Els transformadors tenen un paper important en l'enginyeria elèctrica, realitzant les funcions de transformació, aïllament, mesura i protecció. Una de les tasques més habituals dels dispositius d'aquest tipus és la regulació dels paràmetres de corrent individuals. En particular, els transformadors de tensió (TV) converteixen el rendiment de la xarxa elèctrica primària en valors òptims, des del punt de vista dels consumidors.
Disseny general de l'equip
La base tècnica del transformador està formada per un farcit electromagnètic que proporciona els processos funcionals del dispositiu. Les dimensions de l'equip poden variar en funció dels requisits de la càrrega de potència del circuit. En un disseny típic, el transformador té dispositius d'entrada i sortida de corrent, i els principals elements de treball realitzen tasques de conversió de tensió. Un conjunt d'aïllants, fusibles i un dispositiu de protecció de relés s'encarreguen de garantir la fiabilitat i seguretat dels processos tecnològics. En el disseny d'un transformador modern de baixa tensióTambé es proporcionen sensors per registrar paràmetres de funcionament individuals, els indicadors dels quals s'envien al tauler de control i es converteixen en la base per a les ordres a les autoritats reguladores. El funcionament dels components elèctrics en si mateix requereix una font d'alimentació, per tant, en algunes modificacions, els convertidors es complementen amb fonts d'alimentació autònomes: generadors, acumuladors o bateries.
Nuclis de transformador
Els elements clau de treball de VT són els anomenats nuclis (nuclis magnètics) i bobinatges. Els primers són de dos tipus: vareta i armadura. Per a la majoria dels transformadors de baixa freqüència de fins a 50 Hz, s'utilitzen nuclis de varetes. En la fabricació del circuit magnètic, s'utilitzen metalls especials, les característiques dels quals determinen les propietats de treball de l'estructura, per exemple, el rendiment i la magnitud del corrent sense càrrega. El nucli d'un transformador de tensió està format per làmines fines d'aliatge, aïllades entre capes de vernís i òxid. El grau d'influència dels corrents de Foucault del circuit magnètic dependrà de la qualitat d'aquest aïllament. També hi ha un tipus especial de nuclis de composició, que formen estructures de secció arbitrària, però properes a una forma quadrada. Aquesta configuració us permet crear circuits magnètics universals, però també tenen punts febles. Per tant, és necessari un ajustament fort dels plàstics metàl·lics, ja que els buits més petits redueixen el factor d'ompliment de l'àrea de treball de la bobina.
Bobinats del transformador de tensió
En general s'utilitzen dos bobinatges: primari i secundari. Estan aïllats els uns dels altres i del nucli. El primer nivell de bobinatge es distingeix per un gran nombre de voltes fetes amb un cable prim. Això li permet donar servei a xarxes d' alta tensió (fins a 6.000-10.000 V) necessàries per a les necessitats bàsiques de conversió. El bobinatge secundari està dissenyat per al subministrament paral·lel d'instruments de mesura, dispositius de relé i altres equips elèctrics auxiliars. Quan connecteu el bobinatge dels transformadors de tensió, és important tenir en compte les marques als terminals de sortida. Per exemple, els relés de direcció de potència, multímetres, amperímetres, wattmetres i diversos comptadors estan connectats a les bobines a través del començament del bobinatge primari (designació A), la línia final (X), l'inici del bobinatge secundari (a) i el seu final (x). També es pot utilitzar un bobinatge addicional amb prefixos especials a la designació.
Accesos de muntatge i instal·lacions de connexió a terra
La llista d'elements addicionals i dispositius funcionals pot variar segons el tipus i les característiques del transformador. Per exemple, les estructures d'oli amb un indicador de voltatge primari de fins a 10 kV o més estan proveïdes de accessoris per a l'ompliment, el drenatge i el mostreig de lubricants tècnics. Per al petroli, un dipòsit també està dotat de broquets i reguladors que controlen el subministrament suau de fluid a les zones objectiu. Els kits de muntatge típics solen incloure suports amb cargols, clavilles, components de relés, juntes de cartró elèctrics, elements de brida, etc. Pel que fa a la connexió a terra, llavorsEls transformadors amb una tensió al bobinatge primari de fins a 660 V estan proveïts de pinces amb fixació roscada de cargols, tacs i cargols de mida M6. Si l'indicador de tensió és superior a 660 V, la connexió a terra haurà de tenir connexions de maquinari de format no inferior a M8.
El principi de funcionament de TH
Les principals funcions i processos d'inducció electromagnètica els realitza un complex que inclou un nucli metàl·lic amb un conjunt de plaques transformadores, bobinatges primaris i secundaris. La qualitat del dispositiu dependrà de la precisió del càlcul bàsic de l'amplitud i l'angle del corrent. La inducció mútua entre diversos bobinatges és responsable de la transformació en un camp electromagnètic. El corrent altern en un transformador de tensió de 220 V canvia constantment, passant per un sol bobinatge. Segons la llei de Faraday, s'indueix una força electromotriu una vegada per segon. En un sistema de bobinat tancat, el corrent predeterminat fluirà pel circuit i a prop del nucli metàl·lic. Com més baixa sigui la càrrega del bobinatge secundari del transformador, més proper serà el factor de conversió real al valor nominal. Treballar amb la connexió del bobinatge secundari als dispositius de mesura dependrà especialment del grau de conversió, ja que les fluctuacions de càrrega més petites afectaran la precisió de les mesures introduïdes al circuit de l'instrument.
Tipus de transformadors
Avui, els tipus de TN següents són els més comuns:
- Transformador en cascada: un dispositiu en què el bobinatge primari es divideix en diverses seccions successives i els bobinatges d'igualització i connexió s'encarreguen de transferir l'energia entre ells.
- VT connectat a terra: dissenys monofàsics, en què un extrem del bobinatge primari està ben connectat a terra. També poden ser transformadors de tensió trifàsics amb un neutre posat a terra des del bobinatge primari.
- VT desenterrat: un dispositiu amb un aïllament total de bobinatge amb accessoris adjacents.
- VT de dos bobinatges: transformadors amb un bobinatge secundari.
- Els VT de tres bobinatges són transformadors que, a més del bobinatge primari, també tenen un bobinatge principal i un secundari addicional.
- VT capacitiu: dissenys caracteritzats per la presència de separadors capacitius.
Característiques dels VT electrònics
Segons els principals indicadors metrològics, aquest tipus de transformadors es diferencia poc dels aparells elèctrics. Això es deu al fet que en ambdós casos s'utilitza el canal de conversió tradicional. Les principals característiques dels transformadors electrònics són l'absència d'aïllament d' alta tensió, que en última instància contribueix a un major efecte tècnic i econòmic del funcionament de l'equip. A les xarxes d' alta tensió amb una tensió primària d'un transformador de tensió de fins a 660 V, el convertidor està connectat a la xarxa central de manera galvànica. La informació sobre el corrent mesurat es transmet a un potencial elevat, com és el cas d'un convertidor analògic-digital amb sortida òptica. malgrat aixòles dimensions i el pes dels models electrònics són tan reduïts que permeten instal·lar unitats de transformació a la infraestructura de busos de cable d' alta tensió fins i tot sense connectar aïllants addicionals i maquinari de muntatge.
Especificacions del transformador
El principal valor tècnic i operatiu és el potencial de tensió. Al bobinatge primari, pot arribar als 100 kV, però en la seva major part això s'aplica a estacions industrials de grans dimensions que contenen diversos mòduls de conversió. Per regla general, no es suporta més de 10 kV al bobinatge primari. Un transformador de tensió per a xarxes monofàsiques amb un neutre posat a terra funciona a 100 V. Pel que fa al bobinatge secundari, els seus indicadors de tensió nominal són de 24-45 V de mitjana. De nou, es donen servei a dispositius de mesura de baixa energia en aquests circuits, que no requereixen una càrrega de gran potència. Tanmateix, els bobinatges secundaris de vegades tenen potencials elevats de més de 100 V en xarxes trifàsiques. A més, a l'hora d'avaluar les característiques d'un transformador, és important tenir en compte la classe de precisió: es tracta de valors de 0, 1 a 3, que determinen el grau de desviació en la conversió dels indicadors elèctrics objectiu.
Efecte de ferroressonància
Els dispositius electromagnètics sovint estan sotmesos a diversos tipus d'influències negatives i danys associats a violacions de l'aïllament. Un dels processos de destrucció de bobinatges més comuns és la pertorbació de ferroressonància. Provoca danys mecànics i sobreescalfament.bobinatges. El motiu principal d'aquest fenomen s'anomena no linealitat de la inductància, que es produeix en situacions de resposta inestable del circuit magnètic al camp magnètic circumdant. Per protegir el transformador de tensió dels efectes ferroressonants, són possibles mesures externes, inclosa la inclusió de capacitats i resistències addicionals al dispositiu commutat. En els sistemes electrònics, la possibilitat de no linealitat inductiva també es pot minimitzar programant seqüències d'apagada d'equips.
Ús de l'equip
El funcionament dels dispositius transformadors que converteixen la tensió es regeix per les normes d'ús de l'enginyeria elèctrica. Tenint en compte els valors de funcionament òptims, els especialistes introdueixen subestacions a la infraestructura de subministrament de la instal·lació objectiu. Les funcions principals dels sistemes permeten donar servei a edificis i empreses amb potents centrals elèctriques, i la tensió secundària del transformador fins a 100 V controla la càrrega per als consumidors menys exigents, com ara comptadors i aparells metrològics. Segons els paràmetres tècnics i estructurals, HP es pot utilitzar a la indústria, a la indústria de la construcció i a les llars. En cada cas, els transformadors proporcionen el control de l'energia elèctrica mitjançant l'ajust de la potència d'entrada per adaptar-se als requisits nominals del lloc concret.
Conclusió
Els transformadors electromagnètics proporcionen un aparell força antic, però demanat fins avuiel principi de regulació de potència en circuits elèctrics. L'obsolescència d'aquest equipament està associada tant al disseny de l'equip com a la seva funcionalitat. No obstant això, això no impedeix l'ús de transformadors de corrent i tensió per a tasques crítiques de gestió d'energia a les grans empreses. A més, no es pot dir que els convertidors d'aquest tipus no estiguin objecte de millores en absolut. Tot i que els principis bàsics de funcionament i fins i tot la implementació tècnica en el seu conjunt segueixen sent els mateixos, recentment els enginyers han estat treballant activament en sistemes de protecció i control. Com a resultat, això afecta la seguretat, la fiabilitat i la precisió dels transformadors.
