Virtamuuntajat: laite, toimintaperiaate ja tyypit

Virtamuuntajia käytetään laajasti nykyaikaisessa energiassa laitteina eri sähköisten parametrien muuttamiseksi samanlaisiksi perusarvot säilyttäen. Laitteen toiminta perustuu induktiolakiin, joka koskee sinimuotoisesti muuttuvia magneetti- ja sähkökenttiä. Muuntaja muuttaa virran ensiöarvon moduulin mukaisesti ja kulman siirron suhteessa alkuperäisiin tietoihin. Laitteet on valittava laitteiden käyttöalueen ja kytkettyjen kuluttajien määrän perusteella.

Mikä on virtamuuntaja?

Tätä laitetta käytetään teollisuudessa, kaupunkien viestinnässä ja suunnitteluverkoissa, tuotannossa ja muilla alueilla virran syöttämiseen tietyillä fysikaalisilla parametreilla.Ensiökäämin kierroksiin syötetään jännite, jossa magneettisen säteilyn vaikutuksesta muodostuu vaihtovirta. Sama säteily kulkee jäljellä olevien kierrosten läpi, minkä vuoksi EMF-voimat liikkuvat ja kun toisiokierrokset ovat oikosulussa tai kytkettäessä sähköpiiriin, järjestelmään ilmestyy toisiovirta.

Nykyaikaisten virtamuuntajien avulla voit muuntaa energiaa sellaisilla parametreillä, että sen käyttö ei aiheuta vahinkoa siinä toimiville laitteille. Lisäksi ne mahdollistavat kohonneiden kuormien mittaamisen laitteiden ja henkilökunnan maksimaalisella turvallisuudella, koska ensisijaisen ja toissijaisen rivin käännökset on eristetty luotettavasti toisistaan.

Muuntajien käyttötarkoitus

On melko yksinkertaista määrittää, miksi virtamuuntajaa tarvitaan: soveltamisalaan kuuluvat kaikki toimialat, joilla energiamääriä muunnetaan. Nämä laitteet ovat niitä apulaitteita, joita käytetään rinnakkain mittauslaitteiden ja releiden kanssa vaihtovirtapiiriä luotaessa. Näissä tapauksissa muuntajat muuntavat energiaa helpommin parametrien dekoodaamiseksi tai eri ominaisuuksilla varustettujen laitteiden yhdistämiseksi yhdeksi piiriksi.

Ne erottavat myös muuntajien mittaustoiminnon: ne toimivat sähköisten piirien käynnistämiseen korotetulla jännitteellä, joihin vaaditaan mittauslaitteiden kytkeminen, mutta sitä ei voi tehdä suoraan. Tällaisten muuntajien päätehtävänä on siirtää vastaanotetut tiedot virtaparametreista manipulaatioiden mittauslaitteisiin, jotka on kytketty toisiotyyppiseen käämiin.Laitteisto mahdollistaa myös piirin virran hallinnan: kun käytetään relettä ja saavutetaan maksimivirran parametrit, aktivoituu suojaus, joka sammuttaa laitteet, jotta vältetään palaminen ja henkilövahingot.

Toimintaperiaate

Tällaisten laitteiden toiminta perustuu induktiolakiin, jonka mukaan ensiökierroksiin tulee jännite ja virta voittaa luodun käämivastuksen, mikä aiheuttaa magneettipiiriin välittyvän magneettivuon muodostumisen. Virtaus kulkee kohtisuoraan virran suhteen, mikä minimoi häviöt ja kun se ylittää toisiokäämin kierrokset, EMF-voima aktivoituu. Sen vaikutuksesta järjestelmään ilmaantuu virta, joka on vahvempi kuin kelan resistanssi, kun taas jännite toisiokierrosten lähdössä laskee.

Yksinkertaisin muuntajan rakenne koostuu siis metallisydämestä ja käämiparista, joita ei ole kytketty toisiinsa ja jotka on tehty eristetyksi langaksi. Joissakin tapauksissa kuorma menee vain ensisijaiseen, ei toissijaiseen käännökseen: tämä on ns. tyhjäkäyntitila. Jos taas toisiokäämiin kytketään energiaa kuluttava laitteisto, kierrosten läpi kulkee virta, joka synnyttää sähkömotorisen voiman. EMF-parametrit määräytyvät kierrosten lukumäärän mukaan. Ensi- ja toisiokierrosten sähkömotorisen voiman suhde tunnetaan muunnossuhteena, joka lasketaan niiden lukumäärän suhteesta. Voit säätää energian loppukuluttajan jännitettä muuttamalla ensiö- tai toisiokäämin kierroslukua.

Virtamuuntajien luokitus

Tällaisia ​​laitteita on useita tyyppejä, jotka on jaettu useiden kriteerien mukaan, mukaan lukien käyttötarkoitus, asennustapa, muunnosvaiheiden lukumäärä ja muut tekijät. Ennen kuin valitset virtamuuntajan, sinun on otettava huomioon nämä parametrit:

• Nimittäminen. Tämän kriteerin mukaan erotetaan mittaus-, väli- ja suojamallit. Joten keskitason laitteita käytetään kytkettäessä laitteita toimintojen laskemiseen releen suojausjärjestelmissä ja muissa piireissä. Erikseen erotetaan laboratoriomuuntajat, jotka lisäävät indikaattoreiden tarkkuutta ja joilla on suuri määrä muuntokertoimia.
• Asennusmenetelmä. Ulkoiseen ja sisäiseen asennukseen on olemassa muuntajia: ne eivät vain näytä erilaisilta, vaan niillä on myös erilaiset ulkoisten vaikutusten kestävyyden indikaattorit (esimerkiksi ulkokäyttöön tarkoitetut laitteet on suojattu sateelta ja lämpötilan muutoksilta). Myös yläpuoliset ja kannettavat muuntajat erotetaan toisistaan; jälkimmäisillä on suhteellisen pieni massa ja mitat.
• Käämityksen tyyppi. Muuntajat ovat yksi- ja monikierros, kela, tanko, kisko. Sekä ensiö- että toisiokäämit voivat vaihdella, ja erot liittyvät myös eristykseen (kuiva, posliini, bakeliitti, öljy, seos jne.).
• Muutosvaiheiden taso. Laitteet voivat olla yksi- ja kaksivaiheisia (kaskadi), 1000 V:n jänniteraja voi olla minimaalinen tai päinvastoin maksimi.
• Design. Tämän kriteerin mukaan erotetaan kahden tyyppisiä virtamuuntajia - öljy ja kuiva.Ensimmäisessä tapauksessa käämityskierrokset ja magneettipiiri ovat säiliössä, joka sisältää erityistä öljyistä nestettä: se toimii eristyksenä ja antaa sinun hallita väliaineen käyttölämpötilaa. Toisessa tapauksessa jäähdytys tapahtuu ilmalla, tällaisia ​​järjestelmiä käytetään teollisuus- ja asuinrakennuksissa, koska öljymuuntajia ei voida asentaa sisälle lisääntyneen palovaaran vuoksi.
• Jännitteen tyyppi. Muuntajat voivat olla alas- ja ylöspäin: ensimmäisessä tapauksessa ensiökierrosten jännite pienenee ja toisessa nostetaan.
• Toinen luokitusvaihtoehto on virtamuuntajan valinta tehon mukaan. Tämä parametri riippuu laitteen tarkoituksesta, kytkettyjen kuluttajien lukumäärästä ja niiden ominaisuuksista.

Parametrit ja ominaisuudet

Tällaisia ​​laitteita valittaessa on otettava huomioon tärkeimmät tekniset parametrit, jotka vaikuttavat käyttöalueisiin ja kustannuksiin. Tärkeimmät ominaisuudet:

• Nimelliskuorma tai teho: valinta tällä kriteerillä voidaan tehdä käyttämällä muuntajan ominaisuuksia vertailevaa taulukkoa. Parametrin arvo määrittää muut virran ominaisuudet, koska se on tiukasti normalisoitu ja sen avulla määritetään laitteen normaali toiminta valitussa tarkkuusluokassa.
• Nimellisvirta. Tämä ilmaisin määrittää ajanjakson, jonka aikana laite voi toimia ilman ylikuumenemista kriittisiin lämpötiloihin. Muuntajalaitteissa on yleensä vankka lämmitystason reservi, jonka ylikuormitus on jopa 18-20%, toiminta tapahtuu normaalitilassa.
• Jännite.Indikaattori on tärkeä käämin eristyksen laadulle, varmistaa laitteiden sujuvan toiminnan.
• Virhe. Tämä ilmiö johtuu magneettivuon vaikutuksesta, virhesuhde on ero ensiö- ja toisiovirran tarkan tiedon välillä. Magneettivuon kasvu muuntajan sydämessä myötävaikuttaa suhteelliseen virheen kasvuun.
• Muunnossuhde, joka on virran suhde ensiö- ja toisiokierroksissa. Kertoimen todellinen arvo poikkeaa nimellisarvosta määrän, joka vastaa energian muuntamisen aikana tapahtuvien häviöiden määrää.
• Rajoituskerroin, ilmaistuna suhteessa ensiövirtaan todellisessa muodossa nimellisarvoon.
• Toisiotyyppisen käämin käännöksissä esiintyvän virran moninkertaisuus.

Virtamuuntajan keskeiset tiedot määritetään vastaavalla piirillä: sen avulla voit tutkia laitteiden ominaisuuksia eri tiloissa, tyhjäkäynnistä täyteen kuormaan.

Tärkeimmät indikaattorit on merkitty laitteen runkoon erityisen merkinnän muodossa. Se voi myös sisältää tietoja laitteiden nosto- ja asennustavoista, varoitustietoja toisiokierrosten kohonneesta jännitteestä (yli 350 volttia), tietoa maadoituslevyn olemassaolosta. Energianmuuntimen merkintä kiinnitetään tarran muodossa tai maalilla.

Mahdolliset toimintahäiriöt

Kuten kaikki muutkin laitteet, muuntajat hajoavat ajoittain ja vaativat pätevää huoltoa ja diagnostiikkaa. Ennen kuin tarkistat laitteen, sinun on tiedettävä, mitkä ovat viat, mitkä merkit vastaavat niitä:

• Kotelon sisällä epätasaista ääntä, rätintää.Tämä ilmiö viittaa tavallisesti maadoituselementin katkeamiseen, kotelon päällekkäisyyteen käämikierroksista tai magneettipiirissä käytettyjen levyjen puristuksen heikkenemisestä.
• Kotelon liiallinen kuumennus, virran voimakkuuden kasvu kulutuspuolella. Ongelma voi johtua kulumisesta johtuvasta käämin oikosulusta tai eristekerroksen mekaanisesta vauriosta, oikosulusta aiheutuvista toistuvista ylikuormituksista.
• Eristeissä halkeamia, liukuvia purkauksia. Ne ilmestyvät, kun valmistusvirhettä ei tunnistettu ennen käytön aloittamista, vieraiden esineiden valu ja päällekkäisyys eriarvoisten vaiheiden syöttämisen välillä.
• Öljypäästöt, joiden aikana pakokaasurakenteen kalvo tuhoutuu. Ongelma selittyy rajapintojen oikosulkulla, joka johtuu eristyksen kulumisesta, öljytason laskusta, jännitehäviöistä tai ylivirtojen ilmaantumisesta läpimenevän oikosulun olosuhteissa.
• Öljyvuotoa tiivisteistä tai muuntajan hanoista. Tärkeimmät syyt ovat solmujen huonolaatuinen hitsaus, huono tiivistys, tiivisteiden tuhoutuminen tai läpäisemättömät venttiilitulpat.
• Kaasusuojareleen kytkeminen päälle. Tämä ilmiö ilmenee, kun öljy hajoaa, mikä johtuu käämin oikosulusta, avoimesta piiristä, kytkinlaitteen koskettimien palamisesta tai muuntajan kotelon oikosulusta.
• Kaasusuojareleen kytkeminen pois päältä. Ongelma johtuu öljyisen nesteen aktiivisesta hajoamisesta, joka johtuu rajapintojen sulkeutumisesta, sisäisen tai ulkoisen osan ylijännitteestä tai ns. "teräspalosta".
• Lauennut differentiaalisuoja. Tämä toimintahäiriö ilmenee, kun tulokotelossa on vika, kun vaiheet menevät päällekkäin tai muissa tapauksissa.

Laitteen toiminnan tehokkuuden maksimoimiseksi on tarpeen suorittaa säännöllisesti tarkastus lämpökameralla: laitteet mahdollistavat kosketinten laadun heikkenemisen ja käyttölämpötilan laskun diagnosoinnin. Tarkastuksen aikana asiantuntijat suorittavat seuraavat manipulaatiot:

• 1. Ottaa jännite- ja virtalukemat.
  2. Kuorman tarkistaminen ulkoisen lähteen avulla.
  3. Parametrien määrittäminen työkaaviossa.
  4. Muunnossuhteen laskenta, indikaattoreiden vertailu ja analysointi.

Muuntajan laskenta

Tämän laitteen toimintaperiaate määräytyy kaavan mukaan U1/U2=n1/n2, jonka elementit puretaan seuraavasti:

• U1 ja U2 ovat ensiö- ja toisiokierrosten jännite.
• n1 ja n2 - niiden lukumäärä ensiö- ja toisiotyypin käämeissä, vastaavasti.

Ytimen poikkileikkausalan määrittämiseksi käytetään toista kaavaa: S=1,15*√P, jossa teho mitataan watteina ja pinta-ala neliösenttimetrinä. Jos laitteessa käytetty sydän on W-kirjaimen muotoinen, lasketaan leikkausindeksi keskitangolle. Ensisijaisen tason käämityksen käännöksiä määritettäessä käytetään kaavaa n = 50*U1/S, vaikka komponentti 50 ei ole muuttumaton, laskelmissa sähkömagneettisten häiriöiden esiintymisen estämiseksi on suositeltavaa asettaa sen sijaan arvo 60. Toinen kaava on d=0,8*√I, jossa d on langan poikkileikkaus ja I on virran voimakkuuden ilmaisin; sitä käytetään kaapelin halkaisijan laskemiseen.

Laskelmien aikana saadut luvut on säädetty pyöristettyihin arvoihin (esim. arvioitu teho 37,5 W pyöristetään 40:een). Pyöristys on sallittu vain ylöspäin.Kaikkia näitä kaavoja käytetään valitsemaan muuntajia, jotka toimivat 220 voltin verkossa; suurtaajuisia linjoja rakennettaessa käytetään muita parametreja ja laskentamenetelmiä.

Samanlaisia ​​artikkeleita: