Назначение трансформаторов напряжения: Трансформаторы напряжения. | ЭЛЕКТРОлаборатория

Содержание

Трансформаторы напряжения. | ЭЛЕКТРОлаборатория

Доброе время суток, дорогие друзья!

Сегодня продолжим разговор о измерительных трансформаторах. Поговорим о трансформаторах напряжения.

В ходе работы мне чаще всего приходится сталкиваться с трансформаторами напряжения следующих типов: НТМИ, который сейчас вытесняется НАМИ и ЗНОЛ.

Назначение трансформаторов напряжения (ТН).

При напряжении свыше 1000 В, непосредственное включение приборов недопустимо как по условию изоляции, так и безопасности обслуживающего персонала. В связи с этим при высоких напряжениях измерительные приборы включаются через промежуточные измерительные трансформаторы, называемые трансформаторами напряжения (ТН).

ТН предназначены как для измерения напряжения, мощности, энергии, так и для питания автоматики, синхронизации и релейной защиты ЛЭП от замыканий на землю.

Обозначения некоторых ТН, наиболее используемых в электроустановках.

НОМ – ТН. Однофазный, масляный;

ЗНОМ – заземляемый ввод ВН, напряжения, однофазный, масляный;

НТМИ – напряжения, трехфазный, масляный, с обмоткой для контроля изоляции сети;

Рисунок 1.

Внешний вид ТН НТМИ-6(10)кВ.

Рисунок 2. Схема соединения обмоток ТН НТМИ-6(10)кВ.

НАМИ – напряжения, антирезонансный, масляный, с обмоткой для контроля изоляции сети;

Рисунок 3. Внешний вид ТН НАМИ-6(10)кВ.

Рисунок 4. Схема соединения обмоток ТН НАМИ-6(10)кВ.

НКФ – напряжения, каскадный, в фарфоровой покрышке;

СР – серия трансформаторов напряжения: измерительный, однофазный, емкостной напряжением 110-500 кВ.

НОЛ.11-6.05; НОЛ.0.8; НОЛ.12; НОЛ – незаземляемые трансформаторы напряжения 3-6-10 кВ;

ЗНОЛ.06; ЗНОЛЭ-35; ЗНОЛ – заземляемые ТН;

ЗхЗНОЛ; ЗхЗНОЛП – трехфазные антирезонансные группы ТН;

Рисунок 5. Внешний вид ТН 3хЗНОЛ-6(10)кВ

Рисунок 6. Схема соединения обмоток ТН 3хЗНОЛ-6(10)кВ.

Хочу отметить, что в высоковольтных узлах учета, устанавливаемых на ВЛ-10кВ вместо резисторов R1; R2; R3 (2,4кОм) устанавливается один резистор R (0,8кОм). Часто возникающий дефект – прогорание изоляции в точке соединения вывода Х ТН и резистора R1(R2 илиR3), что приводит перегоранию предохранителя в фазе, в которой стоит поврежденный резистор

ЗНОЛП; НОЛП – заземляемые и незаземляемые ТН со встроенными защитными предохранительными устройствами. В трансформаторах этих серий высоковольтные выводы первичной обмотки выполнены со встроенными защитными предохранительными устройствами (ЗПУ), которые, также как и магнитопровод с обмотками залиты изоляционным компаундом, образуя монолитный блок. ЗПУ выполнено в виде разборной конструкции с плавкой вставкой, представляющей собой металлодиэлектрический резистор, подобранный для каждого типа трансформаторов. Это устройство срабатывает при токах менее 1 А, время отключения от 5 до 10 секунд. После срабатывания ЗПУ подлежит перезарядке, которая производится персоналом предприятия, эксплуатирующего трансформатор.

Рисунок 7. Расположение ТН в высоковольтной ячейке.

Какое напряжение принято во вторичной обмотки ТН .

Для основной вторичной обмотки ТН с номинальным напряжением, соответствующим линейному напряжению сети, установлено напряжение 100 В. Соответственно для ТН с фазным номинальным напряжением основной вторичной обмотки 100 /В при включении их по схеме звезда-звезда вторичное линейное напряжение, соответствующее номинальному, будет тоже 100 В.

Номинальное напряжение дополнительных вторичных обмоток устанавливается таким образом, чтобы максимальное значение напряжения 3Uо (на разомкнутом треугольнике) при однофазном замыкании на землю в сети, когда линейное напряжение соответствует номинальному напряжению ТН, было 100 В. Поэтому для дополнительных обмоток ТН, предназначенных для сети с заземленной нейтралью, установлено Uном = 100 В, а в сети с изолированной нейтралью Uном=100/3 В.

Трансформаторы напряжения производятся со следующим исполнением внутренней изоляции:

· Сухая (трансформаторы напряжения до 10кВ включительно типа НОСК-6, ЗНОЛТ-3, ЗНОЛТ-6, ЗНОЛТ-10 и др.).

· Бумажно-масляная (трансформаторы напряжением до 35кВ включительно типа НОМ-10, НОМ-35) с изоляцией выводов обмотки на полное номинальное напряжение.

· Литая эпоксидная (чешские однофазные трансформаторы напряжения и трансформаторы типа НОЛ).

Испытания ТН.

Объём испытаний трансформаторов напряжения:

1) измерение сопротивления изоляции обмоток первичной и вторичной (вторичных) (К, М)

2) испытание повышенным напряжением трансформаторов напряжения с литой изоляцией (К, М).

3) испытание трансформаторного масла (К, М). Сразу отмечу, что в ТН до 35кВ трансформаторное масло допускается не испытывать

Примечание: К – капитальный ремонт, испытание при приёмке в эксплуатацию; М – межремонтные испытания

для трансформаторов напряжения 3-35кВ – при проведении ремонтных работ в ячейках, где они установлены, если работы не проводятся – не реже 1 раза в 4 года.

Измеренные значения сопротивления изоляции при вводе в эксплуатацию и в эксплуатации должны быть не менее значений, приведённых в таблице 5.

Испытания повышенным напряжением следует проводить согласно таблицы 6 или требований заводов изготовителей.

На этом у меня на сегодня все. Если есть вопросы, задавайте, будем вместе искать ответы.

Успехов!

Трансформаторы тока. Виды и устройство. Назначение и работа

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

Назначение

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

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

Устройство

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

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

Отличие от трансформатора напряжения

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

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

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

Виды
Трансформаторы тока имеют три основных вида. Наиболее применяемые из них:
  • Сухие.
  • Тороидальные.
  • Высоковольтные (масляные, газовые).

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

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

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

Принцип работы и применение

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

Такие трансформаторы производятся в значительном количестве и имеют разные формы и модели исполнения.

Отличительными параметрами этих устройств является интервал измерения, класс защиты устройства и его конструкция.

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

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

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

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

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

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

Коэффициент трансформации

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

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

Установка

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

Подключение

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

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

Контроль

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

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

Безопасность

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

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

Похожие темы:

Трансформаторы напряжения. Всё, что о них нужно знать

Что необходимо о них знать? Расскажем об этом в предлагаемой статье.

Трансформаторы незаменимы в электроэнергетике, электронике и радиотехнике. Их востребованность объясняется многофункциональностью, простотой устройства, высоким качеством работы (КПД – 99%), долговечной эксплуатацией.

Трансформаторы напряжения – это разновидность трансформаторов, задача которых не преобразовывать, а гальваническая развязка.

От источника электроэнергии или станции ток с высоким напряжением не может использоваться потребителями. Чтобы понизить его на входе устанавливаются понижающие трансформаторы. Они дают возможность работать на расчетном напряжении для бытовой техники, электроприборов и электроники. Их использование позволяет осуществлять работу типовых измерительных приборов. Трансформатор изолирует их от высокого сетевого напряжения, что крайне необходимо для их безопасного обслуживания и эксплуатации.

По назначению они разделяются на два основных вида – повышающие и понижающие. Преобразование напряжения в домашних условиях крайне необходимо. Бытовые приборы, питающиеся от сети 380 или 220 вольт, нуждаются в напряжении в несколько раз меньше. Во избежание выхода из строя бытового оборудования нужны понижающие. При необходимости используют повышающие аналоги.

Кроме главной функции – преобразования напряжения и тока, ТН могут быть источниками питания для автоматики, релейной защиты электролиний от замыкания, сигнализаций и т.п. Также они используются в качестве измерителей напряжения и мощности.

По сути – трансформатор напряжения – это статический электромагнитный прибор, который преобразует переменный ток одного напряжения в переменный ток другого напряжения. По конструктивным решениям и по принципу действия он сходен с силовым аналогом.

Устройство трансформатора напряжения

ТН состоят из двух главных элементов:

  • Стального магнитопровода.

  • Обособленных друг от друга, изолированных обмоток (первичной и вторичной).

На первичную обмотку ТН подается ток, а со вторичной он идет к объекту потребления.

Принцип работы

В основе работы ТН лежит его конструкция и явление электромагнитной индукции, возникающей между элементами:

  • Трансформатор подсоединяется к сети. На его первичную обмотку поступает ток.

  • Ток переменного характера проходит по магнитопроводу, вызывает магнитный поток, который в свою очередь проходит через обе обмотки и индуцирует в них ЭДС.

  • К вторичной обмотке поступает ток, возникший под действием ЭДС.

Величина ЭДС тесно связана с числом витков в каждой обмотке. Меняя число витков можно увеличить или уменьшить напряжение, идущее на потребителя с вторичной обмотки.

Виды трансформаторов напряжения

Существует довольно много трансформаторов напряжения. Их функции соответствуют определенному назначению. Поэтому, прежде чем выбирать тот или иной вариант трансформатора, необходимо определиться, для чего он нужен. Все разнообразие этих приборов отличается друг от друга конструкцией, которая и определяет особенности их эксплуатации.

Все ТН условно делятся на виды по определенным критериям:

  • Число фаз: одно- и трехфазные.

  • Количество обмоток – две или три.

  • Класс точности – диапазон допустимых параметров погрешности.

  • Тип охлаждения – масляные и сухие (воздушное охлаждение).

  • Способ размещения – внутренние или внешние.

ТН делятся также на группы согласно сферам применения и особенностям эксплуатации:

  • Заземляемый. Этот вариант представляет собой однофазное или трехфазное устройство. Один из его концов должен быть заземлен – это нейтраль обмотки. В маркировках этих моделей присутствует буква «З», например, ЗНОЛ, ЗНОМ.

  • Наземляемый. Он не нуждается в заземлении. Обязательно изолируются все уровни, зажимы. В зависимости от уровня напряжения, трансформатор может монтироваться на определенной высоте.

  • Каскадный. Его основная часть первичная обмотка, состоящая из нескольких секций. Они расположены на разном расстоянии от земли в виде каскада. Все части трансформатора соединены между собой дополнительными обмотками. Особенностью каскадных трансформаторов является то, что с увеличением числа элементов, увеличивается количество погрешностей в работе всей системы.

  • Емкостный. У этого прибора в отличие от других есть емкостный делитель. Этот вид устройств является пассивным, так как не добавляет мощности. Но хорошо справляется с контролем проходящей энергии по сети и выдает высокий КПД.

  • Двухобмоточный. Имеет две обмотки. Он может преобразовывать одно напряжение U1 в другое U2.

  • Трехобмоточный. Имеет кроме первичной обмотки еще две вторичные. Отлично заменяет два двухобмоточных прибора, что выгодно с точки зрения экономии затрат на приобретение электрооборудования.

определение, назначение, классификацию, условные обозначения, конструкции.

⇐ ПредыдущаяСтр 2 из 6Следующая ⇒

Измерительные трансформаторы напряжения – это специальный понижаюжий трансформатор напряжения, предназначенный для измерения высоких значений напряжения ( выше 1 кВ) и осуществляющий гальваническое разделение цепей высокого напряжения от низковольтных измерительных приборов и реле. Благодаря трансформаторам можно применять приборы с небольшими стандартными номинальными значениями напряжения (например100 В) в высоковольтных цепях, по которым могут протекать большие токи. Измерительные трансформаторы напряжения работают в режиме, близком к холостому ходу, потому что ко вторичной обмотке трансформатора подключают приборы с относительно большим внутренним сопротивлением.

При измерениях в высоковольтных цепях трансформаторы обеспечивают безопасность обслуживания приборов, присоединенных к вторичным обмоткам. Это достигается за счет электрической изоляции (гальванического разделения) первичной и вторичной обмоток трансформаторов и заземления металлического корпуса и вторичной обмотки. При отсутствии заземления и повреждении изоляции между обмотками вторичная обмотка и подключенные к ней приборы окажутся под высоким потенциалом, что недопустимо

Измерительные трансформаторы состоят из двух изолированных друг от друга обмоток, помещенных на магнитопроводе: первичной с числом витков ω1 и вторичной с числом витков ω2 .

 

Схемы включения измерительных трансформаторов. а —трансформатора тока; 6 трансформатора напряжения.

 

В трансформаторах напряжения первичное напряжение U1 больше вторичного U2,

поэтому у них ω1 > ω2. Обе обмотки выполняются из относительно тонкого провода (первичная — из более тонкого, чем вторичная). Вторичное номинальное напряжение U2ному стационарных трансформаторов составляет100и100/√3В при первичномноминальном напряжении U1ном до 750/√3 кВ.

По показаниям приборов, включенных во вторичные обмотки, можно определить значения измеряемых величин. Для трансформатора напряжения их показания надо умножить на действительные коэффициенты трансформации КU = U1/U2.

Магнитопроводы трансформаторов обычно изготовляют из лучших сортов кремнистой стали. Благодаря этому уменьшаются реактивные сопротивления Х1 и Х2, обусловленные соответственно потоками рассеяния первичной и вторичной обмоток трансформаторов, и, кроме того, уменьшаются ток холостого хода и потери в маг-иитопроводе.

 

Стационарные трансформаторы напряжения делятся на классы точности 0,2; 0,5; 1 и 3, а лабораторные - на классы 0,05, 0,1 и 0,2

 

Стационарные трансформаторы напряжения изготовляются на номинальные первичные напряжения до сотен киловольт при вторичном напряжении 150, 100 и 100/√3 В. Номинальные мощн о с т и с о с т а в л я ю т о т 5 д о 1200 ВА

 

По внешнему виду и устройству трансформаторы напряжения мало отличаются от силовых трансформаторов на небольшие мощности. Лабораторные трансформаторы чаще всего бывают переносными на несколько пределов измерения.

 

Для трехфазных цепей изготовляются трехфазные трансформаторы напряжения (рис 14.15). На трех стержнях магнитопровода располагаются три первичные и три вторичные обмотки. Первичные обмотки присоединяются к трехфазной цепи, к выводам вторичных обмоток присоединяются измерительные приборы

 

По виду охлаждения трансформаторы напряжения делятся на сухие (для напряжений до 3 кВ) и трансформаторы с заливкой маслом или изолирующей массой (для напряжений 3 кВ и выше).

 

 

Измерительные трансформаторы напряжения: схема замещения, принципы работы, векторная диаграмма, погрешности.

Схема замещения трансформатора напряжения.

Принцип дейстивия.

Переменное напряжение U1 от источника тока подается на одну из обмоток (первичную), преобразованное напряжениеU2 с выводов вторичной обмотки поступает на нагрузку (потребитель ).

В основе принципа преобразования напряжения в трансформаторе лежит явление электромагнитной индукции. При подаче напряжения на первичную обмотку протекающий в ее витках переменный ток i1 создает в сердечнике магнитный поток Ф.

Замыкаясь по сердечнику, этот поток индуцирует в первичной и вторичной обмотках переменные ЭДС (w1,w2), величины которых зависят от количества витков первичной (w1) и вторичной (w2) обмоток и скорости изменения этого магнитного потока (dФ/dt).

 

 

Векторная диаграмма.

 

Последовательность построения векторной диаграммы трансформатора напряжения от тока I2 во вторичной цепи до тока I1 в первичной цепи трансформатора такая же, как и в трансформаторе тока.

 

Векторы напряжений U2 на вторичной обмотке трансформатора и ЭДС Е2 находят на основании следующих уравнений:

 

 

где R и X - эквивалентные активное и реактивное сопротивления приборов во вторичной цепи; R2 и Х2 - активное сопротивление вторичной обмотки и его реактивное сопротивление, обусловленное потоком рассеяния.

 

Вектор первичного напряжения U1 получен путем сложения повернутого на 180° вектора ЭДС Е2 с напряжениями на активном сопротивлении R1 первичной обмотки трансформатора и его реактивном сопротивлении X1, обусловленном потоком рассеяния

 

Так как I1= I0I2, получаем:

14.3

Из 14.3 следует, что вектор первичного напряжения U1 не равен вектору вторичного напряжения U2, несмотря на то что было принято ω1= ω2. Отличие напряжений U1 и U2, а следовательно, погрешности напряжения γU и угловая δU зависят от токов I2 и I0 и сопротивлений обмоток трансформатора.

 

Наибольшее влияние на погрешности оказывает нагрузка во вторичной цепи трансформатора.

На рис. 14.14 приведены типичные графики погрешностей трансформатора напряжения с номинальной мощностью 50 В-А в зависимости от мощности во вторичной цепи при разных cos φ2, т. е. при разном характере нагрузки вторичной цепи. Начиная с некоторого значения мощности, погрешности непрерывно увеличиваются. Во вторичную цепь нужно включать такое количество приборов, чтобы потребляемая ими мощность не превышала номинальной мощности трансформатора, обычно указываемой на его щитке.

 

Рис. 14. 14. Зависимость погрешностей трансформатора напряжения от нагрузки при разных cos φ2.

 

5. Измерительные трансформаторы напряжения: особенности эксплуатации, примеры схем и расчётов.

Особенности работы трансформаторов напряжения регламентируются главой 1.5 Правил устройства электроустановок. Так, нагрузка вторичных обмоток измерительных трансформаторов, к которым присоединяются счетчики, не должна превышать номинальных значений. Сечение и длина проводов и кабелей в цепях напряжения расчетных счетчиков должны выбираться такими, чтобы потери напряжения в этих цепях составляли не более 0,25 % номинального напряжения при питании от трансформаторов напряжения класса точности 0,5 и не более 0,5 % при питании от трансформаторов напряжения класса точности 1,0. Для обеспечения этого требования допускается применение отдельных кабелей от трансформаторов напряжения до счетчиков. Потери напряжения от трансформаторов напряжения до счетчиков технического учета должны составлять не более 1,5 % номинального напряжения.

Особенности работы ТН в сетях с изолированной и заземлённой нейтралями

В сетях с заземлённой нейтралью при замыкании на землю напряжение повреждённой фазы около места замыкания уменьшается до нуля, вектор получается сложением векторов фазных напряжений (сложение фазных векторов, расположенных 120° относительно друг от друга) и следовательно напряжение возрастает до фазного напряжения.

В сетях с изолированной нейтралью при замыкании на землю все фазные напряжения (относительно нулевой точки) остаются без изменения, но относительно земли фазные напряжения увеличиваются до линейного, при этом трансформируясь во вторичную обмотку (при обязательном заземлении нулевой точки первичной обмотки ТН) они геометрически суммируются, при этом вектора этих напряжений расположены друг относительно друга на 60°, то , где , — напряжения неповреждённых фаз относительно земли. Поскольку напряжения неповреждённых фаз относительно земли увеличились до , то , то есть возрастает до утроенного значения фазного напряжения относительно нуля.

Исходя из вышеуказанных особенностей у ТН для работы в сетях с заземлённой нейтралью дополнительная обмотка выполняются на 100 В, а для сетей с изолированной нейтралью 100/3 В.

а) Схема включения измерительного трансформатора напряжения.

Рис. 2. Схема соединения двух однофазных трансформаторов напряжения в открытый треугольник

Рис. 3. Схема соединение трех однофазных трансформаторов напряжения в звезду

 



Читайте также:

 

Назначение и основные параметры ТН

 

Трансформаторы напряжения (ТН) предназначены для понижения высокого напряжения (свыше 250 В) до какого-то стандартного (принято 100 В), применяемого для питания измерительных приборов, цепей автоматики, сигнализации и за­щитных устройств. Они одновременно изолируют перечисленные цепи от высокого напряжения. ТН выполняются как для внутренней, так и для наружной установки на всю шкалу напряжений (начиная от 380 В).

Основными параметрами ТН являются следующие.

Номинальное напряжение обмоток — рабочее напряжение, на которое рассчи­таны обмотки (указывается на щитке). При этом номинальным напряжением транс­форматора считается напряжение первичной обмотки.

Номинальный коэффициент трансформации — отношение номинальных первич­ного и вторичного напряжений: КЦном= l/lHOM/t/2HOM. 1ном -«л

Номинальная мощность — мощность, которой трансформатор может быть на­гружен в пределах класса точности.

Трансформатор напряжения имеет одну обмотку высокого напряжения (ВН) и одну или две (основную и дополнительную) рбмотки низкого напряжения (НН) и включается по схеме на рис. 12-1.

Трансформаторы могут выполняться сухими (на напряжение до 10 кВ и для внутренней установки) или масляными (на более высокие напряжения и для наруж­ной установки).

Общий вид сухого трехфазного ТН приведен на рис. 12-4. На трехстержневом шихтованном магнитопроводе расположены три первичные и три вторичные об­мотки. Обмотки слоевые, намотаны на соответствующие изоляционные каркасы. Присоединительные концы выведены на соответствующие изолированные зажимы. Однофазные трансформаторы выполняются тоже на трехстержневых магнитопро-водах, крайние стержни половинного сечения. Катушки (одна ВН и одна НН) рас­полагаются на среднем стержне.

У масляных ТН магнитопроводы с обмотками располагаются либо в

 

стальных баках при напряжениях до 35 кВ, либо в фарфоровых покрышках, заполненных маслом.

 

Принцип действия ТН, физические явления в электрическом

Аппарате

 

а) Принцип действия. Трансформаторы напряжения (ТН) служат для преобразования высокого напряжения в низкое стандартное напряжение, удобное для измерения. Обычно за номинальное вторичное напряжение принимается напряжение 100 В или 100/ В. Это позволяет для измерения любого высокого напряжения применять одни и те же измерительные приборы. Реле защиты также выпускаются на те же стандартные напряжения независимо от номинального напряжения защищаемой установки.

б) Погрешности ТН. Погрешность ТН обусловлена наличием активных и реактивных сопротивлений обмоток и тока холостого хода. Схема замещения ТН дана на рис.8.2.1, а векторная диаграмма — на рис. 8.2.2. Все величины приведены к первичной обмотке. Поток Ф создает вторичную ЭДС Е'2, отстающую от него на 90°. Под действием этой ЭДС во вторичной цепи возникают напряжение U'2и ток I2, проходящий по сопротивлению нагрузки R2, Х2. Тот же ток создает падения напряжения на сопротивлениях вторичной обмотки r'2 и х'2. При выбранных положительных направлениях ток — I'2отстает от ЭДС Е'2.

Сумма этих напряжений равна ЭДС Е'2, Намагничивающий ток I0 (ток холостого хода) на угол потерь опережает поток Ф. В первичной обмотке создается падение напряжения I1(r1+jx1). Но

I0 w1 = I1 w1 - I2w2.

I1 w1 = I0I'2 (8. 2.1)

Тогда

I1(r1+jx1) = I0(r1+jx1) + I'2(r1+jx1).

 

Согласно рис. 8.2.1 можно написать

U1 = I1(r1+jx1) + I'2(r'2 +j х'2) + U'2.

Используя (8.2.1), получаем

U1 = I1(r1+jx1) + I'2 (r1 + r'2 ) + I'2 j (x1 +х'2) + U'2.

 

Рис. 8.2.1. Схема замещения ТН

 

Катеты треугольника ABC пропорциональны падениям напряжения от тока холостого хода I0, катеты треугольника CDE — падениям напряжения от тока нагрузки I'2.

 

При отсутствии погрешности U'2и = U2 = = U1или U1 / U2 = w1 /w2и точки А, Е должны совпасть.

Погрешность ТН по напряжению

U =

Поскольку угол между U1 и U'2 мал, то вместо арифметической разности модулей этих векторов можно взять проекцию вектора АЕ на ось U'2 .Таким образом, погрешность определяется отрезком AF.

В реальных ТН углы К1 и К2, определяемые активным и реактивным сопротивлением обмоток, примерно одинаковы. В связи с этим введем угол

К= К1 =

устройство и принципы работы, назначение и область применения прибора

Название "трансформатор" произошло от латинского слова «transforмare», что значит "превращать, преобразовывать". Именно в этом и заключается его суть — преобразование путем магнитной индукции переменного тока одного напряжения в переменный ток другого напряжения, но аналогичной частоты. Главное назначение трансформатора — использование в электросетях и источниках питания разнообразных приборов.

Устройство и принцип действия

Трансформатор — это прибор для преобразования переменного тока и напряжения, не имеющий подвижных частей.

Устройство трансформаторов состоит из одной или нескольких обособленных проволочных, иногда ленточных катушек (обмоток), которые охвачены единым магнитным потоком. Катушки, как правило, наматывают на сердечник (магнитопровод). Обычно он изготавливается из ферромагнитного материала.

На рисунке схематично представлен принцип работы трансформатора.

На рисунке видно, что первичная обмотка подсоединена к источнику переменного тока, а другая (вторичная) — к нагрузке. В витках первичной обмотки при этом проистекает переменный ток, его величина I1. А обе катушки охватывает магнитный поток Ф, производящий в них электродвижущую силу.

Если вторичная обмотка находится без нагрузки, то такой режим работы преобразователя называется «холостой ход». Когда вторичная катушка под нагрузкой, в ней под действием электродвижущей силы возникает ток I2.

Выходное напряжение при этом зависит напрямую от того, сколько витков на катушках, а сила тока — от диаметра (сечения) провода. Другими словами, если обе катушки имеют равное количество витков, то напряжение на выходе будет равно напряжению на входе. А если на вторичную катушку намотать в 2 раза больше витков, то и напряжение на выходе станет в 2 раза выше входного.

Итоговый ток зависит также и от диаметра провода обмотки. Например, при большой нагрузке и маленьком диаметре провода может произойти перегрев обмотки, нарушение целостности изоляции и даже полный выход из строя трансформатора.

Во избежание таких ситуаций составлены таблицы для расчета преобразователя и выбора диаметра провода под заданное выходное напряжение.

Классификация по видам

Трансформаторы принято классифицировать по нескольким признакам: по назначению, по способу установки, по типу изоляции, по используемому напряжению и т. д. Рассмотрим самые распространенные виды приборов.

Силовые преобразователи

Такой вид приборов применяется для подачи и приема электрической энергии на ЛЭП и с ЛЭП с напряжением до 1150 квт. Отсюда и название — силовой. Эти приборы функционируют на низких частотах — порядка 50−60 Гц. Их конструктивными особенностями является то, что они могут содержать несколько обмоток, которые располагаются на броневом сердечнике, изготовленном из электротехнической стали. Причем катушки низкого напряжения могут быть запитаны параллельно.

Такой прибор носит название трансформатор с расщепленными обмотками. Обычно силовые трансформаторы помещают в емкость с трансформаторным маслом, а самые мощные агрегаты охлаждают активной системой. Для установки на подстанциях и электростанциях используют трехфазные приборы мощностью до 4 тыс. кВА. Они получили наибольшее распространение, так как потери в них уменьшены на 15% по сравнению с однофазными.

Автотрансформаторы (ЛАТР)

Это особая разновидность низкочастотного прибора. В нем вторичная обмотка одновременно является частью первичной и наоборот. То есть катушки связываются не только магнитно, но и электрически. Разное напряжение получается и с одной обмотки, если сделано несколько выводов. За счет использования меньшего количества проводов достигается удешевление прибора. Однако при этом отсутствует гальваническая развязка обмоток, а это уже существенный недочет.

Автотрансформаторы нашли применение в высоковольтных сетях и в установках автоматического управления, для запуска двигателей переменного тока. Целесообразно их использование при невысоких коэффициентах трансформации. ЛАТР применяют для регулировки напряжения в лабораторных условиях.

Трансформаторы тока

В таких приборах первичная обмотка подсоединяется непосредственно к источнику тока, а вторичная — к приборам с небольшим внутренним сопротивлением. Это могут быть защитные или измерительные устройства. Самым распространенным видом трансформатора тока считается измерительный.

Он состоит из сердечника, выполненного из шихтованной кремнистой холоднокатаной электротехнической стали, с намотанной на него одной или несколькими обособленными вторичными обмотками. В то время как первичная может представлять собой просто шину или же провод с измеряемым током, пропущенным при этом сквозь окошко магнитопровода. По такому принципу функционируют, к примеру, токоизмерительные клещи. Главной характеристикой трансформаторного тока является коэффициент трансформации.

Такие преобразователи безопасны и поэтому нашли применение при измерении тока и в схемах релейной защиты.

Импульсные преобразователи

В современном мире импульсные системы практически полностью заменили тяжелые низкочастотные трансформаторы. Обычно импульсный прибор выполняется на ферритовом сердечнике разнообразных форм и размеров:

  • кольцо;
  • стержень;
  • чашечка;
  • в виде буквы Ш;
  • П-образный.

Превосходство таких приборов сомнениям не подлежит — они способны функционировать на частотах до 500 и более кГц.

Так как это прибор высокочастотный, то его размеры существенно снижаются с ростом частоты. На обмотку расходуется меньшее количество провода, а для получения высокочастотного тока в первой цепи достаточно лишь подключения полевого или биполярного транзистора.

Существуют еще много разновидностей трансформаторов: разделительные, согласующие, пик-трансформаторы, сдвоенный дроссель и т. д. Все они широко применяются в современной промышленности.

Область применения приборов

Сегодня, пожалуй, трудно себе представить область науки и техники, где не применяются трансформаторы. Их широко используются для следующих целей:

  1. Для передачи и раздачи электроэнергии.
  2. Для создания допустимой схемы включения вентилей. Применяется в преобразовательных устройствах с одновременным согласованием входного и выходного напряжения.
  3. В производстве: в сварке, для снабжения электротермических установок и т. д. Мощность таких приборов достигает порой десятков тысяч кВА и напряжения до 10 кВ, а рабочий диапазон — 50 Гц.
  4. Преобразователи малой мощности и невысокого напряжения применяют для радио- и телеаппаратуры, устройств связи, бытовых приборов, для согласования напряжений и т. д.
  5. При включении электроизмерительных приборов и реле в электроцепи высокого напряжения с целью расширения диапазонов измерений и обеспечения электробезопасности.

Исходя из многообразия устройств и видов назначения трансформаторов, можно утверждать, что сегодня они — незаменимые, использующиеся практически повсеместно устройства, благодаря которым обеспечивается стабильность и достижение необходимых потребителю значений напряжения как гражданских сетей, так и сетей предприятий промышленности.

У вас недостаточно прав для чтения этого закона в настоящее время

У вас недостаточно прав для чтения этого закона в это время Логотип Public.Resource.Org На логотипе изображен черно-белый рисунок улыбающегося тюленя с усами. Вокруг печати красная круглая полоса с белым шрифтом, в верхней половине которого написано «Печать одобрения», а в нижней половине - «Public.Resource.Org». На внешней стороне красной круглой марки находится круг. серебряная круглая полоса с зубчатыми краями, напоминающая печать из серебряной фольги.

Public.Resource.Org

Хилдсбург, Калифорния, 95448
Соединенные Штаты Америки

Этот документ в настоящее время недоступен для вас!

Уважаемый гражданин:

В настоящее время вам временно отказано в доступе к этому документу.

Public Resource ведет судебный процесс за ваше право читать и говорить о законах. Для получения дополнительной информации см. Досье по рассматриваемому судебному делу:

Американское общество испытаний и материалов (ASTM), Национальная ассоциация противопожарной защиты (NFPA), и Американское общество инженеров по отоплению, охлаждению и кондиционированию воздуха (ASHRAE) v.Public.Resource.Org (общедоступный ресурс), DCD 1: 13-cv-01215, Объединенный окружной суд округа Колумбия [1]

Ваш доступ к этому документу, который является законом Соединенных Штатов Америки, был временно отключен, пока мы боремся за ваше право читать и говорить о законах, по которым мы решаем управлять собой как демократическим обществом.

Чтобы подать заявку на получение лицензии на чтение этого закона, обратитесь к Своду федеральных нормативных актов или применимым законам и постановлениям штата. на имя и адрес продавца.Для получения дополнительной информации о постановлениях правительства и ваших правах гражданина в соответствии с нормами закона , пожалуйста, прочтите мое свидетельство перед Конгрессом Соединенных Штатов. Вы можете найти более подробную информацию о нашей деятельности на публичном ресурсе. в нашем реестре деятельности за 2015 год. [2] [3]

Спасибо за интерес к чтению закона. Информированные граждане - это фундаментальное требование для работы нашей демократии. Благодарим вас за усилия и приносим извинения за возможные неудобства.

С уважением,

Карл Маламуд
Public.Resource.Org
7 ноября 2015 г.

Банкноты

[1] http://www.archive.org/download/gov.uscourts.dcd.161410/gov.uscourts.dcd.161410.docket.html

[2] https://public.resource.org/edicts/

[3] https://public.resource.org/pro.docket.2015.html

NPTEL :: Электротехника - Электрические машины -I

1 Введение Скачать
2 Принципы работы и конструкция однофазных трансформаторов Скачать
3 Моделирование однофазных трансформаторов Загрузить
4 Эквивалентные схемы однофазных трансформаторов Загрузить
5 Испытания однофазных трансформаторов Загрузить
6 Эффективность Однофазные трансформаторы Загрузить
7 Регулировка напряжения однофазных трансформаторов Загрузить
8 Параллельная работа однофазных трансформаторов Загрузить
9 Гармоники и переходные процессы переключения в однофазных трансформаторах Загрузить
10 Введение в трехфазный трансформатор Загрузить
11 Строительство трехфазных трансформаторов Загрузить
12 Подключение трехфазного трансформатора Загрузить
13 Фазовые группы трехфазного трансформатора, часть - I Загрузить
14 Фазовые группы трехфазного трансформатора, часть - II Загрузить
15 Анализ и испытания трехфазных трансформаторов Загрузить
16 Работа трехфазных трансформаторов Загрузить
17 Автотрансформаторы Dow nload
18 Трехобмоточные трансформаторы Загрузить
19 Подключенные трансформаторы Scott Загрузить
20 Трансформаторы напряжения и тока Загрузить
21 Принципы работы машин постоянного тока Скачать
22 Конструктивные особенности машин постоянного тока Скачать
23 Генерируемые ЭДС и крутящий момент в машинах постоянного тока Скачать
24 Реакция якоря Загрузить
25 Коммутация в машинах постоянного тока Загрузить
26 Генераторы постоянного тока с раздельным возбуждением Загрузить
27 Постоянный ток Шунтирующие генераторы Загрузить
28 Составные генераторы постоянного тока Загрузить
29 Связанные генераторы постоянного тока Загрузить
30 Характеристики параллельных двигателей постоянного тока Загрузить
31 Пуск параллельных двигателей постоянного тока Загрузить
32 Управление скоростью параллельных двигателей постоянного тока Загрузить
33 Торможение параллельных двигателей постоянного тока Загрузить
34 Электронное управление параллельными двигателями постоянного тока Загрузить
35 Тестирование параллельных двигателей постоянного тока Загрузить
36 Характеристики двигателей постоянного тока Загрузить
37 Пуск и торможение двигателей серии DC Загрузить
38 Управление скоростью и двигателей серии DC Загрузить
39 Испытания двигателей серии DC Загрузить
40 Характеристики комбинированных двигателей постоянного тока Скачать

ТРАНСФОРМАТОРЫ: РЕГУЛИРОВАНИЕ НАПРЯЖЕНИЯ И ЭФФЕКТИВНОСТЬ ТРАНСФОРМАТОРА

РЕГУЛИРОВКА И ЭФФЕКТИВНОСТЬ НАПРЯЖЕНИЯ ТРАНСФОРМАТОРА

Выходное напряжение трансформатора изменяется в зависимости от нагрузки, даже если входное напряжение остается постоянным.Это связано с тем, что у настоящего трансформатора есть сопротивление внутри. Регулятор напряжения (VR) используется для сравнения колебаний напряжения в трансформаторах. Регулировка напряжения при полной нагрузке - это параметр, который сравнивает выходное напряжение трансформатора без нагрузки с выходным напряжением при полной нагрузке.

Фазорная схема трансформатора

На рисунке 3.13 показана упрощенная эквивалентная схема трансформатора.Ветвь возбуждения ( R c и X m ) оказывает незначительное влияние на регулирование напряжения трансформатора. Вторичное напряжение трансформатора зависит от величины последовательных сопротивлений в нем и от фазового угла тока, протекающего через него.

Первичное напряжение трансформатора определяется по формуле

РИСУНОК 3.16 Векторная диаграмма трансформатора, работающего при единице ( a ) и опережающем коэффициенте мощности ( b ).

На рисунке 3.15 показана векторная диаграмма трансформатора, работающего с отстающим коэффициентом мощности. Легко заметить, что V p / a > V S . Таким образом, регулировка напряжения трансформатора с запаздывающими нагрузками больше нуля.

Рисунок 3.16 a иллюстрирует векторную диаграмму трансформатора с коэффициентом мощности 1. Напряжение вторичной обмотки снова ниже, чем напряжение первичной обмотки.Таким образом, стабилизация напряжения больше нуля. Однако в этом случае регулировка напряжения меньше, чем в предыдущем случае (для запаздывающего тока). Вторичное напряжение будет фактически больше, если вторичный ток является опережающим (рис. 3.16 b ). В этом случае трансформатор будет иметь отрицательное регулирование напряжения .

Упрощенное регулирование напряжения

На рисунке 3.17 показана векторная диаграмма типичного трансформатора, работающего с отстающей нагрузкой.Первичное напряжение приблизительно равно

Отводы трансформаторов и регуляторы напряжения

Поскольку выходное напряжение трансформатора изменяется в зависимости от нагрузки, в большинстве распределительных трансформаторов используются отводы в обмотках для изменения коэффициента трансформации трансформатора. В большинстве приложений имеется четыре ответвления с шагом 2,5% от полного напряжения между ними в дополнение к номинальной настройке. Такая компоновка позволяет регулировку на 5 процентов выше или ниже номинального напряжения трансформатора.

Отводы регулируются нормально, когда трансформатор обесточен. Однако в некоторых приложениях выходное напряжение трансформатора значительно зависит от нагрузки. Эти отклонения могут быть вызваны большим импедансом линии (возможно, из-за большого расстояния) между генератором и нагрузкой.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *