Трансформатор тока в разрезе: типы, принцип действия, схема, устройство

Содержание

Трансформаторы тока и напряжения: виды, конструкция, принцип действия!

Без электроснабжения невозможно представить нашу жизнь. Чтобы электрическая система работала без сбоев или не пришла в негодность из-за неисправности в кабеле или в силовом оборудовании, её параметры необходимо контролировать, замерять. Диагностика, заключающаяся в проведении электрических измерений, способна выявить причины сбоев и вовремя устранить их. Для этого применяются приборы, измеряющие величины токов, напряжений, мощности.

Но если в электроустановках с низким напряжением возможно подключение измерительных приборов напрямую, непосредственно к измеряемому узлу, то в высоковольтных цепях проблематично отследить параметры без применения измерительных трансформаторов. В электроустановках напряжение доходит до 750 кВ и выше, а токи устанавливаются в десятки килоампер и более. Для «прямого» измерения потребовались бы громоздкое и дорогое оборудование, а иногда измерения вообще не возможно было бы произвести. Также, при обслуживании приборов, напрямую подключенных к сети высокого напряжения, персонал подвергался бы опасности поражения током.

Измерительные трансформаторы тока (ТТ) и напряжения (ТН) способствуют расширению пределов измерений обычных измерительных устройств и одновременно изолируют их от цепей высокого напряжения. Измерительные трансформаторы создаются с высоким классом точности. Во время эксплуатации их метрологические характеристики подлежат первичной и периодической поверке на правильность работы.

Наиболее часто в сетях переменного тока применяются электромагнитные трансформаторы. Они состоят из магнитопровода, первичной и одной или нескольких вторичных обмоток. ТТ преобразовывает замеряемый высокий ток в малый, а ТН — измеряемое высшее напряжение в низшее. Измерительные трансформаторы включаются в цепи между высоковольтным оборудованием и контрольно-измерительными приборами: амперметрами, вольтметрами, ваттметрами, приборами релейной защиты, телемеханики и автоматики, счетчиками энергии.

Зачем нужны измерительные трансформаторы напряжения

Содержание статьи

Измерительные ТН относятся к преобразователям электрической энергии, которые:

  • трансформируют напряжение участка сети или установки в напряжение приемлемой величины для осуществления измерений с помощью стандартных измерительных устройств, питания релейной защиты, устройств сигнализации, автоматики, телемеханики;
  • изолируя вторичные приборы и цепи, защищают оборудование от высокого напряжения и персонал, имеющего доступ к обслуживанию электроустановок, от поражения током.

Подключение ТН к высоковольтной части электроустановки осуществляется соединением его первичной обмотки «в параллель» к цепи высокого напряжения. Номинал вторичных обмоток трансформатора напряжения составляет обычно 100 В. Так как сопротивление измерительных приборов, подключаемых к вторичной обмотке, велико, током можно пренебречь. Поэтому основной режим работы ТН подобен режиму холостого хода типового силового трансформатора.

Трансформаторы напряжения и их конструкция

Трансформаторы напряжения подразделяются:

  • по числу фаз: на одно- и трехфазные;
  • по числу вторичных обмоток: двухобмоточный ТН имеет одну вторичную обмотку, трехобмоточный — две: основную и дополнительную;
  • по назначению вторичных обмоток: с основной вторичной обмоткой, с дополнительной, со специальной компенсационной — для контроля изоляции цепи;
  • по особенностям исполнений — на трансформаторы защищенного типа, водозащищенного типа (защита от капель и влаги), герметичные, со встроенным предохранителем и с антирезонансной конструкцией;
  • по принципу действия и особенностям конструкций: на каскадные, ёмкостные, заземляемые и не заземляемые.

У каскадного ТН первичная обмотка разделена на несколько поочередно соединенных секций, передача энергии от которых к вторичным обмоткам происходит посредством связующих и выравнивающих обмоток. У ёмкостного ТН в конструкции имеется ёмкостный делитель. Заземляемый однофазный ТН — устройство, у которого один конец первичной обмотки должен быть заземлен. У заземляемого трехфазного ТН должна быть заземлена нейтраль первичной обмотки. Все части первичной обмотки не заземляемого ТН изолированы от земли.

Зачем нужны трансформаторы тока

Трансформатор тока — базовый измерительный аппарат в электроэнергетике, применяемый для преобразования тока первичной сети во вторичный стандартный ток величиной 5 А или 1 А. Первичная обмотка соединяется непосредственно с цепью высокого напряжения последовательным способом подключения. Вторичная обмотка включается во вторичные цепи измерений, защиты и учета. 5А — часто встречающийся номинал вторичной обмотки.

Принцип действия и конструкция трансформаторов тока

Первичная обмотка ТТ включается в разрез линейного провода (последовательно с нагрузкой), в котором измеряется сила тока. Вторичная обмотка замкнута на измерительное устройство с малым сопротивлением. Поэтому, в отличие от силового трансформатора, для которого режим короткого замыкания является аварийным, нормальным режимом для измерительного ТТ являются условия, близкие к КЗ, так как сопротивление во вторичной цепи у него мало.

Через первичную обмотку, имеющую определённое количество витков, течет ток. Вокруг катушки наводится магнитный поток, который улавливается магнитопроводом. Пересекая перпендикулярно ориентированные витки вторичной обмотки, магнитный поток формирует электродвижущую силу. Под влиянием последней возникает ток, протекающий по катушке и нагрузке на выходе. Одновременно на зажимах вторичной цепи образуется падение напряжения.

По конструктиву и применению ТТ условно подразделяются на несколько разновидностей:

    • Опорные монтируются на опорной плоскости.
    • Проходные используются в качестве ввода и устанавливаются в металлических конструкциях, в проемах стен или потолков.
    • Встраиваемые размещаются в полости оборудования: электрических выключателей, генераторов и других электроаппаратов и машин.
    • Разъемные не имеют своей первичной обмотки. Их магнитопроводы из двух половинок, стягиваемых болтами, можно размыкать и закреплять вокруг проводников под током. Эти проводники исполняют роль первичных обмоток.
    • Шинные изготавливаются тоже без первичных обмоток — их роль выполняют пропущенные сквозь окна магнитопроводов ТТ токоведущие шины распредустройств.
    • Накладные надеваются сверху на проходной изолятор.
    • Переносные предназначаются для лабораторных и контрольных измерений.

По выполнению первичной обмотки ТТ подразделяются на одновитковые и многовитковые, а по числу вторичных обмоток — на устройства с одной обмоткой и с несколькими вторичными обмотками (до четырёх, пяти). По числу ступеней трансформации — на одноступенчатые и каскадные.

К общей классификации трансформаторов обоих типов относятся: количество коэффициентов трансформации (однодиапазонные и многодиапазонные), критерии по материалу диэлектрика между первичной и вторичной обмотками и по материалу внешней изоляции — маслонаполненные, газонаполненные, сухие, с литой, фарфоровой и прессованной изоляцией, с вязкими заливочными компаундами, комбинированные бумажно-масляные. ТТ и ТН устанавливаются на открытом воздухе, в закрытых и в подземных установках, на морских и речных судах, внутри оболочек электроустановок и связываются контрольными проводами и кабелями с оборудованием вторичных цепей. По диапазону рабочего напряжения выделяют трансформаторы, функционирующие в устройствах до 1000 В и выше 1000 B. Трансформаторы также классифицируются по классу точности.

Видео про трансформаторы тока

Кратко о назначении трансформатора тока, составе и особенностях конструкции, о схеме и принципе работы. Почему нельзя допускать размыкание вторичных цепей трансформатора тока без предварительного их замыкания накоротко? Почему на напряжение выше 330 кВ изготавливаются ТТ каскадного типа? Об этом и об измерительном трансформаторе тока для подстанции 750 кВ вы узнаете из видео.

Похожие статьи

Трансформатор - ток - проходной тип

Трансформатор - ток - проходной тип

Cтраница 1

Трансформаторы тока проходного типа на номинальный ток 1500 А и более устанавливают так, чтобы стальные конструкции не создавали замкнутого контура вокруг одной фазы.  [1]

Трансформаторы тока проходного типа

монтируют в проемах, предусмотренных строительными чертежами, или на металлоконструкциях.  [2]

Для трансформаторов тока проходного типа, рассчитанных на номинальный ток 1 5 кА и выше, следует проверять возможность образования замкнутого контура в стальной опорной конструкции или в железобетонных плитах.  [3]

При установке трансформаторов тока проходного типа на номинальный ток 1 500 а и более на стальных угольниках или плитах должны быть, предусмотрены разрезы для предотвращения образования замкнутого контура вокруг одной фазы. Вторичные обмотки трансформаторов тока, к которым не присоединяются вторичные цепи, должны быть закорочены.  [4]

На рис. 7 - 17 показано устройство трансформатора тока проходного типа с фарфоровой изоляцией.  [6]

При установке на стальных угольниках или плитах трансформаторов тока проходного типа на номинальный ток 1 500 а и выше угольники и плиты должны иметь разрезы для устранения возможности индуктирования в них токов, как в короткозамкнутых витках.  [7]

Модуль 1 - с вакуумным выключателем на ток 400 А показан на рис. 6.2.11. Состав модуля: вакуумный выключатель BB / TEL 7, двухпозици-онный разъединитель-заземлитель 2, трансформаторы тока проходного типа ( до трех групп на фазу), дafчик напряжения емкостного типа. Привод 4 выключателя модуля 1 находится вверху.  [9]

Трансформаторы напряжения устанавливаются на расстоянии не менее 100 мм от стены. При установке трансформаторов тока проходного типа на ток 1500 а и выше необходимо следить за тем, чтобы вокруг одной или двух фаз не создавалось замкнутых магнитных контуров.  [10]

Для локализации возникшего пожара междуэтажные перекрытия и перегородки не должны иметь открытых проемов. Проход токоведущих частей через перегородки и перекрытия выполняют через проходные изоляторы или трансформаторы тока проходного типа

. Проемы, через которые проходят кабели, заделывают асбестом или цементом. Вентиляционные отверстия защищают частыми металлическими сетками. Лестничные клетки и выходы из здания РУ располагают так, чтобы обеспечить надежную эвакуацию персонала из помещения в случае пожара.  [11]

Первичная обмотка трансформаторов тока включается последовательно в цепь измерения. Высоковольтные трансформаторы тока изготовляются на первичный ток от 5 до 1500 а и вторичный ток 5 а. Наиболее широко применяются на подстанциях до 10 кв трансформаторы тока проходного типа ТПФ.  [12]

В ЗРУ трансформаторы тока устанавливаются комплектами из 2 или 3 шт. Технические характеристики трансформаторов тока всегда указываются на их паспортных табличках. Монтаж трансформаторов тока, а также требования к их установке в основном те же, что и для проходных изоляторов, так как в ЗРУ 6 - 10 кв применяются трансформаторы тока проходного типа, используемые одновременно в качестве проходных изоляторов.  [13]

Страницы:      1

Трансформатор тока и напряжения - Всё о электрике

Измерительные трансформаторы тока и напряжения – конструкции, технические характеристики

Измерительные трансформаторы тока и напряжения предназначены для уменьшения первичных токов и напряжений до значений, наиболее удобных для подключения измерительных приборов, реле защиты, устройств автоматики. Применение измерительных трансформаторов обеспечивает безопасность работающих, так как цепи высшего и низшего напряжения разделены, а также позволяет унифицировать конструкцию приборов и реле.

Трансформаторы тока классифицируют:

по конструкции — втулочные, встроенные, проходные, опорные, шинные, разъемные;

роду установки — наружные, для закрытых и комплектных распределительных устройств;

числу ступеней трансформации — одноступенчатые и каскадные;

коэффициентам трансформации — с одним или несколькими значениями;

числу и назначению вторичных обмоток.

Т — трансформатор тока;

Ф — с фарфоровой изоляцией;

Н — наружной установки;

К — каскадный, с конденсаторной изоляцией или катушечный;

О — одновитковый стержневой;

Ш — одновитковый шинный;

В — с воздушной изоляцией, встроенный или с водяным охлаждением;

Л — с литой изоляцией;

М — маслонаполненный, модернизированный или малогабаритный;

Р — для релейной защиты;

Д — для дифференциальной защиты;

З — для защиты от замыканий на землю.

Технические характеристики трансформаторов тока

Номинальный первичный и вторичный ток трансформаторов тока

Трансформаторы тока характеризуются номинальным первичным током Iном1 (стандартная шкала номинальных первичных токов содержит значения от 1 до 40000 А) и номинальным вторичным током Iном2, который принят равным 5 или 1 А. Отношение номинального первичного к номинальному вторичному току представляет собой коэффициент трансформации КТА= Iном1/ Iном2

Токовая погрешность трансформаторов тока

Трансформаторы тока характеризуются токовой погрешностью ∆I=(I2K-I1)*100/I1 (в процентах) и угловой погрешностью (в минутах). В зависимости от токовой погрешности измерительные трансформаторы тока разделены на пять классов точности: 0,2; 0,5; 1; 3; 10. Наименование класса точности соответствует предельной токовой погрешности трансформатора тока при первичном токе, равном 1—1,2 номинального. Для лабораторных измерений предназначены трансформаторы тока класса точности 0,2, для присоединений счетчиков электроэнергии — трансформаторы тока класса 0,5, для присоединения щитовых измерительных приборов -классов 1 и 3.

Нагрузка трансформаторов тока

Нагрузка трансформатора тока — это полное сопротивление внешней цепи Z2, выраженное в омах. Сопротивления r2 и х2 представляют собой сопротивление приборов, проводов и контактов. Нагрузку трансформатора можно также характеризовать кажущейся мощностью S2 В*А. Под номинальной нагрузкой трансформатора тока Z2ном понимают нагрузку, при которой погрешности не выходят за пределы, установленные для трансформаторов данного класса точности. Значение Z2ном дается в каталогах.

Электродинамическая стойкость трансформаторов тока

Электродинамическую стойкость трансформаторов тока характеризуют номинальным током динамической стойкости Iм.дин. или отношением kдин = Термическая стойкость определяется номинальным током термической стойкости Iт или отношением kт= Iт / I1ном и допустимым временем действия тока термической стойкости tт.

Конструкции трансформаторов тока

По конструкции различают трансформаторы тока катушечные, одновитковые (типа ТПОЛ), многовитковые с литой изоляцией (типа ТПЛ и ТЛМ). Трансформатор типа ТЛМ предназначен для КРУ и конструктивно совмещен с одним из штепсельных разъемов первичной цепи ячейки.

Для больших токов применяют трансформаторы типа ТШЛ и ТПШЛ, у которых роль первичной обмотки выполняет шина. Электродинамическая стойкость таких трансформаторов тока определяется стойкостью шины.

Для ОРУ выпускают трансформаторы типа ТФН в фарфоровом корпусе с бумажно-масляной изоляцией и каскадного типа ТРН. Для релейной защиты имеются специальные конструкции. На выводах масляных баковых выключателей и силовых трансформаторов напряжением 35 кВ и выше устанавливаются встроенные трансформаторы тока. Погрешность их при прочих равных условиях больше, чем у отдельно стоящих трансформаторов.

Технические характеристики измерительных трансформаторов напряжения

Номинальные первичное и вторичное напряжение измерительных трансформаторов напряжения

Трансформаторы напряжения характеризуются номинальными значениями первичного напряжения, вторичного напряжения (обычно 100 В), коэффициента трансформации К=U1ном/U2ном. В зависимости от погрешности различают следующие классы точности трансформаторов напряжения: 0,2;0,5; 1:3.

Нагрузка трансформаторов напряжения

Вторичная нагрузка трансформатора напряжения—это мощность внешней вторичной цепи. Под номинальной вторичной нагрузкой понимают наибольшую нагрузку, при которой погрешность не выходит за допустимые пределы, установленные для трансформаторов данного класса точности.

Конструкции трансформаторов напряжения

В установках напряжением до 18 кВ применяются трехфазные и однофазные трансформаторы, при более высоких напряжениях — только однофазные. При напряжениях до 20 кВ имеется большое число типов трансформаторов напряжения: сухие (НОС), масляные (НОМ, ЗНОМ, НТМИ, НТМК), с литой изоляцией (ЗНОЛ). Следует отличать однофазные двухобмоточные трансформаторы НОМ от однофазных трехобмоточных трансформаторов ЗНОМ. Трансформаторы типов ЗНОМ-15, -20 -24 и ЗНОЛ-06 устанавливаются в комплектных токопроводах мощных генераторов. В установках напряжением 110 кВ и выше применяют трансформаторы напряжения каскадного типа НКФ и емкостные делители напряжения НДЕ.

Схемы включения трансформаторов напряжения

В зависимости от назначения могут применяться разные схемы включения трансформаторов напряжения. Два однофазных трансформатора напряжения, соединенные в неполный треугольник, позволяют измерять два линейных напряжения. Целесообразна такая схема для подключения счетчиков и ваттметров. Для измерения линейных и фазных напряжений могут быть использованы три однофазных трансформатора (ЗНОМ, ЗНОЛ), соединенные по схеме «звезда — звезда», или трехфазный типа НТМИ. Так же соединяются в трехфазную группу однофазные трехобмоточные трансформаторы типа ЗНОМ и НКФ.

Присоединение расчетных счетчиков к трехфазным трансформаторам напряжения не рекомендуется, т.к. они имеют, обычно, несимметричную магнитную систему и увеличенную погрешность. Для этой цели желательно устанавливать группу из двух однофазных трансформаторов соединенных в неполный треугольник.

Трансформаторы напряжения выбирают по условиям Uуст ≤U1ном, S2≤ S2ном в намечаемом классе точности. За S2ном принимают мощность всех трех фаз однофазных трансформаторов напряжения, соединенных по схеме звезды, и удвоенную мощность однофазного трансформатора, включенного по, схеме неполного треугольника.

Трансформаторы тока и напряжения

Перед тем, как рассказать об измерительных трансформаторах – немного теории. Трансформатор – элемент электрической цепи, преобразующий величину переменного напряжения. Трансформаторы могут быть:

  • понижающими, выдающие на выходе меньшее напряжение, чем на входе;
  • повышающими, выполняющие противоположное преобразование;
  • разделительные, не изменяющие величину напряжения, применяющиеся для гальванической развязки между участками электрической сети.

Повышающие и понижающие трансформаторы обратимы: если подать номинальное выходное напряжение трансформатора на его вторичную обмотку, на первичной мы получим номинальное входное напряжение.

С токами в обмотках происходит обратная картина. Первичная обмотка рассчитывается на ток, соответствующий номинальной мощности трансформатора. Под мощность выбирается и сечение магнитопровода, и диаметр обмоточного провода первичной обмотки.

Ток вторичной обмотки понижающего трансформатора может быть больше тока в первичной во столько раз, во сколько меньше ее напряжение. Это отношение называется коэффициентом трансформации. Поэтому сечение обмоточного провода вторичной обмотки у понижающего трансформатора больше. У понижающего – все наоборот. У разделительного – все одинаково.

Зачем нужны измерительные трансформаторы напряжения

В электроустановках до 1000 В измерение напряжения производят, подключая вольтметры непосредственно к шинам или другим контролируемым участкам сети. Но в сетях 6 кВ и выше это невозможно, потому что:

  • при измерении высокого напряжения требуется понизить его величину до размера, воспринимаемого рамкой стрелочного прибора или электронным преобразователем цифрового. Резистивные делители не выполнят задачу с требуемой точностью, а применение понижающего трансформатора сделает прибор громоздким;
  • изоляция проводников для подключения прибора должна выдерживать номинальное напряжение электроустановки. Кроме того, должны соблюдаться междуфазные расстояния, требуемые ПУЭ. Выполнить это невозможно.

Трансформатор напряжения НОЛ

Поэтому для измерений величину напряжения понижают, и для этого нужен трансформатор напряжения

Трансформаторы напряжения и их конструкция

На какое бы напряжение не была рассчитана первичная обмотка трансформатора напряжения, напряжение на вторичной его обмотке стандартно – 100 В. Это сделано для унификации: счетчику электроэнергии без разницы, в какой электроустановке работать – 6 кВ, 10 кВ или более. Если он предназначен для эксплуатации с трансформаторами напряжения, в его технических характеристиках в графе «номинальное напряжение» указано: «3х100 В». Цифра «3» означает, что для измерений к нему подключаются три фазы.

Конструктивно трансформаторы напряжения выполняются:

  • элемент преобразования одной фазы напряжения в своем корпусе, при трехфазном напряжении устанавливаются три таких трансформатора;
  • один корпус содержит трансформатор для преобразования всех трех фаз.

Трехфазный трансформатор напряжения НАМИ

Первичные обмотки трехфазных трансформаторов соединяются в звезду.

Вторичных обмоток у трансформаторов напряжения несколько:

  • обмотка для приборов учета, имеющая класс точности 0,5s;
  • обмотка для измерительных приборов – класс точности 0,5;
  • обмотка для устройств релейной защиты – класс 10Р;
  • обмотка для разомкнутого треугольника – класс 10Р.

Класс точности имеет значение при учете и измерениях. Но есть еще один нюанс: измерительная обмотка трансформатора работает в заявленном классе точности, если не превышена допустимая нагрузка на нее. Поэтому, вместе с классом, на бирке трансформатора указывается допустимая мощность, превышать которую нельзя.

Трансформатор напряжения НОМ-10

Еще один фактор, изменяющий класс точности – сопротивление соединительных проводников. Если прибор учета или амперметр находится вдали от трансформатора напряжения и подключен контрольным кабелем с жилами недостаточного сечения, то значение напряжения на нем будет меньше, чем на трансформаторе.

Выводы вторичной обмотки трансформатора напряжения, используемого для коммерческого учета, закрывают крышкой и пломбируют.

Первичные обмотки трансформаторов напряжения защищают предохранителями. Для защиты вторичных обмоток раньше тоже применяли предохранители, но теперь их заменили автоматические выключатели.

А теперь – вспомним теорию в начале статьи. Основная опасность при работе на трансформаторах напряжения состоит в явлении обратной трансформации. Если по каким-то причинам на вторичную обмотку попадет напряжение 100 В, то первичная окажется под номинальным напряжением электроустановки. Работающие в ячейке люди окажутся под напряжением. Поэтому при выводе в ремонт трансформатора напряжения принимают меры. Исключающие обратную трансформацию.

Зачем нужны трансформаторы тока

Одна из причин, из-за которых в электроустановках выше 1000 В устанавливают трансформаторы тока – та же, что и для трансформаторов напряжения. Невозможно обеспечить изоляцию цепей для подключения приборов.

Но есть дополнительные факторы, вынуждающие использовать их и в электроустановках выше 1000 В:

  • максимальный ток, на который рассчитаны электросчетчики прямого включения – 100 А. Токи выше 100 А требуется понизить.
  • включение амперметров последовательно с нагрузкой снижает надежность электроснабжения;
  • вольтметр подключается к шинам через предохранители или автоматический выключатель, выводы амперметра защитить невозможно. Ток короткого замыкания в амперметре равен току КЗ на шинах. Ошибки в эксплуатации приводят к тяжелым последствиям, а неисправности прибора выводят его из строя навсегда. Поэтому и требуется выполнить гальваническую развязку амперметра с сетью.
  • Заменить амперметр прямого подключения можно, только отключив нагрузку.

Принцип действия и конструкция трансформаторов тока

Трансформатор тока тоже имеет первичную и вторичную обмотку. Но особенность его в том, что первичная обмотка имеет один или несколько витков, а в большинстве изделий представляет собой шину, проходящую через корпус трансформатора. Вариант – трансформаторы, не имеющие собственной первичной обмотки. Они надеваются на шину с измеряемым током или через них пропускается провод, жила кабеля.

Варианты конструктивного исполнения трансформаторов тока до 1000 В

Вторичная обмотка у трансформатора тока на напряжение до 1000 В одна, но у высоковольтных их – минимум две, но бывает и больше. Работает он аналогично повышающему трансформатору, поэтому – все, что сказано в начале статьи о соотношении токов в них для него справедливо.

Номинальный ток вторичной обмотки трансформатора тока всегда равен 5 А, на какой бы ток не была рассчитана первичная. Классы точности обмоток для подключения аппаратуры различаются так же, как и у трансформаторов напряжения.

Но вот подключить к трансформатору тока, используемому для учета электроэнергии, ничего больше не получится. По правилам, кроме счетчика, там не должно быть ничего. И если для аппаратов выше 1000 В это требование легко выполнить (один трансформатор имеет несколько обмоток), то для электроустановок до 1000 В при необходимости устанавливают по два трансформатора на одну фазу: один – для учета, другой – для всего остального (амперметры, ваттметры, устройства защиты, компенсация реактивной мощности). Выводы вторичной обмотки для коммерческого учета у всех трансформаторов закрываются крышкой и пломбируются.

Установка трансформаторов тока в ячейке выше 1000 В

Трансформатор тока должен работать в замкнутой на нагрузку или накоротко вторичной обмоткой. Иначе на ней наводится ЭДС далеко не безопасной величины как для людей, так и для электрооборудования. При обрыве во вторичных цепях можно получить смертельный удар током, даже проведя рукой рядом с клеммами амперметра или счетчика. А электронные схемы на входе приборов выйдут из строя под действием высокого напряжения.

Поэтому для замены амперметров и электросчетчиков в токовых цепях устанавливают специальные клеммы, на которых перед демонтажем прибора обмотку трансформатора закорачивают. Для приборов учета рядом устанавливают клеммы для отключения цепей напряжения. Это функции совмещены в специальном устройстве, называющимся «колодка клеммная измерительная». Для коммерческих цепей учета эти коробки пломбируются, для чего винт, крепящий ее крышку, имеет прорезь в головке (как у винтов крепления крышки корпуса электросчетчика).

Видео про трансформаторы тока

Почему нельзя размыкать вторичную обмотку трансформатора тока и зачем ее обязательно заземлять? Попутно вы узнаете о технических характеристиках и конструкции трансформаторов тока, особенностях их применения.

Трансформаторы тока и напряжения

Без электроснабжения невозможно представить нашу жизнь. Чтобы электрическая система работала без сбоев или не пришла в негодность из-за неисправности в кабеле или в силовом оборудовании, её параметры необходимо контролировать, замерять. Диагностика, заключающаяся в проведении электрических измерений, способна выявить причины сбоев и вовремя устранить их. Для этого применяются приборы, измеряющие величины токов, напряжений, мощности.

Но если в электроустановках с низким напряжением возможно подключение измерительных приборов напрямую, непосредственно к измеряемому узлу, то в высоковольтных цепях проблематично отследить параметры без применения измерительных трансформаторов. В электроустановках напряжение доходит до 750 кВ и выше, а токи устанавливаются в десятки килоампер и более. Для «прямого» измерения потребовались бы громоздкое и дорогое оборудование, а иногда измерения вообще не возможно было бы произвести. Также, при обслуживании приборов, напрямую подключенных к сети высокого напряжения, персонал подвергался бы опасности поражения током.

Измерительные трансформаторы тока (ТТ) и напряжения (ТН) способствуют расширению пределов измерений обычных измерительных устройств и одновременно изолируют их от цепей высокого напряжения. Измерительные трансформаторы создаются с высоким классом точности. Во время эксплуатации их метрологические характеристики подлежат первичной и периодической поверке на правильность работы.

Наиболее часто в сетях переменного тока применяются электромагнитные трансформаторы. Они состоят из магнитопровода, первичной и одной или нескольких вторичных обмоток. ТТ преобразовывает замеряемый высокий ток в малый, а ТН — измеряемое высшее напряжение в низшее. Измерительные трансформаторы включаются в цепи между высоковольтным оборудованием и контрольно-измерительными приборами: амперметрами, вольтметрами, ваттметрами, приборами релейной защиты, телемеханики и автоматики, счетчиками энергии.

Зачем нужны измерительные трансформаторы напряжения

Измерительные ТН относятся к преобразователям электрической энергии, которые:

  • трансформируют напряжение участка сети или установки в напряжение приемлемой величины для осуществления измерений с помощью стандартных измерительных устройств, питания релейной защиты, устройств сигнализации, автоматики, телемеханики;
  • изолируя вторичные приборы и цепи, защищают оборудование от высокого напряжения и персонал, имеющего доступ к обслуживанию электроустановок, от поражения током.

Подключение ТН к высоковольтной части электроустановки осуществляется соединением его первичной обмотки «в параллель» к цепи высокого напряжения. Номинал вторичных обмоток трансформатора напряжения составляет обычно 100 В. Так как сопротивление измерительных приборов, подключаемых к вторичной обмотке, велико, током можно пренебречь. Поэтому основной режим работы ТН подобен режиму холостого хода типового силового трансформатора.

Трансформаторы напряжения и их конструкция

Трансформаторы напряжения подразделяются:

  • по числу фаз: на одно- и трехфазные;
  • по числу вторичных обмоток: двухобмоточный ТН имеет одну вторичную обмотку, трехобмоточный — две: основную и дополнительную;
  • по назначению вторичных обмоток: с основной вторичной обмоткой, с дополнительной, со специальной компенсационной — для контроля изоляции цепи;
  • по особенностям исполнений — на трансформаторы защищенного типа, водозащищенного типа (защита от капель и влаги), герметичные, со встроенным предохранителем и с антирезонансной конструкцией;
  • по принципу действия и особенностям конструкций: на каскадные, ёмкостные, заземляемые и не заземляемые.

У каскадного ТН первичная обмотка разделена на несколько поочередно соединенных секций, передача энергии от которых к вторичным обмоткам происходит посредством связующих и выравнивающих обмоток. У ёмкостного ТН в конструкции имеется ёмкостный делитель. Заземляемый однофазный ТН — устройство, у которого один конец первичной обмотки должен быть заземлен. У заземляемого трехфазного ТН должна быть заземлена нейтраль первичной обмотки. Все части первичной обмотки не заземляемого ТН изолированы от земли.

Зачем нужны трансформаторы тока

Трансформатор тока — базовый измерительный аппарат в электроэнергетике, применяемый для преобразования тока первичной сети во вторичный стандартный ток величиной 5 А или 1 А. Первичная обмотка соединяется непосредственно с цепью высокого напряжения последовательным способом подключения. Вторичная обмотка включается во вторичные цепи измерений, защиты и учета. 5А — часто встречающийся номинал вторичной обмотки.

Принцип действия и конструкция трансформаторов тока

Первичная обмотка ТТ включается в разрез линейного провода (последовательно с нагрузкой), в котором измеряется сила тока. Вторичная обмотка замкнута на измерительное устройство с малым сопротивлением. Поэтому, в отличие от силового трансформатора, для которого режим короткого замыкания является аварийным, нормальным режимом для измерительного ТТ являются условия, близкие к КЗ, так как сопротивление во вторичной цепи у него мало.

Через первичную обмотку, имеющую определённое количество витков, течет ток. Вокруг катушки наводится магнитный поток, который улавливается магнитопроводом. Пересекая перпендикулярно ориентированные витки вторичной обмотки, магнитный поток формирует электродвижущую силу. Под влиянием последней возникает ток, протекающий по катушке и нагрузке на выходе. Одновременно на зажимах вторичной цепи образуется падение напряжения.

По конструктиву и применению ТТ условно подразделяются на несколько разновидностей:

    • Опорные монтируются на опорной плоскости.
    • Проходные используются в качестве ввода и устанавливаются в металлических конструкциях, в проемах стен или потолков.
    • Встраиваемые размещаются в полости оборудования: электрических выключателей, генераторов и других электроаппаратов и машин.
    • Разъемные не имеют своей первичной обмотки. Их магнитопроводы из двух половинок, стягиваемых болтами, можно размыкать и закреплять вокруг проводников под током. Эти проводники исполняют роль первичных обмоток.
    • Шинные изготавливаются тоже без первичных обмоток — их роль выполняют пропущенные сквозь окна магнитопроводов ТТ токоведущие шины распредустройств.
    • Накладные надеваются сверху на проходной изолятор.
    • Переносные предназначаются для лабораторных и контрольных измерений.

По выполнению первичной обмотки ТТ подразделяются на одновитковые и многовитковые, а по числу вторичных обмоток — на устройства с одной обмоткой и с несколькими вторичными обмотками (до четырёх, пяти). По числу ступеней трансформации — на одноступенчатые и каскадные.

К общей классификации трансформаторов обоих типов относятся: количество коэффициентов трансформации (однодиапазонные и многодиапазонные), критерии по материалу диэлектрика между первичной и вторичной обмотками и по материалу внешней изоляции — маслонаполненные, газонаполненные, сухие, с литой, фарфоровой и прессованной изоляцией, с вязкими заливочными компаундами, комбинированные бумажно-масляные. ТТ и ТН устанавливаются на открытом воздухе, в закрытых и в подземных установках, на морских и речных судах, внутри оболочек электроустановок и связываются контрольными проводами и кабелями с оборудованием вторичных цепей. По диапазону рабочего напряжения выделяют трансформаторы, функционирующие в устройствах до 1000 В и выше 1000 B. Трансформаторы также классифицируются по классу точности.

Видео про трансформаторы тока

Кратко о назначении трансформатора тока, составе и особенностях конструкции, о схеме и принципе работы. Почему нельзя допускать размыкание вторичных цепей трансформатора тока без предварительного их замыкания накоротко? Почему на напряжение выше 330 кВ изготавливаются ТТ каскадного типа? Об этом и об измерительном трансформаторе тока для подстанции 750 кВ вы узнаете из видео.

{SOURCE}

ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ

 

Измерительные трансформаторы делятся на трансформаторы напряжения и трансформаторы тока. Их применяют в цепях пере­менного тока для расширения пределов измерения измерительных приборов и для изоляции этих приборов от токоведующих частей, Находящихся под высоким напряжением.

Трансформаторы напряжения (рис. 106, а) конструктивно пред­ставляют собой обычные трансформаторы малой мощности. Пер­ечная обмотка такого трансформатора включается в два линейных провода сети, напряжение которой измеряется или контроли­руется; во вторичную обмотку включают вольтметр или параллельную обмотку ваттметра, счетчика и т. п. Коэффициент трансформации трансформатора напряжения выбирают таким, чтобы при номинальном первичном напряжении напряжение вторичной обмотки было 100 в.

Работа трансформатора напряжения подобна режиму холостого хода обычного силового трансформатора, так как сопротивление вольтметра или параллельной обмотки ваттметра, счетчика и т. п. велико и током во вторичной обмотке можно пренебречь.

Включение во вторичную обмотку большого числа измерительных приборов нежелательно. Если параллельно вольт­метру, включенному во вторичную обмот­ку трансформатора, подсоединить еще один вольтметр или параллельную обмот­ку ваттметра, счетчика и т. п., то ток во вторичной обмотке трансформатора уве­личится, что вызовет падение напряжения на зажимах вторичной обмотки, и точность показания приборов понизится.

Трансформаторы тока (рис. 106,6) служат для преобразования переменного тока большой силы в ток малой силы и изготовляются таким образом, чтобы при номинальной силе тока первичной цепи во вторичной обмотке сила тока была 5 а.

Первичная обмотка трансформатора тока включается в разрез линейного провода (последовательно с нагрузкой), сила тока в ко­тором измеряется; вторичная обмотка замкнута на амперметр или на последовательную обмотку ваттметра, счетчика и т. п., т. е. на измерительный прибор с малым сопротивлением.

Режим работы трансформатора тока существенно отличен от режима работы обычного трансформатора. В обычном трансфор­маторе при изменении нагрузки магнитный поток в сердечнике остается практически неизменным, если постоянно приложенное напряжение.

Если в обычном трансформаторе уменьшить нагрузку, т. е. силу тока во вторичной обмотке, то и в первичной обмотке сила тока уменьшится и, если вторичную обмотку разомкнуть, то сила тока в первичной обмотке уменьшится до тока холостого хода I0.

При работе трансформатора тока его вторичная обмотка замкнута на измерительный прибор с малым сопротивлением и ре­жим работы трансформатора близок к короткому замыканию. По­этому магнитный поток в магнитопроводе трансформатора мал.

Если разомкнуть вторичную обмотку трансформатора тока, то тока в этой обмотке не будет, тогда как в первичной обмотке сила тока остается неизменной.

Таким образом, при разомкнутой вторичной обмотке трансформатора тока магнитный поток в магнитопроводе, возбужденный током первичной обмотки и не встречающий размагничивающего

действия тока вторичной обмотки, окажется очень большим и, сле­довательно, э. д. с. вторичной обмотки, имеющей большее число витков, достигает большой величины, опасной для целости изоля­ций этой обмотки и для обслуживающего персонала. Поэтому при выключении измерительных приборов из вторичной обмотки транс­форматора тока эту обмотку необходимо замкнуть накоротко.

Включение большого числа измерительных приборов во вторич­ную обмотку трансформатора тока снижает точность измерения.

Конструкции трансформаторов тока в зависимости от назначе­ния чрезвычайно разнообразны и делятся на стационарные и пере­носные.

При работе измерительных трансформаторов напряжения и тока возможен пробой изоляции их первичных обмоток и, как след­ствие пробоя, электрическое соединение первичной обмотки с сер­дечником или со вторичной обмоткой.

Для безопасности обслуживания сердечники и вторичные обмот­ки измерительных трансформаторов заземляются.

Контрольные вопросы

1. Объясните назначение и принцип действия трансформатора.

2. Какую форму имеют магнитопроводы однофазных трансформаторов?

3. Каково устройство магнитопровода и обмоток трансформаторов?

4. Каким выражением определяется действующее значение э. д. с. обмотки трансформатора?

5. Изменится ли ток в первичной обмотке трансформатора, если при изме­нении нагрузки увеличился ток во вторичной обмотке?

6. Что называется коэффициентом трансформации?

7. Как производят опыты холостого хода и короткого замыкания трансфор­матора и какие параметры его определяются из этих опытов?

8. При какой нагрузке трансформатор имеет наибольший к. п. д.?

9. Каковы достоинства и недостатки автотрансформаторов по сравнению с трансформаторами?

10. Поясните назначение и схемы включения измерительных трансформаторов.

 

ГЛАВА VIII АСИНХРОННЫЕ ДВИГАТЕЛИ

ОБЩИЕ ПОЛОЖЕНИЯ

Электрические машины широко применяют на электрических станциях, в промышленности, на транспорте, в авиации, в системах автоматического регулирования и управления, в быту.

Электрические машины преобразуют механическую энергию в электрическую и, наоборот, электрическую энергию в механиче­скую. Машина, преобразующая механическую энергию в электри­ческую, называется генератором. Преобразование электрической энергии в механическую осуществляется двигателями.

Любая электрическая машина может быть использована как в качестве генератора, так и в качестве двигателя. Это свойство электрической машины изменять направление преобразуемой ею

ею энергии называется обратимостью маши­ны. Электрическая машина может быть также использована для преобразования электрической энергии одного рода тока (частоты, числа фаз переменного тока, напряжения постоянного тока) в энергию другого рода тока. Такие электрические машины называются преобразователями. В зависимости от рода тока электро­установки, в которой должна работать электрическая машина, они делятся на машины постоянного и машины переменного тока. Машины переменного тока могут быть как однофазными, так и многофазными. Наиболее широкое применение нашли трех­фазные синхронные и асинхронные машины.

Находят также применение коллекторные машины переменного тока, которые допускают экономичное регулирование скорости вращения в широких пределах.

Принцип действия электрических машин основан на использо­вании законов электромагнитной индукции и электромагнитных сил. Если в магнитном поле полюсов постоянных магнитов или электромагнитов (рис. 107) поместить проводник и под действием какой-либо силы F1 перемещать его, то в нем возникает з. д. с.; равная:

[10]


где В — магнитная индукция в месте, где находится проводник,

l — активная длина проводника (та его часть, которая нахо­дится в магнитном поле),

v— скорость перемещения проводника в магнитном поле.

Направление э.д. с. (на рисунке от зрителя за плоскость чер­тежа), индуктируемой в проводнике, определяется согласно пра­вилу правой руки.

Если этот проводник замкнуть на какой-либо приемник энер­гии, то в замкнутой цепи под действием э. д. с. будет протекать ток, совпадающий по направлению с э.д. с. в проводнике. В результате взаимодействия тока I в проводнике с магнитным полем полюсов создается электромагнитная сила FЭэ, направление которой опре­деляется по правилу левой руки; эта сила будет направлена на­встречу силе, перемещающей проводник в магнитном поле. При равенстве сил F1=Fэ проводник будет перемещаться с постоян­ной скоростью. Следовательно, в такой простейшей электрической машине механическая энергия, затрачиваемая на перемещение проводника, преобразуется в энергию электрическую, отдаваемую сопротивлению внешнего приемника энергии, т. е. машина рабо­тает генератором. Та же простейшая электрическая машина может работать двигателем. Если от постороннего источника электриче­ской энергии через проводник пропустить ток, то в результате взаимодействия тока в проводнике с магнитным полем полюсов создается электромагнитная сила Рэ, под действием которой про­водник начнет перемещаться в магнитном поле, преодолевая силу торможения какого-либо механического приемника энергии. Таким образом, рассмотренная машина так же, как и любая электриче­ская машина, обратима, т. е. может работать как генератором, так и двигателем.

Для увеличения э. д. с. и электромеханических сил электриче­ские машины снабжаются обмотками, состоящими из большого числа проводов, которые соединяются между собой так, чтобы з. д. с. в них имели одинаковое направление и складывались.

Э. д. с. в проводнике будет индуктирована также и в том слу­чае, когда проводник неподвижен, а перемещается магнитное поле полюсов.

[10] Это соотношение предполагает, что проводник перемещается перпендику­лярно направлению магнитных линий поля.


Узнать еще:

Линейный штыревой изолятор-трансформатор тока — PatentDB.ru

Линейный штыревой изолятор-трансформатор тока

Иллюстрации

Показать все

Реферат

 

№ 146824

Класс 2) с, 14оз

СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ

Подписная группа М 91

Е. С. Бурковский

ЛИНЕИНЫИ ШТЫРЕВОИ ИЗОЛЯТОР— ТРАНСФОРМАТОР ТОКА

Заявлено 20 июня 1961 г. за ¹ 735645/24 7 в Комитет по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Опубликовано в «Бюллетене изобретений» № 9-за 1962 г.

Предлагаемый линейный штыревой изолятор относится к известному типу изоляторов, на головке которых помещается первичная обмотка трансформатора тока, а вторичная размещается внутри изолятора. Такие изоляторы используются как трансформатор тока и конденсатор в схемах защиты линий высокого напряжения при коротких замыканиях на землю.

Особенностью изолятора — трансформатора тока, составляющего предмет изобретения, является размещение сердечника из трансформаторной стали с вторичной обмоткой внутри удлиненной головки изолятора, чем обеспечивается повышение коэффициента связи между обмотками трансформатора.

Для использования предлагаемого изолятора — трансформатора тока для емкостного отбора мощности предусмотрена незамкнутая прокладка из фольги, помещенная на вторичной обмотке и являющаяся од ной из обкладок конденсатора, второй обкладкой которого служит первичная обмотка трансформатора тока.

На чертеже изображен предлагаемый линейный штыревой изолятор — трансформатор тока, продольный разрез.

Первичной обмоткой 1 трансформатора тока служит провод прямоугольного сечения, навитый на головку 2 изолятора, а вторичной 3— катушка с сердечником 4, расположенная внутри головии 2 изолятора.

Используя емкость между первичной обмоткой 1 и незамкнутой обкладкой 5 из фольги, наложенной на вторичную обмотку, можно тот же изолятор использовать для емкостного отбора мощности от линии электропередачи. Три таких трансформатора тока, соединенные в фильтр тока нулевой последовательности, и три конденсатора (на тех же изоляторах), соединенные в фильтр напряжения нулевой последовательности, дают возможность получить схему, реагирующую на все основные виды повреждений в сети — короткие замыкания и замыкания на землю.

И 146824

Емкость такого изолятора может быть использована в качестве емкости конденсатора связы для высокочастотной связи по линии электропередачи.

Предмет чзобретения

1. Линейный штыревой изолятор — трансформатор тока с первичной обмоткой, помещенной на головке, и вторичной обмоткой, размещенной внутри изолятора, отличающийся тем, что, с целью повышения коэффициента связи между указан ными обмотками трансформатора, головка изолятора выполнена удлиненной и внутри нее размещен сердечник из трансформаторной стали с вторичной обмоткой.

2. Линейный штыревой изолятор по п. 1, отл и ч а ющи йся тем, что, с целью использования его для емкостного отбора мощности, на вторичной обмотке помещена незамкнутая прокладка из фольги, являющаяся одной из обкладок конденсатора, второй обкладкой которого служит первичная обмотка трансформатора тока.

Составитель описания Л. О. Сольц

Редактор 3. А. Москвина Техред А. А. Камышникова Корректор В Андрианов

Подп. к печ. 20Х1-62 г. Формат бум. 70+108 / 6 Объем 0 18 изд. л.

Зак. 6729 Тираж 1050 Цена 4 коп.

ЦБТИ Комитета по делам изобретений и открытий при Совете Министров СССР

Москва, Центр. М. Черкасский пер., д. 2/6.

Типография ЦБТИ, Москва, Петровка, 14.

  

Особенности устройства и ремонта измерительных трансформаторов


Особенности устройства и ремонта измерительных трансформаторов

Категория:

Электромонтер-ремонтник



Особенности устройства и ремонта измерительных трансформаторов

Измерительные трансформаторы тока и трансформаторы напряжения применяются в электрических установках ВН и НН. Эти трансформаторы предназначены для измерения напряжения в сетях ВН и токов большой величины в сетях ВН и НН. Ниже рассматривается ремонт некоторых трансформаторов тока и трансформаторов напряжения, применяемых в установках НН и ВН.

Рис. 1. Трансформатор тока ТК на 0,5 кВ 200-400 А:
1 – щиток с техническими данными, 2 – первичная обмотка, 3 — трубки, стягивающие сталь сердечника (расклепаны), 4 — катушки вторичной обмотки (соединены последовательно), 5 — наконечники JT1, Л2, 6 — зажимы HI, Н2, 7 — прямоугольный сердечник

Трансформаторы тока в установках с напряжением до 10 кВ изготовляют преимущественно сухими с воздушным охлаждением. Их отличительная особенность конструкции и магнитного свойства стали сердечника предусматривает наименьший ток намагничивания.

Устройство одного из трансформаторов тока ТК показано на рис. 1. На прямоугольный сердечник, стянутый расклепанными трубками, намотана поверх вторичной первичная обмотка, которая оканчивается наконечниками. Изоляция обмоток лаковая, запеченная. Катушки вторичной обмотки соединены последовательно, и концы выведены на зажимы. Сверху размещен щиток с техническими данными. Трансформатор изготовляют на напряжение до 500 В и ток 5—1500 А с классом точности 0,5. За последние годы распространение получает литая изоляция обмоток, выполненная из компаундной массы или эпоксидной смолы, уменьшающая размеры трансформатора при высокой механической прочности и хороших изоляционных свойствах.

Особое внимание уделяется контактной поверхности первичной обмотки, на которой не должно быть раковин. Поверхность должна быть тщательно зачищена. Не допускается ее перегрев. У трансформаторов тока периодически испытывают изоляцию и проверяют погрешность.

Трансформаторы напряжения подобны по устройству силовым трансформаторам. В установках с классом напряжения до 6 кВ применяют сухие трансформаторы напряжения с воздушным охлаждением, выше 6 кВ – масляные. Вторичное напряжение всегда 100 В. Трансформаторы изготовляют однофазными и трехфазными.

Особенностью трансформаторов напряжения является их малая мощность, высокий класс точности, минимальная погрешность. Трансформатор работает, по существу, в режиме холостого хода. Масса и размеры трансформатора определяются первичным напряжением. Масло служит главным образом как изоляционный материал, а для охлаждения имеет второстепенное значение.

Магнитопроводы применяют таких же типов и конструкций, как и для силовых трансформаторов. Пластины изготовляют из специальной высоколегированной электротехнической стали горячекатаной Э41, Э42 и холоднокатаной Э310, Э330 толщиной 0,35-0,5 мм, изолированные лаковой пленкой.

Обмотки трансформаторов напряжения могут быть как слоевыми (однослойные, многослойные), так и катушечными. В любом трансформаторе обмотки являются наиболее уязвимой его частью и поэтому при неблагоприятных условиях (атмосферные и коммутационные перенапряжения) могут быть повреждены. Ниже дается описание изготовления новых обмоток.

Рис. 2. Общий вид трансформатора НОС-0,5 (а) и конструкция обмотки (б)

Рис. 3. Изготовление обмотки НН:
1 – тело шаблона, 2 – стальные щеки, 3 – изоляционный цилиндр из электрокартона, 4 — бортики, 5 — обмоточный провод, 6 и 8 – петли из хлопчатобумажной ленты, 7 — вывод

Слоевые обмотки для сухого трансформатора напряжения НОС-0,5. Общий вид трансформатора и конструкция обмотки изображены на рис. 2.

Магнитопровод собран из пластин электрической стали Э320 или Э330. Применены цельноштампованные Ш-образ-ные пластины. Катушка прямоугольного сечения наматывается на гильзу из электрокартона, составленного из двух П-образных частей. Крайние витки крепятся и удерживаются от сползания при помощи бортиков 8. Бортик изготовляют из полосы электрокартона, приклеенной с одной стороны на более широкую полосу телефонной бумаги. Выступающая часть бумаги прижимается крайними витками, удерживая бортик от сползания.

Концы обмоток, выполненные из тонкого круглого провода, выводятся гибким многожильным проводом. Гибкий провод заводится внутрь катушки на 1/4 витка и припаивается к обмоточному проводу.

Катушечные обмотки трансформатора напряжения НОСК-6. На шпиндель обмоточного станка укрепляют шаблон, состоящий из полого сального цилиндра и двух стальных щек. Цилиндр имеет продольный разрез для облегчения снятия с него готовой катушки. На шаблон наматывают лист электрокартона толщиной 0,5 мм в три слоя, образуя изоляционный цилиндр, края которого предварительно смазывают густым бакелитовым лаком. Вплотную к обеим щекам шаблона укладывают бортик 4 концы которого снизу тоже смазывают бакелитовым Узком. Вывод, выполненный гибким проводом, вкладывают в вырез щеки. К этому выводу припаивают круглый обмоточный провод марки ПЭЛ 0 1,12 мм. Место пайки изолируют линоксиновой трубкой.

На вывод надевают петлю 6 из хлопчатобумажной ленты, концы которой через 6 — 8 витков смазывают бакелитовым лаком, затягивают и прочно прикрепляют начальный выводной конец к виткам обмотки. Перед намоткой второго слоя кладут междуслоевую изоляцию, устанавливают бортики, наматывают второй слой.

За 6 — 8 витков до окончания последнего слоя для лучшего закрепления второго вывода конца катушки закладывают вторую петлю (не доходя 6 — 8 витков) аналогично начальной. К концу обмотки припаивают гибкий провод, изолируют, доматывают до бортика, продевают в петлю, которую затем затягивают. На катушку наматывают лист электрокартона толщиной 4 мм, шириной, равной осевому размеру катушки, концы которого приклеивают бакелитовым лаком и закрепляют несколькими оборотами киперной ленты, образуя бандаж обмотки. Готовую катушку НН снимают с шаблона.

Рис. 3. Изготовление обмотки ВН:

Рис. 4. Устройство слоевой изоляции:
1 – провод, 2 – кабельная бумага, 3 — отвернутый борт бумаги 4 — цилиндр

Рис. 5. Общий вид обмотки:
1, 4 — изоляционные цилиндры, 2,8 — бортики, 3 — обмотка НН с межслоевой изоляцией, 5 — каркас и з кабельной бумаги, 6 и 10 — электрокартонные шайбы, 7 — обмотки ВН (две катушки), 9 — электростатический экран, 11 – вывод

Обмотка ВН состоит из двух катушек, намотанных обмоточным проводом ПЭД 0,2 мм поверх обмотки НН. Готовую обмотку НН закрепляют в щеках шаблона на шпинделе обмоточного станка. На обмотку НН наматывают на толщину 1,5 мм кабельную бумагу, края которой надрезаны. На намотанную бумагу надевают четыре шайбы из электрокартона, из которых две будут средними для разделения катушек, а две другие образуют края цилиндра и устанавливаются в начале надрезов бумаги. Надрезанные края бумаги отгибают под углом 90 образуя отбортованный каркас. По концам обмотки НН вплотную к отогнутым концам и тщательно расправленным краям отбортованного каркаса ставят конусные шайбы. После этого приступают к наматыванию обмотки ВН.

Сначала наматывают вторую (правую) катушку. Конец обмоточного провода изолируют лакотканью, продевают под шайбу, и концы выпуска длиной 400 — 500 мм закрепляют на выпусках обмотки НН. На месте первой (левой) катушки ВН устанавливают временный, технологический дистанционирующий цилиндр.

Витки в слое укладывают между отвернутыми бортами бумаги, которые образуют изоляцию в слое. Переход витка в следующий слой осуществляется по кабельной бумаге, которую укладывают на поверхность намотанных витков. К концу намотанной катушки тонким проводом 0,2 мм припаивают провод 0 0,74 мм для большей механической прочности, катушку обертывают полосой кабельной бумаги и бандажируют хлопчатобумажной лентой вполуперекрышку. После этого шаблон снимают со шпинделя станка вместе со щеками, перевертывают на 180° вдоль оси и вновь устанавливают на шпиндель станка. Это перевертывание обеспечивает при намотке одинаковое направление тока по виткам обеих катушек и устраняет возможность прохождения соединяющих проводов рядом со слоями катушек. Снимают временный технологический цилиндр, отрезают лишнюю длину выпущенного под шайбой провода, припаивают к нему обмоточный провод, идущий с барабана, изолируют место пайки и наматывают первую (левую) катушку аналогично предыдущей.

Готовую обмотку снимают со станка, связывают хлопчатобумажной лентой вместе с шайбой.


Реклама:

Читать далее:
Ремонт реакторов

Статьи по теме:

ElectroContacts | Библиотека

Трансформатор тока (ТТ) - это измерительный трансформатор, в котором вторичный ток при нормальных условиях применения является примерно пропорциональным первичному току и отличается по фазе от него на угол, который при правильном присоединении примерно равен нулю. ТТ применяются преимущественно в распределительных устройствах низкого, среднего и высокого напряжения и предназначены для передачи информационных сигналов измерительным устройствам, счетчикам, а также устройствам защиты и управления, поэтому они обычно имеют несколько вторичных обмоток. Первичные обмотки ТТ включаются в рассечки линейных проводников. Некоторые конструкции этих трансформаторов позволяют устанавливать их, не разрывая линейные цепи.

В наиболее распространенном исполнении ТТ представляет собой однослойную обмотку на тороидальном магнитопроводе, свитым из тонкой ленты, изготовленной из высококачественной электротехнической стали (рис. 1).


Рис. 1. К пояснению принципа действия ТТ.

Обмотка на тороидальном магнитопроводе является вторичной обмоткой, а первичной обмоткой может быть шина, пропущенная сквозь отверстие тороида, или несколько витков, намотанных на тороиде. Если через первичную обмотку пропустить переменный ток i1, то он создаст переменный магнитный поток в магнитопроводе, который наведет ЭДС во вторичной обмотке. Подключение вторичной обмотки к амперметрe приведет к ее закорачивани., поскольку внутреннее сопротивление амперметра близкj к нулю. При этом в обмотке будет течь ток i2, примерно пропорциональный току i1:

где w1, w2 - соответственно количество витков первичной и вторичной обмоток; k - теоретический (идеальный) коэффициент трансформации. Это выражение применяется как к мгновенным, так и к среднеквадратическим значениям токов. Значение вторичного тока устанавливается, как правило, равным 5 или 1 А.

ТТ характеризуются следующими величинами, в соответствии со стандартом IЕС60044-1 (учитываются также элементы, связанные с типом схемы монтажа, с характеристиками местоположения оборудования, например с температурой и др., с частотой сети и т.д.).

Установленный уровень изоляции трансформатора тока ТТ - это наибольшее напряжение, которое выдерживает первичная цепь ТТ. Напомним, что первичная цепь подключается к высокому напряжению, а вторичная цепь, как правило, одним из выводов подсоединяется к земле.

Как для любого электротехнического оборудования устанавливаются также следующие параметры:
- максимальное одноминутное испытательное напряжение промышленной частоты;
- максимальное импульсное испытательное напряжение.
Пример: при номинальном напряжении 24 кВ трансформатор тока должен выдерживать в течение 1 минуты при частоте 50 Гц напряжение 50 кВ и импульсное напряжение 125 кВ.

Класс точности - это обобщенная характеристика ТТ, которая определяет установленные стандартом IЕС60044-1 пределы токовой и угловой погрешностей при определенных условиях работы трансформатора. Класс точности обозначается числом, равным предельной токовой погрешности (в процентах) при токе I1n в первичной цепи.
Предельный коэффициент точности (FLP) - это соотношение номинального предельного тока и установленного значения тока.
Для класса Р: 5Р10 означает погрешность 5% при 10In, а 10Р15 составляет погрешность 10% при 15In, где: 5Р и 10Р – нормализованные классы точности трансформаторов тока для защиты; 5In, 10In, 15In, 20In – нормализованные значения предельного номинального тока.
Класс PR определяется коэффициентом остаточной намагниченности, отношением остаточного потока к потоку насыщения, и это значение должно быть меньше 10%. 5РR и 10РR – нормализованные классы точности трансформаторов тока для защиты.
Класс РХ соответствует другому методу определения характеристик трансформатора тока - по "напряжению точки перегиба", сопротивлению вторичной цепи, намагничивающему току (рис. 2).

Номинальная мощность - полная мощность в ВА, подаваемая ТТ во вторичную цепь при гарантированной точности определения вторичного тока. Мощность потребляется всеми подключенными приборами, а также соединительными проводами. Если нагрузка ТТ меньше номинальной, то фактическая точность трансформатора будет больше установленной точности, и, соответственно, перегруженный ТТ теряет в точности.

Кратковременный допустимый ток, выраженный действующим значением в кА, максимальный допустимый ток (Ith) за 1 секунду (при короткозамкнутой вторичной цепи) представляет термическую устойчивость ТТ к токам перегрузки. ТТ должен выдерживать ток короткого замыкания в течение времени, необходимого для устранения повреждения. Если время устранения повреждения больше или меньше 1 с, ток, который выдерживает ТТ, рассчитывается по формуле:

Электродинамическая устойчивость, выраженная пиковым значением в кА, составляет не менее 2,5Ith. Нормализованные значения определяемого первичного тока (в А) следующие: 10 – 12,5 – 15 – 20 – 25 – 30 – 40 – 50 – 60 – 75 и их кратные или десятые доли.

ХАРАКТЕРИСТИКА ТТ В РЕЖИМЕ НАСЫЩЕНИЯ
При подаче на ТТ первичного тока большой силы происходит насыщение трансформатора. Вторичный ток больше не является пропорциональным первичному току. В результате погрешность по току, соответствующая току намагничивания, достигает очень большого значения.

Напряжение точки перегиба (рис. 2)
Эта характеристика соответствует точке кривой намагничивания ТТ, для которого при увеличении на 10% напряжения Е требуется увеличение на 50% тока намагничивания Im.


Рис. 2. Эквивалентная схема вторичной цепи ТТ (а) и кривая намагничивания ТТ (б).

Характеристика вторичной цепи ТТ может быть представлена уравнением:
(R ТТ + R цепей + R нагрузки) × FLP × Isn2 = const,
где: Isn – установленный вторичный ток; FLP – предельный коэффициент точности; Isat = FLP × Isn.

ТТ ДЛЯ МАКСИМАЛЬНОЙ ТОКОВОЙ ЗАЩИТЫ В ФАЗАХ
Для максимальной токовой защиты с независимой выдержкой времени (постоянной): если насыщение не наступает при значении тока, в 1,5 раза превышающем значение уставки, срабатывание защиты обеспечивается независимо от силы тока повреждения (рис. 3а). Для максимальной токовой защиты с зависимой выдержкой времени (обратной): насыщение не должно наступать при значении тока, в 1,5 раза превышающем ток, соответствующий наибольшему рабочему значению кривой срабатывания (рис. 3б).


Рис. 3. ТТ для максимальной токовой защиты в фазах.

ТТ ДЛЯ ДИФФЕРЕНЦИАЛЬНОЙ ЗАЩИТЫ (РИС. 4)
Обязательные характеристики ТТ устанавливаются для каждого вида применения в соответствии с алгоритмом работы защиты и принципом функционирования защищаемого оборудования; для этого следует ознакомиться с соответствующим техническим руководством по защите.


Рис. 4. ТТ для дифференциальной защиты.

ТИПЫ ТТ
Хотя принцип действия ТТ не зависит от напряжения сетей, где они применяются, но напряжение сети существенно влияет на требования к изоляции обмоток, а следовательно и на их конструкцию. На рис. 5 изображены некоторые конструкции ТТ для сетей низкого напряжения. Как видим, большинство конструкций этих трансформаторов не предусматривает наличия первичных обмоток, роль которых выполняют шины и кабели.


Рис. 5. Внешний вид ТТ для сетей низкого напряжения:
а - ТТ с первичной обмоткой в виде шины и первичной изоляцией; б - ТТ без первоначального проводника, но с первичной изоляцией, предназначенный для установки на неизолированную шину; в - ТТ без первоначального проводника и без первичной изоляции, предназначенный для установки на изолированный кабель; г - ТТ с разъемным сердечником, предназначенный для установки на изолированный кабель; д - мобильный ТТ с разъемным сердечником (измерительные клещи).

ТТ для сетей средних и высоких напряжений обычно имеют первичные обмотки с терминалами для присоединения внешних шин или проводников. Фото некоторых ТТ для сетей средних напряжений изображены на рис. 6. Несмотря на существенные различия конструкций трансформаторов для внутренней и наружной установки, их следует отнести к опорным трансформаторам, поскольку они поддерживают проводники первичных цепей.


Рис. 6. ТТ для сетей средних напряжений:
а - внутренней установки; б - наружной установки.

ТТ для сетей высоких напряжений - это аппараты наружной установки, которые представляют собой герметичный, заполненный трансформаторным маслом или элегазом металлический бак, внутри которого смонтирован сердечник трансформатора с первичной и вторичной обмотками (рис. 7). Бак установлен на закрепленном на металлической основе проходном изоляторе, через который проходят выводы вторичной обмотки. Терминалы первичной обмотки выведены на поверхность бака, а терминалы вторичных обмоток расположены в отдельном боксе, закрепленном на основе трансформатора.


Рис. 7. ТТ для сетей высокого напряжения:
а - внешний вид; б - разрез; в - фрагмент высоковольтной подстанции (ДНЕПРОГЭС) - на переднем плане трехполюсный элегазовый выключатель, за ним - трансформаторы тока.

В некоторых случаях, в частности в коммутационных модулях с элегазовой изоляцией применяют ТТ, смонтированные на проходных изоляторах, а роль первичной обмотки выполняет вводный проводник, проходящий сквозь изолятор.

Статья подготовлена по материалам компании

А также с использованием учебного пособия Клименко Б. В. «Электрические аппараты. Электромеханическая аппаратура коммутации, управления и защиты. Общий курс».

Товар не найден

Товар не найден

Товар не найден Описание: Необработанное исключение во время выполнения текущего веб-запроса. Просмотрите трассировку стека для получения дополнительных сведений об ошибке и ее происхождении в коде.

Сведения об исключении: System.Web.HttpException: продукт не найден

Ошибка источника:

Исходный код, создавший это необработанное исключение, может быть показан только при компиляции в режиме отладки.Чтобы включить это, выполните один из следующих шагов, затем запросите URL-адрес:

1. Добавьте директиву «Debug = true» в верхнюю часть файла, вызвавшего ошибку. Пример:

<% @ Page Language = "C #" Debug = "true"%>

или:

2) Добавьте следующий раздел в файл конфигурации вашего приложения:





Обратите внимание, что этот второй метод приведет к компиляции всех файлов в данном приложении в режиме отладки.Первый метод приведет к компиляции только этого конкретного файла в режиме отладки.

Важно: Запуск приложений в режиме отладки вызывает накладные расходы на память / производительность. Перед развертыванием в производственном сценарии необходимо убедиться, что в приложении отключена отладка.


Трассировка стека:
[HttpException (0x80004005): продукт не найден]
   Продукт.Product_Load (отправитель объекта, EventArgs e) +4248
   System.Web.UI.Control.OnLoad (EventArgs e) +106
   System.Web.UI.  d__246.MoveNext () +282
   System.Runtime.ExceptionServices.ExceptionDispatchInfo.Throw () +31
   System.Runtime.CompilerServices.TaskAwaiter.HandleNonSuccessAndDebuggerNotification (задача задача) +60
   System.Web.Util.WithinCancellableCallbackTaskAwaiter.GetResult () +32
   System.Web.UI.  d__523.MoveNext () +6641
 


Информация о версии: Microsoft.Версия .NET Framework: 4.0.30319; Версия ASP.NET: 4.7.3770.0

Фактов о трансформаторах для детей

Трансформатор - это устройство, которое передает электрическую энергию от одной электрической цепи к другой посредством взаимной (электромагнитной индукции) и без изменения частоты. Трансформаторы - важная часть электрических систем.

Трансформаторы

производятся разных размеров, от очень маленького трансформатора связи внутри сценического микрофона до больших блоков, которые переносят сотни МВА, используемых в электрических сетях.

Основная причина использования трансформатора - преобразовать мощность одного уровня напряжения в мощность другого уровня напряжения. Высокое напряжение легче отправить на большие расстояния, но меньшее напряжение проще и безопаснее использовать в офисе или дома. Трансформаторы используются для увеличения или уменьшения напряжения переменного тока в цепях. Трансформатор обычно состоит из двух катушек на одном сердечнике. Первичная катушка или входная катушка подключены к стороне питания, в то время как вторичная катушка подает питание на нагрузку.Вторая называется выходной катушкой. Энергия передается от первичной обмотки к вторичной за счет электромагнетизма. В электрических сетях используется много трансформаторов. Это сети для доставки электроэнергии от генератора к пользователю.

Трансформаторы в вашем районе, на опорах или подключенные к подземным проводам, обычно преобразуют высокое напряжение 7200 вольт в 220–240 вольт электричества для питания освещения и таких приборов, как холодильники в домах и на предприятиях.В некоторых странах, например в Америке, в домах используется другое напряжение, например 120 вольт. Трансформаторы не могут увеличивать мощность, поэтому при повышении напряжения пропорционально снижается ток. Если напряжение понижается, ток пропорционально увеличивается.

Трансформаторы внутри электронного оборудования вырабатывают электричество, необходимое для различных частей.

Существует несколько основных типов трансформаторов:

  • Повышающий трансформатор: выходное напряжение больше входного напряжения.
  • Понижающий трансформатор: входное напряжение больше выходного напряжения.
  • Некоторые трансформаторы имеют то же выходное напряжение, что и входное, и используются для гальванической развязки двух электрических цепей.

Галерея

Картинки для детей

  • Распределительный трансформатор на опоре с вторичной обмоткой с отводом от средней точки, используемый для обеспечения «расщепленной фазы» электропитания для жилых и легких коммерческих предприятий, которое в Северной Америке обычно составляет 120/240 В.

  • Измерительный трансформатор с точкой полярности и маркировкой X1 на выводе со стороны НН

  • Состояние перевозбуждения силового трансформатора, вызванное понижением частоты; поток (зеленый), магнитные характеристики железного сердечника (красный) и ток намагничивания (синий).

  • Пластины трансформатора E-I с чередованием, показывающие воздушный зазор и пути потока

  • Испытание трансформатора подстанции.

  • Трансформатор на станции производства известняка в Манитобе, Канада

  • Пластины E-образной формы для сердечников трансформаторов, разработанные Westinghouse

  • Эквивалентная схема реального трансформатора

  • Трансформатор с ламинированным сердечником, виден край пластин вверху фото

  • Малый трансформатор с тороидальным сердечником

  • Обмотки обычно располагаются концентрически, чтобы минимизировать утечку магнитного потока.

  • Трансформатор, погруженный в жидкость, в разрезе. Консерватор (резервуар) наверху обеспечивает изоляцию жидкости от атмосферы при изменении уровня охлаждающей жидкости и температуры. Стенки и ребра обеспечивают необходимый отвод тепла.

  • Эксперимент Фарадея с индукцией между витками проволоки

  • Индукционная катушка, 1900, Бремерхафен, Германия

  • Кольцевой трансформатор Фарадея

  • Трансформатор формы оболочки.Набросок, использованный Уппенборном для описания патентов 1885 года инженеров ZBD и самых ранних статей.

  • Команда ZBD состояла из Кароли Зиперновски, Отто Блати и Миксы Дери.

Файл: Однофазный трансформатор на опоре cutaway.jpg

Этот файл содержит дополнительную информацию, такую ​​как метаданные Exif, которые могли быть добавлены цифровой камерой, сканером или программным обеспечением, используемым для их создания или оцифровки. Если файл был изменен по сравнению с исходным состоянием, некоторые детали, такие как временная метка, могут не полностью отражать данные исходного файла.Отметка времени точна ровно настолько, насколько точны часы в камере, и она может быть совершенно неправильной.

17 0,067
Название изображения OLYMPUS DIGITAL CAMERA
Производитель камеры OLYMPUS IMAGING CORP.
Модель камеры E-P1 Время выдержки 1566
F-число f / 3.5
Рейтинг скорости ISO 1,600
Дата и время создания данных 11:47, 5 августа 2012 г.
Фокусное расстояние объектива 14 мм
Ориентация Нормальная
Горизонтальное разрешение 314 dpi
Вертикальное разрешение 314 dpi
Используемое программное обеспечение Версия 1.3
Дата и время изменения файла 11:47, 5 августа 2012 г.
Позиционирование Y и C Совместное размещение
Программа экспонирования Обычная программа
Exif версия 2.21
Дата и время оцифровки 11:47, 5 августа 2012 г.
Значение каждого компонента
  1. Д
  2. CB
  3. Cr
  4. не существует
Смещение экспонирования APEX 0
Максимальное отверстие для площадки 3.61328125 APEX (f / 3.5)
Режим замера Шаблон
Источник света Неизвестно
Вспышка Вспышка не сработала, автоматический режим
Поддерживаемая версия Flashpix 1
Цветовое пространство sRGB
Источник файла Цифровая фотокамера
Пользовательская обработка изображения Нормальный процесс
Режим экспозиции Автоэкспозиция
Баланс белого Автоматический белый баланс
Коэффициент цифрового увеличения 1
Тип захвата сцены Стандартный
Управление сценой Высокое усиление
Контраст Нормальный
Насыщенность Нормальный
Резкость Нормальный

Номинальный ток короткого замыкания (SCCR) и выбор предохранителя

Защита частотно-регулируемых приводов от тока короткого замыкания имеет важное значение при проектировании электрической панели.Но каков именно номинальный ток короткого замыкания (SCCR) электрических компонентов? В частности, как рассчитывается SCCR?

В этом посте будет рассмотрена подробная процедура определения SCCR системы с упором на различия между системами с прямым питанием и системами с разделительным трансформатором.


Что такое SCCR устройства и / или системы?

Номинальный ток короткого замыкания - это максимальная величина среднеквадратичного (среднеквадратичного) тока, которую электрический компонент может выдержать при использовании устройства защиты от перегрузки по току, такого как предохранитель, или в течение заданного времени при заданном напряжении.Рейтинг SCCR применяется как для отдельных электрических компонентов, так и для всех электрических узлов или систем.

На рисунке 1 ниже показана форма кривой переменного тока после возникновения аварийной ситуации.

Рис. 1. Форма кривой переменного тока после короткого замыкания (Источник: Littelfuse, 2007)

При выборе подходящего предохранителя важно учитывать пиковый сквозной ток, I пик (Ампер) и номинальное значение плавления, I 2 т (Ампер-квадратные секунды), номинальные значения.

Пиковое значение I . - это пиковая величина тока, которую предохранитель пропускает перед отключением. Значение I 2 t - это количество тепловой энергии, необходимое для расплавления плавкого элемента.

На рисунке 2 ниже показаны опубликованные организацией Underwriters Laboratories (UL) максимально допустимые значения I пик и I 2 t для предохранителей при уровнях тока короткого замыкания 100 кА и 200 кА.

Рисунок 2: Максимально допустимые значения Ipeak и I2t UL для различных типов предохранителей (Источник: Littelfuse 2010). Определение доступного тока короткого замыкания позволяет правильно выбрать предохранитель для всей системы.Знание того, какой ток пропускает предохранитель при возникновении тока короткого замыкания, помогает инженерам проектировать безопасные электрические панели и в то же время защищает подключенное оборудование от пожара.

Основная функция предохранителя - предотвращать возгорание оборудования, а не защищать само оборудование от повреждений. Доступный ток короткого замыкания в данной точке электрической системы может быть определен путем анализа компонентов, которые находятся перед точкой электрического питания.


Требования к прямой подаче

Рейтинг SCCR системы управления двигателем определяется путем изучения максимальных номиналов отдельных устройств, подключенных к отдельным ответвленным цепям.Ограничивающим фактором становится устройство с самым низким рейтингом.

На рисунке 3 ниже показан пример схемы ответвления от трехфазного источника питания 460 В.

Рисунок 3: Пример трехфазной ответвительной схемы

SCCR ветви 1 составляет 10 кА из-за значения SCCR автоматического выключателя в литом корпусе (MCCB). Принимая во внимание, что SCCR отделения 2 составляет 15 кА в результате MCCB. Следовательно, ветвь 1 является ограничивающим фактором. Эта система управления двигателем может питаться от цепи максимальной мощностью 10 кА.

Фидерная цепь состоит из плавкого выключателя с номиналом 200 кА, который внутренне подключен к распределительному блоку с номиналом только 10 кА. Поэтому распределительный блок ограничивает комбинацию номиналом 10 кА для фидера.

Однако предохранители, которые устанавливаются в плавкий выключатель, можно выбрать так, чтобы они ограничивали доступный пиковый ток. Для комбинированного FLA системы требуется предохранитель на 60 А. Например, выбор предохранителя RK5 на 60 ампер ограничит пиковый сквозной ток до 21 кА при подключении к системе, способной к 100 кА, как показано на рисунке 2.

Однако это на 11 кА больше тока, чем может выдержать ответвленная цепь.

Лучшим выбором будет предохранитель класса J с пиковым сквозным током всего 10 кА. При использовании предохранителя 60A класса J доступный пиковый ток на стороне нагрузки предохранителя составляет всего 10 кА, что соответствует ограничению 10 кА распределительного блока и MCCB в ветви 1. В результате вся система может быть подключена к сети. источник питания с номиналом 100 кА.

Важно отметить, что производители предохранителей часто публикуют более низкие пиковые значения сквозной проницаемости для своих предохранителей, чем указано в таблице UL на рисунке 2.Однако при проектировании системы распределения следует использовать значения UL, а не значения, указанные производителем, поскольку они считаются наихудшим случаем.

Системы управления двигателями переменного тока

, питающиеся от изолирующего трансформатора, тип и размер предохранителя определяются доступным током короткого замыкания изолирующего трансформатора. Чтобы выбрать правильный предохранитель, сначала необходимо определить доступный ток короткого замыкания трансформатора.


Питатели с изолирующими трансформаторами

Максимально допустимый размер предохранителя определяется UL и Национальным электротехническим кодексом NEC.Согласно Национальному электротехническому кодексу (NFPA-70 или CSA 22.1), согласно статье 450-3 (B) NFPA-70 (аналогичные заявления можно найти в CSA 22.1), максимальный размер предохранителя определен в таблице 450.3 (B). с номиналом не более 125% от номинального вторичного тока.

В случае нескольких вторичных обмоток это номинальное значение обмотки, от которой устройство питается. Предохранитель трансформатора заменяет номинал предохранителя блока управления электродвигателем переменного тока; потому что значение, требуемое для трансформатора, часто ниже максимального значения, с которым было проверено управление двигателем переменного тока.

Также необходимо предпринять еще один шаг, чтобы обеспечить правильный выбор предохранителя. Изолирующий трансформатор ограничивает доступный ток короткого замыкания в системе. При ограниченном доступном токе повреждения пикового тока может быть недостаточно для срабатывания предохранителя в случае неисправности.

Для обеспечения надлежащей защиты предохранитель должен срабатывать мгновенно, с верхним пределом времени отключения в пределах первого полупериода волны переменного тока (т. Е. Примерно 10 мсек). Следовательно, необходимо определить величину тока короткого замыкания на вторичной обмотке изолирующего трансформатора.


Пример выбора размера

Рассмотрим следующий пример для правильного выбора предохранителя. В приложении 460 В используется изолирующий трансформатор на 34 кВА, фильтр гармоник KEB, блок рекуперации KEB R6 и привод лифта KEB F5.

Поскольку доступный ток короткого замыкания изолирующего трансформатора неизвестен, его необходимо рассчитать. Чтобы рассчитать номинальный вторичный номинальный ток трансформатора, а также общий доступный ток короткого замыкания, можно использовать следующие уравнения…

1a - Пример расчета вторичного тока

Вторичный ток можно рассчитать, используя номинальную мощность 34 кВА изолирующего трансформатора, питаемого от линии 460 В.Уравнение (1a) принимает следующий вид…

1b - Пример расчета вторичного тока

Размер предохранителя не должен превышать 125% номинального вторичного тока. Из уравнения. (2) ниже, 125% вторичного номинального тока составляет 53,3 ампер.

2 - Пример расчета вторичного тока

Затем необходимо определить доступный ток короткого замыкания на трансформаторе. Его можно рассчитать, определив общий доступный ток короткого замыкания.


Ток коллективного короткого замыкания

Для защиты от токов короткого замыкания, ограничиваемых изолирующим трансформатором, необходимо оценить ток, необходимый для мгновенного отключения предохранителя.Для этого необходимо определить общий доступный ток короткого замыкания магистрали и изолирующего трансформатора.

В таблице 2 ниже приводится сводка расчетов тока короткого замыкания с последующими подробными расчетами для определения доступного тока короткого замыкания изолирующего трансформатора.

Для расчета доступного тока короткого замыкания магистрали и трансформатора можно использовать следующие уравнения.

3a - Пример расчета вторичного тока

Предполагается, что в магистрали есть ток 400 ампер и полное сопротивление 0.5% экв. (3a) становится следующим…

3b - Пример расчета вторичного тока

Далее, ток трансформатора можно рассчитать по следующему уравнению…

4a - Пример расчета вторичного тока

Предполагая, что трансформатор имеет номинальную мощность 34 кВА Ур. (4a) становится следующим…

4b - Пример расчета вторичного тока

Далее доступный ток короткого замыкания трансформатора можно рассчитать по следующему уравнению…

5a - Пример расчета вторичного тока

Предполагая, что трансформатор имеет номинальный импеданс 5% и ток 43 ампер Eq.(5a) становится следующим…

5b - Пример расчета вторичного тока

Теперь, когда доступный ток короткого замыкания трансформатора был рассчитан, необходимо выбрать соответствующий предохранитель. Чтобы выбрать предохранитель правильного размера, обратитесь к опубликованным производителем кривым срабатывания предохранителя.


Кривые срабатывания предохранителя

Производители предохранителей обычно публикуют результаты самопроверки своих предохранителей, чтобы помочь клиентам выбрать правильный размер. Эти рабочие характеристики обычно различаются у разных производителей, поэтому обязательно проконсультируйтесь с данными производителя перед выбором предохранителя.

Для этого применения должны использоваться предохранители класса J. На рисунке 4 ниже показаны рабочие характеристики предохранителей Mersen класса J с выдержкой времени (Mersen Electrical Power, 2002).

Рис. 4: Время плавления предохранителя класса J с выдержкой времени - кривая тока (Источник: Mersen Electrical Power, 2002) На рисунке 5 ниже показаны рабочие характеристики для высокоскоростных предохранителей Mersen класса J (Mersen Electrical Power, 2003).

Рисунок 5: Время плавления высокоскоростного предохранителя класса J - кривая тока (Источник: Mersen Electric Power, 2003)

Если посмотреть на рисунок 4, для предохранителей класса J с выдержкой времени на 50 и 60 А требуется 800 А и 950 А, соответственно, в течение 10 мс для отключения. .Для сравнения, как показано на Рисунке 5, для плавких предохранителей класса J с номиналом 50 и 60 А требуется 400 А и 500 А, соответственно, в течение 10 мс для отключения.

Предохранители с выдержкой времени класса J не обеспечивают адекватной защиты от короткого замыкания, так как имеющийся ток короткого замыкания может быть недостаточно высоким для срабатывания предохранителя за половину цикла и поэтому не должен использоваться в этом приложении. Плавкие предохранители High-Speed ​​ класса J являются гораздо более безопасным вариантом, поскольку обеспечивают требуемые токи отключения до 1 мс. Согласно рисунку 5, для предохранителей на 50 и 60 А требуется 675 А и 850 А, соответственно, на время отключения в течение 1 мс.

Напомним, что доступный ток короткого замыкания от изолирующего трансформатора составляет 860 А. Предохранитель 60A High Speed ​​Class J немного близок (850A) к доступному току короткого замыкания от изолирующего трансформатора (860A). Учитывая эту информацию, плавкий предохранитель 50A High Speed ​​Class J является лучшим выбором для обеспечения адекватной защиты от короткого замыкания.

Для наилучшей защиты электрических компонентов KEB рекомендует использовать предохранители Mersen High Speed ​​Class J. Эти предохранители могут заменить стандартные предохранители класса J; однако они действуют как полупроводниковые предохранители.

Если вы хотите узнать больше о решениях KEB для управления и автоматизации, вы можете связаться с нами через страницу «Контакты» или заполнить форму ниже.

Источники

Рисунок 1: Литтельфузе. (2010). Форма кривой переменного тока после короткого замыкания. [Цифровое изображение] Проверено 17 сентября 2017 г.

Рисунок 2: Литтельфузе. (2010). Максимально допустимые значения UL I пик и I 2 t для нескольких типов предохранителей.[Цифровое изображение] Проверено 17 сентября 2017 г.

Рис. 4: Mersen Electric Power. (2002). Время плавления предохранителя высокоскоростного класса J. - Кривая тока. [Цифровое изображение] Проверено 17 сентября 2017 г.

Рисунок 5: Mersen Electric Power. (2003). Время плавления предохранителя высокоскоростного класса J. - Кривая тока. [Цифровое изображение] Проверено 17 сентября 2017 г.

Обмотки трансформатора

ОБМОТКИ ТРАНСФОРМАТОРА

Как указано выше, трансформатор состоит из двух катушек, называемых ОБМОТКАМИ, которые обернутый вокруг сердечника.Трансформатор работает при подключении источника переменного напряжения. к одной из обмоток, а к другой подключено нагрузочное устройство. Обмотка подключенный к источнику называется ПЕРВИЧНОЙ ОБМОТКОЙ. Обмотка, подключенная к нагрузка называется ВТОРИЧНОЙ ОБМОТКОЙ. (Примечание. В этой главе термин «первичный «обмотка» и «первичная обмотка» взаимозаменяемы; термин «вторичная обмотка» «обмотка» и «вторичная обмотка» также взаимозаменяемы.)

На рис. 5-5 показан корпус трансформатора в разобранном виде.Первичная намотка слоями прямо на прямоугольной картонной форме.

Рисунок 5-5. - Покомпонентное изображение конструкции корпусного трансформатора.

В трансформаторе, показанном в разрезе на рис. 5-6, первичная обмотка состоит из много витков относительно небольшого провода. Проволока покрыта лаком так, чтобы каждый виток обмотка изолирована от каждого второго витка. В трансформаторе, рассчитанном на высокое напряжение аппликации, листы изоляционного материала, например бумаги, помещаются между слоями обмоток для дополнительной изоляции.

Рисунок 5-6. - Оболочечный сердечник с обмотками в разрезе.

Когда первичная обмотка полностью намотана, ее оборачивают изоляционной бумагой или ткань. Затем вторичная обмотка наматывается поверх первичной обмотки. После вторичная обмотка закончена, она тоже покрыта изоляционной бумагой. Затем E и I секции стального сердечника вставляются в обмотки и вокруг них, как показано.

Выводы обмоток обычно выводятся через отверстие в корпусе трансформатор. Иногда на корпусе могут быть предусмотрены клеммы для подключения к обмотки. На рисунке показаны четыре вывода, два от первичного и два от первичного вторичный. Эти выводы должны быть подключены к источнику и нагрузке соответственно.

Q.5 Какие обмотки трансформатора подключены к источнику переменного напряжения и к нагрузке, соответственно?
В.6 Трансформатор, предназначенный для высоковольтных приложений, отличается по конструкции тем, что путь от трансформатора, предназначенного для низковольтных приложений?

автотрансформаторов -

Трансформаторы - одни из самых распространенных устройств, обнаруженных в электрическом поле. Они различаются по размеру от менее одного кубического дюйма до размера рельсового транспорта. Их номинальные значения могут легко варьироваться от милливольт-ампер (мВА) до гигавольт-ампер (GVA). Крайне важно, чтобы каждый, кто работает в электроэнергетике, имел представление о типах трансформаторов и их соединениях.В этой статье предлагаются трансформаторы, предназначенные для использования в однофазных установках (отсюда и термин однофазные трансформаторы). Существует 2 основных типа однофазных трансформаторов, изолирующие трансформаторы и автотрансформаторы.

Трансформатор - это оборудование с магнитным приводом, которое может изменять значения напряжения, тока и импеданса без изменения регулярности. Трансформаторы - самые эффективные машины, известные человеку. Их эффективность обычно составляет от 90% до 99% при полной нагрузке.Трансформаторы можно разделить на 3 категории:

1. Изолирующие трансформаторы
2. Автотрансформаторы
3. Трансформаторы тока

Значения трансформатора пропорциональны его коэффициенту поворота

Все значения трансформатора равны пропорции его витков. Это не означает, что необходимо знать конкретное количество витков провода на каждой обмотке для определения различных значений напряжения и тока трансформатора.Следует точно знать пропорцию витков. В качестве примера предположим, что трансформатор имеет 2 обмотки. Одна обмотка, первичная, имеет 1000 витков провода; а другой, вторичный, имеет 250 витков провода. Коэффициент трансформации этого трансформатора составляет 4: 1 или 4: 1 (1000 витков / 250 витков = 4). Это означает, что на каждый виток кабеля на вторичной обмотке приходится четыре витка провода на первичной обмотке.

Для определения значений напряжения и тока трансформатора можно использовать различные формулы.Ниже приводится перечень основных решений.

Первичная обмотка трансформатора является обмоткой ввода мощности. Это обмотка, которая связана с входящей мощностью. Вторичная обмотка является обмоткой нагрузки или выходной обмоткой. К принудительной нагрузке подключается край трансформатора.

Изолирующие трансформаторы

Изолирующий трансформатор имеет первичную и вторичную обмотки, электрически разделенные друг от друга.

Изолирующие трансформаторы подразумевают, что вторичная обмотка физически и электрически отделена от первичной обмотки. Между первичной и вторичной обмотками отсутствует электрическая связь. Этот трансформатор имеет магнитную пару, а не электрическую. Эта изоляция линии часто является очень предпочтительной функцией. Изолирующий трансформатор значительно снижает любые всплески напряжения, которые возникают на количественной стороне, прежде чем они переместятся на край нагрузки. Некоторые изолирующие трансформаторы имеют коэффициент трансформации 1: 1.Трансформатор этого типа имеет одинаковое входное и выходное напряжение и используется только для изоляции.

постоянного тока через катушку индуктивности. Кратковременные скачки напряжения

Причина, по которой изолирующие трансформаторы могут значительно снизить любые повышения напряжения до того, как они попадут во вторичную обмотку, связана с временем нарастания тока через катушку индуктивности. Постоянный ток в катушке индуктивности увеличивается экспоненциально. По мере увеличения значения тока расширяющееся электромагнитное поле прорезает проводники катушки и генерирует напряжение, противоположное используемому напряжению.Величина наведенного напряжения симметрична значению изменения тока. Это просто указывает на то, что чем быстрее ток пытается увеличиться, тем выше сопротивление этому повышению. Всплески напряжения и протекания тока, как правило, очень непродолжительны, а это означает, что они невероятно быстро растут в цене. Это быстрое изменение стоимости вызывает столь же стремительное усиление противодействия изменению. К тому времени, когда импульс действительно был перемещен во вторичную обмотку трансформатора, он фактически исчез или существенно уменьшился.

Автотрансформаторы

Автотрансформаторы - это однообмоточные трансформаторы. В них используется одна и та же обмотка как для первичной, так и для вторичной обмотки. Первичная обмотка находится между ступенями B и N, и к ней приложено напряжение 120 В. Если посчитать витки кабеля между точками B и N, можно увидеть, что имеется 120 витков провода. Теперь предположим, что переключатель переключателя установлен на прямое D. Нагрузка теперь подключена между ступенями D и N. Вторичная обмотка этого трансформатора содержит 40 витков кабеля.

Автотрансформаторы имеют только одну обмотку для первичной и вторичной обмоток

Посетите нашу страницу в Facebook здесь!

20.3 Двигатели, генераторы и трансформаторы

Электродвигатели, генераторы и трансформаторы

Как мы узнали ранее, на провод с током в магнитном поле действует сила - вспомните, F = IℓBsinθF = IℓBsinθ. Электродвигатели, которые преобразуют электрическую энергию в механическую, являются наиболее распространенным приложением магнитной силы к токоведущим проводам.Двигатели состоят из витков провода в магнитном поле. Когда ток проходит через петли, магнитное поле оказывает на петли крутящий момент, который вращает вал. При этом электрическая энергия преобразуется в механическую работу. На рисунке 20.33 схематично показан электродвигатель.

Рисунок 20.33 Крутящий момент в токовой петле. Вертикальная петля из проволоки в горизонтальном магнитном поле прикреплена к вертикальному валу. Когда ток проходит через проволочную петлю, на нее действует крутящий момент, заставляющий вращать вал.

Давайте исследуем силу на каждом сегменте контура на рисунке 20.33, чтобы найти крутящие моменты, возникающие вокруг оси вертикального вала - это приведет к полезному уравнению для крутящего момента на контуре. Считаем, что магнитное поле однородно по прямоугольной петле, ширина которой составляет w , а высота,, как показано на рисунке. Сначала рассмотрим силу, действующую на верхний сегмент петли. Чтобы определить направление силы, мы используем правило правой руки. Ток идет на страницу слева направо, а магнитное поле идет слева направо в плоскости страницы.Согните пальцы правой руки от вектора тока к вектору магнитного поля, а большой палец правой руки будет направлен вниз. Таким образом, сила на верхнем сегменте направлена ​​вниз, что не создает крутящего момента на валу. Повторение этого анализа для нижнего сегмента - пренебрегая небольшим зазором, в котором выходят подводящие провода - показывает, что сила на нижнем сегменте направлена ​​вверх, снова не создавая крутящего момента на валу.

Теперь рассмотрим левый вертикальный сегмент петли. Снова используя правило правой руки, мы обнаруживаем, что сила, действующая на этот сегмент, перпендикулярна магнитному полю, как показано на рисунке 20.33. Эта сила создает крутящий момент на валу. Повторение этого анализа на правом вертикальном сегменте петли показывает, что сила на этом сегменте направлена ​​в направлении, противоположном направлению силы на левом сегменте, тем самым создавая равный крутящий момент на валу. Таким образом, общий крутящий момент на валу вдвое превышает крутящий момент на одном из вертикальных сегментов петли.

Чтобы определить величину крутящего момента при вращении проволочной петли, рассмотрите рисунок 20.34, на котором показан вид проволочной петли сверху.Напомним, что крутящий момент определяется как τ = rFsinθ, τ = rFsinθ, где F - приложенная сила, r - расстояние от оси до места приложения силы, а θ - угол между r . и F . Обратите внимание, что при вращении петли ток в вертикальных сегментах петли всегда перпендикулярен магнитному полю. Таким образом, уравнение F = IℓBsinθF = IℓBsinθ дает величину силы на каждом вертикальном сегменте как F = IℓB.F = IℓB. Расстояние × от вала до места приложения этой силы составляет × /2, поэтому крутящий момент, создаваемый этой силой, равен

. 20.27τsegment = rFsinθ = w / 2IℓBsinθ = (w / 2) IℓBsinθ.τsegment = rFsinθ = w / 2IℓBsinθ = (w / 2) IℓBsinθ.

Поскольку имеется два вертикальных сегмента, общий крутящий момент в два раза больше, или

20.28τ = wIℓBsinθ.τ = wIℓBsinθ.

Если у нас есть многократный контур с Н и витками, мы получим Н, в раз превышающие крутящий момент одиночного контура. Используя тот факт, что площадь петли равна A = wℓ; A = wℓ; выражение для крутящего момента становится

20.29τ = NIABsinθ.τ = NIABsinθ.

Это крутящий момент на токоведущей петле в однородном магнитном поле.Можно показать, что это уравнение справедливо для петли любой формы.

Рисунок 20.34. Вид сверху на проволочную петлю из рисунка 20.33. Магнитное поле создает силу F на каждом вертикальном сегменте проволочной петли, которая создает крутящий момент на валу. Обратите внимание, что токи Iin, IoutIin и Iout имеют одинаковую величину, потому что они оба представляют ток, протекающий в проводной петле, но IinIin течет на страницу, а IoutIout вытекает из страницы.

Из уравнения τ = NIABsinθ, τ = NIABsinθ, мы видим, что крутящий момент равен нулю, когда θ = 0.θ = 0. Когда проволочная петля вращается, крутящий момент увеличивается до максимального положительного крутящего момента wℓBwℓB, когда θ = 90 ° .θ = 90 °. Затем крутящий момент уменьшается до нуля, когда проволочная петля поворачивается на θ = 180 ° .θ = 180 °. От θ = 180 ° θ = 180 ° до θ = 360 °, θ = 360 ° крутящий момент отрицательный. Таким образом, крутящий момент меняет знак каждые пол-оборота, поэтому проволочная петля будет колебаться вперед и назад.

Чтобы катушка продолжала вращаться в том же направлении, ток меняется на противоположный, когда катушка проходит через θ = 0 и θ = 180 ° θ = 0 и θ = 180 ° с использованием автоматических переключателей, называемых щетками , как показано на рисунке 20 .35.

Рисунок 20.35 (a) Поскольку угловой момент катушки переносит ее через θ = 0, θ = 0, щетки меняют направление тока, и крутящий момент остается по часовой стрелке. (b) Катушка непрерывно вращается по часовой стрелке, при этом ток меняет направление на каждую половину оборота, чтобы поддерживать вращающий момент по часовой стрелке.

А теперь подумайте, что произойдет, если запустить двигатель в обратном направлении; то есть мы прикрепляем ручку к валу и механически заставляем катушку вращаться в магнитном поле, как показано на рисунке 20.36. Согласно уравнению F = qvBsinθF = qvBsinθ, где θθ - угол между векторами v → v → и B → -chargesB → - заряды в проводах петли испытывают магнитную силу, потому что они движутся в магнитном поле. . Снова используя правило правой руки, когда мы сгибаем пальцы от вектора v → v → к вектору B → B →, мы обнаруживаем, что заряды в верхнем и нижнем сегментах ощущают силу, перпендикулярную проводу, которая не вызывает тока. . Однако заряды в вертикальных проводах испытывают силы, параллельные проводу, заставляя ток течь через провод и через внешнюю цепь, если она подключена.Такое устройство, которое преобразует механическую энергию в электрическую, называется генератором.

Рис. 20.36 Когда эта катушка вращается на одну четверть оборота, магнитный поток Φ изменяется от максимального до нуля, вызывая ЭДС, которая пропускает ток через внешнюю цепь.

Поскольку ток индуцируется только в боковых проводах, мы можем определить наведенную ЭДС, рассматривая только эти провода. Как объясняется в разделе «Наведенный ток в проводе», ЭДС движения в прямом проводе, движущемся со скоростью v через магнитное поле B , равна E = Bℓv, E = Bℓv, где скорость перпендикулярна магнитному полю.В генераторе скорость составляет угол θθ с B (см. Рисунок 20.37), поэтому составляющая скорости, перпендикулярная B , равна vsinθ.vsinθ. Таким образом, в этом случае ЭДС, наведенная на каждом вертикальном сегменте провода, равна E = Bℓvsinθ, E = Bℓvsinθ, и они направлены в одном направлении. Полная ЭДС вокруг контура тогда составляет

20.30E = 2Bℓvsinθ.E = 2Bℓvsinθ.

Хотя это выражение действительно, оно не дает ЭДС как функцию времени. Чтобы узнать, как ЭДС изменяется во времени, предположим, что катушка вращается с постоянной угловой скоростью ω.ω. Угол θθ связан с угловой скоростью соотношением θ = ωt, θ = ωt, так что

20.31E = 2Bℓvsinωt.E = 2Bℓvsinωt.

Напомним, что тангенциальная скорость v связана с угловой скоростью ωω соотношением v = rω.v = rω. Здесь r = w / 2r = w / 2, так что v = (w / 2) ωv = (w / 2) ω и

20.32E = 2Bℓ (w2ω) sinωt = Bℓwωsinωt. E = 2Bℓ (w2ω) sinωt = Bℓwωsinωt.

Заметив, что площадь петли A = ℓwA = ℓw и учитывая N витков, мы находим, что

20.33E = NABωsinωtE = NABωsinωt

- ЭДС, индуцированная в катушке генератора из N витков и площади A , вращающейся с постоянной угловой скоростью ωω в однородном магнитном поле B .Это также можно выразить как

20.34E = E0sinωtE = E0sinωt

, где

- максимальная (пиковая) ЭДС.

Рис. 20.37. Мгновенная скорость вертикальных отрезков провода составляет угол θθ с магнитным полем. Скорость показана на рисунке зеленой стрелкой, и указан угол θθ.

На рис. 20.38 показан генератор, подключенный к лампочке, и график зависимости ЭДС от времени. Обратите внимание, что ЭДС колеблется от положительного максимума E0E0 до отрицательного максимума −E0.−E0. Между тем, ЭДС проходит через ноль, что означает, что в это время через лампочку протекает нулевой ток. Таким образом, лампочка на самом деле мигает с частотой 2 f , потому что за период происходит два перехода через ноль. Поскольку такой переменный ток используется в домах по всему миру, почему мы не замечаем мерцания света? В Соединенных Штатах частота переменного тока составляет 60 Гц, поэтому свет мигает с частотой 120 Гц.Это быстрее, чем частота обновления человеческого глаза, поэтому вы не заметите мерцания огней. Кроме того, другие факторы препятствуют такому быстрому включению и выключению различных типов лампочек, поэтому светоотдача немного сглаживается .

Рис. 20.38 ЭДС генератора направляется на лампочку с показанной системой колец и щеток. График показывает зависимость ЭДС генератора от времени. E0E0 - пиковая ЭДС. Период равен T = 1 / f = 2π / ω, T = 1 / f = 2π / ω, где f - частота, с которой катушка вращается в магнитном поле.

Виртуальная физика

Генератор

Используйте это моделирование, чтобы узнать, как работает электрический генератор. Управляйте подачей воды, которая заставляет водяное колесо вращать магнит. Это вызывает ЭДС в соседней катушке провода, которая используется для зажигания лампочки. Вы также можете заменить лампочку вольтметром, который позволяет увидеть полярность напряжения, которая меняется с положительной на отрицательную.

Проверка захвата

Установите количество проволочных петель равным трем, силу стержневого магнита примерно на 50 процентов и площадь петли на 100 процентов.Обратите внимание на максимальное напряжение на вольтметре. Предполагая, что одно из основных делений вольтметра составляет 5 В, какое максимальное напряжение при использовании только однопроводной петли вместо трехпроводной петли?

  1. 5 В
  2. 15 В
  3. 125 В
  4. 53 В

В реальной жизни электрические генераторы сильно отличаются от рисунков в этом разделе, но принципы те же. Источником механической энергии, вращающей катушку, может быть падающая вода - гидроэнергия - пар, образующийся при сжигании ископаемого топлива, или кинетическая энергия ветра.Рисунок 20.40 показывает паровую турбину в разрезе; пар движется по лопастям, соединенным с валом, который вращает катушку внутри генератора.

Рисунок 20.40 Паротурбинный генератор. Пар, образующийся при сжигании угля, ударяет по лопаткам турбины, вращая вал, соединенный с генератором. (Источник: Nabonaco, Wikimedia Commons)

Еще одно очень полезное и распространенное устройство, использующее магнитную индукцию, называется трансформатором. Трансформаторы делают то, что подразумевает их название - они преобразуют напряжение из одного значения в другое; термин напряжение используется, а не ЭДС, потому что трансформаторы имеют внутреннее сопротивление.Например, многие сотовые телефоны, ноутбуки, видеоигры, электроинструменты и небольшие приборы имеют встроенный в подключаемый модуль трансформатор, который преобразует 120 В или 240 В переменного тока в любое напряжение, используемое устройством. На рисунке 20.41 показаны два разных трансформатора. Обратите внимание на катушки проводов, которые видны на каждом устройстве. Назначение этих катушек поясняется ниже.

Рис. 20.41 Слева показан обычный трансформатор с многослойным сердечником, который широко используется в передаче электроэнергии и в электроприборах.Справа - тороидальный трансформатор, который меньше трансформатора с многослойным сердечником при той же мощности, но более дорогой в изготовлении из-за оборудования, необходимого для наматывания проводов в форме пончика.

На рисунке 20.42 показан трансформатор с многослойной обмоткой, который основан на законе индукции Фарадея и очень похож по конструкции на устройство Фарадея, которое использовалось для демонстрации того, что магнитные поля могут генерировать электрические токи. Две катушки с проволокой называются первичной и вторичной катушками.При нормальном использовании входное напряжение подается на первичную катушку, а вторичная обмотка создает преобразованное выходное напряжение. Железный сердечник не только улавливает магнитное поле, создаваемое первичной катушкой, но также его намагниченность увеличивает напряженность поля, что аналогично тому, как диэлектрик увеличивает напряженность электрического поля в конденсаторе. Поскольку входное напряжение переменного тока, изменяющийся во времени магнитный поток проходит через вторичную катушку, вызывая выходное напряжение переменного тока.

Рисунок 20.42 Типичная конструкция простого трансформатора имеет две катушки, намотанные на ферромагнитный сердечник. Магнитное поле, создаваемое первичной катушкой, в основном ограничивается и увеличивается сердечником, который передает его на вторичную катушку. Любое изменение тока в первичной катушке вызывает ток во вторичной катушке.

Ссылки на физику

Магнитная веревочная память

Чтобы отправить людей на Луну, программе Apollo пришлось спроектировать бортовую компьютерную систему, которая была бы надежной, потребляла мало энергии и была достаточно маленькой, чтобы поместиться на борту космического корабля.В 1960-х годах, когда была запущена программа Apollo, целые здания регулярно выделялись для размещения компьютеров, вычислительная мощность которых была бы легко превзойдена самыми простыми современными портативными калькуляторами.

Чтобы решить эту проблему, инженеры Массачусетского технологического института и крупного оборонного подрядчика обратились к запоминающему устройству с магнитным тросом , которое являлось ответвлением аналогичной технологии, которая использовалась до того времени для создания запоминающих устройств с произвольным доступом. В отличие от памяти с произвольным доступом, память с магнитным тросом была постоянным запоминающим устройством, которое содержало не только данные, но и инструкции.Таким образом, на самом деле это было больше, чем память: это была компьютерная программа, зашитая зашитой.

Компонентами магнитной веревочной памяти были проволока и железные кольца, которые назывались сердечниками . Железные сердечники служили трансформаторами, как показано на предыдущем рисунке. Однако вместо того, чтобы наматывать провода несколько раз вокруг сердечника, отдельные провода проходили через сердечники только один раз, что делало эти одновитковые трансформаторы. До 63 проводов word могут проходить через одну жилу вместе с одним проводом с разрядностью бит.Если словарный провод проходит через данный сердечник, импульс напряжения на этом проводе вызывает в разрядном проводе ЭДС, которая интерпретируется как , . Если бы провод слова не проходил через сердечник, на разрядном проводе не наведалась бы ЭДС, что было бы интерпретировано как ноль .

Инженеры будут создавать программы, которые будут жестко встраиваться в эти запоминающие устройства магнитного троса. Процесс подключения мог занять до месяца, так как рабочие кропотливо протягивали провода через одни жилы и вокруг других.Если были допущены какие-либо ошибки в программировании или подключении, отладка была бы чрезвычайно трудной, если не невозможной.

Эти модули неплохо справились со своей задачей. Им приписывают исправление ошибки астронавта в процедуре посадки на Луну, что позволило Аполлону-11 совершить посадку на Луну. Сомнительно, чтобы Майкл Фарадей когда-либо мог представить себе такое применение магнитной индукции, когда открыл ее.

Проверка захвата

Если бы разрядный провод был дважды обмотан вокруг каждой жилы, как это повлияло бы на напряжение, индуцированное в разрядном проводе?

  1. Если количество витков вокруг провода удвоено, ЭДС уменьшается вдвое.
  2. Если количество витков вокруг провода удвоится, ЭДС не изменится.
  3. Если количество витков вокруг провода удвоится, то удвоится и ЭДС.
  4. Если количество витков вокруг провода удвоится, ЭДС в четыре раза больше начального значения.

Для трансформатора, показанного на рисунке 20.42, выходное напряжение VSVS от вторичной обмотки почти полностью зависит от входного напряжения VPVP на первичной обмотке и количества петель в первичной и вторичной обмотках.Закон индукции Фарадея для вторичной обмотки дает наведенное выходное напряжение VSVS равным

. 20.36VS = −NSΔΦΔt, VS = −NSΔΦΔt,

, где NSNS - количество витков во вторичной катушке, а ΔΦ / ΔtΔΦ / Δt - скорость изменения магнитного потока. Выходное напряжение равно индуцированной ЭДС (VS = ES), (VS = ES) при небольшом сопротивлении катушки - разумное предположение для трансформаторов. Площадь поперечного сечения катушек одинакова с каждой стороны, как и напряженность магнитного поля, поэтому ΔΦ / ΔtΔΦ / Δt одинаковы с каждой стороны.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *