Gerilim trafolarının amacı ve çalışma prensibi

Klasik bir voltaj transformatörü (VT), bir değeri diğerine dönüştüren bir cihazdır. Sürece kısmi bir güç kaybı eşlik eder, ancak giriş sinyalinin parametrelerini değiştirmenin gerekli olduğu durumlarda haklı çıkar. Böyle bir transformatörün tasarımında, gerekli çıkış voltajını elde etmenin mümkün olduğu doğru hesaplama ile sargı elemanları sağlanır.

Amaç ve çalışma prensibi

Gerilim trafolarının temel amacı, giriş sinyalini, çalışma potansiyelinin azaltılması veya arttırılması gerektiğinde, kullanıcının görevleri tarafından belirtilen seviyeye dönüştürmektir. Bu, bilim adamları Faraday ve Maxwell tarafından bir yasa olarak formüle edilen elektromanyetik indüksiyon ilkesi nedeniyle başarılabilir. Ona göre, telin benzer başka bir dönüşüne yakın bulunan herhangi bir döngüde, onlara nüfuz eden manyetik indüksiyon akısıyla orantılı bir akımla bir EMF indüklenir. Transformatörün sekonder sargısındaki (bu tür birçok dönüşten oluşan) bu endüksiyonun büyüklüğü, birincil devredeki akıma ve her iki bobindeki sarım sayısına bağlıdır.

Transformatörün sekonder sargısındaki akım ve ona bağlı yükteki voltaj, sadece her iki bobindeki sarım sayısının oranı ile belirlenir. Elektromanyetik indüksiyon yasası, gücü girişten çıkışa istenen akım ve voltaj oranı ile ileten bir cihazın parametrelerini doğru bir şekilde hesaplamanıza izin verir.

Akım trafosu ile gerilim trafosu arasındaki fark nedir

Akım trafoları (CT'ler) ve voltaj dönüştürücüler arasındaki temel fark, farklı işlevsel amaçlarıdır. İlki sadece ölçüm devrelerinde kullanılır ve kontrol edilen parametrenin seviyesinin kabul edilebilir bir değere düşürülmesine izin verir. İkincisi, AC elektrik hatlarına ve bağlı ev ekipmanını çalıştırmak için kullanılan çıkış voltajlarına kurulur.

Tasarımdaki farklılıkları aşağıdaki gibidir:

• akım trafolarında birincil sargı olarak, üzerine monte edildiği güç kaynağı veriyolu kullanılır;
• ikincil sargının parametreleri, bir ölçüm cihazına (örneğin bir evde bir elektrik sayacı) bağlantı için tasarlanmıştır;
• VT ile karşılaştırıldığında, akım trafosu daha kompakttır ve basitleştirilmiş bir anahtarlama devresine sahiptir.

Akım ve gerilim trafoları, dönüştürülen değerlerin doğruluğu açısından farklı gereksinimleri karşılamaktadır. Bu gösterge bir ölçüm cihazı için çok önemliyse, gerilim trafosu için ikincil öneme sahiptir.

Gerilim trafolarının sınıflandırılması

Genel kabul görmüş sınıflandırmaya göre, bu cihazlar amaçlarına göre aşağıdaki ana tiplere ayrılır:

• topraklı ve topraksız güç transformatörleri;
• ölçüm cihazları;
• ototransformatörler;
• özel eşleştirme cihazları;
• izolasyon ve tepe transformatörleri.

Bu çeşitlerden ilki, tüketiciye kendisi tarafından kabul edilebilir bir biçimde (gerekli genlik ile) kesintisiz güç kaynakları sağlamak için kullanılır. Eylemlerinin özü, daha sonra yüke aktarma amacıyla bir potansiyel seviyesini diğerine dönüştürmektir.Örneğin, bir trafo merkezine kurulan üç fazlı cihazlar, yüksek voltajları 6,3 ve 10 kV'dan 0,4 kV'luk bir ev değerine düşürmeye izin verir.

Ototransformatörler, çıkış voltajını ayarlamak için bir sargıya sahip en basit endüktif tasarımlardır. Eşleşen ürünler, düşük akım devrelerine kurulur ve gücün bir aşamadan diğerine minimum kayıpla (maksimum verimlilikle) aktarılmasını sağlar. "İzolasyon" adı verilen transformatörler yardımıyla, yüksek ve alçak gerilimli devrelerin elektriksel izolasyonunu organize etmek mümkündür. Böylece ev veya yazlık ev sahibinin yüksek potansiyelli elektrik çarpmasından korunması garanti edilmektedir. Ek olarak, bu tür dönüştürücü şunları yapmanızı sağlar:

• elektriği kaynaktan tüketiciye istenilen ve güvenli biçimde aktarmak;
• içlerinde bulunan hassas cihazlarla yük devrelerini elektromanyetik parazitlerden koruyun;
• sabit akım bileşeninin çalışma devrelerine girişini bloke edin.

Tepe transformatörleri, elektrik enerjisini dönüştüren başka bir cihaz türüdür. Darbe sinyallerinin polaritesini belirlemek ve bunu çıkış parametreleriyle eşleştirmek için kullanılırlar. Bu tip dönüştürücüler, bilgisayar sistemlerinin ve radyo iletişim kanallarının sinyal devrelerine kurulur.

Enstrüman gerilimi ve akım transformatörleri

Özel enstrüman transformatörleri, izleme cihazlarının güç devrelerine dahil edilmesini sağlayan özel bir dönüştürücü türüdür. Ana amaçları, akımı veya voltajı ağ parametrelerini ölçmek için uygun bir değere dönüştürmektir. Bunun için ihtiyaç aşağıdaki durumlarda ortaya çıkar:

• elektrik sayaçlarıyla okuma yaparken;
• güç kaynağı devrelerine voltaj ve akım koruma röleleri takılıysa;
• içinde başka otomasyon cihazları varsa.

Göstergeler tasarım, kurulum türü, dönüşüm oranı ve aşama sayısına göre sınıflandırılır. İlk özelliğe göre, yerleşik, geçiş ve destek yoluyla ve yerde - harici veya kapalı tip şalt hücrelerine kurulum için tasarlanmıştır. Dönüşüm adımlarının sayısına göre, tek aşamalı ve kademeli olarak ve dönüşüm oranına göre - bir veya daha fazla değere sahip ürünlere ayrılırlar.

İzole ve topraklanmış sıfır noktalı ağlarda VT çalışmasının özellikleri

Elektrikli yüksek gerilim şebekeleri iki versiyonda mevcuttur: yalıtımlı nötr baralı veya kompanzasyonlu ve topraklanmış nötrlü. Sıfır noktasını bağlamanın ilk modu, tek fazlı (OZ) veya ark arızaları (DZ) durumunda ağ bağlantısını kesmemenizi sağlar. PUE, tek fazlı bir kapatma ile sekiz saate kadar izole nötr ile hatların çalışmasına izin verir, ancak şu anda arızayı ortadan kaldırmak için çalışmaların devam etmesi şartıyla.

Faz voltajının lineer hale gelmesi ve ardından alternatif bir arkın ortaya çıkması nedeniyle elektrikli ekipmanda hasar mümkündür. Nedeni ve çalışma şekli ne olursa olsun, bu, büyük bir aşırı gerilim faktörüne sahip en tehlikeli kısa devre türüdür. Bu durumda, ağda ferrorezonans ortaya çıkma olasılığı yüksektir.

İzole nötrlü güç ağlarındaki ferrorezonans devresi, doğrusal olmayan mıknatıslanma ile sıfır dizi zinciridir. Üç fazlı topraklanmamış bir VT, esas olarak yıldız-yıldız şeklinde bağlanmış üç tek fazlı transformatördür. Kurulduğu bölgelerdeki aşırı gerilim ile çekirdeğindeki endüksiyon yaklaşık 1,73 kat artarak ferrorezonans görünümüne neden olur.

Bu fenomene karşı korunmak için özel yöntemler geliştirilmiştir:

• düşük kendi kendine endüksiyonlu VT'lerin ve TT'lerin imalatı;
• devrelerine ek damper elemanlarının dahil edilmesi;
• 5 çubuklu tasarımda tek manyetik sistemli 3 fazlı transformatörlerin imalatı;
• nötr telin akım sınırlayıcı bir reaktör aracılığıyla topraklanması;
• kompanzasyon sargılarının kullanımı, vb.;
• VT sargılarını aşırı akımlardan koruyan röle devrelerinin kullanımı.

Bu önlemler, ölçüm VT'lerini korur, ancak güvenlik sorununu tamamen çözmez. İzole edilmiş bir nötr veriyoluna sahip ağlara kurulu topraklanmış cihazlar bu konuda yardımcı olabilir.

Alçak gerilim transformatörlerinin topraklanmış nötr modlarda çalışmasının doğası, artan güvenlik ve ferrorezonans olaylarında önemli bir azalma ile karakterize edilir. Ek olarak, kullanımları, tek fazlı bir devrede korumanın hassasiyetini ve seçiciliğini arttırır. Bu yükselme, transformatörün endüktif sargısının toprak devresine dahil olması ve içine monte edilen koruyucu cihaz aracılığıyla akımı kısaca arttırması nedeniyle mümkün olur.

PUE, VT sargısının küçük bir endüktansı ile nötrün kısa süreli topraklanmasının kabul edilebilirliği için bir gerekçe sağlar. Bunun için, bir OZ oluştuğunda, 0,5 saniye sonra güç kontaklarıyla, trafoyu baralara kısaca bağlayan ağda otomasyon kullanılır. Sağlam bir şekilde topraklanmış nötrün etkisi nedeniyle, tek fazlı bir toprak arızası durumunda VT'nin endüktansı ile sınırlanan bir akım koruyucu devrede akmaya başlar. Aynı zamanda değeri, OZ'ye karşı korumayı tetiklemek ve tehlikeli bir ark deşarjını söndürmek için koşullar yaratmak için yeterlidir.