Приборные трансформаторы постоянного тока в дополнение к вышеперечисленным функциям имеют выпрямитель. Вторичные цепи заземлены в одной и той же точке на всех трансформаторах. При повреждении изоляции установка измерительных трансформаторов предотвращает перегрузку вторичной цепи.
Трансформаторы напряжения — назначение и принцип действия
Они используются там, где необходимо преобразовать высокое напряжение сети в пропорционально более низкое. В этом и заключается их назначение: преобразовывать значение напряжения. ТН используются 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
Например, если бы не было ТН для измерения напряжения на шинах 10 кВ, пришлось бы создавать сверхпрочный вольтметр с изоляцией, выдерживающей напряжение 10 кВ. И это очень важно. Кроме того, необходимо следить за точностью измерений. Проблемы, но это еще не все. Если бы в таком устройстве произошло короткое замыкание, электрик однажды …. ошибся бы в выборе своей профессии. 10 кВ, а есть 750 кВ, как вы измеряете? Это бой когтями. Так что кудос изобретателям трансформаторов, особенно трансформаторов напряжения. Отделитесь, давайте двигаться дальше.
Прежде чем продолжить, я нарисую однофазный ТН, чтобы сделать его более ясным и понятным в дальнейшем изложении.
Итак, на приведенной выше схеме на клеммах A и X трансформатора напряжения имеется напряжение на первичной обмотке (1). Это напряжение является номинальным, т.е. первичным напряжением. Затем оно преобразуется во вторичное напряжение, которое присутствует во вторичной обмотке(3). Вторичными проводниками являются a, x. Вторичные проводники заземлены. B — вольтметр, но может быть и другим устройством. (2) — магнитопровод ТХА.
Принцип работы ТН
Принцип работы трансформатора напряжения аналогичен принципу работы трансформатора тока. Отметим это еще раз. Через первичную обмотку протекает переменный ток, который формирует магнитный поток. Этот магнитный поток проходит через магнитопровод и обмотки высокого и низкого напряжения. Когда заряд подключается к вторичной обмотке, во вторичной обмотке начинает протекать ток, который индуцируется HED. ЭЭД генерируется под действием магнитного потока. Выбирая различное число витков в первичной и вторичной обмотках, можно получить желаемое выходное напряжение. Более подробно это показано на векторной диаграмме трансформатора напряжения.
Если к трансформатору напряжения приложено постоянное напряжение, то ЭЭД не генерируется постоянным магнитным потоком. По этой причине трансформаторы напряжения предназначены для переменного напряжения. Коэффициент трансформации трансформатора напряжения — это, конечно, отношение первичного напряжения к вторичному и записывается в виде дроби. Например, 6000/100. Когда приходят новые студенты, на вопрос о соотношении они иногда отвечают 60. Так делать не следует.
Классификация трансформаторов напряжения
ТН классифицируются по следующим параметрам:
- 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)
- магнитный сердечник, шихтованный из пластин электротехнической стали;
- первичная катушка;
- одна или две вторичные обмотки;
- защитный кожух (для конструкций уличного типа).
- двухобмоточный ТН (состоит из первичной катушки и основной вторичной обмотки);
- трехобмоточный (имеет две вторичные обмотки. Одна из них является основной, а другая – дополнительной);
- заземляемый (конструкция однофазных ТН у которых один вывод первичной обмотки уходит на землю.В моделях трехфазных ТН наглухо заземлены все нейтрали);
- незаземляемый;
- тип каскадных трансформаторов (первичную обмотку образуют каскады из секций);
- семейство емкостных трансформаторов, конструкция которых содержит элементы емкостных делителей;
- модели антирезонансных трансформаторов (см. рис. 5).
- Н – трансформатор напряжения;
- Т – трехфазная модель;
- О – однофазный ТН;
- С – сухой (воздушное охлаждение);
- М – масляный;
- А – антирезонансные модели;
- К – каскадные устройства;
- Ф – фарфоровый тип корпуса;
- И – пятистержневой трансформатор, содержащий обмотку для контроля изоляции;
- Л – конструкции в литом корпусе;
- ДЕ – емкостные;
- З – заземляемые (первичную катушку необходимо заземлять).
Литые трансформаторы напряжения, заполненные эпоксидной смолой, используются для напряжений 6 и 10 кВ. Эти устройства устанавливаются в коммутаторы. Они занимают меньше места, чем масляные ТН. Их преимущество также в том, что они требуют меньшего технического обслуживания.
электромагнитные и емкостные
Если вы откроете раздел и стандарты испытаний электрооборудования на странице VT, то увидите, что трансформаторы напряжения делятся на электромагнитные и емкостные типы. В чем разница между этими двумя типами?
Все трансформаторы напряжения считаются электромагнитными устройствами, в которых преобразование осуществляется по принципу, описанному выше (магнитные потоки, ЭМС и т.д.). В рекламных проспектах западных производителей индукционный ток называется индуктивным, а не емкостным. Похоже, что так оно и есть.
Но емкостные трансформаторы напряжения или емкостные делители напряжения…. История на этом этапе молчит. Принцип работы этого устройства можно понять с помощью схематического изображения.
Например, вот схематическое изображение трансформаторов напряжения HDE-M, которые производятся для напряжения свыше 110 кВ. Они состоят из емкостного делителя и электромагнитного устройства. Емкостной делитель состоит из конденсаторов C1 и C2. Принцип работы емкостного делителя заключается в следующем. Напряжение сети L делится в обратном соотношении на величины конденсаторов C1 и C2. То есть, мы подключаем наш TH к C2, и напряжение на нем пропорционально, но гораздо меньше входного напряжения, проходящего через L. Поскольку мы имеем дело с NDU, мы приводим таблицу со значениями напряжения для различных классов устройств.
Соленоид состоит из понижающего трансформатора, дросселя и демпфера.
Дроссель предназначен для компенсации емкости и, таким образом, уменьшения ошибки.
Электромагнитный демпфер предназначен для устранения субгармонических колебаний, которые могут возникать при возбуждении и коротких замыканиях в обмотках трансформатора напряжения.
Чем выше класс напряжения, тем более выгодны емкостные трансформаторы напряжения по сравнению с эквивалентными трансформаторами. Это связано с меньшими размерами изоляции и материалов.
Устройство и принцип действия
Конструктивно трансформатор напряжения мало чем отличается от других типов трансформаторов. Его дизайн:
На рисунке 1 показан внешний вид и схематическое изображение изделия. На рисунке показано устройство с одной (основной) вторичной обмоткой. Некоторые модели имеют дополнительную вторичную обмотку, к которой можно подключить, например, измерительные приборы.
Следует отметить, что гальваническая связь между выводами первичной и вторичной обмоток отсутствует. В этом заключается основное отличие приборных трансформаторов от конструкции обычного понижающего трансформатора.
Защитные оболочки изготавливаются из различных материалов. В моделях, используемых для обслуживания высоковольтных линий, применяются фарфоровые диэлектрики (рис. 2),
Для охлаждения обмоток этих высоковольтных систем используются специальные трансформаторные масла.
В сетях среднего напряжения используются модели с корпусами из эпоксидной смолы (рис. 3).
Трехфазные трансформаторы напряжения с нулевым проводом изготавливаются на магнитопроводе с пятью сердечниками. Такая конструкция защищает обмотки от перегрева, поскольку в случае однофазных замыканий в цепях высокого напряжения цепь всех линий магнитного потока в самом трансформаторе замыкается на сталь сердечника.
Принцип работы также очень похож на принцип работы понижающего трансформатора. Магнитный поток, созданный в первичной обмотке, распространяется вдоль магнитопровода и вызывает напряжение ЭЭД во вторичной обмотке. Величина напряжения зависит от соотношения числа витков в катушках. Поскольку вторичные катушки состоят из небольшого числа витков, выходное напряжение также низкое (обычно менее 100 В).
Принцип работы ТН объясняется схемой на рисунке 4.
Важной задачей при проектировании данного типа трансформатора является обеспечение получения требуемых параметров амплитуды и угла наклона синусоиды, которые определяют соответствующий класс точности: 0,5? 1; 3. Для контрольных образцов используется класс точности 0,2. Для измерительных приборов важно, чтобы класс точности был как можно выше. Чем выше класс точности, тем меньше погрешность измерения прибора.
Точность преобразованных переменных токов зависит от нагрузки. Чем выше нагрузка вторичной цепи, тем выше погрешность трансформатора напряжения (более низкий класс точности). Оптимальные параметры напряжения на выходе трансформатора достигаются при номинальной нагрузке. В этом режиме эффективность преобразования тока увеличивается по мере приближения трансформатора к номинальному коэффициенту трансформации.
Режим VT эффективен при низких значениях мощности во вторичных цепях. Непрерывная работа в режиме холостого хода является нормой для этих агрегатов. Поэтому они эффективно используются в системах защиты линий, которые большую часть времени простаивают и потребляют мало энергии.
Разновидности
В зависимости от конструкции и типа подключения трансформаторы напряжения классифицируются следующим образом:
Низковольтные конструкции, используемые в определенном электронном оборудовании, могут быть обозначены отдельно. Эта категория электронных трансформаторов используется, когда в электронных схемах требуется развязка между высоким и низким напряжением.
Расшифровка маркировки
Они имеют буквенную маркировку, позволяющую различать разные типы моделей:
