Jännitemuuntajien tarkoitus ja toimintaperiaate

Klassinen jännitemuuntaja (VT) on laite, joka muuntaa yhden arvon toiseen. Prosessiin liittyy osittainen tehohäviö, mutta se on perusteltua tilanteissa, joissa on tarpeen muuttaa tulosignaalin parametreja. Tällaisen muuntajan suunnittelussa on käämityselementit, joiden oikea laskenta on mahdollista saada vaadittu lähtöjännite.

Toiminnan tarkoitus ja periaate

Jännitemuuntaja muuntaa toimintapotentiaalin sähkömagneettisen induktion periaatteella

Jännitemuuntajien päätarkoitus on muuntaa tulosignaali käyttäjän tehtävien määrittelemälle tasolle - kun käyttöpotentiaalia on vähennettävä tai lisättävä. Tämä voidaan saavuttaa sähkömagneettisen induktion periaatteen ansiosta, jonka tutkijat Faraday ja Maxwell muotoilivat laiksi. Hänen mukaansa missä tahansa silmukassa, joka sijaitsee lähellä toista samanlaista langan käännöstä, EMF indusoidaan virralla, joka on verrannollinen niihin tunkeutuvan magneettisen induktion virtaukseen. Tämän induktion suuruus muuntajan toissijaisessa käämissä (joka koostuu monista sellaisista kierroksista) riippuu ensiöpiirin virrasta ja molempien kelojen kierrosten lukumäärästä.

Muuntajan sekundäärikäämin virta ja siihen liitetyn kuorman jännite määräytyy vain molempien kelojen kierrosluvun suhteen. Sähkömagneettisen induktion lain avulla voit laskea oikein laitteen parametrit, joka välittää virtaa tulosta lähtöön halutulla virran ja jännitteen suhteella.

Mikä on ero virtamuuntajan ja jännitemuuntajan välillä

Suurin ero virtamuuntajien (CT) ja jännitemuuntajien välillä on niiden erilainen toiminnallinen tarkoitus. Ensimmäisiä käytetään vain mittauspiireissä, jolloin kontrolloidun parametrin taso voidaan alentaa hyväksyttävään arvoon. Jälkimmäiset asennetaan vaihtovirtajohtoihin ja lähtöjännitteisiin, joita käytetään liitettyjen kotitalouslaitteiden käyttämiseen.

Niiden erot suunnittelussa ovat seuraavat:

  • virtamuuntajien ensiökääminä käytetään virtalähdeväylää, johon se on asennettu;
  • toissijaisen käämityksen parametrit on suunniteltu liitettäväksi mittalaitteeseen (esimerkiksi talon sähkömittari);
  • VT: hen verrattuna virtamuuntaja on pienempi ja siinä on yksinkertaistettu kytkentäpiiri.

Virta- ja jännitemuuntajat täyttävät muunnettujen arvojen tarkkuuden suhteen erilaiset vaatimukset. Jos tämä indikaattori on erittäin tärkeä mittalaitteelle, niin jännitemuuntajalle se on toissijaista.

Jännitemuuntajien luokitus

Yleisesti hyväksytyn luokituksen mukaan nämä laitteet on tarkoituksensa mukaan jaettu seuraaviin päätyyppeihin:

  • tehomuuntajat maadoituksella tai ilman;
  • mittauslaitteet;
  • autotransformaattorit;
  • erityiset sovituslaitteet;
  • eristys- ja huippumuuntajat.

Ensimmäistä näistä lajikkeista käytetään toimittamaan keskeytymättömät virtalähteet kuluttajalle hänelle hyväksyttävässä muodossa (vaaditulla amplitudilla). Niiden toiminnan ydin on muuntaa yksi potentiaalitaso toiseksi myöhempää siirtämistä varten kuormalle.Esimerkiksi muuntajan sähköasemaan asennetut kolmivaiheiset laitteet mahdollistavat korkeiden jännitteiden alentamisen 6,3 ja 10 kV välillä 0,4 kV: n kotitalousarvoon.

Automuuntajat ovat yksinkertaisin induktiivinen malli, jossa on yksi käämitys hanoilla lähtöjännitteen säätämiseksi. Yhteensopivat tuotteet asennetaan pienvirtavirtapiireihin, jotka varmistavat tehon siirron vaiheesta toiseen pienimmillä häviöillä (maksimaalisella hyötysuhteella). Niin kutsuttujen "eristysmuuntajien" avulla on mahdollista järjestää korkea- ja matalajännitteisten piirien sähköinen eristäminen. Siten talon tai kesämökin omistajan suoja taataan suurpotentiaaliselta sähköiskulta. Tämäntyyppisten antureiden avulla voit:

  • siirtää sähköä lähteestä kuluttajalle halutussa ja turvallisessa muodossa;
  • suojaamaan kuormituspiirejä niihin sisältyvillä herkkillä laitteilla sähkömagneettisilta häiriöiltä;
  • estää vakiovirtakomponentin pääsyn työpiireihin.

Huippumuuntajat ovat toisen tyyppisiä laitteita, jotka muuttavat sähköenergiaa. Niitä käytetään määrittämään pulssisignaalien napaisuus ja sovittamaan se lähtöparametreihin. Tämäntyyppiset muuntimet asennetaan tietojärjestelmien ja radioviestintäkanavien signaalipiireihin.

Instrumentin jännite- ja virtamuuntajat

Erityiset instrumenttimuuntajat ovat erityinen muuntajatyyppi, jonka avulla valvontalaitteet voidaan sisällyttää virtapiireihin. Niiden päätarkoitus on muuntaa virta tai jännite arvoksi, joka on kätevä verkon parametrien mittaamiseen. Tämän tarve syntyy seuraavissa tilanteissa:

  • kun otetaan lukemia sähkömittareilla;
  • jos jännite- ja virtasuojareleet on asennettu virtalähteisiin;
  • jos siinä on muita automaatiolaitteita.

Mittarit luokitellaan suunnittelun, asennustyypin, muunnossuhteen ja vaiheiden lukumäärän mukaan. Ensimmäisen ominaisuuden mukaan ne ovat sisäänrakennettu kulkureitin ja tuen kautta ja paikassa - ulkoiset tai tarkoitettu asennettaviksi suljettuihin kojeistokennoihin. Muunnosvaiheiden lukumäärän mukaan ne on jaettu yksivaiheisiin ja kaskadeihin ja muuntosuhteen mukaan tuotteisiin, joilla on yksi tai useampi arvo.

VT-toiminnan ominaisuudet verkoissa, joissa on eristetty ja maadoitettu nollapiste

Sähköisiä suurjänniteverkkoja on saatavana kahtena versiona: eristetyllä neutraaliväylällä tai kompensoidulla ja maadoitetulla neutraalilla. Ensimmäisen nollapisteen yhdistämistavan avulla et voi katkaista verkkoa yksivaiheisten (OZ) tai kaarivikojen (DZ) yhteydessä. PUE sallii eristettyyn neutraaliin johtojen käytön jopa kahdeksan tunnin ajan yksivaiheisella sulkemisella, mutta sillä ehdolla, että tällä hetkellä on käynnissä häiriön poistaminen.

Sähkölaitteiden vaurioituminen on mahdollista johtuen vaihejännitteen noususta lineaariseksi ja myöhemmästä vaihtokaaren esiintymisestä. Syystä ja toimintatavasta riippumatta tämä on vaarallisin oikosulku, jolla on suuri ylijännitekerroin. Tässä tapauksessa ferroresonanssin esiintymisen todennäköisyys verkossa on suuri.

Ferroresonanttipiiri sähköverkoissa, joissa on eristetty neutraali, on nollasekvenssinen ketju, jossa on epälineaarinen magneettisuus. Kolmivaiheinen maadoittamaton VT on olennaisesti kolme yksivaiheista muuntajaa, jotka on kytketty tähtitähden tavalla. Ylijännitteen ollessa alueilla, joihin se on asennettu, induktio sen ytimessä kasvaa noin 1,73 kertaa, aiheuttaen ferroresonanssin.

Suojaamiseksi tätä ilmiötä vastaan ​​on kehitetty erityisiä menetelmiä:

  • matalien itseinduktioiden VT: n ja TT: n valmistus;
  • ylimääräisten peltielementtien sisällyttäminen niiden piiriin;
  • 3-vaihemuuntajien, joissa on yksi magneettinen järjestelmä, 5-sauvamalli;
  • nollajohdon maadoitus virtaa rajoittavan reaktorin läpi;
  • kompensointikäämien jne. käyttö;
  • releiden käyttö, jotka suojaavat VT-käämiä ylivirroilta.

Nämä toimenpiteet suojaavat mittaavia VT: itä, mutta eivät ratkaise täysin turvallisuusongelmaa. Maadoitetut laitteet, jotka on asennettu verkkoihin, joissa on eristetty neutraali väylä, voivat auttaa tässä.

Pienjännitemuuntajien toiminnan luonteelle maadoitetun neutraalin tiloissa on ominaista lisääntynyt turvallisuus ja ferroresonanssilähteiden merkittävä väheneminen. Lisäksi niiden käyttö lisää suojan herkkyyttä ja selektiivisyyttä yksivaiheisessa piirissä. Tämä nousu tulee mahdolliseksi johtuen siitä, että muuntajan induktiivinen käämitys sisältyy maapiiriin ja lisää hetkellisesti virtaa siihen asennetun suojalaitteen kautta.

PUE tarjoaa perustelun neutraalin lyhytaikaisen maadoituksen hyväksyttävyydelle pienellä VT-käämityksen induktanssilla. Tätä varten verkossa käytetään automaatiota, joka virtakoskettimien kanssa, kun OZ tapahtuu, 0,5 sekunnin kuluttua yhdistää muuntajan hetkeksi kiskoihin. Kiinteästi maadoitetun neutraalin vaikutuksen vuoksi VT: n induktanssin rajoittama virta alkaa virrata suojapiirissä yksivaiheisen maasulun yhteydessä. Samalla sen arvo on riittävä käynnistämään suoja OZ: ta vastaan ​​ja luomaan olosuhteet vaarallisen kaaripurkauksen sammuttamiseksi.

home.techinfus.com/fi/
Lisää kommentti

Säätiö

Ilmanvaihto

Lämmitys