Transformatoare de curent: dispozitiv, principiu de funcționare și tipuri

Transformatoarele de curent sunt utilizate pe scară largă în energia modernă ca echipamente pentru schimbarea diverșilor parametri electrici în alții similari, păstrând în același timp valorile de bază. Funcționarea echipamentului se bazează pe legea inducției, care este relevantă pentru câmpurile magnetice și electrice care se modifică sinusoid. Transformatorul transformă valoarea primară a curentului în conformitate cu modulul și transmiterea unghiului proporțional cu datele originale. Este necesar să alegeți echipamentul în funcție de domeniul de utilizare al dispozitivelor și de numărul de consumatori conectați.

Ce este un transformator de curent?

Acest echipament este utilizat în industrie, rețele de comunicații urbane și de inginerie, în producție și în alte domenii pentru a furniza curent cu anumiți parametri fizici.Tensiunea se aplică spirelor înfășurării primare, unde, ca urmare a acțiunii radiației magnetice, se formează un curent alternativ. Aceeași radiație trece prin spirele rămase, datorită cărora forțele EMF se mișcă, iar când spirele secundare sunt scurtcircuitate sau când sunt conectate la un circuit electric, în sistem apare un curent secundar.

Transformatoarele de curent moderne vă permit să convertiți energia cu astfel de parametri încât utilizarea acesteia să nu permită deteriorarea echipamentului care funcționează pe el. În plus, fac posibilă măsurarea sarcinilor crescute cu siguranță maximă pentru echipamente și personal, deoarece turele rândurilor primare și secundare sunt izolate în mod fiabil unele de altele.

Scopul transformatoarelor

Este destul de simplu să determinați de ce este necesar un transformator de curent: domeniul de aplicare include toate industriile în care cantitățile de energie sunt convertite. Aceste dispozitive se numără printre echipamentele auxiliare care sunt utilizate în paralel cu instrumentele de măsură și releele la crearea unui circuit de curent alternativ. În aceste cazuri, transformatoarele convertesc energia pentru o decodare mai convenabilă a parametrilor sau conectarea echipamentelor cu caracteristici diferite într-un singur circuit.

De asemenea, disting funcția de măsurare a transformatoarelor: servesc la pornirea circuitelor electrice cu tensiune crescută, la care este necesară conectarea instrumentelor de măsurare, dar nu este posibil să se facă acest lucru direct. Sarcina principală a unor astfel de transformatoare este de a transfera informațiile primite despre parametrii de curent către instrumentele de măsurare a manipulărilor, care sunt conectate la înfășurarea de tip secundar.Echipamentul face posibilă, de asemenea, controlul curentului din circuit: la utilizarea unui releu și atingerea parametrilor de curent maxim, este activată o protecție care oprește echipamentul pentru a evita arderea și vătămarea personalului.

Principiul de funcționare

Funcționarea unui astfel de echipament se bazează pe legea inducției, conform căreia tensiunea intră în spirele primare și curentul învinge rezistența înfășurării creată, ceea ce determină formarea unui flux magnetic transmis circuitului magnetic. Fluxul merge într-o direcție perpendiculară în raport cu curentul, ceea ce reduce la minimum pierderile, iar atunci când traversează spirele înfășurării secundare, forța EMF este activată. Ca urmare a influenței sale, în sistem apare un curent care este mai puternic decât rezistența bobinei, în timp ce tensiunea la ieșirea spirelor secundare scade.

Cel mai simplu design al unui transformator constă astfel dintr-un miez de metal și o pereche de înfășurări neconectate între ele și realizate ca sârmă cu izolație. În unele cazuri, sarcina merge numai la viraje primare și nu secundare: acesta este așa-numitul mod inactiv. Dacă, pe de altă parte, echipamentele care consumă energie sunt conectate la înfășurarea secundară, prin spire trece un curent, care creează o forță electromotoare. Parametrii EMF sunt determinați de numărul de spire. Raportul forței electromotoare pentru spirele primare și secundare este cunoscut sub numele de raport de transformare, calculat din raportul dintre numărul lor. Puteți regla tensiunea pentru consumatorul final de energie prin modificarea numărului de spire ale înfășurării primare sau secundare.

Clasificarea transformatoarelor de curent

Există mai multe tipuri de astfel de echipamente, care sunt împărțite în funcție de un număr de criterii, inclusiv scopul, metoda de instalare, numărul de etape de conversie și alți factori. Înainte de a alege un transformator de curent, trebuie să luați în considerare acești parametri:

• Programare. După acest criteriu se disting modele de măsurare, intermediare și de protecție. Deci, dispozitivele de tip intermediar sunt utilizate atunci când se conectează dispozitive pentru calcularea acțiunilor în sistemele de protecție cu relee și alte circuite. Separat, se disting transformatoarele de laborator, care oferă o precizie sporită a indicatorilor, au un număr mare de factori de conversie.
• Metoda de instalare. Există transformatoare pentru instalare externă și internă: nu numai că arată diferit, dar au și indicatori diferiți de rezistență la influențele externe (de exemplu, dispozitivele pentru utilizare în exterior sunt protejate de precipitații și schimbări de temperatură). Se disting și transformatoarele aeriene și portabile; acestea din urmă au o masă și dimensiuni relativ mici.
• Tip de bobinaj. Transformatoarele sunt cu una și mai multe ture, bobină, tijă, bară. Atât înfășurările primare, cât și cele secundare pot diferi, iar diferențele se referă și la izolație (uscat, porțelan, bachelit, ulei, compus etc.).
• Nivelul etapelor de transformare. Echipamentul poate fi cu una și două trepte (cascada), limita de tensiune de 1000 V poate fi minimă sau, dimpotrivă, maximă.
• Proiecta. Conform acestui criteriu, se disting două tipuri de transformatoare de curent - ulei și uscat.În primul caz, înfășurările și circuitul magnetic se află într-un recipient care conține un lichid uleios special: joacă rolul de izolație și vă permite să controlați temperatura de funcționare a mediului. În al doilea caz, răcirea are loc prin aer, astfel de sisteme sunt utilizate în clădiri industriale și rezidențiale, deoarece transformatoarele de ulei nu pot fi instalate în interior din cauza pericolului crescut de incendiu.
• Tip de tensiune. Transformatoarele pot fi step-down și step-up: în primul caz, tensiunea pe spirele primare este redusă, iar în al doilea, este crescută.
• O altă opțiune de clasificare este alegerea transformatorului de curent în funcție de putere. Acest parametru depinde de scopul echipamentului, de numărul de consumatori conectați, de proprietățile acestora.

Parametri și caracteristici

Atunci când alegeți un astfel de echipament, este necesar să luați în considerare principalii parametri tehnici care afectează gama de aplicații și costul. Principalele calități:

• Sarcina nominală sau puterea: selecția după acest criteriu se poate face folosind un tabel comparativ cu caracteristicile transformatorului. Valoarea parametrului determină alte caracteristici curente, deoarece este strict normalizată și servește la determinarea funcționării normale a echipamentului în clasa de precizie selectată.
• Curent nominal. Acest indicator determină perioada în care dispozitivul poate funcționa fără supraîncălzire la temperaturi critice. În echipamentele de transformare, de regulă, există o rezervă solidă în ceea ce privește nivelul de încălzire, cu o suprasarcină de până la 18-20%, funcționarea are loc în regim normal.
• Voltaj.Indicatorul este important pentru calitatea izolației înfășurării, asigură buna funcționare a echipamentului.
• Eroare. Acest fenomen are loc datorită influenței fluxului magnetic, rata de eroare este diferența dintre datele exacte ale curentului primar și secundar. Creșterea fluxului magnetic în miezul transformatorului contribuie la o creștere proporțională a erorii.
• Raportul de transformare, care este raportul de curent în spirele primar și secundar. Valoarea reală a coeficientului diferă de valoarea nominală printr-o sumă egală cu gradul de pierderi în timpul conversiei energiei.
• Multiplicitatea limitatoare, exprimata in raport cu curentul primar in forma reala cu valoarea nominala.
• Multiplicitatea curentului care apare în spirele înfășurării de tip secundar.

Datele cheie ale transformatorului de curent sunt determinate de circuitul echivalent: vă permite să studiați caracteristicile echipamentului în diferite moduri, de la repaus la sarcină completă.

Indicatorii principali sunt indicați pe corpul dispozitivului sub forma unui marcaj special. De asemenea, poate conține date despre metoda de ridicare și montare a echipamentului, informații de avertizare cu privire la creșterea tensiunii pe turele secundare (peste 350 de volți), informații despre prezența unei plăci de împământare. Marcarea convertorului de energie se aplică sub formă de autocolant sau cu vopsea.

Posibile defecțiuni

Ca orice alt echipament, transformatoarele se defectează din când în când și necesită service calificat cu diagnosticare. Înainte de a verifica dispozitivul, trebuie să știți ce sunt defecțiunile, ce semne le corespund:

• Zgomot neuniform în interiorul carcasei, trosnet.Acest fenomen indică de obicei o rupere a elementului de împământare, o suprapunere a carcasei din spirele de înfășurare sau o slăbire a presării foilor utilizate pentru circuitul magnetic.
• Prea multă încălzire a carcasei, creșterea intensității curentului pe partea de consum. Problema poate fi cauzată de un scurtcircuit al înfășurării din cauza uzurii sau deteriorării mecanice a stratului izolator, suprasarcini frecvente rezultate în urma unui scurtcircuit.
• Crăpături în izolatoare, descărcări de alunecare. Acestea apar atunci când nu a fost identificat un defect de fabricație înainte de începerea funcționării, o turnare de obiecte străine și o suprapunere între introducerea fazelor de diferite valori.
• Emisii de ulei în timpul cărora membrana structurii de evacuare este distrusă. Problema se explică printr-un scurtcircuit la interfață datorat uzurii izolației, scăderii nivelului de ulei, scăderilor de tensiune sau apariția unor supracurenți în condiția unui scurtcircuit de tip trecere.
• Scurgeri de ulei din garnituri sau robinete ale transformatorului. Principalele motive sunt sudarea de proastă calitate a nodurilor, etanșarea slabă, distrugerea garniturilor sau dopurile supapelor nelipite.
• Pornirea releului de protecție a gazului. Acest fenomen apare atunci când uleiul se descompune, ceea ce are loc din cauza unui scurtcircuit în înfășurare, a unui circuit deschis, a arderii contactelor dispozitivului de comutare sau în cazul unui scurtcircuit la carcasa transformatorului.
• Oprirea releului de protecție a gazului. Problema este cauzată de descompunerea activă a lichidului uleios ca urmare a închiderii interfeței, supratensiunii părții interne sau externe sau din cauza așa-numitului „foc de oțel”.
• Protecție diferențială declanșată. Această defecțiune apare atunci când există o avarie la carcasa de admisie, când există o suprapunere între faze sau în alte cazuri.

Pentru a maximiza eficiența funcționalității dispozitivului, este necesar să se efectueze în mod regulat verificarea cu ajutorul unei camere termice: echipamentul permite diagnosticarea unei scăderi a calității contactelor și a unei scăderi a temperaturii de funcționare. În timpul verificării, specialiștii efectuează următoarea gamă de manipulări:

• 1. Preluare citiri de tensiune și curent.
  2. Verificarea sarcinii folosind o sursă externă.
  3. Determinarea parametrilor în schema de lucru.
  4. Calculul raportului de transformare, compararea și analiza indicatorilor.

Calculul transformatorului

Principiul de bază al funcționării acestui dispozitiv este determinat de formulă U1/U2=n1/n2, ale căror elemente sunt decodificate după cum urmează:

• U1 și U2 sunt tensiunea spirelor primare și secundare.
• n1 și n2 - numărul lor pe înfășurările tipurilor primare și, respectiv, secundare.

Pentru a determina aria secțiunii transversale a miezului, se folosește o altă formulă: S=1,15*√P, în care puterea este măsurată în wați, iar aria este măsurată în centimetri pătrați. Dacă miezul utilizat în echipament are forma literei W, indicele de secțiune este calculat pentru tija din mijloc. La determinarea spirelor în înfășurarea nivelului primar, se utilizează formula n=50*U1/S, în timp ce componenta 50 nu este imuabilă, în calculele pentru a preveni apariția interferențelor electromagnetice, se recomandă să setați valoarea 60 în loc de aceasta. O altă formulă este d=0,8*√I, în care d este secțiunea transversală a firului, iar I este indicatorul de putere curentă; este folosit pentru a calcula diametrul cablului.

Cifrele obținute în timpul calculelor sunt ajustate la valori rotunjite (de exemplu, puterea estimată de 37,5 W este rotunjită la 40). Rotunjirea este permisă numai în sus.Toate aceste formule sunt folosite pentru a selecta transformatoare care funcționează într-o rețea de 220 de volți; la construirea liniilor de înaltă frecvență se folosesc alți parametri și metode de calcul.

Articole similare: