Электромагнитные трансформаторы напряжения: ГОСТ 1983-2001 Трансформаторы напряжения. Общие технические условия

Содержание

Антирезонансные трансформаторы напряжения. Перспективы развития





Вопросы устойчивости трансформаторов напряжения к феррорезонансу существовали давно, но приобрели свою значимость только в последние годы, что выразилось во введении в ГОСТ 1983-2001 нового термина «антирезонансный трансформатор напряжения».
Обычные электромагнитные ТН не обладают антирезонансностью и часто повреждаются по этой причине. Для повышения их надежности в России разработаны и выпускаются электромагнитные антирезонансные ТН почти на все классы напряжения. Однако и они имеют недостатки, поэтому не следует останавливаться на достигнутом, считает Михаил Хаимович Зихерман. Его материал не только отражает сегодняшний день в производстве антирезонансных ТН, но и ставит задачи на будущее.

Антирезонансные трансформаторы напряжения. Перспективы развития

 

ТН 3–35 кВ

Электроустановки этих классов напряжения в России работают обычно с изолированной нейтралью.

Феррорезонансные процессы в таких сетях могут развиваться только в нулевом канале. При этом одновременно резонирует вся сеть. Междуфазные напряжения остаются без изменения, а искажаются только фазные. Для восполнения потерь в нулевом канале необходим источник энергии, который в нормальном симметричном режиме отсутствует. Чтобы этот источник появился, необходима несимметрия – нарушение изоляции, обрывы и замыкания проводов, а также несимметрия проводимостей на землю линий электропередачи или отдельных фаз ТН в разной степени насыщения стали магнитопровода. Повреждениям от феррорезонанса подвержены только заземляемые ТН, контролирующие изоляцию относительно земли. Высокая повреждаемость таких ТН заставила перейти от обычных ТН к антирезонансным с сохранением за ними всех прежних функций. Промышленный выпуск электромагнитных антирезонансных ТН начался в России 20 лет назад с появлением трехфазного масляного трансформатора НАМИ-10-У2. С тех пор ассортимент антирезонансных ТН 3–35 кВ значительно расширился.

В настоящее время выпускаются две разновидности масляных антирезонансных ТН. Первая – это НАМИ-10-95 и НАМИ-35, вторая – НАМИТ-10 [1]. Обе предусматривают наличие в одном баке двух трансформаторов – трехфазного и однофазного. Первичная обмотка однофазного трансформатора включена между нейтралью обмоток трехфазного трансформатора и землей. Отличаются они тем, что у НАМИ вторичная обмотка однофазного ТН всегда разомкнута, а у НАМИТ в нормальном режиме она короткозамкнута. Размыкается она только при феррорезонансе в сети. Механизм размыкания вторичной обмотки у НАМИТ довольно сложен – он состоит из реле обнаружения феррорезонанса и реле дешунтирования обмотки. Для питания обмоток реле требуется оперативный ток. В большинстве случаев набор реле отсутствует и вторичная обмотка постоянно замкнута. Короткозамкнутый однофазный трансформатор превращается, по существу, в разновидность балластного сопротивления в нейтрали группы однофазных ТН. В этом кроется дополнительный источник повреждаемости НАМИТ-10.

Однако основной недостаток всех масляных ТН одинаков – это пожароопасность.

Кроме масляных ТН, в России выпускается литая трехфазная группа ТН типа ЗНОЛ.06 напряжением 6–10 кВ. Антирезонансные свойства этой группе придает введение в нейтраль первичной обмотки дополнительного резистора сопротивлением 800–1000 Ом [2]. Использование литой изоляции вместо масляной коренным образом меняет качество изделия в лучшую сторону. Но из-за несовершенства схемы соединения обмоток эти трансформаторы оказались недостаточно надежными. Для защиты от повреждений авторы предлагают снабжать их встроенными предохранителями, которые отсоединяли бы ТН от резонирующей сети. Однако этот метод плох тем, что предохранитель перегорает именно в момент нарушения нормальной работы сети и характер этого нарушения остается невыясненным.

Необходимо объединить положительные качества всех выпускаемых антирезонансных ТН в одну конструкцию и разработать пожаробезопасные литые антирезонансные трансформаторы напряжением 3–35 кВ.

Создавая новые ТН, необходимо обеспечить длительную устойчивость их конструкции к следующим видам феррорезонанса, от которых страдают обычные трансформаторы:

Однофазные замыкания сети на землю через перемежающуюся дугу, поскольку ГОСТ 1983-2001 никак не отделяет дуговые замыкания от металлических, ограничивая их длительность восемью часами, что не соответствует условиям эксплуатации. В реальности на поиск и устранение однофазного замыкания может уйти несколько суток, и, если оно окажется дуговым, антирезонансный ТН должен выдерживать его без повреждения. Обычные ТН в таком режиме повреждаются за несколько десятков минут.

Феррорезонанс ТН с емкостью ненагруженных шин или коротких сетей. Это явление носит название «ложной земли» или «самопроизвольного смещения нейтрали». Колебания напряжения нулевой последовательности происходят обычно на частотах 16,6; 25 или 50 Гц. Новый трансформатор вообще не должен быть подвержен этому явлению, и при симметричном питании небаланс напряжения 3U0 в этих условиях не должен превышать допустимых величин.

Повышение всех фазных напряжений при гармоническом феррорезонансе на частоте 50 Гц, когда одна фаза линии, подходящей к силовому потребительскому трансформатору, обрывается с замыканием на землю со стороны этого трансформатора. Напряжение на «здоровых» фазах сети может повыситься на 15–20% сверх линейного, а на «больной» фазе – до 100%, то есть до 20 кВ в сети 10 кВ. Трехфазные асинхронные двигатели у потребителя вращаются при этом явлении в обратную сторону, а обычные ТН, установленные на шинах в центре питания, повреждаются за 20–30 секунд. После повреждения ТН феррорезонанс срывается и может возобновиться уже только после перегорания предохранителя у ТН. Зафиксировать этот процесс без аварийного осциллографа очень трудно, и причина повреждения ТН остается невыясненной. Такие случаи довольно часто встречаются, и пренебрегать вероятностью их возникновения не следует.

Феррорезонанс «ложной земли», вызванный присутствием в сети обычных ТН, которые не только резонируют сами, но и могут отрицательно воздействовать на соседние антирезонансные ТН.

Новый антирезонансный ТН в процессе проведения квалификационных государственных испытаний должен будет, кроме требований ГОСТ 1983-2001, соответствовать вышеизложенным требованиям. Для проведения дополнительных испытаний на устойчивость к феррорезонансным явлениям потребуется разработка соответствующих методик.

ТН 110 кВ

Сети 110 кВ в России работают с глухозаземленной нейтралью. Поэтому феррорезонансных процессов в нулевом канале здесь возникнуть не может. Однако если отдельный участок сети потеряет нейтраль, такие процессы возможны. Потеря нейтрали может произойти там, где нейтраль всех силовых трансформаторов 110 кВ разземлена. Это делается либо для уменьшения токов при однофазных коротких замыканиях, либо для облегчения работы релейной защиты.

Резонансные напряжения фаза–земля на участках сети с потерей нейтрали могут длительно повышаться относительно номинала в 2,5 раза.

Обычные ТН на столь большие повышения напряжения не рассчитаны и повреждаются в считанные минуты. Так же быстро повреждаются и емкостные ТН. Однако антирезонансный ТН-110, устойчивый к такому сверхсильному воздействию, до сих пор не создан, и создавать его, по-видимому, нецелесообразно.

Максимум, что можно сделать без потери конкурентоспособности – это увеличить активное сопротивление первичной обмотки. Так, у антирезонансных ТН типа НАМИ-110 сопротивление первичной обмотки по сравнению с обычными НКФ-110 увеличено в 4 раза. Это помогает подавить субгармонический феррорезонанс на частоте 16,6 Гц, возникающий на одной фазе при ее обрыве на транзитной линии. Энергия в феррорезонансный контур в этом случае поступает через междуфазные емкости проводов [3].

ТН 220–330–500 кВ

Сети 220–330–500 кВ тоже работают с глухозаземленной нейтралью. Нейтрали силовых трансформаторов и автотрансформаторов всегда заземлены. Случаев потери нейтрали не зафиксировано.

Поэтому феррорезонансные процессы возможны здесь только на участках сети небольшой протяженности, например, на перемычках между выключателями или на сборных шинах, где установлены электромагнитные ТН. Индуктивность намагничивания этих ТН может вступать в феррорезонанс с емкостями конденсаторов, шунтирующих разрывы высоковольтных выключателей. Если конденсаторы отсутствуют, феррорезонанс невозможен.

Современные элегазовые выключатели 330–500 кВ выполнены с двумя разрывами на фазу. Конденсаторы, шунтирующие эти разрывы, имеют емкость по 1000 пФ и выше. Элегазовые выключатели 220 кВ одноразрывны, и шунтирующие конденсаторы у них отсутствуют. Однако у воздушных выключателей 220 кВ, находящихся в эксплуатации, конденсаторы сохраняются. Это де- лает актуальной задачу разработки и производства отечественных антирезонансных ТН 220–500 кВ. Они могут быть как емкостными, так и индуктивными. Емкостные ТН 220–500 кВ антирезонансны по своей природе, так как емкость с емкостью не резонирует.

К тому же они содержат в своем составе колонну конденсаторов связи. Эти положительные свойства определили широкое распространение этого типа ТН за рубежом. Однако емкостные ТН по сравнению с электромагнитными имеют ряд недостатков:

  • неравномерность амплитудно-частотной характеристики, препятствующая достоверному измерению процентного содержания высших гармоник в кривой первичного напряжения, что необходимо для анализа качества электроэнергии. Эта неравномерность вызвана наличием в электромагнитном устройстве компенсирующего реактора, который настраивается в резонанс с емкостью делителя только на основной частоте 50 Гц. На высших гармониках компенсация нарушается;
  • влияние на точность измерения соседних токоведущих частей, находящихся под напряжением. Степень этого влияния трудно оценить и учесть, поскольку паразитные емкости, через которые оно происходит, различны в разных распредустройствах. Точность
  • коммерческого учета снижается.

К сожалению, одновременно использовать оба положительных свойства емкостных ТН не удается. Устойчивость к феррорезонансу используется только при установке ТН на шинах, а наличие колонны конденсаторов связи – только при установке на линии. В результате на шинах размещается емкостный ТН, а на линии – индуктивный плюс отдельная колонна конденсаторов связи. Электромагнитный ТН необходим для организации точного коммерческого учета электроэнергии и анализа ее качества.

Указанное обстоятельство оправдывает разработку и производство антирезонансных электромагнитных ТН для их установки на шинах, где и организуется точный учет и анализ качества электроэнергии. Емкостный ТН монтируется на линии, что делает излишней установку дополнительной колонны конденсаторов связи.

Электромагнитные антирезонансные ТН типа НАМИ 220–330500 кВ уже разработаны во ВНИИЭ и внедрены в производство на Раменском электротехническом заводе.

При разработке НАМИ 220–330–500 кВ был использован способ подавления феррорезонанса с помощью добавления в обычный магнитопровод пластин из толстолистовой конструкционной стали [4]. Это не мешает работе ТН в обычном режиме, так как нормальный магнитный поток сосредоточен в основном в ненасыщенной тонколистовой электротехнической стали и не попадает в толстые пластины.

Феррорезонанс всегда сопровождается повышением магнитного потока и насыщением тонколистовой электротехнической стали. Избыточный магнитный поток вытесняется из нее и вынужден проходить либо по воздуху, либо по конструкционной стали. Магнитная проницаемость ферромагнитной конструкционной стали намного выше, чем у воздуха, и поток проходит по ней.

Магнитное поле проникает в глубину пластин и создает там потери на вихревые токи.

При разработке конструкции НАМИ 220–500 кВ предварительно рассчитывались параметры пластин и выбиралась марка конструкционной стали. По намагничивающему току, числу витков и длине силовой линии рассчитывалась напряженность магнитного поля на поверхности листа. По этой напряженности определялись необходимая толщина листа и удельные потери. Требуемая мощность потерь в ТН делилась на величину удельных потерь и тем самым находилось минимально возможное количество конструкционной стали. Для закладки в трансформатор выбирался вариант, обеспечивающий наибольшие потери.

Затем производился уточненный расчет феррорезонансных колебаний с выбранными параметрами конструкционной стали. Решалась система нелинейных дифференциальных уравнений, где стальные пластины по толщине разбивались на большое количество тонких слоев (расчеты производились сотрудником ВНИИЭ В.Г. Алексеевым по специально разработанной программе). Каждый слой представлялся характеристикой намагничивания и удельной электропроводностью материала. В результате уточнялся процесс проникновения магнитного поля внутрь листа при попытках возникновения феррорезонанса и проверялась правильность ранее принятых решений.

При проведении уточненного расчета следует учитывать, что напряженность магнитного поля вдоль силовой линии распределена неравномерно. Внутри обмотки, где расположен стержень магнитопровода, она в несколько раз выше, чем снаружи, где расположены ярма. Поэтому толщина пластин в стержне и в ярмах принята различной: в стержне 6 мм, а в ярмах 0,5–1,0 мм. Если правильно выбрать марку конструкционной стали, количество и толщину пластин, то потери энергии в них всегда помогут подавить гармонический феррорезонанс на частоте 50 Гц и не допустить повреждения ТН. Что касается подавления субгармонического феррорезонанса на частотах 16,6 или 10 Гц, то этот способ при больших величинах емкостей может оказаться недостаточно эффективным, так как со снижением частоты потери падают. Однако субгармонический феррорезонанс не так опасен для оборудования, как гармонический, поскольку токи при нем снижаются соответственно в 9 или в 25 раз. Нагрев первичной обмотки ТН и того больше – в 81 или 625 раз.

Тепло выделяется не только в первичной обмотке ТН, но и в пластинах конструкционной стали. Температура нагрева этих пластин зависит как от величины потерь, так и от условий охлаждения. Поэтому возможны случаи, когда перегрев конструкционной стали способен ограничить допустимую длительность субгармонического феррорезонанса. Этот вопрос требует дополнительного изучения, в результате которого должны быть экспериментально определены области применения этих трансформаторов, то есть конкретные границы величин емкостей распредустройств.

Большое значение имеет выбор конструкционной стали. Во-первых, она должна быть ферромагнитной, а во-вторых, иметь высокую удельную электропроводность материала. Чем она выше, тем больше удельные потери. Достаточную удельную электропроводность имеют конструкционные стали с низким (сотые доли процента) содержанием кремния. При высоком содержании кремния (2,5–4,0%) удельная электропроводность падает в несколько раз, и такая сталь не пригодна.

Активная часть каждой ступени размещена в отдельном фарфоровом корпусе. Первичные обмотки всех ступеней соединены по- следовательно. Все ступени связаны между собой связующими низковольтными обмотками. Об этом нельзя забывать при монтаже. У ТН типа НАМИ имеется вторая основная вторичная обмотка класса точности 0,2, предназначенная только для питания цепей коммерческого учета электроэнергии и анализа качества напряжения. Выводы этой обмотки расположены в отдельной коробке, которую можно опломбировать с целью предотвращения несанкционированного доступа.

ВЫВОДЫ

1. Антирезонансные индуктивные трансформаторы напряжения 3–35 кВ пока несовершенны. Необходимо разработать пожаробезопасный трансформатор с литой изоляцией, устойчивый ко всем видам феррорезонанса, и методику дополнительных испытаний.

2. Антирезонансный трансформатор напряжения НАМИ-110 неустойчив к феррорезонансным повышениям напряжения в случае потери нейтрали участком сети. Разработка устойчивого трансформатора только для этого случая нецелесообразна по условиям конкурентоспособности. 3. Антирезонансные индуктивные трансформаторы напряжения НАМИ 220–330–500 кВ по точности измерений превосходят емкостные, успешно эксплуатируются в России и за рубежом. Необходимо дополнительно уточнить область их применения.




Всего комментариев: 0


Трансформаторы напряжения: испытания и измерение характеристик

1 Электромагнитные трансформаторы напряжения

1.1. Измерение сопротивления изоляции обмоток

Измерение сопротивления изоляции обмотки ВН трансформаторов напряжения производится мегаомметром на напряжение 2500 В.
Измерение сопротивления изоляции вторичных обмоток, а также связующих обмоток каскадных трансформаторов напряжения производится мегаомметром на напряжение 1000 В.
В процессе эксплуатации устанавливается следующая периодичность проведения измерений:

  • для трансформаторов напряжения 3-35 кВ – при проведении ремонтных работ в ячейках, где они установлены;
  • для трансформаторов напряжения 110-500 кВ – 1 раз в 4 года.

Измеренные значения сопротивления изоляции при вводе в эксплуатацию и в эксплуатации должны быть не менее приведенных в табл. 6. В процессе эксплуатации допускается проведение измерений сопротивления изоляции вторичных обмоток совместно со вторичными цепями.

Таблица 6

Класс напряжения, кВДопустимые сопротивления изоляции, МОм, не менее
Основная изоляцияВторичные обмотки*Связующие обмотки
3-35 100 50 (1) 1
110-500 300 50 (1) 1

*Сопротивления изоляции вторичных обмоток приведены: без скобок – при отключенных вторичных цепях; в скобках – совместно с подключенными вторичными цепями.

1.2. Испытание повышенным напряжением частоты 50 Гц

Испытания изоляции обмотки ВН повышенным напряжением частоты 50 Гц проводятся для трансформаторов напряжения с изоляцией всех выводов обмотки ВН этих трансформаторов на номинальное напряжение.
Значения испытательного напряжения основной изоляции приведены в таблице

Класс напряжения электрообо-рудования, кВИспытательное напряжение, кВ
Силовые трансформаторы, шунтирующие и дугогасящие реакторыАппараты, трансформаторы тока и напряжения, токоограничивающие реакторы, изоляторы, вводы, конденсаторы связи, экранированные токопроводы, сборные шины, КРУ и КТП
На заводе-изготовителеПри вводе в эксплуатациюВ эксплуатацииНа заводе-изготовителеПеред вводом в эксплуатацию и в эксплуатации
Фарфоровая изоляцияДругие виды изоляции
До 0,69 5,0/3,0 4,5/2,7 4,3/2,6 2,0 1 1
3 18,0/10,0 16,2/9,0 15,3/8,5 24,0 24,0 21,6
6 25,0/16,0 22,5/14,4 21,3/13,6 32,0 (37,0) 32,0 (37,0) 28,8 (33,3)
10 35,0/24,0 31,5/21,6 29,8/20,4 42,0 (48,0) 42,0 (48,0) 37,8 (43,2)
15 45,0/37,0 40,5/33,3 38,3/31,5 55,0 (63,0) 55,0 (63,0) 49,5 (56,7)
20 55,0/50,0 49,5/45,0 46,8/42,5 65,0 (75,0) 65,0 (75,0) 58,5 (67,5)
35 85,0 76,5 72,3 95,0 (120,0) 95,0 (120,0) 85,5 (108,0)

Длительность испытания трансформаторов напряжения с фарфоровой внешней изоляцией – 1 мин, с органической изоляцией – 5 мин.
Значение испытательного напряжения для изоляции вторичных обмоток вместе с присоединенными к ним цепями принимается равным 1 кВ.
Продолжительность приложения испытательного напряжения – 1 мин.

1.3. Измерение сопротивления обмоток постоянному току

Измерение сопротивления обмоток постоянному току производится у связующих обмоток каскадных трансформаторов напряжения.
Отклонение измеренного сопротивления обмотки постоянному току от паспортного значения или от измеренного на других фазах не должно превышать 2%. При сравнении измеренного значения с паспортными данными измеренное значение сопротивления должно приводиться к температуре заводских испытаний. При сравнении с другими фазами измерения на всех фазах должны проводиться при одной и той же температуре.

1.4. Испытание трансформаторного масла

При вводе в эксплуатацию трансформаторов напряжения масло должно быть испытано в соответствии с требованиями раздела 25.
В процессе эксплуатации трансформаторное масло из трансформаторов напряжения до 35 кВ включительно допускается не испытывать.
У трансформаторов напряжения 110 кВ и выше устанавливается следующая периодичность испытаний трансформаторного масла:

  • для трансформаторов напряжения 110-220 кВ – 1 раз в 4 года;
  • для трансформаторов напряжения 330-500 кВ – 1 раз в 2 года.
    В процессе эксплуатации масло испытывается на соответствие требованиям табл. 25.4 (пп. 1-3) с учетом пп. 25.3.1 и 25.3.2.
    У маслонаполненных каскадных трансформаторов напряжения оценка состояния масла в отдельных ступенях проводится по нормам, соответствующим рабочему напряжению ступени.
Нормативные документы:
  • При вводе в эксплуатацию: ПУЭ, 7-е издание, Глава 1.8, п. 1.8.18
  • В эксплуатации: ПТЭЭП, Приложение 3, п. 21, пп.21.1 – 21.3

Трансформатор ЗНОГ

Трансформаторы напряжения ЗНОГ 100 и ЗНОГ 220

Назначение средства измерений

Трансформаторы напряжения ЗНОГ (далее – трансформаторы) предназначены для передачи сигнала измерительной информации средствам измерений, устройствам защиты, автоматики, сигнализации и управления в электрических сетях переменного тока промышленной частоты классов напряжения 110 и 220 кВ.

Описание средства измерений

Трансформаторы представляют собой однофазные электромагнитные масштабные измерительные преобразователи.

Принцип действия трансформаторов напряжения основан на преобразовании посредством электромагнитной индукции переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения при неизменной частоте и без существенных потерь мощности. Трансформаторы напряжения ЗНОГ – заземляемые, однофазные, электромагнитные, одноступенчатые, с газовой изоляцией.

Активная часть трансформаторов – шихтованный магнитопровод набранный из листов электротехнической стали с вторичными обмотками, размещена в алюминиевом заземленном корпусе, который находится в нижней части трансформатора. Обмотки расположены на магнитопроводе концентрически: внутри – дополнительная вторичная обмотка (далее – обмотка «Д»). Поверх нее намотана основная вторичная обмотка для измерений и защиты (далее – обмотка «И»), затем – основная вторичная обмотка, предназначенная для питания цепей учета электроэнергии (далее – обмотка «У»). Поверх вторичных обмоток расположена первичная высоковольтная обмотка. Для обеспечения оптимального электрического поля обмотки снабжены экранами.

Трансформаторы могут изготавливаться с двумя или тремя вторичными обмотками. На корпусе установлен изолятор, обеспечивающий внешнюю изоляцию трансформатора.

На верхнем торце изолятора размещен высоковольтный зажим первичной обмотки. На корпусе расположены заземляемый вывод первичной обмотки, выводы вторичных обмоток, сигнализатор плотности для определения давления элегаза, устройство для заполнения элегазом, предохранительный клапан с разрывной мембраной, табличка технических данных. Зажимы вторичной обмотки для измерений и учета имеют устройство, позволяющее их пломбирование от несанкционированного доступа. Сигнализатор плотности имеет специальные контакты, с помощью которых подаются сигналы при снижении давления элегаза, являющегося основной изоляцией трансформатора. Предохранительный клапан, защищающий трансформатор от повышения давления элегаза при пробое внутренней изоляции, имеет разрывную мембрану, разрушающуюся при давлении свыше 1,0 МПа. Рабочее положение трансформаторов в пространстве – вертикальное.

Рекомендации по высоковольтному трансформатору

Добро пожаловать в Thomas Insights — мы ежедневно публикуем последние новости и аналитические материалы, чтобы наши читатели были в курсе того, что происходит в отрасли. Подпишитесь здесь, чтобы получать самые популярные новости дня прямо на ваш почтовый ящик.

Электрическое оборудование и инструменты не могут безопасно работать при высоком напряжении, связанном с системами передачи и распределения. Входное напряжение должно быть уменьшено до приемлемого уровня, прежде чем оно достигнет компонента, чтобы избежать потенциально небезопасных условий и повреждения оборудования.

Высоковольтные трансформаторы, также называемые трансформаторами напряжения, используются для снижения или «понижения» высоких значений напряжения до более низких, безопасных значений. Дополнительно высоковольтные трансформаторы могут использоваться для изоляции оборудования от силовых цепей.

Типы высоковольтных трансформаторов

Хотя существуют разные типы высоковольтных трансформаторов, все они работают по принципу электромагнитной индукции. К различным типам относятся:

Трансформаторы электромагнитные

Эти типы трансформаторов представляют собой обычные трансформаторы с проволочной обмоткой.Электромагнитные трансформаторы состоят из двух первичных компонентов: первичной обмотки с большим количеством витков и вторичной обмотки с меньшим количеством витков катушки. Когда электрический ток проходит через обмотку первичной катушки, создается магнитное поле, которое, в свою очередь, индуцирует напряжение во вторичной обмотке. Поскольку генерируемое напряжение является функцией количества витков катушки, вторичная катушка выдает более низкое напряжение в соответствии с законами электромагнитной индукции.

Конденсаторные трансформаторы напряжения (CT, CVT)

Когда напряжение становится достаточно высоким, тяжелая изоляция, необходимая для трансформатора, может стать дорогой. Для этих ситуаций используются конденсаторные трансформаторы напряжения. Хотя конденсаторные трансформаторы напряжения не так эффективны, как электромагнитные, они обычно более экономичны при более высоких напряжениях. Эти трансформаторы состоят из серии конденсаторов, которые действуют как делители потенциала, уменьшая напряжение до того, как оно попадет на трансформатор.В результате главный трансформатор получает меньшее напряжение на первичной обмотке и, следовательно, требует меньшей изоляции.

Оптический трансформатор напряжения

Оптический трансформатор напряжения — это тип датчика, который использует эффект Фарадея для прямого или косвенного измерения электрических токов. Когда свет проходит через магнитное поле, индуцированное электрическим током, вращение плоскости поляризации происходит линейно пропорционально величине магнитного поля.Таким образом, чем больше ток, тем больше магнитное поле и больше угол поляризованного вращения.

Применение высоковольтных трансформаторов

Высоковольтные трансформаторы используются в любом приложении, где требуется снижение напряжения до уровня, который может использоваться компонентом, получающим напряжение. Например, питание от аккумулятора гибридного автомобиля подается на первичную обмотку трансформатора. Затем напряжение понижается через вторичную обмотку и в конечном итоге подается на различные электронные компоненты в транспортном средстве, такие как электрический тяговый двигатель.

Эти трансформаторы также могут использоваться для поддержки оборудования для генерации плазмы. Пользовательские катушки могут использоваться для повышения напряжения до достаточно высокого уровня там, где образуется плазма. Ветровые турбины и другие виды альтернативных источников энергии используют высоковольтные трансформаторы для передачи энергии в требуемые области потребления.

Другие распространенные применения высоковольтных трансформаторов включают:

  • Транспортные тормозные системы
  • Технологическое оборудование
  • Электрофильтры для утилизации отходов
  • Приборы для измерения и измерения напряжения

В целом высоковольтные трансформаторы необходимы во многих отраслях и сферах применения. Они особенно полезны для безопасного обращения с напряжением до 15 000 вольт и имеют решающее значение для защиты чувствительных инструментов и оборудования.

Ресурсы:

Изображение предоставлено: Ван Ань Ци / Shuttestock.com

Экологизация цепочки поставок продуктов питания: вертикальное сельское хозяйствоСледующая история »

Больше от Business & Industry

(PDF) Расчет и измерение электромагнитных полей на трансформаторных подстанциях высокого напряжения

Расчет и измерение электромагнитных полей на трансформаторных подстанциях высокого напряжения

трансформаторных подстанциях

S.Николовски, 1 З. Клайч, 1 З. Краус, 1 М. Стойков2

1 Электротехнические фабрики Osijek

2 Стройарский факультет Славонски Брод

Свеучилиште Ю.Ю. Strossmayera u Osijeku

Osijek, Hrvatska

Телефон: 031-224 600 Факс: 031-224 605 Электронная почта: [email protected] hr

Краткое содержание. магнитные поля внутри трансформаторных подстанций 400/110 кВ,

110/10 кВ и 35/10 кВ.В связи с тем, что

имеет сложную геометрию элементов подстанции,

было необходимо применить трехмерный подход к

для расчета и анализа электромагнитного поля.

Расчеты электромагнитных полей проводились для

квазистатических состояний электрических величин при промышленной частоте

50 Гц. Результаты выполненных расчетов достаточно хорошие

по сравнению со сложными и дорогими измерениями

в соответствии с хорватскими правилами.

I. ВВЕДЕНИЕ

В данной статье представлено вычисление электромагнитного поля

как в окружающей среде, так и внутри самих трансформаторных станций

. Кроме того, в статье

результаты сравниваются с допустимыми значениями

, установленными Правилами [1] и [2]. В анализе были учтены три трансформаторные подстанции

400/110 кВ, 110/10 кВ и 35/10 кВ

, так как ожидалось, что электрические и магнитные поля

будут возникать внутри и

снаружи ограждения трансформаторной подстанции. по всем

направлениям.Основными источниками низкочастотных электромагнитных полей

в трансформаторных подстанциях являются первичные элементы

подстанций 400 кВ, 110 кВ и 35 кВ открытого типа

, а также присоединенные ВЛ 400 кВ, 110 кВ и

35 кВ. линии [3].

Из-за сложности геометрии сборных шин, силовых трансформаторов

, изоляторов, измерительных трансформаторов напряжения и тока

и расширения подключенных линий электропередач

внутри замкнутого пространства, необходимо для

применить трехмерный подход к расчету и

анализа электромагнитного поля [4].Были проведены расчеты

электромагнитных полей для квазистатических

состояний электрических величин на частоте 50 Гц из-за

краткосрочных эффектов переходных процессов, которые не представляют риска

с точки зрения электромагнитных воздействий.

II. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ

Законодательство о защите от неионизирующего излучения

регулирует, что приборы, подстанции и здания, которые

являются источниками электромагнитных полей или которые содержат

источников электромагнитных полей, должны использоваться и

вводиться в эксплуатацию только в том случае, если они выполнять требования

в соответствии с их назначением, а когда они не соответствуют требованиям

, подвергать людей воздействию электромагнитных полей, превышающих предельные уровни

, предписанные регламентом.

Оборудование трансформаторных станций

генерирует постоянное электромагнитное поле частотой 50 Гц. Следовательно,

имеем следующие предельные уровни электрического поля

напряженности E и плотности магнитного потока B:

 для области профессионального воздействия (8 часов на

суток) напряженность электрического поля Eg8h = 5000 В / м и

плотность магнитного поля Bg8h = 100 мкТл,

 для поля повышенной чувствительности (24 часа в

сут) напряженность электрического поля Eg24h = 2000 В / м

и плотность магнитного поля Bg8h = 40 мкТл

Расчеты Представленные в этой статье

были выполнены с помощью программы HIFREQ [5] пакета программ CDEGS [6]

.Эта программа численно вычисляет и решает

уравнений Максвелла, используя распределение тока в

проводниковых сетях, которые состоят из прямолинейных сегментов.

Он использует это распределение тока для вычисления потенциала, электрического поля

и магнитного поля в выбранных точках в пространстве

. Уравнения Максвелла для ЭДС:

D

JH 





rot. (1)

B

E



rot (2)

 D

(3)

0 B

( 4)

Программа может учитывать наличие нескольких

горизонтальных слоев почвы с различными электрическими характеристиками

.Проводники и точки наблюдения (т.е.

точки, где вычисляются потенциальные и электромагнитные поля

) могут быть расположены в воздухе или в любом из

слоев земли.

Методология, используемая в программе, подробно описана в

в [5] и [6]. Краткое изложение представлено ниже.

Потенциальное и электромагнитное поля сначала выражаются

через компоненты векторного потенциала, который, в свою очередь, составляет

как функцию токов, протекающих в

каждом сегменте проводящей сети.Токи в

сегментах проводов

определяются требованием, чтобы

падение напряжения между парами точек в сети

Конденсаторный трансформатор напряжения (CVT или CCVT)

Конденсаторный трансформатор напряжения (CVT) или конденсаторный трансформатор напряжения (CCVT) — это коммутационное устройство, используемое для преобразования напряжения высокого класса передачи в легко измеряемые значения, которые используются для измерения, защиты и управления высоковольтными системами.

Кроме того, CVT / CCVT используется в качестве разделительных конденсаторов для передачи высокочастотных несущих сигналов линии электропередачи в линию передачи.

Конденсаторный трансформатор напряжения (CVT) используется для линейных вольтметров, синхроскопов, защитных реле, счетчиков тарифов и т. Д. Трансформатор напряжения VT — это трансформатор, используемый в энергосистемах для понижения сигналов сверхвысокого напряжения и обеспечения сигнала низкого напряжения для измерения или срабатывания защитного реле.

Характеристики конденсаторного трансформатора напряжения (CVT) или трансформатора напряжения с конденсаторной связью (CCVT) хуже, чем у электромагнитного трансформатора напряжения.На его производительность влияют частота питания, переходные процессы переключения, величина подключенной нагрузки и т. Д.

Конденсаторный трансформатор напряжения более экономичен, чем трансформатор электромагнитного напряжения, когда номинальное напряжение системы увеличивается выше 66 кВ.

Оборудование несущего тока может быть подключено через конденсатор конденсаторных трансформаторов напряжения. Таким образом, нет необходимости в отдельных конденсаторах связи.

Конденсаторные трансформаторы напряжения

также служат в качестве разделительных конденсаторов для передачи высокочастотных несущих сигналов линии электропередачи с линией передачи.

Вариаторы

в сочетании с волновыми ловушками используются для фильтрации высокочастотных сигналов связи от промышленной частоты. Это формирует сеть связи оператора связи по всей сети передачи.

Конденсатор типа VT применяется на напряжение 66 кВ и выше. При таких напряжениях стоимость электромагнитного типа ТН, как правило, слишком высока.

Работа конденсаторного трансформатора напряжения (CVT / CCVT)

Конденсаторы, соединенные последовательно, действуют как делители потенциала при условии, что ток, принимаемый нагрузкой, незначителен по сравнению с током, протекающим через последовательно соединенные конденсаторы.

Представление схемы CVT или CCVT Конденсаторный трансформатор напряжения, вид в разрезе и однолинейная схема

Однако ток нагрузки становится относительно большим, и возникает ошибка соотношения, а также фазовая ошибка. Компенсация осуществляется «тюнингом».

Реактор, соединенный последовательно с нагрузкой, настраивается на такое значение, чтобы на частоте питания он резонировал с суммой двух конденсаторов. Это устраняет ошибку.

Конструкция конденсаторного типа ТН зависит от формы конденсаторного делителя напряжения.Обычно высоковольтные конденсаторы заключены в фарфоровый корпус. В большой металлической коробке в основании находится промежуточный трансформатор катушки настройки.

На электрической подстанции конденсаторный трансформатор напряжения в сочетании с волновой ловушкой размещается на передающем и приемном концах подстанции. На приемном конце они находятся сразу после грозозащитного разрядника и перед линейным изолятором.

Принципиальная схема трансформатора напряжения с конденсаторной связью

Конструкция конденсаторного трансформатора напряжения (CCVT)

Конденсаторный трансформатор напряжения

состоит из двух первичных узлов,

  1. секции конденсатора высокого напряжения, а
  2. базовая коробка, в которой находятся электромагнитные компоненты.

Общий вид CCVT приведен ниже,

Общая конструкция вариатора CCVT Внутренняя конструкция CVT

Конденсаторный трансформатор напряжения изолирует измерительные приборы, счетчик, реле, защиты и т. Д. От силовой цепи высокого напряжения и обеспечивает масштабированную копию напряжения в линии высокого напряжения. Конденсаторы связи используются только для связи высокочастотных сигналов связи, и они эквивалентны емкостной части CVT.

Соединенные элементы конденсатора серии

, помещенные в фарфоровые кожухи, каждый из которых герметично (герметично) запечатан, называются секциями конденсатора.Диэлектрик конденсаторных элементов состоит из высококачественной полипропиленовой пленки / бумаги и пропитан синтетической жидкостью с высокой степенью переработки.

Каждая секция конденсатора имеет нижнюю часть из нержавеющей стали, которая позволяет синтетической жидкости расширяться и сжиматься при изменении рабочей температуры окружающей среды, сохраняя при этом герметичность. Именно на эти секции конденсатора падает большая часть высокого напряжения.

Типовая принципиальная схема вариатора

Основные области применения CVT в сетях высокого напряжения (выше 36 кВ) приведены ниже.Напряжение ответвления (приблизительно 5-12 кВ в зависимости от типа) снимается с нижней секции конденсатора и подается на электромагнитную цепь в литом алюминиевом корпусе основания.

Конструкция конденсаторного трансформатора напряжения

Базовый блок содержит промежуточный трансформатор, который будет обеспечивать конечное выходное напряжение через вторичные обмотки с несколькими ответвлениями, последовательный компенсирующий реактор и схему управления феррорезонансом. Базовая коробка заполнена высушенным минеральным маслом, защищающим компоненты от воздействия окружающей среды.

Феррорезонанс просто и эффективно контролируется за счет использования спроектированной магнитной схемы с низкой плотностью потока и регулируемой демпфирующей цепи с насыщающимся реактором, подключенной поперек вторичной обмотки. Схема подавления феррорезонанса не влияет отрицательно на переходную характеристику.

Конструкция конденсаторного трансформатора напряжения

Конденсаторный трансформатор напряжения состоит из серии конденсаторов, последовательно соединенных на верхней части резервуара. Электромагнитный блок находится внутри резервуара.

Электромагнитный блок состоит из

Эти конденсаторы образуют делитель напряжения (2, 3) между клеммой высокого напряжения (1) и клеммой высокой частоты (4).

Конденсаторы, пропитанные высококачественным диэлектрическим маслом, помещаются в один или несколько изоляторов. Каждый из них образует герметично закрытый независимый блок с очень стабильной во времени емкостью.

Высокочастотная клемма (4) для сигнала ПЛК выходит с одной стороны через кусок смолы, который отделяет емкостной блок от индуктивного трансформатора напряжения.

Индуктивный трансформатор напряжения среднего напряжения погружен в минеральное масло и помещен в герметичный металлический резервуар.

Вторичные клеммы расположены внутри коробки (7), позволяющей выполнять соединения, и имеют место с элементами защиты, такими как предохранители или автоматические выключатели.

Применение вариатора

Некоторые из важных применений вариатора:

  • Измерение напряжения : Они точно преобразуют напряжение передачи до приемлемого уровня для коммерческого учета, защиты и контроля.
  • Изоляция : Они гарантируют изоляцию между высоковольтной сетью и низковольтными цепями, обеспечивая условия безопасности для операторов диспетчерской.
  • ВЧ-трансмиссии : Их можно использовать для соединения несущей линии электропередачи (ПЛК).
  • Переходное восстанавливающееся напряжение : При установке в непосредственной близости от выключателей высокого / сверхвысокого напряжения собственная высокая емкость CVT улучшает характеристики короткого замыкания / короткого замыкания цепи C / B / TRV.

Пример приложений

Некоторые примеры применения CVT (трансформатора напряжения с конденсаторной связью):

  1. Учет доходов.
  2. Защита высоковольтных линий и подстанций.
  3. Передача высокочастотных сигналов.

Видеоурок: Электромагнитная индукция в трансформаторах

Стенограмма видео

В этом видео мы узнаем о электромагнитная индукция в трансформаторах. Узнаем, что такое трансформеры, как они работают, и как они используют это явление электромагнитной индукции.

В начале давайте вспомним, что электромагнитная индукция стоит на первом месте. Идея такая. Если мы возьмем петлю проведения материала, то если мы изменим магнитное поле, испытываемое поперечным сечением области этой петли, то мы заставим ток течь в ней.

Это можно сделать, чтобы изменить магнитное поле, которое испытывает область петли, должно пропускать магнит через петля.Другой способ — оставить магнит стационарно, но измените размер петли, например, сделав ее больше или меньше или даже сохраняя его тот же общий размер, но вращая его так, чтобы вся открытая площадь к изменению магнитного поля. Любой из этих методов будет имеют общее влияние на изменение магнитного поля, испытываемого петлей и поэтому индуцируя в нем ток. И этот процесс известен как электромагнитная индукция.

Одно из самых полезных приложений электромагнитной индукции преобразует электрическую мощность. Теперь основная идея, лежащая в основе преобразование электроэнергии таково. Когда электричество вырабатывается на электростанции, это напряжение, разность потенциалов, которая намного выше, чем у нас можно безопасно или разумно использовать в жилых помещениях. Но для электричества чтобы добраться от места его создания до места использования, наиболее эффективный способ — держите его при очень высокой разности потенциалов.Таким образом, наименьшее количество энергии возможное теряется в процессе передачи. Это означает, что незадолго до того, как мы использовать его, мы хотели бы иметь возможность преобразовывать электричество, которое мы получаем от растение. Это преобразование, как мы увидим, полагается на электромагнитную индукцию.

Внешний вид электрического трансформатора нравится. Есть три основных части Это. Во-первых, известен моток проволоки. в качестве первичной обмотки.Это провод, через который электричество подается к трансформатору. Затем напротив первичной обмотки это то, что называется вторичной обмоткой. Это катушка с проволокой, которая будет на нем наведено напряжение и, следовательно, в нем наведен ток. А затем, соединив эти два катушки — это то, что называется сердечником. Как мы увидим, тип материала сердечник сделан из, что существенно влияет на производительность трансформатор габаритный.

Итак, вот как преобразование процесс работает. Во-первых, ток течет через первичная обмотка. Мы назовем эту текущую 𝐼 подпункт p к покажите, что это в первичной катушке. Этот ток проходит каждый одиночная одна из петель первичной катушки, намотанная вокруг сердечника. И, наконец, он возвращается Обратная сторона. Теперь, если это все, что произошло в трансформаторе это было бы довольно скучно.И это действительно не дало бы много. Но на данный момент мы можем вспомнить что проволочная петля, по которой течет ток, создает магнитное поле. В частности, если у нас есть проволочная петля, по которой ток течет в этом направлении, как показано, затем на основе по так называемому правилу правой руки магнитное поле, создаваемое этой петлей на центр петли указывает прямо вверх.

Зная это, если мы вернемся к наша первичная катушка, которую мы видим, несколько раз оборачивается вокруг сердечника, мы понять, что каждая из этих отдельных петель, этих обмоток, сама по себе петля тока.И это создает магнитное поле что указывает вверх. Комбинированный эффект магнитного поле от всех этих отдельных петель довольно сильное. И в целом у нас достаточно мощное магнитное поле, направленное снизу вверх. Вот где ядро поступает материал. Одна из основных целей сердечник трансформатора должен направлять силовые линии магнитного поля вокруг сердечника, как хотя они движутся по кругу.

Это означает, что на месторождении произведено внутри обмоток первичной обмотки затем проходит через остальную часть сердечник, а также проходит через обмотки вторичной катушки. И это мы видим, где возникает электромагнитная индукция. Давайте взглянем на один одна из этих петель во вторичной катушке. И мы посмотрим на это как на мы смотрим сверху на эту петлю.В этом случае петля будет выглядеть на наш глаз вот так, как круг. И что бы мы увидели, если бы могли увидеть их, идет ли эта линия магнитного поля в экран, с нашей точки зрения, через центр петли. Итак, если раньше не было магнитное поле, движущееся через эту петлю, теперь есть поле.

Другими словами, изменение магнитное поле, которое испытывает область этой петли.Это именно такой эффект что через электромагнитную индукцию вызовет ток в этом петля. По причинам, которые мы не рассматриваем в этом уроке, с нашей точки зрения, ток течет в этом направлении, против часовой стрелки. Конечно, то, на что мы смотрим здесь всего одна петля из множества петель вторичной обмотки. Так что это происходит для всех эти отдельные петли.Итак, наконец, это побудило ток выводится через вторичную катушку. И он переходит к тому, что его приложение может быть, например, в жилом районе.

Вернемся к 𝐼 p, текущий через первичную катушку на мгновение. Если бы этот ток был постоянным в время, тогда еще магнитное поле будет формироваться через петли катушки. И это поле будет унесено через ядро.Но после петель вторичная обмотка изначально подвергалась этому изменению, после этого будет больше никаких изменений. Линии поля останутся тем же. И если больше не будет изменений в полное магнитное поле через эти петли, тогда больше не будет тока индуцированный в них. Чтобы трансформатор работал правильно, ток в первичной обмотке должен быть переменным током, AC.

В таком случае это означает, что силовые линии магнитного поля в сердечнике постоянно меняются по величине. И когда это происходит, значит что каждая обмотка вторичной катушки всегда через него движутся разные магнитные поля. То есть есть постоянное изменение в магнитном поле через обмотки вторичной катушки и, следовательно, будет постоянно индуцировать напряжение и, следовательно, ток в этой катушке.Все, что можно сказать, для трансформатора, очень важно работать на переменном токе.

Мы сказали, что текущий через первичную обмотку проходит 𝐼 к югу р. А теперь представим, что мы знать напряжение этого тока. Мы назовем это напряжение 𝑉 sub п. Допустим, 500 вольт. А затем, если мы перейдем к вторичная обмотка, можно сказать, что токовый выход составляет sub s и что напряжение выход есть 𝑉 sub s.Но вопрос в том, что это Напряжение? Какая разница потенциалов индуцируется во вторичной катушке? Вы не поверите, но мы можем решить 𝑉 sub s, зная 𝑉 sub p, а также зная количество витков, которые две катушки, первичная и вторичная, образуют вокруг сердечника.

В общем, если позвонить по номеру обмоток первичной обмотки 𝑁 sub p, и мы называем количество обмоток или витков вокруг сердечника вторичной катушки 𝑁 sub s, тогда мы можем написать это очень аккуратно уравнение.Sub s делится на 𝑉 sub p равно равно 𝑁 sub s делится на 𝑁 sub p. Другими словами, соотношение разность потенциалов равна отношению витков. В каком-то смысле это довольно очаровательный. Но когда мы думаем об этом, это заставляет смысл. Чем больше витков делает катушка вокруг сердечника, тем больше он будет способствовать напряженности магнитного поля в основной. И чем больше это магнитное поле на Если сердечник изменяется, во вторичной обмотке будет индуцировано большее напряжение.

Это уравнение соотношения говорит нам, что так как мы знаем 𝑉 sub p, если бы мы подсчитали 𝑁 sub p и 𝑁 sub s, то мы могли бы используйте всю эту информацию, чтобы найти 𝑉 sub s. Давайте сделаем это; давай посчитаем 𝑁 sub p и 𝑁 sub s. Начиная с 𝑁 sub p, мы можем считайте эти ходы как один, два, три, четыре, пять, шесть, семь, восемь, девять, общий. Итак, применяя это уравнение, мы имеем Sub s, то, что мы хотим найти, разделенное на sub p, 500 вольт, равно 𝑁 sub s, то, что мы узнаем через мгновение, разделенное на девять, количество поворотов в первичная обмотка.

Переходим к подсчету 𝑁 sub s, это один, два, три, четыре, пять, шесть, семь, восемь, девять, 10, 11, 12 оборотов. Таким образом, мы заполняем 12 вместо sub s в наше уравнение. Тогда, если мы умножим обе части на 500 вольт, мы находим, что напряжение во вторичной катушке равно 12, деленному на девять раз по 500 вольт. Это то же самое, что и четыре трети умножить на 500 вольт, что составляет примерно 667 вольт. Это изменение с 𝑉 sub p на 𝑉 sub s, поэтому это называется трансформатором.

Теперь мы можем задаться вопросом, а как насчет токи 𝐼 sub p и 𝐼 sub s? Можем ли мы решить проблемы, основанные на количество витков каждой катушки? Ответ в том, что мы можем, но Отношение переворачивается от отношения к напряжению. Мы имеем в виду, что если мы возьмем отношение количества витков вторичной обмотки к числу витков в первичной, это равно первичному току, деленному на вторичный ток.Поэтому мы должны быть осторожны с нашими здесь нижние индексы, ss и ps, и чтобы они оставались прямыми.

Возвращаясь к нашему обсуждению напряжения, мы видим, что первичное напряжение меньше вторичного. Когда это происходит, значит функция трансформатора состоит в том, чтобы поднять напряжение с первичной обмотки до вторичная обмотка. Когда это произойдет, когда 𝑉 sub s больше, чем sub p, трансформатор описывается как повышающий трансформатор.И обратное может произойти, если хорошо. Когда вторичное напряжение меньше чем первичное напряжение, трансформатор называется понижающим трансформатором.

Прежде чем немного попрактиковаться На примере поговорим о сердечнике трансформатора. С точки зрения эффективности ядро очень важно. В частности, материал, который мы выбор сделать ядро ​​из воли повлияет на то, насколько хорошо энергия передается от первичный к вторичной катушке.Из всех материалов, которые мы могли выбираем для изготовления сердцевины, нам нравится выбирать материал, который намагничиваемый. То есть тот, который становится магнитом когда он подвергается воздействию магнитного поля. И мы также хотели бы материал, который может быстро реагировать на быстро меняющиеся магнитные поля в обмотках этих катушки.

Ведущий материал для этого железо. И очень часто сердечники трансформатора из этого металла.Это материал, который помогает канал, а также усилить магнитное поле внутри сердечника. Теперь, когда мы немного знаем о трансформеры, давайте попрактикуемся в решении вопроса об одном.

Понижающий трансформатор изменяет разность потенциалов переменного тока от 10000 вольт до 250 вольт. Если он имеет 25 витков на вторичной обмотке катушка, сколько витков у нее на первичной катушке?

Хорошо, допустим, это наш трансформатор.Это наша первичная катушка и вот это наша вторичная обмотка. Нам сказали, что потенциал разница в первичной обмотке, которую мы назовем 𝑉 sub p, равна 10000 вольт. И разность потенциалов в вторичная катушка, которую мы будем называть sub s, составляет 250 вольт. Нам также сообщили, что вторичный катушка нашего трансформатора имеет 25 витков. Мы позвоним по этому номеру 𝑁 sub с. А если назвать количество витков в первичной катушке 𝑁 sub p, это то значение, которое мы хотим найти.Для этого мы можем вспомнить соотношение между первичным и вторичным напряжением и количеством витков. Эти отношения говорят о том, что отношение витков первичной обмотки к вторичной равно отношению потенциала различия первичного к вторичному.

В этих отношениях мы хотим решить для 𝑁 sub p, количество витков в первичной катушке. Для этого мы можем умножить оба стороны уравнения на количество витков вторичной обмотки.Это означает, что этот термин, 𝑁 sub s, сокращается в левой части нашего уравнения. Мы находим, что 𝑁 sub p равно 𝑉 sub p делится на 𝑉 sub s, умноженное на sub s. И поскольку мы знаем 𝑁 sub s, sub p и 𝑉 sub s, теперь мы можем подставить эти значения в это уравнение. Sub p составляет 10000 вольт, 𝑉 sub s составляет 250 вольт, а 𝑁 sub s равно 25. Вычисляя этот результат, мы находим ответ 1000. Это количество оборотов, которые в первичной обмотке этого трансформатора.

Давайте сейчас займемся Обобщите то, что мы узнали об электромагнитной индукции в трансформаторах.

На этом уроке мы увидели, что трансформаторы изменяют напряжение и ток посредством электромагнитного индукция. Мы видели это в целом, Трансформаторы состоят из трех основных компонентов. Есть первичная катушка, ток вводится через. Есть вторичная катушка, ток выводится из.И есть ядро, обычно твердый металлический материал, соединяющий эти две катушки.

Мы видели, что когда дело доходит до влияние трансформатора на напряжение, отношение первичного напряжения к вторичное напряжение равно отношению количества витков в первичной катушке к количеству витков вторичной обмотки. Кроме того, мы увидели, что трансформатор влияет на ток, что соотношение вторичного тока катушки к первичному ток катушки равен отношению количества витков первичной обмотки к вторичной. катушка.Наконец, мы узнали, что повышение трансформатор увеличивает напряжение на трансформаторе, а понижающий трансформатор уменьшает это.

Что такое трансформатор? | FierceElectronics

Трансформатор — электрическое устройство, которое использует принцип электромагнитной индукции для передачи энергии от одной электрической цепи к другой. Он предназначен для увеличения или уменьшения переменного напряжения между цепями при сохранении частоты тока.Трансформаторы делают это без проводящего соединения между двумя цепями. Это возможно благодаря применению закона индукции Фарадея, который описывает, как магнитное поле будет взаимодействовать с электрической цепью, создавая электродвижущую силу (ЭДС).

Базовый трансформатор состоит из трех частей: магнитопровода, первичной обмотки и вторичной обмотки. Первичная обмотка подключена к источнику переменного тока под напряжением. Это создает переменное магнитное поле, окружающее обмотку.Это вызывает ЭДС во вторичной обмотке. Если цепь вторичной обмотки замкнута, то по ней будет протекать переменный ток. Эти обмотки имеют общий магнитный сердечник, который обычно изготавливается из многослойных стальных листов и обеспечивает путь с низким сопротивлением для магнитного поля. Соотношение между выходным напряжением и входным напряжением такое же, как отношение количества витков между двумя обмотками. В понижающем трансформаторе вторичная обмотка будет иметь меньше витков, чем первичная, а в повышающем трансформаторе — больше.

Базовая конструкция трансформатора Shutterstock

Первый трансформатор был изобретен в 1884 году в Англии и произвел революцию в способах использования переменного тока. Этот трансформатор был впервые использован на первой электростанции переменного тока, паровой электростанции Рим-Черки, в 1886 году. С помощью трансформатора можно было генерировать переменный ток и подавать его при высоком напряжении (от 1400 до 2000 вольт), а затем понижать. на более безопасное и пригодное для использования напряжение для использования в домах и на предприятиях.

Хотя эта оригинальная базовая конструкция используется и сегодня, современные трансформаторы используются для самых разных целей. Те, которые используются на электростанциях, могут быть высотой в несколько этажей и использоваться для передачи энергии при высоком напряжении, что более эффективно, чем при низком напряжении, поскольку снижает потери мощности из-за тепла. Преобразователи сигналов и аудио намного меньше по размеру и используются для согласования выхода микрофонов и других аудиоустройств с входом усилителей. Измерительные трансформаторы преобразуют мощность основной линии электропередачи в более низкое напряжение, которое затем можно измерить для определения выходной мощности без повреждения чувствительного оборудования.Импульсные трансформаторы доставляют импульсы из первичной цепи во вторичную цепь для передачи цифровой информации на логические вентили или драйверы в электронных устройствах.

Большинство приведенных выше приложений описывает однофазные трансформаторы. Этот тип трансформатора имеет одну первичную обмотку и одну вторичную обмотку. Однако трансформаторы также бывают трехфазными. Трехфазные трансформаторы имеют три набора обмоток. Эти трансформаторы используются для питания промышленных нагрузок и генерации трехфазной энергии.

Для обзора вот основы трансформатора:

  • Трансформатор использует электромагнитную индукцию для передачи переменного тока от одной цепи к другой, увеличивая или уменьшая напряжение.
  • Базовый трансформатор состоит из трех частей: первичной обмотки, вторичной обмотки и магнитопровода.
  • Существуют трансформаторы всех типов размеров и применений, от массивных трансформаторов, используемых на электростанциях, до
  • .
  • крошечный трансформатор, используемый в электронике.

Разные способы изображения трансформеров Getty Images

    Источники:

    1. https://www.galco.com/comp/prod/trnsfmrs.htm

    2. https://www.dfliq.net/blog/the-basics-of-electrical-transformers/

    3. https://www.electrical4u.com/what-is-transformer-definition-working-principle-of-transformer/

    Линии электропередач и трансформаторы

    Сколько излучения излучают линии электропередач, опоры высокого напряжения и трансформаторы? Какие уровни электрических и магнитных полей оказывают влияние на здоровье человека и когда превышаются? Какой источник является наиболее частой причиной повышенных магнитных полей (не то, что вы могли себе представить…)? Какие безопасные расстояния?

    Как работает электросеть?

    Электроэнергия передается от электростанций по высоковольтным линиям (100-500 кВ) на подстанции. Там высокое напряжение снижается трансформаторами, а электричество передается на линии электропередач среднего напряжения (20-40 кВ). Опять же, среднее напряжение снижается трансформаторами, а затем электричество передается на линии электропередач низкого напряжения (110-480 В), которые, наконец, подводят его к электросчетчику в нашем здании.Оттуда он попадает в нашу индивидуальную электрическую панель и кабели в наших стенах, светильниках, розетках и электрическом оборудовании.

    Какое излучение излучают кабели и трансформаторы?

    Все проводящие части электрической сети создают электрические поля переменного тока, потому что они находятся под напряжением, и магнитные поля переменного тока, потому что через них протекает ток. Переменный ток (AC) называется так, потому что электроны в проводниках под напряжением меняют направление своего движения 50-60 раз в секунду (частота 50 Гц в Европе, 60 Гц в США).

    Электрические поля

    • Электрические поля блокируются различными заземленными проводящими объектами, такими как деревья, большинство строительных материалов и т. Д.
    • Повышенные электрические поля обычно регистрируются только на открытом воздухе , вблизи линий высокого или среднего напряжения.
    • Кабели высоковольтных линий являются источниками электрического поля, а не пилоны — столбы (значения излучения на самом деле ниже возле столбов, если кабели находятся на большем расстоянии от земли).
    • Силовые кабели, расположенные внутри стен, и электроприборы являются наиболее распространенным источником электрических полей во внутренних помещениях, а не на внешних линиях электропередачи. Нарушения изоляции кабеля или неисправные соединения (например, отсутствие заземления цепи) могут привести к завышению цен на электроэнергию.

    Магнитные поля

    • Магнитные поля проникают сквозь большинство строительных материалов.
    • Повышенные магнитные поля обычно регистрируются вблизи линий электропередачи высокого и среднего напряжения.Также рядом с силовыми кабелями низкого напряжения, особенно в густонаселенных районах (например, в квартирах на 1 и 2 этажах, которые находятся рядом с воздушными линиями электропередач, или в квартирах на подземных и цокольных этажах, когда линии электропередач проходят под землей).
    • Согласно статистике, наиболее частой причиной высоких значений излучения , вызванного магнитными полями, являются низковольтные линии электропередач , которые подводят электричество к каждому дому. Только 23% этих значений связаны с линиями высокого напряжения.
    • Это связано с тем, что магнитные поля зависят от количества электричества, протекающего по кабелям (ампер), а не от напряжения (ватт = вольт * ампер). Кабели низкого напряжения могут быть перегружены, особенно в густонаселенных районах . Более того, низковольтные кабели обычно находятся ближе к жилым домам (высоковольтные кабели обычно проходят на минимальном расстоянии 20 метров).
    • Трансформаторы / подстанции создают только локально повышенные магнитные поля, которые проявляются на небольшом расстоянии (обычно <5 м).Однако кабели низкого или среднего напряжения, идущие от трансформаторов, создают повышенные магнитные поля из-за большого количества тока, протекающего через них. В домах, расположенных далеко от трансформатора, магнитные поля низковольтных кабелей ниже, поскольку большая часть энергии распределяется в дом, ближайший к трансформатору.
    • Вы можете уменьшить воздействие магнитных полей от кабелей и трансформаторов, увеличив расстояние до них.
    • Магнитные экранирующие материалы изготавливаются из металлических сплавов (не свинца!) С очень высокой магнитной проницаемостью, но, помимо прочего, они очень дороги (> 150 евро / м2).Их размещение, безусловно, не рекомендуется без предварительного измерения магнитных полей.
    • Уменьшение магнитных полей возможно, если линии электропередач проходят под землей или если они переносятся в более отдаленную точку (например, на противоположной стороне дороги). Хотя такие решения не распространены, вы можете связаться с местной энергетической компанией и спросить, могут ли они убрать кабели.

    Подземные линии электропередачи более безопасны по сравнению с воздушными линиями электропередачи?

    В подземных кабелях электрические поля минимальны, потому что они заземлены, а магнитные поля уменьшаются быстрее, потому что кабели имеют меньшее расстояние между ними.

    Однако, поскольку линии метро неочевидны и часто проходят ближе к участкам с интенсивным использованием, они могут создавать высокие уровни магнитных полей на первом этаже или в подвале квартир или магазинов, во дворах, садах, тротуарах и т. Д.

    Почему увеличилась наша электромагнитная нагрузка от электросети?

    1. Из-за значительного расширения электрической сети, которое увеличило количество баллов в отчете по электромагнитному излучению.

    2. Из-за более высокого энергопотребления, что означает, что существующие линии электропередач излучают более сильные магнитные поля.

    3. Потому что излучение, излучаемое сегодня кабелями, имеет более опасную форму волны. Широкое использование электронных устройств с нелинейной нагрузкой, таких как люминесцентные лампы, адаптеры переменного тока, диммерные электронные переключатели, инверторные кондиционеры, плазменные телевизоры, фотоэлектрические системы и т. Д., Приводит к деформации простого синусоидального сигнала сети 50-60 Гц с высокой частотой. гармоники. Это явление называется «грязным электричеством», потому что оно вызывает перегрев нейтрального проводника и преждевременное старение оборудования.Некоторые ученые считают, что новая форма волны электросети особенно обременительна для человека [3].

    Влияет ли излучение от электросети на здоровье человека?

    • Согласно руководству Международной комиссии по неионизирующему излучению [4], наше взаимодействие с переменным электрическим полем вызывает протекание электрических зарядов в теле человека и переориентацию электрических диполей в тканях. В то время как магнитные поля вызывают электрические токи, стимулирующие нервные, мышечные и сенсорные клетки.
    • Было сказано, что низкочастотное излучение низкой интенсивности не содержит достаточного количества энергии (фотонов), и поэтому наше тело не может отличить их от естественных электромагнитных волн, производимых телом (тепловой шум).
    • Но исследования с 1977 года (Адей и Бавин) показали, что организмы могут реагировать на экзогенные электромагнитные сигналы очень низкой интенсивности и испытывать на них даже более сильную реакцию, чем на более сильные сигналы.
    • Объяснение феномена клеточной амплификации экзогенного сигнала принесло Гилберту и Родбеллу Нобелевскую премию в 1994 году.Белки G интегрируют множество сигналов извне клетки и активируют различные системы клеточной амплификации. Поэтому одного фотона электромагнитной энергии достаточно, чтобы начать массовое проникновение кальция в клетки, активируя несколько биологических функций [5].

    Недавние исследования

    Большинство проведенных исследований касается магнитных полей, которые излучаются линиями электропередач, трансформаторами и другими источниками.

    Исследования связывают низкочастотное излучение с выкидышами, лейкемией, раком кожи, рассеянным склерозом и т. Д.

    Из-за их связи с детской лейкемией, магнитные поля были классифицированы как «возможные канцерогены» в 1998 году Национальным институтом гигиены окружающей среды США (NIEHS) [6] и в 2001 году Международным агентством по изучению рака (IARC). Всемирная организация здравоохранения [7].

    «Совсем недавно новое исследование предполагает, что почти все человеческие бедствия, которые возникли в двадцатом веке, такие как распространенный острый лимфобластный лейкоз у детей, рак груди у женщин, злокачественная меланома и астма, могут быть связаны с некоторыми аспектами использования нами электричества. .Правительствам и частным лицам необходимо срочно предпринять шаги для минимизации воздействия электромагнитных полей на общественное и личное население ». Сэмюэл Милхэм, доктор медицины, магистр здравоохранения, медицинский эпидемиолог по профессиональной эпидемиологии . [8]

    Детский лейкоз

    • В исследовании Ahlbom [10] было зарегистрировано статистическое удвоение детской лейкемии у детей, подвергавшихся воздействию среднесуточных значений магнитного поля более 400 нТл.
    • Другое исследование (Гренландия [11]) зафиксировало удвоение лейкемии с еще более низким средним воздействием> 300 нТл (значения> 300 нТл вовсе не являются необычными в густонаселенных районах из-за перегрузки низковольтных кабелей!).
    • Исследование 2005 г. (Draper [12]) зафиксировало увеличение детской лейкемии на 70% при поднятии на расстояние менее 200 метров от высоковольтных кабелей и на 23% при подъеме на расстояние менее 600 метров от кабелей.
    • Поскольку магнитные поля в диапазоне> 200 м от высоковольтных кабелей вряд ли будут повышены (по крайней мере, из-за высоковольтных кабелей), вероятно, что усиление лейкемии связано с другими явлениями, такими как ионизация микрочастиц в атмосфера.
    • Высокие электрические поля вокруг высоковольтных линий заряжают микрочастицы в воздухе (эффект коронных ионов), увеличивая вероятность адгезии к коже и легким [13]. Проблема может быть значительной в районах с высоким уровнем загрязнения атмосферы (например.грамм. рядом с оживленными дорогами, на заводах, где опрыскивали посевы). Заряженные частицы могут перемещаться по воздуху на расстояние до 5 км.
    • Исследования в Бристольском университете [14] показали, что наличие высоких уровней низкочастотных электрических полей, например вблизи высоковольтных кабелей, увеличивает накопление частиц радона до 18 раз. Повышенный уровень радона связан с раком легких (вы можете легко измерить уровень радона в вашем районе, купив радонометр).

    Меланома

    • Исследование 2003 г. (Tynes [15]) пришло к выводу, что есть доказательства связи воздействия магнитных полей со злокачественной меланомой.

    Нейродегенеративные заболевания

    • Анализ, проведенный в 2008 г. (Garcia [16]), показал значительно повышенный риск болезни Альцгеймера в зависимости от воздействия электрических и магнитных полей.
    • Другое исследование (Feychting [17]) пришло к выводу, что воздействие низкочастотных электромагнитных полей «увеличивает риск раннего начала болезни Альцгеймера» и «может отражать влияние позднего действия на процесс болезни» .
    • Связь с повышенным риском бокового амиотрофического склероза (БАС или болезнь Лу Герига) была показана в исследованиях Håkansson [18] и Ahlbom [19].Это заболевание представляет собой прогрессирующее нейродегенеративное заболевание, поражающее нервные клетки головного и спинного мозга, вызывая мышечную слабость, инвалидность и, в конечном итоге, смерть.

    Детское ожирение

    • В недавнем исследовании [20] говорится, что «Воздействие сильных магнитных полей на матери во время беременности может быть новым и ранее неизвестным фактором, способствующим всемирной эпидемии детского ожирения / избыточной массы тела».

    Детская астма

    • Связь с увеличением случаев астмы у детей на 15% при увеличении воздействия магнитных полей на мать была показана в исследовании 2011 года [21].

    Выкидыши

    • По крайней мере два исследования связывают воздействие повышенных магнитных полей на беременных женщин с выкидышами во время беременности [22], [23].

    Каковы безопасные пределы воздействия низкочастотных магнитных полей?

    Законодательство большинства стран устанавливает безопасные пределы, основанные только на нагревании тканей. Многие ученые считают эту тактику устаревшей из-за недавнего всплеска источников и новых научных данных.

    В последние годы различные научные учреждения предложили новые, гораздо более низкие пределы воздействия, основанные на нетепловых эффектах излучения, которые, по-видимому, приводят к последствиям для здоровья.Подробнее о безопасных уровнях воздействия искусственной радиации ..

    Наиболее рекомендуемые пределы воздействия в последние годы предполагают, что наше среднесуточное воздействие не должно превышать 10 В / м для электрических полей и 200 нТл для магнитных полей. К сожалению, значения тока превышают не только вблизи высоковольтных кабелей, но часто также и возле низковольтных кабелей, трансформаторов, электрических панелей и различных электроприборов.

    На каком безопасном расстоянии от высоковольтных линий электропередачи?

    В большинстве стран законодательство разрешает безопасное минимальное расстояние для жилых домов от высоковольтных линий около 200-25 метров.

    Однако предлагаемые пределы воздействия электромагнитного излучения могут быть превышены на больших расстояниях.

    Значения повышенного электрического поля могут быть записаны на расстоянии> 200 метров. Однако, поскольку эти поля блокируются различными заземленными проводящими объектами, такими как деревья, большинство строительных материалов и т. Д., Мы можем регистрировать слабые электрические поля даже на меньших расстояниях.

    Последствия излучаемых магнитных полей в зависимости от электрических нагрузок конкретных линий электропередач, расстояния между токонесущими проводниками и т. Д.Скорее всего, чуть ниже и рядом с высоковольтными линиями вы найдете значения магнитного поля, во много раз превышающие рекомендуемые безопасные пределы и средние значения (70 нТл в Европе и 110 в США по данным Всемирной организации здравоохранения). 200 метров — хорошее безопасное расстояние, которое обычно обеспечивает значения, соответствующие среднему по населению. В зависимости от нагрузки, обслуживаемой каждой линией, вы можете записывать нормальные уровни магнитных полей даже на расстоянии 50 метров или меньше от кабелей.

    Как измерить излучение от линий электропередач и трансформаторов?

    Линии высокого напряжения излучают сильные электрические поля, но поскольку они заземлены большинством строительных материалов (исключение: деревянные дома), они обычно не проникают внутрь зданий, и их измерение более целесообразно на открытом воздухе.

    Магнитные поля, с другой стороны, проникают во все области, поскольку на них не влияют большинство строительных материалов.

    Вы можете измерять низкочастотные электрические и магнитные поля с помощью измерителя низкочастотного излучения.

    [3] Хавас М. (2006) Электромагнитная гиперчувствительность: биологические эффекты грязного электричества с акцентом на диабет и рассеянный склероз. [4] Рекомендации ICNIRP по ограничению воздействия изменяющихся во времени электрических, магнитных и электромагнитных полей (до 300 ГГц) [5] Джеймс Ошман, Энергетическая медицина в терапии и деятельности человека. [Шесть] http: // niremf.ifac.cnr.it/docs/niehs98.pdf [7] http://monographs.iarc.fr/ENG/Monographs/vol80/mono80-6E.pdf [8] Камилла Риз — Магда Хавас, SOS общественного здравоохранения — Теневая сторона беспроводной революции [10] Объединенный анализ магнитных полей и детской лейкемии, Ahlbom 2000. [11] Объединенный анализ магнитных полей, проводных кодов и детской лейкемии. Группа по изучению детской лейкемии-ЭМП, Гренландия, 2000 г. [12] Детский рак в зависимости от удаленности от высоковольтных линий электропередач в Англии и Уэльсе: исследование случай-контроль, Draper 2005 [13] Фьюс А.П., Хеншоу Д.Л. и др. — 1999, Ионы короны от линий электропередач и повышенное воздействие загрязняющих веществ. [14] Хеншоу, Усиленное отложение дочерних ядер радона вблизи электромагнитных полей промышленной частоты., Физическая лаборатория, Бристольский университет, Великобритания, январь 1996 г .; 69 [15] Бытовое и профессиональное воздействие магнитных полей 50 Гц и злокачественная меланома: популяционное исследование, Tynes 2003 [16] Профессиональное воздействие электрических и магнитных полей крайне низкой частоты и болезнь Альцгеймера: метаанализ, Гарсия, 2008 г. [17] Воздействие магнитного поля на рабочем месте и нейродегенеративные заболевания, Feychting 2003. [18] Нейродегенеративные заболевания у сварщиков и других рабочих, подвергающихся воздействию высоких уровней магнитных полей, Håkansson 2003. [19] Нейродегенеративные заболевания, суицид и депрессивные симптомы в связи с ЭМП, Ahlbom 2001. [20] Де-Кун Ли и др., Проспективное исследование воздействия магнитных полей внутриутробно и риска детского ожирения, Научные отчеты. [21] Де-Кун Ли, доктор медицинских наук; Хонг Чен, магистр в час; Роксана Одули, MSPH, Воздействие магнитных полей на матери во время беременности в связи с риском астмы у потомства, Arch Pediatr Adolesc Med.2011 г. [22] Ли Г.М., Нейтра Р.Р., Христова Л., Йост М., Хиатт Р.А. Вложенное исследование случай-контроль измерений магнитного поля в жилых и личных помещениях и выкидышей. [23] Ли Д.К., Одоули Р., Ви С. и др. Популяционное проспективное когортное исследование личного воздействия магнитных полей во время беременности и риска выкидыша. Эпидемиология Потенциальный трансформатор

    и объяснение его применения

    Что такое потенциальный трансформатор

    Potential Transformer — это измерительный трансформатор, который используется для преобразования напряжения от большего значения к меньшему.Следовательно, это понижающий трансформатор, который снижает напряжение до более безопасного предела. Это более низкое напряжение легко измеряется любым прибором низкого напряжения, таким как ваттметр, вольтметр и т. Д.

    Трансформатор напряжения также называют трансформатором напряжения. Они предназначены для измерения высокого напряжения, подключенного к системам передачи и распределения. Трансформатор напряжения понижает уровень напряжения и упрощает расчет значения напряжения с помощью простого прибора низкого напряжения.

    Другими словами, измерительные приборы находятся под низким напряжением, поэтому их нельзя подключать напрямую к линиям передачи и распределения. Таким образом, преобразуются в более низкие значения и измеряются. Кроме того, эти трансформаторы работают как изолятор цепи. Он защищает измерительную цепь от сети (цепи), которая работает при более высоком уровне напряжения.

    Конструкция трансформатора потенциала

    Трансформатор напряжения — понижающий трансформатор. Следовательно, количество витков первичной обмотки равно большему количеству витков и меньшему количеству витков вторичной обмотки.На входе трансформатора подается высокое напряжение переменного тока. После преобразования на выходе трансформатора потенциала получается более низкое напряжение. Это выходное напряжение измеряется с помощью вольтметра. Кроме того, две первичные и вторичные обмотки электрически изолированы и механически связаны.

    Примечание. Напряжение переменного тока преобразуется в постоянное с помощью однополупериодного выпрямителя и / или двухполупериодного мостового выпрямителя.

    Трансформатор потенциала

    Трансформаторы напряжения

    сконструированы таким образом, что они могут работать при более низком магнитном токе, плотности потока и при минимальной нагрузке.Используемые здесь проводники большие, а сердечник сделан из железа. В основном используется трансформатор напряжения с сердечником, хотя можно легко сконструировать как тип оболочки, так и тип сердечника.

    Поскольку первичное напряжение достаточно высокое, оно разделено на более мелкие участки (число витков / коэффициент). Это снижает стоимость изоляции и снижает риск повреждения. Еще одним важным фактором при построении трансформатора напряжения является фазовый сдвиг между первичной и вторичной обмотками. Внимательно следите за понижением напряжения путем изменения нагрузки.

    Соединения в PT

    Трансформатор напряжения всегда подключается параллельно сети (цепи передачи и распределения). Первичная обмотка трансформатора напряжения напрямую подключается к магистрали. Затем рассчитывается напряжение сети. Измерительные приборы, такие как вольтметр или ваттметр, подключены к вторичному выходу трансформатора. Следовательно, высокое линейное напряжение легко измеряется с помощью таких устройств измерения низкого напряжения.

    Поскольку соединение трансформатора механически связано и гальванически развязано, цепь полностью безопасна, и измерения выполняются правильно.Кроме того, первичная обмотка трансформатора напряжения рассчитана на от 400 до тысяч вольт. Вторичная обмотка рассчитана на максимальное напряжение 400 В.

    Принцип работы трансформатора напряжения

    Принцип действия трансформатора потенциала основан на взаимной индукции. Подключение силовой цепи к трансформатору напряжения осуществляется между фазой и землей. Первичная и вторичная обмотки трансформатора магнитно связаны через путь сердечника с минимальным сопротивлением (но электрически изолированы).

    Теперь на вход трансформатора подается высокое напряжение, которое создает магнитный поток. Этот поток проходит через сердечник и индуцирует напряжение на вторичной обмотке трансформатора. Следовательно, благодаря принципу электромагнитной индукции высокое напряжение преобразуется в более низкое напряжение. Это происходит без какой-либо физической связи между ними.

    Кроме того, поскольку трансформатор напряжения имеет большее значение импеданса, следовательно, меньшее значение тока проходит через вторичную обмотку.Другая функция этого трансформатора аналогична функции обычного трансформатора.

    Эквивалентная схема трансформатора потенциала

    Эквивалентная схема трансформатора напряжения такая же, как и у обыкновенного.

    Эквивалентная схема трансформатора потенциала

    Где,

    Vp = напряжение источника / первичное напряжение

    N1 = первичная обмотка

    N2 = вторичные витки

    Вс = вторичное напряжение

    I1 = первичный ток

    I2 = вторичный ток

    R1 = сопротивление утечки первичной обмотки

    X1 = реактивное сопротивление утечки первичной обмотки

    Xm = магнитное реактивное сопротивление

    R2 = сопротивление утечки первичной обмотки

    X2 = реактивное сопротивление утечки первичной обмотки

    Io = Ток холостого хода

    В остальном расчеты такие же, как и для обычного трансформатора.

    Типы трансформаторов напряжения

    Эти трансформаторы классифицируются как по функциям, так и по конструкции.

    В зависимости от конструкции трансформатор классифицируется как

    .
    • Измерительные трансформаторы напряжения
    • Защитные трансформаторы напряжения

    Оба они доступны как в однофазном, так и в трехфазном исполнении и имеют хорошую точность. Такие трансформаторы используются для управления и эксплуатации измерительных устройств, таких как реле и т. Д.

    По конструкции трансформаторы напряжения можно разделить на «Электромагнитного типа» и «Емкостного типа». Обсудим их подробнее.

    Трансформатор потенциала электромагнитного типа

    Этот тип трансформатора напряжения аналогичен обычным маслонаполненным трансформаторам с проволочной обмоткой. Водопроводный бак подключается к линейному выводу. Для заливки масла на бачке есть пробка. Отчеканен на опоре изолятора.

    В этом типе трансформатора тока первичная обмотка соединяется между двумя фазами.Или между фазой и землей. Следовательно, один конец первичной обмотки подключен к сети (измерительной силовой цепи). А другой — на землю (общий вывод заземления).

    Вторичная обмотка трансформатора подводится к нагрузке, то есть к мультиметру или вольтметру для наблюдения за значением напряжения. После того, как значение рассчитано на вторичной обмотке, мы можем рассчитать напряжение на более высокой первичной стороне, используя соотношение витков. Для расчета полезна следующая формула:

    Зная все параметры, вычисляем значение V2.

    Вторичная обмотка этого трансформатора также полезна для защиты цепи в случае неисправности. Следовательно, реле могут служить этой цели.

    Трансформатор емкостного потенциала

    Трансформатор напряжения — это емкостной делитель напряжения. Он подключается между фазой сети и землей. Это может быть муфта или втулка. Основное различие между ними заключается в способе формирования емкости. Таким образом, это помогает определить рейтинг бремени.

    Конденсаторный трансформатор потенциала

    ПТ этого типа имеют серию подключенных конденсаторов. Все эти конденсаторы связи изготавливаются либо из алюминиевой фольги, либо из бумаги, пропитанной маслом. Соединение первичной и вторичной обмоток этих конденсаторов дает желаемые значения напряжения с обеих сторон.

    По сравнению с электромагнитным типом, этот емкостной трансформатор напряжения более экономичен.

    Ошибки трансформатора потенциала или напряжения

    Ошибка означает наблюдаемую разницу между истинным и измеренным значением.В идеальном трансформаторе напряжение, создаваемое во вторичной обмотке, точно пропорционально первичному. В идеале это соотношение напряжений равно отношению количества витков (витков) на первичной обмотке к числу витков на вторичной обмотке.

    Но практически в трансформаторах напряжения это недостижимо. Это происходит из-за падений напряжения в первичной и вторичной обмотках (из-за сопротивлений и реактивных сопротивлений), а также из-за коэффициента мощности нагрузки во вторичной обмотке. Это создает ошибки в системе.Могут быть два типа ошибок: ошибка отношения и ошибка угла сдвига фаз. Обсудим подробно обе ошибки.

    Ошибка фазового угла

    В идеале, разница фаз между первичным и вторичным напряжениями должна быть равна нулю. Но практически этого не происходит, и у нас есть разность фаз. Эта разность фаз представляет собой ошибку угла сдвига фаз.

    Для уменьшения сопротивления и реактивное сопротивление трансформатора должно быть оптимальным. Кроме того, ток холостого хода играет роль в возникновении или нарушении погрешности фазового угла.

    Ошибка соотношения

    Ошибка соотношения — это разница между измеренным значением и фактическим (коэффициентом). Следовательно, если это происходит в трансформаторе, то напряжение на вторичной обмотке отклоняется от истинного значения. Ниже приводится формула для вычисления коэффициента погрешности:

    Уменьшение ошибок в трансформаторе напряжения

    Следующие пункты помогают уменьшить погрешность трансформатора напряжения:

    • За счет уменьшения расстояния между первичной и вторичной обмотками.Это снижает реактивное сопротивление утечки и, следовательно, уменьшает погрешность.
    • Обеспечивает высокую плотность магнитного потока (в сердечнике) и снижает сопротивление обмотки. Для этого уменьшаем длину намотки на сердечник.
    • За счет уменьшения длины среднего витка обмоток и использования толстых проводников.
    • Уменьшить первичный ток холостого хода трансформатора.
    • Уменьшите длину магнитного пути (для магнитного потока) в сердечнике.

    Применение трансформатора напряжения

    У нас есть множество применений трансформаторов напряжения. Ниже приведены несколько приложений:

    • In Электрозащита
    • В цепях учета и реле
    • Используется для защиты фидеров
    • Для синхронизации генераторов с сетью
    • В импедансной защите генераторов
    • Используется в защитных трансформаторах напряжения
    • Как цепи связи с оператором

    Трансформатор напряжения

    Трансформатор напряжения, используемый для измерения, называется измерительным трансформатором потенциала.В то время как трансформаторы, используемые для защиты силовых цепей, известны как трансформаторы защиты напряжения. Точно так же есть случаи, когда нам нужны и измерения, и защита. Таким образом, на вторичной стороне один подключается для защиты, а другой подключается к счетчику для измерения.

    Характеристики трансформатора потенциала

    Давайте теперь посмотрим, какой эффект возникает, когда мы делаем небольшие изменения параметров во вторичной обмотке трансформаторов напряжения.

    Влияние изменения коэффициента мощности на вторичной стороне

    Когда коэффициент мощности нагрузки на вторичной обмотке трансформатора уменьшается, фазовый угол увеличивается.Следовательно, первичный ток равен току холостого хода, а первичное и вторичное напряжения находятся в фазе с индуцированным напряжением как в первичной, так и во вторичной обмотке.

    Таким образом, напряжение на первичной обмотке остается прежним. Но коэффициент трансформации увеличивается. Это связано с уменьшением коэффициента мощности. Поэтому обратите внимание на следующие моменты:

    • Ошибка соотношения уменьшается с уменьшением коэффициента мощности на вторичной стороне.
    • Погрешность фазового угла увеличивается с уменьшением коэффициента мощности.

    Влияние изменения напряжения на вторичной стороне

    По мере увеличения напряжения на стороне нагрузки, соответственно, увеличивается вторичный ток. Это увеличение вторичного тока увеличивает первичный ток. Следовательно, напряжение падает из-за сопротивления, а реактивное сопротивление увеличивается.

    Эти падения напряжения в первичной и вторичной обмотках уменьшают напряжение на клеммах нагрузки. Следовательно, это увеличивает коэффициент трансформации по мере уменьшения знаменателя. Обратите внимание на следующие моменты при изменении вторичного напряжения:

    • С увеличением напряжения на вторичной обмотке трансформатора напряжения увеличивается и погрешность соотношения.
    • Если мы нарисуем график между ошибкой фазового угла и вторичным напряжением, то мы получим линейную кривую.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *