично обычному трансформатору без нагрузки или с малой нагрузкой. Следовательно, эти типы трансформаторов работали в диапазоне напряжений от 50 до 200 ВА.

Согласно общепринятому трансформатору, коэффициент трансформации равен

.

V2 = N1/N2

‘V1’= напряжение первичной обмотки

‘V2’ = напряжение вторичной обмотки

‘N1’= число витков первичной обмотки

‘N2’= число витков вторичной обмотки

Высокое напряжение цепи можно определить с помощью приведенного выше уравнения.

Типы трансформаторов напряжения или потенциала

В зависимости от функции трансформатора напряжения существует два типа:

  • Измерительные трансформаторы напряжения
  • Защита трансформаторов напряжения

Они доступны в однофазном или трехфазном исполнении и работают с высочайшей точностью. Они используются для работы и управления измерительными приборами, реле и другими устройствами. Исходя из конструкции, насчитывается

Электромагнитные трансформаторы напряжения

Они аналогичны первичному трансформатору.l где первичная и вторичная обмотки намотаны на магнитопровод. Он работает на напряжении выше или ниже 130кВ. Первичная обмотка подключена к фазе, а вторичная обмотка подключена к земле. Они используются в измерительных, релейных и высоковольтных цепях.

Емкостные трансформаторы напряжения

Они также известны как емкостные делители напряжения или емкостные трансформаторы напряжения муфтового или проходного типа. Последовательность конденсаторов подключена к первичной обмотке или вторичной обмотке.Измеряется выходное напряжение на вторичной обмотке. Он используется для связи с оператором по линиям электропередач и является более дорогостоящим.

емкостный-потенциальный-трансформатор

Ошибки в трансформаторах напряжения

В первичном трансформаторе выходное напряжение во вторичной обмотке точно пропорционально напряжению на вторичном трансформаторе. В трансформаторах напряжения падение напряжения из-за реактивного сопротивления и сопротивления в первичной и вторичной обмотках, а также коэффициент мощности во вторичной обмотке вызывает ошибки фазового сдвига и ошибки напряжения.

векторная диаграмма

Приведенная выше векторная диаграмма объясняет ошибки в трансформаторах напряжения.

«Is» — вторичный ток

‘Эс’ – ЭДС индукции во вторичной обмотке

‘Vs’ – напряжение на выводах вторичной обмотки

‘Rs’ – сопротивление обмотки вторичной обмотки

‘Xs’ – реактивное сопротивление обмотки вторичной обмотки

«Ip» — первичный ток

‘Эп’ – ЭДС индукции первичной обмотки

‘Vp’ – напряжение на клеммах первичной обмотки

‘Rп’ – сопротивление обмотки первичной обмотки

‘Xp’ – реактивное сопротивление первичной обмотки

«Кт» — передаточное число

«Io» – ток возбуждения

‘Im’ – ток намагничивания Io

‘Iw’ – компонент потерь в сердечнике Io

‘Φm’ – магнитный поток

‘В’- ошибка фазового угла

Индуцированная ЭДС первичного напряжения представляет собой вычитание падения сопротивления и реактивного сопротивления (IpXp, IpRp) из напряжения первичной обмотки Vp.Напряжение падает из-за реактивного сопротивления и сопротивления первичной обмотки.

ЭДС, наведенная в первичке, за счет взаимной индукции трансформируется во вторичную и образует ЭДС наведения во вторичной ЭДС. Выходное напряжение на вторичной обмотке из-за падения ЭДС на сопротивлении и реактивном сопротивлении равно Vs. Выходное напряжение на вторичной обмотке получается путем вычитания падений реактивного сопротивления и сопротивления (IsXs, IsRs) из наведенной ЭДС во вторичной обмотке Es.

В качестве эталона возьмем основной поток.Ток в первичной обмотке Ip получается из векторной суммы тока возбуждения Io и обратного вторичного тока Is, умноженной на 1/Kt. Vp — приложенное первичное напряжение трансформатора напряжения.

Ip = (Io + Is)/Kt

Ошибка соотношения

Если нормальный коэффициент трансформации трансформатора напряжения отличается от фактического коэффициента трансформации трансформатора напряжения из-за падения сопротивления и реактивного сопротивления, возникает ошибка соотношения.

Ошибка напряжения

Если существует разница между идеальным напряжением и фактическим напряжением, возникает ошибка напряжения.Процент ошибки напряжения

[(Vp – Kt Vs)/Vp] x 100

Ошибка фазового угла

При наличии разницы между фазовым углом между первичным напряжением «Vp» и обратным вторичным напряжением возникает ошибка фазового угла.

Причины ошибок

Из-за внутреннего импеданса напряжение в первичной обмотке падает и трансформируется пропорционально коэффициенту трансформации и вторичной обмотке. Точно так же происходит и во вторичной обмотке.

Сокращение ошибок

Погрешности трансформаторов напряжения можно уменьшить или предотвратить за счет повышения точности проектирования, величин реактивного сопротивления и сопротивления первичной и вторичной обмоток, минимального намагничивания сердечника.

Применение трансформаторов напряжения

Приложения

  • Используется в релейных и измерительных цепях
  • Использование в цепях связи по линиям электропередач
  • Используется в системах электрической защиты
  • Используется для защиты питателей
  • Используется для защиты импеданса в генераторах
  • Используется для синхронизации генераторов и фидеров.
  • Используется в качестве защиты трансформаторов напряжения

Часто задаваемые вопросы

1). Что такое потенциальный трансформатор?

Трансформаторы напряжения также известны как понижающие трансформаторы напряжения или трансформаторы напряжения или измерительные трансформаторы, в которых напряжение цепи снижается до более низкого напряжения для измерения.

2). Какие бывают трансформаторы напряжения?

Емкостные трансформаторы напряжения и электромагнитные трансформаторы напряжения

3).Какие бывают ошибки в трансформаторах напряжения?

Ошибки соотношения, ошибки напряжения, ошибки фазового угла

4). Каково назначение трансформатора напряжения?

Для уменьшения более высокого напряжения до более низкого напряжения цепи питания для измерения.

5). Каковы другие формы трансформаторов напряжения?

Понижающий трансформатор или измерительный трансформатор

Следовательно, работа, конструкция, ошибки и применение трансформаторов напряжения обсуждались выше.Назначение трансформатора напряжения состоит в том, чтобы преобразовывать высокое напряжение в низкое. Вот вопрос к вам, «какие преимущества и недостатки потенциальных трансформаторов?»

CVT в электрическом емкостном трансформаторе напряжения CVT

CVT в электрическом емкостном трансформаторе напряжения:

Емкостной трансформатор напряжения

CVT представляет собой понижающий трансформатор, аналогичный трансформатору напряжения, который преобразует высокое напряжение в низкое. Конденсаторные трансформаторы напряжения преобразуют напряжения класса передачи в стандартизированные низкие и легко измеряемые значения, которые используются для измерения, защиты и управления системой высокого напряжения.Обычно в системе высокого напряжения линейное напряжение или ток не могут быть измерены. Поэтому обычно используются измерительные трансформаторы, такие как трансформаторы напряжения и трансформаторы тока. В то же время в линиях сверхвысокого напряжения стоимость трансформатора напряжения высока из-за его изоляции. Для снижения стоимости изоляции вместо стандартного трансформатора напряжения используются емкостные трансформаторы напряжения.

Емкостный трансформатор напряжения (CVT) также называется емкостным трансформатором напряжения.Емкостные трансформаторы напряжения (ТН) применяются на более высоких уровнях напряжения, начиная с 72,5 кВ и выше.

Емкостный трансформатор напряжения (CVT) Принцип работы:

Вариатор

работает по принципу делителя потенциала. Он состоит из двух конденсаторов, образующих делитель напряжения, сетевого дросселя и понижающего трансформатора. Здесь сетевой дроссель используется для компенсации фазового сдвига конденсатора. Значение индуктивностей регулируется. Индуктивность компенсирует падение напряжения, возникающее в трансформаторе из-за уменьшения тока от делителя потенциала.Но на практике компенсация невозможна из-за индуктивных потерь.
[wp_ad_camp_2]

Емкостный трансформатор напряжения, Ref: Siemens

Конденсатор или делитель потенциала помещают на линию, напряжение которой измеряется. Пусть C1 и C2 будут конденсаторами, расположенными поперек линий передачи. Конденсатор C1 ближе к линии передачи, а C2 ближе к земле. Выход делителя напряжения действует как вход понижающего трансформатора.Конденсатор С2, расположенный рядом с землей, имеет большую емкость по сравнению с конденсатором, расположенным рядом с линией передачи. С2 > > С1. Высокое значение емкостей означает, что импеданс этой части делителя потенциала становится низким. Таким образом, низкие напряжения поступают на трансформатор напряжения.

Емкостной трансформатор напряжения Принцип работы

Значение индуктивности можно рассчитать по формуле
[wp_ad_camp_2]

Напряжение на отдельном конденсаторе составляет В 1 , В 2 , а линейное напряжение равно В линии /1.732 =V p , так как трансформатор напряжения подключен через линию к земле.

Следовательно, напряжение на конденсаторе C1 равно, применим правило делителя потенциала.

Напряжение на конденсаторе 2..В 2..

Поскольку напряжение на C1 больше, чем на C2, то есть V2 < V1. Таким образом, значение C1/(C1+C2) мало. Низкое значение напряжения получается от конденсатора С2. Низкое напряжение можно легко понизить с помощью трансформатора напряжения.

Паспортные данные вариатора: C2>>C1

Изображения CVT в 720 кВ:

Емкостный трансформатор напряжения image

Использование трансформаторов напряжения — Continental Control Systems, LLC

Обзор

Счетчики WattNode ® доступны в семи диапазонах напряжения до 600 В переменного тока между фазой и нейтралью, а также модели широкого диапазона, работающие от 100 до 600 В переменного тока. Для рабочего напряжения выше 600 В переменного тока трансформаторы напряжения или напряжения (ПТ или ТН) используются для понижения напряжения до более низкого диапазона, который будет работать со счетчиком WattNode.PT используются для сетей среднего напряжения выше 600 В переменного тока, а также иногда для трехфазных трехпроводных цепей треугольника 575–600 В переменного тока.

WattNode ® для BACnet ® , счетчики LonWorks и Modbus поддерживают коэффициенты PT и могут выполнять внутреннее масштабирование измерений. В более старых моделях и импульсных моделях данные должны масштабироваться извне системой сбора данных.

Если вы используете WattNode ® для измерителя LonWorks ® , мы предлагаем опцию PT, которая добавляет свойство конфигурации UCPTptRatio , которое настраивает отношение внешнего PT, позволяя измерителю автоматически масштабировать напряжение, показания мощности и энергии.

Масштабирование

Добавление трансформаторов напряжения приводит к уменьшению измеренного линейного напряжения на коэффициент PT (скажем, 35:1 для этого примера). Таким образом, напряжение 4200 В переменного тока становится 120 В переменного тока. Поскольку измеритель воспринимает 120 В переменного тока, многие из показаний, которые он сообщает, будут занижены в 35 раз, если только они не будут увеличены в 35 раз.

В частности, следующие величины масштабируются счетчиком или внешне (если применимо для вашего счетчика):

  • Напряжение
  • Мощность — поскольку мощность вычисляется из напряжения и тока.Сюда входят все значения реальной, реактивной и полной мощности.
  • Спрос – это средняя мощность за интервал
  • Энергия – включает все значения реальной, реактивной и полной энергии. При использовании счетчика импульсов умножьте масштабный коэффициент кВтч на коэффициент PT.

PT не влияет на измерения тока, частоты и коэффициента мощности.

Оборудование

CCS поставляет счетчик WattNode с номинальным напряжением до 600 В переменного тока и трансформаторы тока, рассчитанные на использование в цепях с напряжением до 600 В переменного тока.CCS не поставляет трансформаторы напряжения, предохранители или трансформаторы тока, предназначенные для использования в цепях среднего напряжения, поэтому вам потребуется найти других поставщиков этих компонентов.

Трансформаторы тока

Continental Control Systems не продает трансформаторы тока, рассчитанные на использование более 600 В переменного тока, поэтому необходимо использовать трансформаторы тока, рассчитанные на среднее напряжение. Большинство трансформаторов тока среднего напряжения выдают 5 ампер при полном номинальном токе. Например, вторичная обмотка трансформатора тока с соотношением сторон 500:5 будет выдавать 5 ампер, когда 500 ампер протекают через оконное отверстие трансформатора тока (первичная обмотка).Выходной ток 5-амперного трансформатора тока можно измерить с помощью одного из наших трансформаторов тока, чтобы преобразовать выходной сигнал 5-амперного трансформатора тока в сигнал 0,333 В переменного тока. Типичные трансформаторы тока для этого приложения включают:

  • ACTL-0750-005 – Accu-CT ® ТТ с разъемным сердечником
  • СТТ-0300-005 – сплошной (тороидальный) ТТ

Мы называем эту технику совмещением. Счетчики LonWorks (–FT10) показаны на следующих рисунках, но эта схема сопряжения работает с любым типом счетчиков.

При совмещении ТТ иногда бывает трудно определить, в каком направлении должны быть обращены совмещенные ТТ. Так что просто угадайте и установите их все в одном направлении. Если показания мощности отрицательные или светодиоды состояния мигают красным, поменяйте местами ТТ, поменяйте местами черный и белый провода или используйте регистр CtDirections (модели Modbus или объекты InvertCtA, InvertCtB, InvertCtC BACnet). моделей) для эффективного реверсирования CT.

При совместном использовании двух трансформаторов тока (ТТ коэффициента трансформации в сочетании с трансформатором тока с выходом напряжения) используйте номинальный ток трансформатора коэффициента трансформации в качестве значения номинального тока полной шкалы для измерителя WattNode.Например, если ТТ среднего напряжения имеет коэффициент трансформации 500:5, используйте 500 в качестве полного номинального тока ТТ.

Цепи трансформатора напряжения

В этом разделе описываются наиболее распространенные типы услуг и PT-каналы. В нем приведены рекомендуемые схемы подключения и информация об измерениях. В большинстве случаев PT используются с цепями среднего напряжения в диапазоне от 2400 В до 35 000 В переменного тока, поэтому здесь будут показаны примеры среднего напряжения. Те же схемы могут также использоваться для трансформаторов тока низкого или высокого напряжения.

Трехпроводная служба Delta

Многие услуги среднего напряжения представляют собой услуги по схеме треугольника с тремя проводами без нейтрального проводника. В них используется одна из следующих схем заземления:

  • Плавающий: Во многих случаях трансформаторы с обмоткой треугольником остаются незаземленными. Это имеет то преимущество, что допускает замыкание на землю на одной из фаз из-за срабатывания выключателя и прерывания обслуживания.

Рис. 1. Трансформатор сети: плавающий переход «треугольник-треугольник»

  • Угловое заземление: Один угол, обычно фаза B, заземлен.

Рис. 2. Сетевой трансформатор: «треугольник-треугольник» с угловым заземлением

  • Центральное заземление: В этой конфигурации одна обмотка имеет отвод от центра, а центральная точка заземлена.
  • Другое: Возможны и другие варианты (хотя и редко) и включают резистивное заземление и индуктивное заземление.

Все перечисленные выше конфигурации заземления (включая плавающие) можно контролировать, как показано на Рис. 3 ниже.При этом могут использоваться двух- или трехэлементные PT. Третий элемент PT является избыточным (ненужным) для данной конфигурации и показан на рисунке серым цветом. В результате заземления выхода фазы B PT измеритель WattNode будет сообщать о напряжении, токе, мощности и энергии только для двух фаз: фазы A и фазы C.

Теорема Блонделя объясняет, что результаты суммирования ( PowerSum и EnergySum ) точны для этой конфигурации. Однако сообщаемая мощность, реактивная мощность и коэффициент мощности для двух отдельных фаз могут оказаться несбалансированными, даже если фактическая нагрузка сбалансирована, поэтому в этой конфигурации имеют значение только суммы мощности и энергии.

Для моделей WattNode, которые не поддерживают схемы треугольника с междуфазным напряжением 120 В переменного тока, необходимо подключить счетчик к нейтрали. Поэтому мы рекомендуем использовать фазу B в качестве эталона и соединить ее с землей и нейтралью. Это приведет к нулевым показаниям счетчика для фазы B.

Обратите внимание, , первичные обмотки PT контролируют межфазные напряжения среднего напряжения , поэтому выберите коэффициент трансформации PT на основе линейных напряжений.

Рис. 3: Контроль цепи треугольника

Четырехпроводная схема соединения звездой

Это сеть среднего напряжения с нулевым проводом.Вспомогательный трансформатор может быть треугольником-звездой (показан ниже) или звездой-звездой.

Рис. 4. Сетевой трансформатор: треугольник-звезда

Четырехпроводное подключение по схеме «звезда» контролируется трехэлементной конфигурацией СТ, показанной на Рис. 5 ниже. Измеритель обеспечивает пофазные показания напряжения, тока, мощности и энергии, масштабированные в соответствии с измерениями среднего напряжения.

В этой конфигурации первичный и вторичный PT подключены звездой.Если бы любая сторона ПТ была подключена треугольником, это вызвало бы фазовый сдвиг напряжения на 30° и неправильные показания.

Примечание : первичные обмотки PT контролируют средневольтные напряжения между фазой и нейтралью , а не междуфазные напряжения. Поэтому будьте осторожны, чтобы выбрать правильное соотношение PT. Например, если цепь среднего напряжения 4160/2400Y (2400 В переменного тока между фазой и нейтралью), вам потребуется коэффициент трансформации 20:1, чтобы снизить напряжение до 120 В переменного тока.

Рис. 5. Контроль четырехпроводной схемы «звезда» с нейтралью

Трехпроводная схема соединения звездой (без нейтрали)

То же, что и четырехпроводная схема «звезда», за исключением того, что нейтральный провод не выводится на нагрузку.V A на землю, V B на землю и V C на землю почти равны. Потенциал земли такой же, как у нейтрали, если бы использовалась нейтраль.

Рис. 6. Трансформатор сети: треугольник-звезда без нейтрали

Трехпроводное подключение по схеме «звезда» можно контролировать с помощью двух различных конфигураций СТ.

  • Двухэлементный программируемый терминал: См. Рис. 3: Контроль схемы треугольника .
  • Трехэлементный ТП (выход звезда): Это предпочтительная конфигурация ТП, так как счетчик обеспечивает пофазные показания напряжения, тока, мощности и энергии для всех трех фаз.
В этой конфигурации первичные и вторичные обмотки СТ подключаются звездой. Если бы одна сторона ПТ была подключена по схеме треугольника, это вызвало бы фазовый сдвиг напряжения на 30° и неправильные показания.

Рис. 7. Контроль трехпроводной схемы «звезда» без нейтрали

Примечание , первичные обмотки PT контролируют средневольтные напряжения фаза-земля , , а не напряжения между фазами.Поэтому обязательно выберите правильное соотношение PT. Например, если цепь среднего напряжения представляет собой треугольник с линейным напряжением 4160 В переменного тока, то напряжения между линией и землей будут равны 2400 В переменного тока, и для понижения до 120 В переменного тока потребуется коэффициент трансформации 20:1.

Не используйте схему Рисунок 7 , если питание среднего напряжения не осуществляется от распределительного трансформатора со вторичной обмоткой, соединенной звездой, поскольку первичные напряжения PT могут быть неопределенными или несогласованными.

Настройка соотношения PT

Трансформаторы напряжения преобразуют среднее (или высокое) напряжение сети в более низкое напряжение, совместимое со счетчиками WattNode.PT описываются понижающим коэффициентом, как показано в следующей таблице общих коэффициентов.

PT Первичный
Напряжение
Вторичное напряжение PT
(фаза-нейтраль)
Pri:Sec = коэффициент PT
2400 120 2400:120 = 20
4200 120 4200:120 = 35
4800 120 4800:120 = 40
7200 120 7200:120 = 60
8400 120 8400:120 = 70
12000 120 12000:120 = 100
14400 120 14400:120 = 120

Значения PT Ratio представляют собой просто отношение первичного напряжения к вторичному напряжению.Например, 4200 / 120 = 35. В редких случаях также можно использовать обратный PT для повышения более низкого напряжения, например, с 12 В переменного тока до 120 В переменного тока, чтобы позволить измерителю WattNode контролировать потребление энергии 12 или 24 В переменного тока. Это приведет к коэффициенту PT, например, 0,1 (12 В переменного тока к 120 В переменного тока) или 0,2 (24 В переменного тока к 120 В переменного тока). В Соединенных Штатах и ​​Канаде большинство трансформаторов тока имеют вторичное напряжение 120 В переменного тока, поэтому мы исходили из этого предположения для данного дополнения. Если ваш программируемый терминал имеет другое вторичное напряжение, вам необходимо убедиться, что номинальное напряжение измерителя WattNode соответствует вторичному напряжению.В следующей таблице показаны некоторые возможные вторичные напряжения PT и соответствующие модели WattNode, которые вы могли бы использовать.

Вторичное напряжение PT
(линейное)
Вторичное напряжение PT
(фаза-нейтраль)
WattNode Модель
120 69 Не поддерживается
208 120 ВНК-3Y-208-FT10
230 132 ВНК-3Y-208-FT10
400 230 ВНК-3Y-400-FT10

Примечание: Поскольку CCS не предлагает модели с блоком питания, который может работать от линейного напряжения 120 В переменного тока или линейного напряжения 69 В переменного тока, может потребоваться привязать одно выходное напряжение PT к нейтраль и земля, как показано на рис. 3 .

WattNode для LonWorks — опция PT

Если у вас есть или вы заказываете WattNode для LonWorks с опцией PT, вы можете указать коэффициент PT, чтобы счетчик автоматически масштабировал значения напряжения, мощности и энергии.

Как только вы определили правильное соотношение PT, запрограммируйте его в UCPTptRatio с помощью LonMaker ® , WattNode LNS ® Plug-In или другого инструмента LonWorks. UCPTptRatio ограничен диапазоном 0.от 05 до 300. Если вы попытаетесь настроить значение меньше 0,05 или больше 300, счетчик вернется к коэффициенту PT, равному 1,0 (фактически без PT).

Если вы знаете коэффициент PT на момент заказа расходомера, вы можете указать коэффициент как часть опции, чтобы коэффициент был предварительно запрограммирован на заводе. Например, для ПТ с соотношением сторон 4200:120 вы должны заказать следующее:

WNC-3Y-208-FT10 Опция PT=35

Значение, следующее за ‘PT=’, должно быть отношением в виде одного числа.Не указывайте первичное напряжение или два числа, разделенные двоеточием.

Если при заказе расходомера вы не знаете отношение PT, добавьте к модели « Доп. PT ». Измеритель поставляется с коэффициентом PT, установленным на 1,0, и его необходимо настроить на месте.

Модуль Modbus

WattNode

Для расходомера Modbus WattNode отсутствует опция PT . Тем не менее, вы все равно можете подключить счетчик с трансформаторами напряжения. Вам просто нужно масштабировать значения напряжения, мощности и энергии после того, как вы считываете их со счетчика.Коэффициент тока и мощности не нужно масштабировать с помощью коэффициента PT. Например:

Чтение WattNode Соотношение PT Масштабированное значение
121,3 В переменного тока 35 4245,5 В переменного тока
4500 Вт 35 157 500 Вт (157,5 кВт)
100 кВтч 35 3500 кВтч

WattNode Pulse

Опция PT недоступна для измерителя импульсов WattNode.Тем не менее, вы все равно можете подключить счетчик с трансформаторами напряжения. Вам просто нужно будет настроить коэффициенты масштабирования на коэффициент PT. Например:

Импульсов на
киловатт-час
Соотношение PT Масштабированные импульсы
на киловатт-час
400 35 400 / 35 = 11,429
100 35 100/35 = 2,857
Ватт-часы
на импульс
Соотношение PT Масштабированные ватт-часы
на импульс
2.5 35 2,5 * 35 = 87,5
10 35 10 * 35 = 350,0

Примечания

Переключение энергии

Модели WattNode для LonWorks и WattNode Modbus имеют внутреннюю точку переключения энергии 100 ГВтч (100 000 000 кВтч). Когда энергия достигает точки переворота, она сбрасывается до нуля (как одометр скатывается к нулю). Как правило, для достижения этой точки пролонгации требуются годы, но с опцией PT пролонгации могут происходить намного чаще.

Например, в крайнем случае, при максимальном коэффициенте трансформации 300, трансформаторах тока 5000 А и очень высокой продолжительной нагрузке 75% от максимальной, энергия может достигать 100 ГВтч всего за 30 дней.

Более реалистичным примером может быть соотношение PT 60 (7200 В переменного тока) и трансформаторы тока 2000 ампер, что приводит к пролонгации приблизительно один раз в год.

PT Бремя

Измеритель WattNode будет питаться от вторичной обмотки PT, поэтому вам нужно будет выбрать PT с достаточно высокой номинальной нагрузкой.Модели WattNode потребляют от 2 до 4 ВА при коэффициенте мощности (PF) от 0,6 до 0,8, поэтому им требуется трансформатор напряжения, рассчитанный на эту нагрузку.

Существуют стандартные буквенные коды IEEE/ANSI C57.13 для системных терминалов, рассчитанных на различные нагрузки. Для нестандартных ПТ уточните у производителя.

  • Вт: 12,5 ВА при 0,10 коэффициента мощности. Измерители WattNode потребляют намного меньше 12,5 ВА, но коэффициент мощности измерителя намного выше 0,10, что может повлиять на точность PT.
  • X: 25 ВА при 0,70 коэффициента мощности. Это может легко обеспечить метр WattNode.
  • М: 35 ВА при 0,20 коэффициента мощности. Измерители WattNode потребляют намного меньше 35 ВА, но коэффициент мощности измерителя выше 0,20, что может повлиять на точность PT.
  • Y: 75 ВА при 0,85 коэффициента мощности. Это может легко обеспечить метр WattNode.
  • Z: 200 ВА при коэффициенте мощности 0,85. Это может легко обеспечить метр WattNode.

Ключевые слова: ПТ, ПТ, ТН, ТН, ТН, ТН, ТН

См. также

Преобразователь напряжения — классификация, принцип работы, ошибки, применение

Преобразователь напряжения, который представляет собой трансформатор напряжения, понижающий напряжение высоковольтных линий электропередач.В этой статье мы обсудим, что такое трансформатор напряжения (также известный как трансформатор напряжения), его классификацию, принцип работы, ошибки, области применения, преимущества и недостатки.

Что такое трансформатор напряжения

Трансформатор напряжения — это измерительный трансформатор, который используется для измерения и преобразования напряжения с более высоким значением в более низкое. По мере увеличения напряжения в игру вступает Преобразователь Потенциала, где они доводят значение напряжения до безопасного предела. Это можно измерить с помощью таких инструментов, как вольтметр или ваттметр и так далее.

Рис. 1 – Знакомство с трансформатором напряжения

На рис. 2 ниже показана принципиальная схема трансформатора напряжения. Этот тип трансформатора всегда подключается параллельно линии передачи, а вторичная обмотка ниже первичной обмотки. Их характеристики, эквивалентная схема и векторные диаграммы аналогичны характеристикам силового трансформатора.

Рис. 2 — Привязка потенциального трансформатора

Классификация потенциальных трансформаторов

Потенциальные трансформаторы могут быть классифицированы на основе двух аспектов:

  • Функция трансформатора
  • Строительство трансформатора

классификация В зависимости от функции трансформатора напряжения

В зависимости от функции трансформаторы напряжения можно разделить на два типа.Это:

  • Измерительный трансформатор напряжения
  • Защитный трансформатор напряжения
Измерительный трансформатор напряжения

Измерительный трансформатор напряжения используется для измерения напряжения с помощью измерительных устройств. или однофазный трансформатор.

Защитный трансформатор напряжения

Защитный трансформатор напряжения защищает линию от перенапряжения, они также работают с точностью и встречаются в трехфазных или однофазных трансформаторах.

Рис. 3 – Типы трансформаторов напряжения

Классификация на основе конструкции трансформаторов напряжения

На основе конструкции трансформаторы напряжения можно разделить на два типа. Это:

  • Трансформатор электромагнитного потенциала
  • Трансформатор емкостного потенциала
Трансформатор электромагнитного потенциала

Эти трансформаторы имеют сходство с первичными трансформаторами, в которых обе обмотки, первичная и вторичная, намотаны на магнитный сердечник.Эти Трансформаторы обычно используются в реле, счетчике и цепях высокого напряжения. В этом типе трансформатора первичная обмотка соединена с фазой, а вторичная обмотка находится в контакте с землей.

Емкостной трансформатор напряжения

Эти трансформаторы также известны как тип связи, делители напряжения или проходные типы. Конденсаторы намотаны либо на первичную, либо на вторичную обмотку, при этом напряжение измеряется на вторичной обмотке. Этот трансформатор дорог и используется для связи несущей линии электропередач.

Как работает трансформатор напряжения

Этот тип трансформатора помогает поддерживать частоту напряжения от высокого напряжения до требуемой частоты и обеспечивает показания для измерений, необходимых для приборов. Это помогает распределять необходимое количество напряжения по цепи и поддерживать баланс.

Принцип работы трансформатора основан на эффективной передаче электрической энергии с помощью магнитной индукции из одной цепи в другую.При питании одной обмотки трансформатора от источника переменного тока (АС) в сердечнике трансформатора устанавливается переменное магнитное поле.

Рис. 4 – Схема работы трансформатора напряжения

Поскольку вторая обмотка находится вокруг того же сердечника, напряжение индуцируется магнитным полем. Это приводит к протеканию тока в цепи, которая подключена к клеммам вторичной обмотки. Следовательно, катушки называются магнитно связанными, но электрически изолированными друг от друга.

Мы можем рассчитать напряжение на первичной обмотке из уравнения соотношения витков:

Где;

N P = количество витков в первичной обмотке

N S = количество витков во вторичной обмотке

В P = напряжение на первичной обмотке

В S = 0 ошибок на вторичной обмотке Трансформатор напряжения

В этом типе трансформатора наблюдается постоянное падение сопротивления первичной и вторичной обмотки.Есть еще фактор энергетической нагрузки на вторичку. Это является причиной возникновения ошибок в преобразователях потенциала. Существует два типа ошибок:

  • Ошибка отношения
  • Ошибка фазового угла

Ошибка отношения

Отклонение фактического коэффициента преобразования от номинального отношения называется ошибкой отношения. Это объясняется приведенной ниже формулой:

Ошибка фазового угла

Ошибка фазового угла возникает, когда существует разность фаз между Vp и Vs, инвертированными.Он также известен как разность фаз между обратным вторичным напряжением и первичным напряжением.

Рис. 5 – Приблизительный метод выражения погрешности фазового угла

Для повышения эффективности и точности уменьшение этих погрешностей должно быть разработано таким образом, чтобы обмотка трансформатора имела соответствующую величину реактивной способности и сопротивление. Также требование к сердечнику должно иметь минимальную намагничивающую и составляющую сердечника потери существующего тока.

Ошибка фазового угла считается положительной, если вектор обратного тока опережает вектор основного тока, в противном случае он считается отрицательным. Ошибка фазового угла задается уравнением:

Применение трансформаторов напряжения

Приложения включают:

  • Они используются в системе учета электроэнергии.
  • Они широко используются в системе электрозащиты в качестве автоматических выключателей.
  • Используются для синхронизации генераторов с сетями.
  • Они также используются в реле защиты.

Преимущества трансформаторов напряжения

Преимущества перечислены ниже:

  • Вольтметр и амперметр могут быть подключены для измерения высокого напряжения и тока соответственно.
  • Независимо от измерения напряжения или тока, номинальное значение счетчика нижнего диапазона можно зафиксировать с помощью преобразователя напряжения.
  • Работа этих трансформаторов используется для работы многих типов защитных устройств, таких как контрольные лампы и реле.
  • Один трансформатор можно использовать для контроля нескольких приборов.

Недостатки трансформаторов напряжения

Благодаря эффективности прибора недостатков не так много. Единственный его недостаток заключается в том, что этот прибор ограничен только цепями переменного тока и не может применяться к цепям постоянного тока.

  Читайте также:
Автоматический выключатель - как он работает, типы, области применения и преимущества
Коэффициент мощности - треугольник мощности, типы, PFC, приложения, преимущества
Что такое предохранитель — символы, характеристики, типы, области применения и преимущества  

Трансформатор напряжения: определение, принцип действия и применение

напряжение цепи падает до более низкого напряжения для обнаружения.Электромагнитный прибор, применяемый для преобразования большего напряжения сети в меньшее напряжение, известен как трансформатор напряжения. Выход низковольтной сети можно измерить с помощью ваттметров или вольтметров. Они способны уменьшать или увеличивать номинальное напряжение цепи без изменения ее обмоток и частоты. Принцип работы и конструкция трансформатора напряжения такие же, как у обычного и силового трансформатора.

Что такое трансформатор напряжения?

Трансформаторы — это пассивные электромагнитные приборы, работающие по принципу электромагнитной индукции, передающие электрическую энергию от одной цепи к другой посредством магнитного поля.Включает в себя две катушки; одна — первичная секция, а другая — вторичная катушка. Обе катушки (обмотки) магнитно объединены без какой-либо магнитной части и электрически разделены.

Трансформатор передает электричество (ток/напряжение) с одной обмотки на другую катушку (катушку) с помощью взаимной индукции. При преобразовании энергии не происходит изменения частоты. Трансформаторы делятся на два класса в зависимости от конструкции сердечника, таких как типы сердечника и типы оболочки.Они также подразделяются на повышающие и понижающие трансформаторы в зависимости от преобразования номинального напряжения и выигрыша. Существуют различные формы трансформаторов, применяемых в сетях переменного тока, таких как трансформаторы напряжения, силовые трансформаторы, автотрансформаторы и трехфазные трансформаторы. В этом посте мы полностью обсудим потенциальные трансформаторы.

Подробнее о Linquip

Типы трансформаторов: статья о том, чем отличаются трансформаторы по конструкции и дизайну

Определение

Трансформатор напряжения можно определить как прибор, используемый для передачи напряжения от более высокого значения к более низкому выходному значению.Этот трансформатор понижает напряжение до безопасного предельного значения, которое можно легко измерить с помощью обычного низковольтного прибора, такого как вольтметр, ваттметр, счетчик ватт-часов и т. д.

Принципиальная схема

Трансформатор напряжения содержит первичную обмотку с большим количеством витков и вторичную часть с меньшим количеством витков. Большое входное переменное напряжение подается на первичную часть (или подключается к сети высокого напряжения для измерения).Более низкое выходное напряжение можно получить через вторичную сторону с помощью вольтметра. Две обмотки магнитно соединены друг с другом без какой-либо связи между ними. Схема трансформатора напряжения

(Ссылка: elprocus.com ) Трансформаторы напряжения

производятся с высоким качеством для работы при низком магнитном токе, низкой плотности потока и минимальной нагрузке. По сравнению с обычным типом, в нем используются большие проводники и железный центр. Он может быть выполнен в виде оболочкового и сердечникового типа для достижения максимальной точности.Как правило, трансформаторы напряжения с сердечником подходят для передачи высокого напряжения на нижний выход.

В нем используются коаксиальные секции для уменьшения реактивного сопротивления рассеяния. Поскольку типы потенциалов выполняются при высоких напряжениях, первичная часть высокого напряжения делится на небольшие части катушек / витков, чтобы уменьшить стоимость изоляции и проблемы. Фазовый сдвиг между выходным напряжением и входным напряжением должен точно контролироваться, чтобы поддерживать более низкое напряжение при изменении нагрузки.Обмотки покрыты батистом и хлопчатобумажной лентой для снижения стоимости изоляции.

Сепараторы из жесткого волокна применяются для покрытия рулонов. Маслонаполненные вводы также используются для передачи высоковольтных выходов (выше 7 кВ) на основные линии. Первичная часть трансформатора напряжения имеет большое количество витков, а вторичная часть — меньшее количество витков. Вольтметр или мультиметр используются для определения более низкого выходного напряжения.

Конструкция

Трансформатор напряжения имеет высококачественный сердечник, работающий с низким магнитным потоком, поэтому ток намагничивания мал.Клеммы трансформатора должны быть сконструированы таким образом, чтобы изменение номинального напряжения с нагрузкой было минимальным, а фазовый сдвиг между выходным и входным напряжением также был минимальным.

Первичная часть имеет большое количество витков, а вторичная их гораздо меньше. Коаксиальное расположение применено в трансформаторе напряжения для уменьшения реактивного сопротивления рассеяния. Стоимость изоляции также снижается за счет разделения первичной части на отдельные части, что позволяет минимизировать изоляцию между слоями.

Соединение

Трансформатор напряжения устанавливается параллельно цепи. Первичная часть устройства подключается непосредственно к электросети, напряжение в которой следует контролировать. Вторичные клеммы системы подключены к измерительному прибору, такому как ваттметр, вольтметр и т. Д. Вторичная часть трансформатора напряжения магнитно объединена через магнитную сеть первичных обмоток.

Подключение трансформатора напряжения (Каталог: CircuitGlobe.com )

Основной вывод устройства рассчитан на напряжение от 400В до нескольких тысяч вольт, а вторичный часто рассчитан на 400В. Отношение первичного напряжения к вторичному известно как «коэффициент трансформации или коэффициент трансформации».

Типы трансформаторов напряжения

Трансформаторы напряжения в основном подразделяются на два типа, т. е. обычные формы обмотки (электромагнитная форма) и типы потенциала напряжения конденсатора.

Трансформатор напряжения с обычной обмоткой

Обычная форма с обмоткой очень дорога из-за требований к изоляции.

Конденсаторный преобразователь напряжения

Конденсаторный потенциал представляет собой соединение емкостного делителя потенциала и магнитной части с относительно небольшим коэффициентом. Принципиальная схема типов конденсаторов представлена ​​на рисунке ниже. Стек конденсаторов высокого напряжения от делителя потенциала, конденсаторы двух сторон становятся C 1 и C 2 , а Z является нагрузкой. Схема трансформатора напряжения конденсатора

(ссылка: CircuitGlobe.com )

Напряжение, подаваемое на первичную часть промежуточного трансформатора, обычно порядка 10 кВ. Как промежуточный трансформатор, так и делитель напряжения имеют характеристики и требования к изоляции, соответствующие экономичной конструкции.

Промежуточный трансформатор должен иметь очень низкую погрешность коэффициента трансформации, а фазовый угол должен обеспечивать удовлетворительную работу всего комплекта. Значение вторичного терминала определяется формулой, представленной ниже.

 

{V}_{2}={V}_{1}\times \frac{{C}_{1}}{{C}_{1}+{C}_{2}}

 

Трансформатор напряжения Принцип работы

Трансформатор напряжения, подключенный к сети электропитания, напряжение которой должно измеряться, подключается между землей и фазой. Это означает, что первичная часть трансформатора напряжения подключена к сети высокого напряжения, а вторичная часть трансформатора подключена к мультиметру. Из-за взаимной индукции две стороны магнитно соединяются друг с другом и действуют по принципу электромагнитной индукции.

С помощью вольтметра определяется пониженное напряжение на вторичной стороне по отношению к напряжению в первичной части. Из-за большого импеданса в системе небольшой ток проходит через вторичную сторону и работает аналогично обычному трансформатору без мощности или с малой мощностью. Следовательно, такие трансформаторы работают при уровне напряжения от 50 до 200 ВА. Щелкните здесь, чтобы узнать больше о принципе действия трансформатора напряжения.

На основе условного преобразователя коэффициент трансформации равен

 

{V}_{2}={V}_{1}\times \frac{{N}_{2}}{{N}_{ 1}}

 

Где «В 1 » — напряжение первичной обмотки, «В 2 » — напряжение вторичной обмотки, «N 1 » — число витков в первичной обмотке. сечение, а «N 2 » — количество витков на вторичной стороне.Высокое напряжение сети можно определить по приведенной выше формуле.

Классификация трансформаторов напряжения

Трансформаторы напряжения можно разделить на следующие формы в зависимости от их функции.

  • Измерительные трансформаторы напряжения
  • Защитные трансформаторы напряжения
  • Электромагнитные трансформаторы напряжения
  • Емкостные трансформаторы напряжения

Защитные трансформаторы напряжения

Они используются для выполнения и контроля измерительных приборов, реле и других устройств.

Электромагнитные трансформаторы напряжения

Они аналогичны первичному трансформатору, в котором первичная и вторичная части намотаны на магнитный центр. Он работает на основе значения выше или ниже 130 кВ. Первичная часть определяется исходя из фазы, а вторичная часть подключается к земле. Применяются в релейных, учетных и высоковольтных сетях.

Емкостные трансформаторы напряжения

Они также представлены как емкостные трансформаторы напряжения проходного или муфтового типа или емкостные делители напряжения. Последовательное расположение конденсаторов прикреплено к первичной или вторичной сторонам. Выходное значение через вторичную обмотку определяется. Он используется для целей связи с силовым кабелем, а также является более дорогостоящим.

Емкостный трансформатор напряжения (Ссылка: elprocus.com )

Ошибки в трансформаторах напряжения

В первичных приборах выходное значение на вторичной стороне точно связано со значением вторичного трансформатора.Падение напряжения из-за сопротивления и реактивного сопротивления в первичной и вторичной обмотках в трансформаторах напряжения, а также коэффициент мощности на вторичной обмотке приводит к ошибкам фазового сдвига и ошибкам напряжения.

Погрешности соотношения и фазового угла трансформатора напряжения

Первичное и вторичное значения точно связаны с первичным напряжением в идеальном трансформаторе напряжения и точно противофазны. Но это не может быть получено фактически из-за уменьшения первичного и вторичного напряжения.Поэтому в систему вводится как первичная, так и вторичная ценность.

Ошибка соотношения напряжений

Погрешность соотношения напряжений может быть оценена относительно измеренного напряжения и получена по формуле, представленной ниже:

 

Ratio_{Error}=\frac{{K}_{t }{I}_{s}-{I}_{p}}{{I}_{p}}

 

где K t – номинальное соотношение, т. е. отношение номинальной первичной стоимости и расчетное вторичное значение. Если есть разница между полным напряжением и фактическим напряжением, возникает ошибка напряжения.Процент погрешности напряжения также можно получить по следующей формуле:

 

Voltage_{Error}=\frac{{V}_{p}-{K}_{t}{V}_{s}}{{ V}_{p}}\times 100

 

Ошибка фазового угла

Ошибка фазового угла — это проблема между напряжением вторичной части, которое точно находится в противофазе по фазе с напряжением первичной части. Увеличение количества устройств в реле, присоединенных к вторичной стороне трансформатора напряжения, приведет к увеличению ошибок в трансформаторах напряжения.

Если существует основная разница между фазовым углом первичного значения ‘V p ’ и обратным вторичным значением, возникает ошибка фазового угла.

Нагрузка трансформатора напряжения

Нагрузка – это общая внешняя вольт-амперная мощность на вторичной секции при номинальном напряжении. Номинальная нагрузка трансформатора напряжения представляет собой нагрузку в ВА, которую не следует увеличивать, если устройство работает с номинальной точностью. Номинальная нагрузка указана на заводской табличке.

Максимальная или предельная нагрузка – это наибольшая мощность ВА, при которой практический трансформатор будет постоянно работать без перегрева своих частей за пределы допустимого диапазона. Эта нагрузка в несколько раз превышает расчетную нагрузку.

Если стандартный коэффициент трансформации трансформатора напряжения отличается от практического коэффициента устройства из-за падения сопротивления и реактивного сопротивления, возникает эта ошибка.

Причины ошибок

Из-за внутреннего импеданса напряжение уменьшается в первичной части и передается пропорционально его коэффициенту крутки и вторичной части.Аналогично, то же самое происходит и на вторичной стороне.

Снижение погрешностей

Погрешности трансформаторов напряжения можно уменьшить или предотвратить за счет повышения точности проектирования, величин сопротивления и реактивного сопротивления первичной и вторичной сторон и минимального намагничивания сердечника.

Векторная диаграмма трансформатора напряжения

Векторная диаграмма трансформатора напряжения представлена ​​на рисунке ниже.

Потенциальная трансформаторная фасорная диаграмма (ссылка: Crushglobe.com )

где

  • ES — вторичные индуцированные EMF
  • — вторичный ток
  • XS — вторичная обмотка реактирования
  • RS — вторичное сопротивление намотки
  • VS — вторичный напряжение на клеммах
  • Vp – напряжение на клеммах первичной обмотки
  • Ip – ток первичной обмотки
  • Ep – ЭДС первичной обмотки
  • Xp – реактивное сопротивление первичной обмотки
  • Rp – сопротивление первичной обмотки
  • Kt – коэффициент трансформации Io
  • Im –9011 намагничивающая составляющая
  • Io – ток возбуждения
  • Iw – составляющая потерь в сердечнике Io
  • Β – погрешность фазового угла
  • Φm – основной поток

Основной поток считается опорным.Первичная величина представляет собой векторную сумму тока возбуждения Io, а вторичная величина тока, идентичная вторичной величине реверсирования, улучшена на коэффициент 1/kt в приборном трансформаторе. Vp — это напряжение, подаваемое на первичную сторону трансформатора напряжения.

 

{I}_{P}=\frac{{I}_{O}+{I}_{S}}{{K}_{t}}

 

Напряжение снижается в зависимости от сопротивления и реактивного сопротивления первичной части из-за первичного тока, которые можно получить с помощью IpRp и IpXp.Когда снижение напряжения вычитается из первичного значения трансформатора напряжения, на клеммах появляется первично создаваемая ЭДС (электродвижущая сила).

Эта основная ЭДС устройства изменится на вторичную сторону за счет эффекта взаимной индукции и преобразуется во вторичную ЭДС (ЭДС). Эта ЭДС уменьшится за счет реактивного сопротивления и сопротивления вторичной стороны, а результирующий выходной сигнал появится через напряжение вторичной клеммы и выражается через Vs.

Полученная ЭДС первичного напряжения представляет собой вычитание падений реактивного сопротивления и сопротивления (IpXp, IpRp) из первичного напряжения (Vp). Напряжение уменьшается из-за сопротивления и реактивного сопротивления первичной обмотки.

ЭДС, создаваемая в первичной обмотке, передается во вторичную сторону за счет взаимной индукции и создает ЭДС во вторичной обмотке (Es). Выходное напряжение через вторичную обмотку из-за уменьшения ЭДС реактивным сопротивлением и сопротивлением равно Vs. Выходное значение на вторичной стороне получается путем вычитания падения сопротивления и реактивного сопротивления (IsRs, IsXs) из создаваемой ЭДС во вторичной обмотке (Es).

Применение трансформатора напряжения

Ниже перечислены области применения трансформатора напряжения:

  • Используется в измерительных и релейных цепях
  • Используется в сетях передачи данных
  • Используется в электрических устройствах защиты

    6 Используется для 9 защита полного сопротивления в различных приложениях, таких как генераторы
  • Используется для защиты фидеров
  • Используется в качестве защиты трансформаторов напряжения
  • Используется для синхронизации фидеров и генераторов

Преимущества трансформатора напряжения

Преимущества трансформатора напряжения приведены ниже:

  • Амперметр и вольтметр могут быть подключены для контроля высокого тока и напряжения соответственно.
  • Независимо от измерения напряжения или тока, уровень измерителя нижнего диапазона можно настроить с помощью преобразователя напряжения.
  • Работа этих приборов используется для работы во многих формах защитных устройств, таких как реле и контрольные лампы.
  • Один трансформатор напряжения может использоваться для управления несколькими приборами.

Недостатки трансформатора напряжения

Из-за эффективности устройства недостатков не так много.Основным недостатком трансформатора напряжения является то, что эта конфигурация ограничена только сетями переменного тока и не может использоваться в цепях постоянного тока.

Заключение

Трансформаторы напряжения в основном используются в системе релейной защиты, так как потенциальные обмотки защитного устройства не подключаются напрямую к сети в случае высокого напряжения. В результате необходимо понизить входное напряжение, а также изолировать систему защиты от первичной сети.

(PDF) Работа трансформатора напряжения в связи с качеством электроэнергии

PRZEGL D ELEKTROTECHNICZNY, ISSN 0033-2097, R. 84 NR 11/2008 203

Micha KACZMAREK, Artur SZCZ!SNY

Lodz Технический университет, Польша

Работа трансформатора напряжения в связи

с качеством электроэнергии

Аннотация. Кондуктивные помехи в питающем напряжении могут повлиять на среднеквадратичное значение напряжения и форму кривой напряжения в сети

, что отразится на ухудшении качества электроэнергии.Предметом статьи является обсуждение результатов лабораторных исследований передачи

кондуктивных помех с первичной обмотки трансформатора напряжения на вторичную и обратно.

Стрещене. Zak ócenia przewodzone w napi!ciu zasilaj»cym mog» wp yn»# na warto$# skuteczn» tego napi!cia oraz kszta t krzywej jego

przebiegu, co mo%e powodowa# pogorszenie jako$ci energii elektrycznej dostarczanej do odbiornik oraz uk adów zabezpiecze&.Przedmiotem

Artyku u S «Wyniki Bada & Laboratoryjnych Zjawiska przenoszenia przez przek adniki Napi! Ciowe Zak Oce & Przewodzonych Z ICH Obwodów Pierwotnych

Do Obwodów Wtórnych I Odwrotnie. (ПРЕЗЕК АДНИК НАПИ!

Sowa kluczowe: przek adnik napiciowy, jako»# energii elektrycznej, zakócenia przewodzone.

Ключевые слова: трансформатор напряжения, качество электроэнергии, кондуктивные помехи.

Введение

Один из важнейших показателей состояния

электроэнергетическая система – качество электроэнергии [1].Этот индекс

характеризует не только приемлемые технические условия, но и

экономическую эффективность его использования. Качество электроэнергии

определяется значением рейтингов режимов работы

узлов энергосистемы, от которых осуществляется электроснабжение

потребителей электроэнергии. Электроэнергетические нагрузки

работают в условиях, близких к оптимальным, при питании их номинальным напряжением

и другими параметрами качества электроэнергии

в пределах, признанных

допустимыми.Любое отклонение от этих условий вызывает

нештатную работу электропотребителей, что

проявляется в работе с пониженным или

повышенным КПД и

повышенными потерями мощности. Сильные колебания питающего

напряжения от номинального значения могут привести к перебоям в работе

потребителей электроэнергии. Этот ответ

вызван цепями защиты или разрушением нагрузки

при отсутствии цепей защиты [2].Мощность

качество переменного тока описывается среди прочего

параметрами напряжения, такими как: среднеквадратичное значение

напряжение в сети, колебания напряжения, провалы напряжения,

форма кривой напряжения и частота переменного тока

ток [3]. Кондуктивные помехи в подающем

напряжении могут также влиять на среднеквадратичное значение напряжения и

форму кривой напряжения в сети, что отражает

ухудшение качества электроэнергии.Объектом статьи

является обсуждение результатов лабораторных исследований передачи кондуктивных помех

с первичной стороны

трансформатора напряжения на вторичную сторону и

обратно.

Трансформаторы напряжения

Трансформаторы напряжения позволяют не только измерять, но

также контролировать основные электрические величины (напряжение, мощность

и электрическую энергию, частоту, коэффициент мощности) и способствуют

повышению надежности работы электрические

энергосистемы [4] [5].Безопасная эксплуатация потребителей электроэнергии

невозможна без трансформаторов напряжения.

необходимо точно определить метрологические

характеристики и технологические параметры трансформатора напряжения

для правильного его подбора для подстанции

электроэнергетической системы. Также важно определить

метрологические характеристики трансформатора напряжения и технологические параметры

как для установившегося, так и для переходного

режима.Трансформаторы напряжения применяются от напряжения

низкого до 400В в электрических сетях на подстанциях электроэнергетической системы

, распределительных пунктах электрической сети

, распределительных пунктах объектов промышленности, лабораториях высокого напряжения

и в качестве питающих. трансформаторы или испытательные трансформаторы

[4]. Высокие требования к современным схемам защиты

(кратковременность ее срабатывания), особенно

, относятся к работе трансформатора напряжения в переходном режиме.

Необходимо систематически проводить лабораторные исследования

их метрологических свойств в этом состоянии.

Трансформатор напряжения — элемент соединения

между линиями электропередачи на первичной стороне трансформатора напряжения

и цепями защиты и/или измерительными

цепями, присоединенными к его вторичной стороне. В связи с этим фактом

трансформатор напряжения является основным связующим звеном передачи

токопроводящих помех между этими двумя цепями.

Схема электрических соединений однофазного трансформатора напряжения

(ТН) представлена ​​на рисунке 1 [4].

Рис.1. Схемы соединений однофазного трансформатора напряжения

Схемы электрических соединений, представленные на рисунке 1 — I

называют однополюсными из-за заземления нейтрали N первичной обмотки

трансформатора напряжения. Схема соединения трансформатора напряжения

, показанная на рис. 1 — II,

называется двухполюсной, поскольку оба вывода первичной обмотки

трансформатора напряжения изолированы.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.