Виды трансформаторов напряжения: Трансформаторы напряжения: устройство, принцип действия, виды

Виды трансформаторов напряжения и их особенности — статьи компании ПрофЭнергия

Трансформаторы напряжения имеют довольно развитую классификацию и отличаются друг от друга по назначению, а также принципу действия. Это устройства, меняющие характеристики тока, имеют важное значение для обеспечения энергией как отдельных точек, так и крупных территорий. Большинство из них объединено в одну систему энергоснабжения. Какими же бывают трансформаторы?

Содержание:

• Общая классификация трансформаторов
• В чем специфика трансформаторов напряжения?
• Виды трансформаторов напряжения
• Немного подробнее о специфике некоторых видов
• Особенности и различия масляных и сухих трансформаторов
• Многообразие и специализация

Общая классификация трансформаторов

Трансформаторные устройства по назначению делятся на:

• Силовые. Обеспечивают бесперебойное питание. Принцип их работы построен на преобразовании тока переменного типа из одного напряжения в другое. Выделяют два диаметрально противоположных вида силовых трансформаторов — это как повышающие, так и понижающие. В России используются трехфазные двухобмоточные модели понижающего типа для преобразования высоких значений — 10 кВ до бытового значения в 0,4 кВ.
• Измерительные. Так называемый, промежуточный вариант, благодаря которому возможно подключение различных измерительных устройств в условиях высокого напряжения. Так различные вольт-, ватт- и амперметры изолируются от сети электропередач, то есть могут применяться без каких-либо оговорок.
• Автотрансформаторы, рассчитанные на уровень от 0,3 до 6 кВт. В структуре — одна обмотка, дополненная клеммами и терминалы, расположенные в промежутках, где размещаются катушки.
• Трансформирующие устройства тока, которые имеют два вида обмотки — первичную и вторичную. Конструкция состоит из магнитного сердечника, а также нескольких резисторов и датчиков, помогающих регулировать уровень напряжения более точно. Используются для уравнивания сигналов первичной и вторичной цепей и создания линейной пропорции.
• Антирезонансные. Очень похожи на устройства силового типа, правда, гораздо компактнее и менее требовательны к погоде. Применяются для использования в условиях повышенных нагрузок или передачи на многокилометровые расстояния.
• Заземляемые. Имеют специализированную область использования, их еще называют догрузочными. Необычным в этой конструкции является способ соединения обмоток, это почти всегда звездочка или зигзаг. Их предназначение соединять многофазные системы с фазой и нейтралью нагрузок.
• Пик-трансформаторы — еще один вид, который используется для того, чтобы сопоставлять источники импульсов и нагрузок. Цель — смена импульсной полярности для отделения разного типа токов. Встречаются преимущественно в различных по мощности компьютерных системах, а также узлах радиосвязи. Их базовая конструкция довольно проста. Есть сердечник, вокруг — обмотка с четко выверенным количеством витков. Такой трансформатор предохраняет чувствительные к перепадам напряжения устройства от замыкания. Нередко заменяется стабилизатором.
• И, наконец, разделительный трансформатор. Это устройство обеспечивает передачу электроэнергии непосредственно от источника переменного тока до используемого в быту оборудования. Они не только помогают регулировать напряжение, но и предохраняют от удара током и эффективно подавляют возможные помехи на устройствах чувствительных к электроимпульсам. Такой прибор легко блокирует передачу постоянного тока, но прекрасно пропускает переменный.

В чем специфика трансформаторов напряжения? ↑

Сфера использования комментируемых нами устройств очень обширна. Применяются для измерения собственно напряжения, и контроля мощностных параметров. Питают они цепи автоматики, различные типы сигнализаций. Эффективны в качестве защиты ЛЭП.

В некоторых ситуациях возможно их применение в качестве силовых приборов  малой мощности понижающего типа или, напротив, как трансформаторов, повышающих предельные значения с целью провести испытания.

Принцип классификации трансформаторов напряжения ↑

Все трансформаторы напряжения делятся на несколько групп по различным параметрам:

• Число фаз. Устройства производятся  одно- и трехфазные.
• Количество имеющихся обмоток — две или три.
• Класс точности — диапазон допустимых значений возможной погрешности.
• Преимущественный способ охлаждения — масляные со специальным масляным составом и сухие, имеющие воздушное охлаждение.
• По типу размещения могут быть внутренними или внешними.

Существуют и другие трансформаторы напряжения, назначение и принцип действия которых имеет свою специфику.

Немного подробнее о специфике некоторых видов ↑

Виды трансформаторного напряжения напрямую влияют на тип используемого устройства. Если речь идет о напряжении до 6 кВ, то используются трансформаторы сухого типа, в других случаях необходимо задействовать масляные модели.

Внутренние трансформирующие устройства могут работать в диапазоне от -40 до + 45 градусов при влажности воздуха не более 80 процентов. Однофазные внутренние трансформаторы имеют изоляцию литого типа и отличаются от масляных аналогов меньшей массой, более скромными размерами и неприхотливостью в эксплуатации.

Особенности и различия масляных и сухих трансформаторов ↑

Напомним, — масляные трансформаторы изолируются и охлаждаются с помощью масляного состава.

Структура масляного трансформатора — это магнитопровод в сочетании с обмотками, баком и крышкой.  Основной элемент — магнитопровод — собирается из отдельных стальных листов, хорошо заизолированных во избежание потерь.

Материал для обмоток — неизолированный провод, как правило, из меди или алюминия различного сечения. Чтобы регулировать напряжение, имеющаяся обмотка дополнена ответвлениями, соединенными с тумблером или переключателем.

В каждом трансформаторе такого типа есть два основных вида переключении: они могут регулироваться под нагрузкой, пока устройство подключено, а также без нагрузки, когда оно отключено. Самым популярным способом считается второй — он намного проще и безопаснее.

Масляные трансформаторы могут выпускаться и герметичными. В этом случае само масло никак не соприкасается с воздухом, а значит медленнее окисляется и набирается влагой. Приборы этого вида заполнены специальной масляной жидкостью полностью, а потому не имеют расширительной емкости. Что же касается компенсации при расширении от нагревания и сжатии при снижении температуры, то эту функцию выполняют гофры стенок самого бака. Еще один их плюс — в более совершенной изоляции, так как заполнение маслом происходит под вакуумом.

Второй тип — это сухие трансформаторы, в которых роль охлаждения выполняет воздух. Они также представляют собой соединение магнитопровода и двух или трех обмоток, которые помещены в защитный отсек. Так как воздух гораздо менее совершенная среда для охлаждения, чем вязкое масло, в таких устройствах изоляционные промежутки, а также каналы, предназначенные для вентиляции делаются больше.

Изоляцией в сухом варианте служит стекломатериал высокого класса термостойкости и кремнийорганические лаки, предотвращающие взаимодействие обмотки с влагой. Кстати, это делает их гораздо пожаробезопаснее, нежели масляный вариант. Эти установки можно без опасений применять в любых, в том числе и жилых помещениях.

В чем действительно проигрывают сухие трансформаторы, так это в размерах. Они более громоздкие, к тому же обладают меньшей способностью выдерживать перегрузки.

Инженерный центр «ПрофЭнергия» имеет все необходимые инструменты для качественного проведения обслуживания трансформаторных подстанций, слаженный коллектив профессионалов и лицензии, которые дают право осуществлять все необходимые испытания и замеры. Оставив выбор на электролаборатории «ПрофЭнергия» вы выбираете надежную и качествунную работу своего оборудования!

Если хотите заказать обслуживание трансформаторных подстанций или задать вопрос, звоните по телефону: +7 (495) 181-50-34.

Многообразие и специализации ↑

Разумеется, приборы каждого вида и типа используются строго по назначению или в рамках существующих допусков. Любое использование трансформаторов в не предназначенных для их эксплуатации условиях, чревато не только поломкой самого устройства, но и весьма печальными последствиями для всей цепи. Для того, чтобы избежать возможных последствий неправильного и нецелевого использования трансформаторов, следует внимательно ознакомиться с паспортом или инструкцией изделия, а также с существующими ГОСТами.

Трансформаторы тока. Виды и устройство. Назначение и работа

В системе обеспечения электрической энергией трансформаторы выполняют различные функции. Конструкции классического вида применяются для изменения определенных свойств тока до значений, наиболее подходящих для осуществления измерений. Существуют и другие виды трансформаторов, которые выполняют задачи по корректировке свойств напряжения до значений, подходящих наилучшим образом для последующего распределения и передачи электроэнергии. Трансформаторы тока согласно своему назначению имеют особенности конструкции, и перечень основных и вспомогательных функций.

Основной задачей такого трансформатора является преобразование тока. Он корректирует свойства тока с помощью первичной обмотки, подключенной в цепь по последовательной схеме. Вторичная обмотка измеряет измененный ток. Для такой задачи установлены реле, измерительные приборы, защита, регуляторы.

По сути дела, трансформаторы тока – это измерительные трансформаторы, которые не только измеряют, но и осуществляют учет с помощью приборов. Запись и сохранение рабочих параметров тока нужно для рационального применения электроэнергии при ее транспортировке. Это одна из функций трансформатора тока. Модели конструкций бывают преобразующего типа и силовые варианты исполнений.

Обычно все варианты исполнений трансформаторов подобного вида снабжены магнитопроводами с вторичной обмоткой, которая при эксплуатации нагружена определенными значениями параметров сопротивления. Выполнение показателей нагрузки важно для дальнейшей точности измерений. Разомкнутая цепь обмотки не способна создавать компенсации потоков в сердечнике. Это дает возможность чрезмерному нагреву магнитопровода, и даже его сгоранию.

С другой стороны, магнитный поток, образуемый первичной обмоткой, имеет отличие в виде повышенных эксплуатационных характеристик, что также приводит к перегреву магнитопровода. Сердечник трансформатора тока изготавливают из нанокристаллических аморфных сплавов. Это вызвано тем, что трансформатор может работать с более широким интервалом эксплуатационных величин, которые зависят от класса точности.

Одним из некоторых отличий является способ создания изоляции между двумя обмотками. Первичную обмотку в трансформаторах тока изолируют соответственно параметрам принимаемого напряжения. Вторичная обмотка имеет заземление.

Трансформаторы тока работают в условиях, подобных к случаю короткого замыкания, так как у них небольшое сопротивление вторичной обмотки. В этом и заключается назначение трансформаторов, измеряющих ток, а также отличие от трансформатора напряжения по условиям работы.

Для трансформатора напряжения при коротком замыкании его работа опасна из-за риска возникновения аварии. Для трансформатора тока такой режим работы вполне приемлемый и безопасный. Хотя бывают у таких трансформаторов также угрозы аварии, но для этого устанавливают свои системы и средства защиты.

Трансформаторы тока имеют три основных вида. Наиболее применяемые из них:

• Сухие.
• Тороидальные.
• Высоковольтные (масляные, газовые).

У сухих трансформаторов первичная обмотка без изоляции. Свойства тока во вторичной обмотке зависят от коэффициента преобразования.

Тороидальные исполнения трансформаторов устанавливают на шины или кабели. Поэтому первичная обмотка для них не нужна, в отличие от обычных трансформаторов напряжения и тока. Первичный ток протекает по шине, которая проходит в центре трансформатора. Он дает возможность вторичной обмотке фиксировать показатели тока.

Такие трансформаторы тока редко используются для замера параметров тока, так как их надежность и точность измерений оставляет желать лучшего. Они чаще используются для дополнительной защиты от короткого замыкания.

При эксплуатации в цепях с большим током появляется необходимость использовать небольшие устройства, которые бы помогали контролировать нужные параметры тока бесконтактным методом. Для таких задач широко применяются токовые трансформаторы. Они измеряют ток, а также выполняют много вспомогательных функций.

Такие трансформаторы производятся в значительном количестве и имеют разные формы и модели исполнения. Отличительными параметрами этих устройств является интервал измерения, класс защиты устройства и его конструкция.

В настоящее время новые трансформаторы тока работают по простому методу, который был известен в то время, когда появилось электричество. При действии с нагрузкой в проводе образуется электромагнитное поле, улавливающееся чувствительным прибором (трансформатором тока). Чем сильнее это поле, тем больший ток проходит в проводе. Нужно только рассчитать коэффициент усиления прибора и передать сигнал в управляющую цепь, либо в цепь контроля.

Трансформаторы выполняют функцию рамки на силовом проводе и реагируют на значение сети питания. Современные измерительные трансформаторы выполнены из большого числа витков, имеют хороший коэффициент трансформации. Во время настройки устройства определяют вольтамперные свойства для расчета точки перегиба кривой. Это нужно для выяснения участка графика с интервалом устойчивости функции трансформатора, который также имеет свой коэффициент усиления.

Кроме задач измерения, измеритель дает возможность разделить цепи управления и силовые цепи, что является важным с точки зрения безопасности. Применяя современные трансформаторы тока, получают сигнал небольшой мощности, не опасный для человека и удобный в работе.

В качестве нагрузки такого устройства может быть любой прибор измерения, который может работать с ним. При большом расстоянии оказывает влияние внутреннее сопротивление линии. В этом случае прибор калибруют. Также, сигнал можно передавать в цепь защиты и управления на основе электронных приборов.

С помощью них производят аварийное отключение линий. Приборы производят контроль сети, определяют нужные параметры. При проектировании встает задача по подбору прибора для измерения и контроля. Трансформаторы выбирают по средним параметрам сети и конструкции прибора измерения. Чаще всего мощные установки комплектуются своими измерительными устройствами.

На современном производстве широко применяются измерительные трансформаторы. Также они нашли применение и в обыденной жизни. Чувствительные приборы осуществляют защиту дорогостоящего оборудования, создают безопасные условия для человека. Они работают в электроцепях, создавая контроль над эксплуатационными параметрами.

Этот коэффициент служит для оценки эффективности функционирования трансформатора. Его значение по номиналу дается в инструкции к прибору. Коэффициент означает отношение тока в первичной обмотке к току вторичной обмотки. Это значение может сильно меняться от числа секций и витков.

Нужно учитывать, что этот показатель не всегда совпадает с фактической величиной. Есть отклонение, определяемое условиями работы прибора. Назначение и метод работы определяют значения погрешности. Но этот фактор также не может быть причиной отказа от контроля коэффициента трансформации. Имея значение погрешности, оператор сглаживает ее аппаратурой специального назначения.

Простые трансформаторы тока, работающие на шинах, устанавливаются очень просто, и не требуют инструмента или техники. Прибор ставится одним мастером при помощи крепежных зажимов. Стационарные требуют оборудования фундамента, монтажа несущих стоек. Каркас крепится сваркой. К этому каркасу монтируется аппаратура. Комплект оснащения зависит назначение устройства и его особенности.

Чтобы облегчить процесс соединения проводов с устройством, изготовители маркируют комплектующие детали цифровым и буквенным обозначением. С помощью такой маркировки операторы, которые обслуживают устройство, могут легко сделать соединение элементов.

Способ подключения взаимосвязан с устройством, принципом работы и назначением прибора. Также оказывает влияние и схема обслуживаемой сети. Трехфазные линии с нейтралью предполагают установку прибора только на двух фазах. Эта особенность вызвана тем, что электрические сети на напряжение 6-35 киловольт не оснащены нулевым проводом.

Это мероприятие состоит из разных операций: визуальный осмотр, дается оценка всей конструкции, проверяется маркировка, паспортные данные и т.д. Далее, осуществляется размагничивание трансформатора с помощью медленного повышения тока на первичной обмотке. Далее, величину тока уменьшают.

Затем готовят главные мероприятия по измерению параметров. Поверка основывается на оценке правильности полярности клемм катушек по нормам, также определяют погрешность с дальнейшей сверкой с паспортными данными.

Основные опасности при функционировании измерительных трансформаторов обусловлены качеством намотки катушек. Необходимо учитывать, что под витками действует основа из металла, которая в открытом виде создает опасность и угрозу для обслуживающего персонала.

Поэтому создается график обслуживания, по которому проводится периодическая проверка устройства. Персонал обязан следить за состоянием обмоток катушек. Перед проведением проверки трансформатор отключается и подключаются шунтирующие закоротки и заземление обмотки.

Похожие темы:

• Симметрирующий трансформатор. Устройство и работа. Применение
• Измерительные трансформаторы напряжения. Устройство и работа

Трансформатор напряжения (PT) – Типы трансформаторов напряжения

Задумывались ли вы когда-нибудь о том, как измеряются высокие напряжения и силы тока, так как с ними довольно опасно работать, а используемый нами прибор не может работать с такими высокими уровнями напряжения или силы тока. Для этой конкретной цели используются измерительные трансформаторы, которые снижают его до безопасного уровня, позволяя осуществлять непрерывный мониторинг высокого напряжения и тока. Трансформатор тока CT и трансформатор напряжения PT представляют собой два измерительных трансформатора, используемых для измерения больших токов и напряжений.

Содержание

Трансформатор — это устройство, передающее электрическую энергию из одной цепи в другую за счет взаимной индукции. Он имеет две катушки, то есть первичную и вторичную, которые магнитно связаны и электрически изолированы. Они используются для увеличения или уменьшения уровней напряжения и тока без изменения их частоты. Существуют различные типы трансформаторов, используемых для конкретных применений, таких как силовые трансформаторы, автотрансформаторы, измерительные трансформаторы и т. д.

Измерительный трансформатор можно разделить на трансформатор тока (ТТ) и трансформатор напряжения (ПТ). Точно так же, как трансформатор тока используется для снижения уровня тока для измерения, PT используется для снижения уровня напряжения.

Трансформатор напряжения (также известный как трансформатор напряжения) относится к типу измерительных трансформаторов. Это понижающий трансформатор напряжения, который снижает высокое напряжение до более безопасного низкого уровня. Выходное напряжение трансформатора напряжения можно измерить, подключив обычный вольтметр.

Кроме того, он также обеспечивает изоляцию между силовой цепью высокого напряжения и измерительной цепью низкого напряжения.

Похожие сообщения:

• Трансформаторы тока (ТТ) – типы, характеристики и области применения
• Автотрансформатор – типы, работа, преимущества и применение

Трансформатор напряжения или PT может иметь такую ​​же конструкцию, как и любой обычный трансформатор. Он имеет первичную и вторичную обмотку. Количество витков в первичной обмотке больше, чем количество витков во вторичной обмотке, потому что это понижающий трансформатор.

Конструкция и материал, используемые для PT, помогают достичь большей точности. Поэтому экономия используемого материала не считается важной. Вот некоторые моменты, которые используются при построении ПТ.

• Размер проводника, используемого в обмотках, большой.
• Обмотки намотаны коаксиально для уменьшения реактивного сопротивления рассеяния.
• Кожуховая конструкция используется для низкого напряжения
• Структура типа сердечника используется для высоких напряжений.
• Первичные обмотки высокого напряжения разделены на секции для снижения стоимости изоляции.
• Обмотки также покрыты лаковым кембриком для снижения стоимости изоляции.
Жесткое волокно
• используется в качестве разделителя между витками.
• Сердечник изготовлен из высококачественного материала с низкой магнитной индукцией.
• Материал сердечника позволяет ему работать при низком токе намагничивания.
• Клеммы PT сконструированы таким образом, что изменение соотношения напряжений с нагрузкой минимально.
• Фазовый сдвиг между входом и выходом должен быть минимальным при изменении нагрузки.
• Для высокого напряжения маслонаполненный трансформатор используется для увеличения изоляции, а маслонаполненный ввод используется для соединения с линией высокого напряжения.

Принцип работы PT аналогичен работе любого обычного трансформатора. Электрическая энергия передается между первичной и вторичной обмотками за счет магнитной индукции.

Переменное напряжение на первичной обмотке создает переменный магнитный поток в сердечнике трансформатора. Поскольку обе обмотки используют один и тот же сердечник, этот переменный поток индуцирует напряжение во вторичной обмотке. Таким образом, во вторичной обмотке начинает течь ток.

Поскольку в первичной обмотке больше витков, чем во вторичной, индуцированное во вторичной обмотке напряжение очень низкое. Вторичное напряжение измеряется с помощью стандартного низковольтного вольтметра. Используя уравнение коэффициента трансформации трансформатора, мы можем рассчитать первичное напряжение.

В _P /V _S = N _P /N _S

Где

• В _P = Первичное напряжение
• В _S = Вторичное напряжение
• N _P = Количество витков в первичной обмотке
• N _S = количество витков вторичной обмотки

Поскольку вольтметр имеет очень высокий импеданс, очень малый ток протекает через вторичные обмотки ПТ. по той же причине PT имеет очень низкие номинальные значения ВА, около 200 ВА.

Похожие сообщения:

• Что такое трансформатор? Его конструкция, работа, типы и применение
• Типы трансформаторов и их применение

Трансформатор напряжения подключается параллельно цепи, в отличие от ТТ, который подключается последовательно. Первичная обмотка ПТ напрямую подключена к линии электропередачи, напряжение которой измеряется. В то время как вторичная обмотка подключена к прибору для измерения напряжения, такому как вольтметр, ваттметр и т. д. Поскольку напряжение во вторичной обмотке очень низкое, для его измерения можно использовать обычный вольтметр.

Первичная и вторичная обмотки PT магнитно связаны за счет взаимной индукции, при этом первичное напряжение уменьшается в зависимости от коэффициента трансформации трансформатора. Первичное напряжение может достигать нескольких тысяч вольт, а вторичное напряжение падает ниже 110 В. Обе обмотки электрически изолированы, но из соображений безопасности вторичная обмотка заземлена с одного конца.

Трансформатор напряжения можно разделить на два типа в зависимости от его функции

Трансформаторы измерительного типа представляют собой измерительные трансформаторы, используемые для измерения напряжения. Это трансформаторы низкого номинала с высокой точностью.

Такой тип PT используется для обеспечения защиты, поскольку его обмотки электрически изолированы, а сторона низкого напряжения не связана напрямую со стороной высокого напряжения.

Трансформатор напряжения можно разделить на два типа в зависимости от его конструкции

Трансформатор напряжения, использующий электромагнитную индукцию для преобразования высокого напряжения в низкое, называется электромагнитным ПП. Это обычные трансформаторы с обмоткой, первичная и вторичная обмотки которых намотаны вокруг магнитопровода. Поэтому их также называют трансформаторами напряжения с обмоткой, имеющими кожухо-сердечниковый тип. В таких ПТ не используются какие-либо другие электронные компоненты для снижения напряжения, такие как конденсатор.

Недостатком электромагнитного ПП является проблема с изоляцией при высоком напряжении. Из-за чего его конструкция становится очень сложной для напряжения выше 10кВ. Поэтому для устранения проблемы изоляции используются емкостные делители следующего типа.

Похожие сообщения:

• Использование и применение трансформатора
• Уравнение ЭДС трансформатора

Это комбинация емкостного делителя напряжения и электромагнитного трансформатора (вспомогательного трансформатора). Емкостный делитель потенциала используется для разделения высокого линейного напряжения, чтобы снизить его ниже 10 кВ. Конденсаторы соединены последовательно на первичной обмотке вспомогательного трансформатора. Вспомогательный трансформатор дополнительно снижает напряжение, измеряемое вольтметром с высокой точностью. Эти трансформаторы используются для линий электропередач.

В идеальном трансформаторе первичное и вторичное напряжение находятся в точной пропорции относительно его витков, и оба они совпадают по фазе. Но на практике происходит падение напряжения на первичной обмотке из-за ее реактивного сопротивления, что создает ошибку соотношения напряжений и ошибку фазового сдвига. Вот некоторые из ошибок, которые могут возникнуть в PT.

Ошибка отношения — это изменение отношения напряжений из-за изменения нагрузки. Переменная нагрузка изменяет ток намагничивания и потери в сердечнике, которые влияют на вторичное напряжение ПТ.

Проще говоря, его номинальное соотношение отличается от фактического.

Ошибка соотношения = (Номинальное соотношение – Фактическое соотношение) / Фактическое соотношение /R} x 100

Где

• K _n = номинальное передаточное отношение (номинальное передаточное отношение)
• R = Фактическое отношение первичного напряжения к вторичному

Номинальный коэффициент представляет собой отношение номинального первичного напряжения к номинальному вторичному напряжению.

Похожие сообщения:

• Эффективность трансформатора, эффективность в течение всего дня и условия для максимальной эффективности
• Что такое регулировка напряжения трансформатора?

Ошибка соотношения напряжений представляет собой разницу между идеальным напряжением и практическим или фактическим напряжением. Вот формула для нахождения ошибки соотношения напряжений

Ошибка соотношения напряжений = (V _P – K _N V _S )/ V _P

% Ошибка соотношения напряжения = {(V _P – K _N V _S )/ V _P . x

Где

• K _n = Номинальное отношение (Номинальное отношение)
• В _P = фактическое первичное напряжение
• В _S = фактическое вторичное напряжение

Ошибка фазового угла представляет собой разницу между фазой первичного напряжения и инвертированным вторичным напряжением. В идеале первичное напряжение находится в фазе с вторичным напряжением в обратном направлении. Но на практике есть реактивное сопротивление обмоток, которое сдвигает фазу вторичного напряжения, создавая ошибку фазового угла.

Векторная диаграмма трансформатора напряжения приведена ниже. Эта векторная диаграмма показывает первичный ток I _P , первичное напряжение V _P , вторичный ток I _S и вторичное напряжение V _S .

Где

• В _P = первичное напряжение
• E _P = ЭДС первичной индукции
• R _P = Сопротивление первичной обмотки
• X _P = реактивное сопротивление первичной обмотки
• β = Ошибка фазового угла.
• I _P = первичный ток
• I _или = ток возбуждения
• I _m = ток намагничивания (часть I _или )
• I _w = ток потерь в сердечнике (часть I _o )
• K _n = Коэффициент трансформации трансформатора
• Φ _м = основной поток
• В _S = Вторичное напряжение
• E _S = ЭДС вторичной индукции
• R _S = Сопротивление вторичной обмотки
• X _S = реактивное сопротивление вторичной обмотки
• I _S = вторичный ток

Опорой данной векторной диаграммы является главный поток Φ _м . Первичное наведенное напряжение получается вычитанием потерь из-за сопротивления первичной обмотки R _P и реактивного сопротивления X _P . Падение напряжения на первичных обмотках I _P R _P , реактивное сопротивление обмоток I _P X _P .

Ток возбуждения I _o представляет собой векторную сумму тока намагничивания I _м и тока потерь в сердечнике I _Вт . Векторная сумма тока возбуждения I _o и обратного вторичного тока I _S , умноженная на коэффициент трансформации 1/K _n , дает первичный ток I _P .

Вследствие взаимной индукции первичная ЭДС преобразуется во вторичную ЭДС E _S во вторичных обмотках. Вторичное напряжение V _S , которое появляется на выходе вторичных обмоток, получается путем вычитания падений напряжения из-за сопротивления вторичных обмоток R _S и реактивного сопротивления X _S .

Related Posts:

• Система противопожарной защиты трансформаторов – причины, типы и требования
• Фазирование трансформатора: точечное обозначение и точечное обозначение

Преимущества и недостатки трансформатора напряжения

Преимущества

Вот некоторые преимущества трансформатора напряжения.

• Помогает измерять очень высокие напряжения, особенно при использовании емкостного трансформатора напряжения.
• Трансформатор напряжения позволяет обычному вольтметру измерять очень высокие напряжения.
• Обеспечивает защиту за счет гальванической развязки между вольтметром и линией высокого напряжения.

Недостатки

Вот некоторые недостатки трансформатора напряжения.

• Не может использоваться для измерения высокого напряжения постоянного тока, а только переменного тока.
• Они дорогие по сравнению с обычным трансформатором.

Ниже приведены некоторые применения трансформатора напряжения

• Они в основном используются для измерения высоких напряжений.
• Используются в целях электрозащиты.
• Используются в приборах учета электроэнергии.
• Используется для контроля промышленной нагрузки.
• Используются в сетях связи операторов линий электропередач
• Они используются для синхронизации генератора и фидера.

Related Posts:

• Потери в трансформаторе – Типы потерь энергии в трансформаторе
• Разница между силовыми трансформаторами и распределительными трансформаторами?
• Как найти мощность однофазного и трехфазного трансформатора в кВА?
• Почему трансформатор рассчитан на кВА, а не на кВт?
• Соединения трансформаторов с открытым треугольником
• Защита силового трансформатора и неисправности
• Техническое обслуживание трансформатора – техническое обслуживание, диагностика и мониторинг силовых трансформаторов
• Характеристики трансформатора и электрические параметры
• Изоляционные материалы трансформаторов масляного и сухого типа T/F
Система противопожарной защиты трансформаторов
• – причины, типы и требования
• Преимущества и недостатки трехфазного трансформатора по сравнению с однофазным трансформатором.

URL скопирован

Показать полную статью

Связанные статьи

Кнопка «Вернуться к началу»

Трансформаторы напряжения | Tameson.com

Рисунок 1: Трансформаторы напряжения

Электроэнергетическая система представляет собой сеть электрических компонентов, используемых для подачи, передачи и потребления электроэнергии. Энергия подается через механизм генерации, такой как электростанция, передается по линиям электропередачи и распределительным системам и потребляется в жилых помещениях. Уровень напряжения следует измерять, чтобы обеспечить передачу оптимального значения в различных точках системы распределения электроэнергии. Это напряжение часто бывает очень высоким, и его невозможно измерить обычным вольтметром. Специализированные трансформаторы, известные как измерительные трансформаторы, используются для измерения очень высокого напряжения и тока в энергосистеме. Трансформатор, используемый для измерения высокого напряжения, называется трансформатором напряжения, также обычно называемым трансформатором напряжения, а трансформатор, используемый для измерения сильного тока, называется трансформатором тока. В этой статье обсуждаются конструкция, принцип работы, измерение, типы и области применения трансформаторов напряжения.

Содержание

• Что такое трансформатор напряжения
• Строительство трансформаторов напряжения
• Принцип работы трансформатора напряжения
• Измерение напряжения с помощью трансформатора напряжения
• Типы трансформаторов напряжения
• Ошибки в трансформаторах напряжения
• Преимущества и недостатки трансформатора напряжения
• Применение трансформаторов напряжения
• Часто задаваемые вопросы

• Автотрансформатор

• Трансформатор тока

• Трансформатор безопасности

• Однофазные трансформаторы

• Трансформаторы напряжения

Что такое трансформатор напряжения

Электрическая подстанция — это вторичная станция в системе производства, передачи и распределения электроэнергии, где напряжение преобразуется от высокого значения к низкому или обратному с помощью трансформаторов. Электроэнергия проходит через несколько подстанций между электростанциями и потребителем, при этом напряжение может изменяться в несколько ступеней.

Напряжение, вырабатываемое электростанцией или подстанцией, передается и подается на несколько промышленных объектов и жилых районов. Необходимо убедиться, что генерируемое напряжение имеет оптимальное значение, а также, чтобы напряжение, полученное после передачи по нескольким линиям, не претерпело больших потерь. Следовательно, важно измерять эти напряжения в различных точках.

Измерение напряжения высокого уровня на электростанциях и в центрах нагрузки не может быть выполнено обычными вольтметрами. Трансформатор напряжения — это прибор, используемый для измерения высокого напряжения в системе передачи или распределения. Это понижающий трансформатор, который преобразует входное напряжение в более низкое выходное напряжение, которое затем можно измерить вольтметром.

Примечание: Термины «трансформатор напряжения» и «трансформатор напряжения» по существу означают одно и то же, и оба термина используются в статье взаимозаменяемо.

Конструкция трансформаторов напряжения

Конструкция трансформатора напряжения аналогична конструкции обычного силового трансформатора с первичной и вторичной обмотками. Напряжение, создаваемое на стороне нагрузки, пропорционально числу витков вторичной обмотки относительно первичной. Преобразование напряжения определяется выражением:

V1/V2 = N1/N2

• V1: Напряжение, подаваемое на первичную обмотку трансформатора
• V2: Напряжение, создаваемое на вторичной обмотке (нагрузке) трансформатора
• N1: Количество витков в первичной обмотке
• N2: Количество витков во вторичной обмотке

Например, трансформатор с N1=1, N2=10, имеющий напряжение первичной обмотки (V1), равное 10, будет иметь напряжение вторичной обмотки, равное 1В.

Рис. 2: Вариант конструкции трансформатора напряжения

Трансформатор напряжения имеет магнитный сердечник (на рис. 2 обозначен буквой F), аналогичный магнитному сердечнику обычного силового трансформатора, но с сердечником большого размера из кремниевых пластин. Магнитопровод может быть как оболочечным, так и стержневым.

Вторичная обмотка намотана рядом с сердечником, так как легко изолировать обмотку низкого напряжения (рис. 2, обозначенная буквой B). Первичная обмотка высокого напряжения (рис. 2, обозначенная буквой А) намотана поверх вторичной обмотки с бумажной лентой или хлопчатобумажной изоляцией (рисунок 2, обозначенной буквой С) между ними.

Обмотки погружены в заполненный маслом резервуар (рис. 2, обозначенный буквой D), что обеспечивает лучшую изоляцию в трансформаторах высокого напряжения (выше 7 кВ). Клеммы высокого напряжения выведены из бака через маслонаполненные втулки (рис. 2, обозначены Е).

Принцип работы трансформатора напряжения

Трансформатор напряжения обычно используется для измерения высоких напряжений. Первичная сторона трансформатора напряжения (на рис. 3 обозначена как PT) подключается к линии электропередачи, напряжение которой (132 кВ на рис. 3) должно быть измерено. Линия передачи подключена к нагрузке «А», которая получает электроэнергию от линии. Трансформатор напряжения всегда подключается параллельно линии. Вторичная сторона трансформатора напряжения подключена к стандартному низкочастотному вольтметру (на рис. 3 обозначено буквой V). Трансформатор тока всегда подключается последовательно к линии, ток которой необходимо измерить. Прочтите нашу статью, чтобы увидеть подробное сравнение трансформаторов напряжения и трансформаторов тока.

При подаче напряжения на первичную обмотку возникает напряжение на вторичных обмотках. Это напряжение ниже напряжения на первичной обмотке и пропорционально количеству обмоток на первичной и вторичной сторонах.

Рис. 3: Работа трансформатора напряжения

Измерение напряжения с помощью трансформатора напряжения

1. Подсоедините первичную сторону трансформатора напряжения к измеряемой линии высокого напряжения.
2. Подключите стандартный вольтметр (0-250В) ко вторичной обмотке трансформатора напряжения.
3. Обратите внимание на значение напряжения на вторичной обмотке трансформатора, отображаемое на вольтметре.

Если отношение числа обмоток в первичной и вторичной обмотках составляет 1200:1, а вольтметр измеряет 110 В на вторичной обмотке,

• V2=110 В
• Н1=1200
• Н2=1
• Следовательно, V1=132 кВ

Типы трансформаторов напряжения

Типы трансформаторов напряжения в зависимости от их конструкции

Существуют два основных типа трансформаторов напряжения в зависимости от их конструкции: обмоточные и емкостные.

Трансформатор напряжения с обмоткой

Трансформаторы напряжения с кожухом и сердечником относятся к обмотке. Первичная и вторичная обмотки намотаны на стержни сердечника с соответствующей изоляцией. Для измерения высоких напряжений (обычно более 10 кВ) конструкция усложняется из-за проблем с изоляцией. Следовательно, емкостные трансформаторы напряжения используются для измерения очень высоких напряжений.

Емкостной трансформатор напряжения

Рис. 4: Подключение емкостного трансформатора напряжения

Емкостной трансформатор напряжения использует емкостной делитель и вспомогательный трансформатор (рис. 4, обозначенный A). Емкостной делитель устраняет необходимость в трансформаторе напряжения с высоким номиналом.

Сеть с емкостным делителем (четыре конденсатора на рис. 4) подключается к измеряемому высокому напряжению (на рис. 4 обозначено B). При подключении к переменному напряжению конденсатор начинает заряжаться до величины напряжения. Входное напряжение распределяется между конденсаторами, что снижает высокое входное напряжение до низкого значения.

Низкое напряжение, полученное от емкостного делителя, понижается (рис. 4, обозначено D) с помощью вспомогательного трансформатора. Заштрихованная часть, обозначенная буквой C на рис. 4, в совокупности описывает емкостной трансформатор напряжения, который состоит из конденсатора-делителя и вспомогательного трансформатора.

Типы трансформаторов напряжения в зависимости от рабочего напряжения

В зависимости от используемого напряжения в сети трансформаторы напряжения классифицируются в

Высоковольтные трансформаторы напряжения

Высоковольтные трансформаторы напряжения обычно работают при входном напряжении более 69 кВ. Эти устройства подходят для измерения высокого напряжения на распределительных линиях электропередач. Неэкономично использовать один трансформатор для измерения напряжения более 500 кВ (поскольку размеры трансформатора становятся огромными), и в этом случае два трансформаторных блока соединяются каскадом для получения требуемого напряжения.

Каскадирование — это процесс последовательного соединения двух трансформаторов. Например, для понижения высокого напряжения 100 кВ до 10 В требуется трансформатор с соотношением витков (количество витков вторичной обмотки: число витков первичной обмотки) 1:10000, что делает трансформатор чрезвычайно громоздким. Для этой же цели можно использовать два трансформатора с соотношением витков 1:100. Первый трансформатор понижает входное напряжение 100 кВ до 1 кВ, которое подается на первичную обмотку второго трансформатора. Второй трансформатор понижает входное напряжение 1 кВ до 10 В на выходе. Следовательно, трансформаторы могут быть соединены каскадом для получения точного преобразования напряжения одного трансформатора, но с гораздо меньшими размерами и проблемами конструкции.

Трансформаторы среднего напряжения

В соответствии со стандартом IEEE практические уровни напряжения (входящее напряжение) в диапазоне 5–35 кВ часто называют средним напряжением. Некоторые распределительные линии могут превышать 35 кВ, и эти линии относятся к категории высоковольтных.

Трансформатор распределения среднего напряжения обеспечивает окончательное преобразование напряжения в системе распределения электроэнергии после понижения напряжения линии распределения до уровня, пригодного для использования потребителем. Эти трансформаторы идеально подходят как для внутреннего, так и для наружного применения в зависимости от уровня диапазона входного напряжения (см. Таблицу 1).

Примечание: Напряжение системы, указанное в Таблице 1 для различных типов трансформаторов напряжения, предназначено только для информационных целей, и эти значения могут варьироваться в зависимости от различных используемых стандартов, таких как IEEE, IEC и ANSI.

Трансформаторы напряжения низкого напряжения

Трансформатор низкого напряжения работает при входном напряжении менее 600В. Этот трансформатор используется с измерительным или контрольным оборудованием или в качестве вспомогательного источника питания в панели управления двигателем.

Рисунок 5: Типы трансформаторов напряжения, A: Трансформатор высокого напряжения, B: Трансформатор среднего напряжения и C: Трансформатор напряжения низкого напряжения

Таблица 1: Разница между трансформаторами напряжения низкого, среднего и высокого напряжения

Типы трансформаторов напряжения на основе функции

Трансформаторы напряжения делятся на измерительные и защитные в зависимости от их функции.

Трансформаторы напряжения измерительного типа

Трансформаторы напряжения измерительного типа представляют собой трансформаторы низкой мощности с высокой точностью, используемые для измерения напряжения в приборах учета.

Трансформаторы напряжения с защитой

Трансформаторы напряжения с защитой используются для обеспечения изоляции и защиты от высоких напряжений во время измерений. Обмотки этих трансформаторов электрически изолированы, и сторона низкого напряжения не связана напрямую со стороной высокого напряжения.

Ошибки в трансформаторах напряжения

В обычном трансформаторе выходное напряжение во вторичной обмотке точно пропорционально напряжению на вторичном трансформаторе. Однако в трансформаторах напряжения напряжение падает из-за реактивного сопротивления и сопротивления в первичной и вторичной обмотках. Существует два типа ошибок, а именно ошибки фазового сдвига и ошибки отношения напряжений, присутствующие в выходном напряжении трансформатора напряжения.

Ошибка сдвига фазы

Ошибка сдвига фазы представляет собой разницу между фазой первичного напряжения и инвертированным вторичным напряжением. В идеале первичное напряжение остается в фазе с обратным вторичным напряжением. Но на практике реактивное сопротивление обмоток сдвигает фазу вторичного напряжения, создавая ошибку фазового угла.

Ошибка соотношения напряжений

Ошибка соотношения напряжений представляет собой разницу между идеальным напряжением, которое необходимо получить, и фактическим напряжением, полученным на вторичных обмотках. Процент погрешности соотношения напряжений определяется как:

{(V1 – K _n V2) / V1} ✕100

• V1: Первичное напряжение
• V2: Вторичное напряжение
• K _n : Номинальное соотношение (Номинальное соотношение)

Преимущества и недостатки трансформатора напряжения

Преимущества

• Безопасно измеряет очень высокое напряжение на линиях электропередачи.
• Позволяет обычному вольтметру измерять очень высокие напряжения.
• Обеспечивает защиту, электрически изолируя вольтметр и высоковольтную линию.

Недостатки

• Трансформатор напряжения не может измерять постоянное напряжение.
• Трансформаторы напряжения дороже обычных трансформаторов.

Применение трансформаторов напряжения

Трансформаторы напряжения обычно используются в:

• Релейных и измерительных цепях
• Системы электрической защиты
• Измерение высоковольтных линий электропередачи
• Синхронизация электрогенераторов и фидеров (фидеры – линия электропередач, по которой передается электроэнергия в энергосистемах)

Часто задаваемые вопросы

Для чего используется трансформатор напряжения?

Трансформатор напряжения используется для измерения высоковольтных линий электропередачи и обеспечения изоляции в системах коммерческого учета.