Om de elektrische energie die aan een huis of appartement wordt geleverd te normaliseren, worden verschillende apparaten gebruikt. We stellen voor om na te denken over de werking van DC- en AC-meetstroomtransformatoren, hun doel, aansluitschema, werkingsprincipe en selectietips.

Algemene concepten

Stroomtransformator (CT) markering GOST 7746-2001 - dit apparaat is een van de typen "meettransformator", die is ontworpen om wisselstroom te produceren in de secundaire wikkeling, waarbij de waarde van de geconverteerde spanning evenredig is aan de huidige meetwaarde . Het nominale vermogen van transformatoren kan 25, 40, 63, 100, 160 kVA zijn.

Stroomtransformatoren met een nauwkeurigheidsklasse van 0,2; 0,5; 1; 3; 10 kan hoge doorvoerspanningsstromen terugbrengen naar lagere, waardoor een handige manier wordt geboden om de elektrische stroom in een AC-transmissielijn veilig te bewaken met behulp van een standaard ampèremeter. Het werkingsprincipe van een stroomtransformator verschilt niet van een conventionele.

Er zijn verschillende transformatoren, typen apparaten met verschillende doorvoercapaciteiten (opsomming SESH, TTI-200 5, 5 5, 300 5, 0 66, 1 1, 400 5, 150 5, TK 20, referentie TOL 10, TVLM, ABB, IEK, TZLM, TLC, TSN, TFZM, TLM, TLO, TOP, TPL, TPOL).

Foto - Huidige transformator

Video: apparaat van stroomtransformator TFRM 750

Hoe het apparaat en het ontwerp van transformatoren werken

De primaire schakelwikkeling kan plat zijn of een rol dikke draad die door een centraal gat om een ​​kern, geleider of stroomrail is gewikkeld.

Dankzij dit ontwerp heeft een driefasige AC-transformator een primaire wikkeling met een minimaal aantal windingen, wat een positief effect heeft op de bedrijfsefficiëntie, in het bijzonder de transformatieverhouding.

De secundaire wikkeling kan een groter aantal spoelwindingen hebben. Ze zijn gewikkeld op een gelamineerde achterkant van magnetisch materiaal met lage verliezen en een groot dwarsdoorsnedeoppervlak. De magnetische fluxdichtheid is laag, terwijl bij gebruik van een veel kleiner dwarsdoorsnedeoppervlak van de draad de nominale stroom praktisch zijn spanning niet verliest. Deze secundaire wikkelingen hebben meestal een standaardvermogen van 1 Ampère of 5 Ampère. Dit wordt duidelijk aangetoond door het vectordiagram:

Foto - Vectordiagram

Soorten transformatoren

Er zijn drie hoofdtypen stroomtransformatoren:

1. Droog- Dit zijn primaire wikkeltransformatoren die fysiek in serie zijn verbonden met een geleider die de gemeten stroom door het circuit voert. De grootte van de secundaire stroom hangt af van de transformatieverhouding van de transformator.
2. Ringkern transformatoren - ze bevatten geen primaire wikkeling. In plaats daarvan geleidt de lijn die de stroom door het netwerk vloeit deze door een speciaal "venster" of gat in de ringkerntransformator. Sommige torusvormige typen hebben een "gespleten kern" waardoor ze kunnen openen, werken en sluiten zonder de spanning af te sluiten van het circuit waarop ze zijn aangesloten. Ze worden veel gebruikt om te beschermen tegen kortsluiting in de bedrading van een privéwoning of hoogbouwappartement.
3. Hoog voltage olietransformatoren (SF6). Deze apparaten gebruiken kabel- of buszenders van het hoofdcircuit met de primaire wikkeling om de stroom te normaliseren; hun periodiciteit is gelijk aan één slag van een standaard droge transformator. Ze zijn volledig geïsoleerd van de hoge bedrijfsspanning van het systeem en worden doorgaans met bouten aan het laadsysteem van het apparaat bevestigd.
4. Ze kunnen ook opvouwbaar, afneembaar, ingebouwd, optisch enz. zijn.

Stroom- en spanningstransformatoren kunnen de stroomniveaus verlagen of verhogen van duizenden ampère tot een standaardvermogen, afhankelijk van het merk (Circutor, ASK, Schneider Electric, ABB, Armavir) en type. Ze kunnen een vermogen hebben van 6 kV, 630 kV, 10 kV. Kleine en nauwkeurige instrumenten en besturingsapparaten kunnen dus met CT worden gebruikt, omdat ze geïsoleerd zijn van alle hoogspanningsleidingen. Er zijn veel meetapparaten die worden gebruikt voor stroomtransformatoren, beginnend met een ampèremeter en wattmeter, en eindigend met speciale belastingsschakelaars, aardlekschakelaars, enz.

Foto – Huidige transformatoren torus

Waar worden stroomtransformatoren voor gebruikt?

De nulsequentie-stroomtransformator wordt veel gebruikt bij de organisatie van productiewerkzaamheden, in het dagelijks leven (met zijn hulp worden laswerkzaamheden uitgevoerd, normaliseert hij de spanning die het huis binnenkomt, inschakelstroom, normaliseert hij de werking van de elektrische meter in om de veiligheid te vergroten).

Transformer is een belangrijk hulpmiddel op het gebied van elektrotechniek. De huidige elektrische stroomniveaus moeten worden gecontroleerd voor de veiligheid en prestaties van andere huishoudelijke en industriële apparaten. Met meetapparatuur aangesloten op transformatoren is monitoring op verschillende locaties in het systeem mogelijk. Ze kunnen ook worden gebruikt voor het meten van het elektriciteitsverbruik van een gebouw en voor facturerings- of inspectiedoeleinden.

Huidige transformator - diagram

Hoe maak je je eigen transformator?

Transformatoren bestaan ​​uit twee circuits die zijn verbonden met een magnetiseerbaar materiaal dat een "kern" wordt genoemd. Beide circuits hebben een bepaalde lengte, deze moet zodanig zijn dat de spoelen rond de kern energie van het ene circuit naar het andere kunnen overbrengen. In een stroomtransformator gaan de primaire (stroomoverdracht)lussen slechts één keer door de kern. De secundaire streng van de lus passeert verschillende keren rond de kern. De kern kan stationair zijn, d.w.z. permanent op hun plaats zijn, of scharnierend zijn zodat ze overeenkomen met de richting van de stroom, waardoor apparaten beter tegen kortsluiting worden beschermd.

Om een ​​minitransformator samen te stellen, hebben we het volgende nodig:

• Isolatieband;
• Koperdraad voor magnetisatie (koper heeft een speciale dichtheid, die helpt het gewenste magnetische veld te creëren);
• Ijzeren ring;
• Ampèremeter.

Hoe maak je een kleine transformator met je eigen handen:

1. De koperdraad moet rond de ijzeren ring worden gewikkeld, zodat deze bijna het gehele oppervlak van de ring bedekt. De wikkelingen kunnen elkaar wel of niet overlappen. Hoe groter het aantal windingen, hoe minder secundaire stroom door de secundaire wikkeling wordt geaccepteerd.
2. Wikkel de structuur in met elektrische tape om de onderdelen bij elkaar te houden;
3. Verwijder de afdekking van de uiteinden van de draad;
4. Bevestig de gestripte draden aan de uiteinden van de ampèremeter;
5. Sluit de netspanningsleiding aan op de ijzeren ring. Gebruik ampèremetermetingen om de conversieverhouding te bepalen, zodat de transformatieparameters kunnen worden bepaald en vergeleken met gegevens van de secundaire wikkeling;
6. Steek de voedingskabel die wordt getest in de ampèremeter. Vergelijk de gegevens en wijzig het aantal beurten om aan te passen.

Foto - Transformator met één draai

Zo kan een stroomrail en een pulstransformator worden toegevoegd aan de reeds aanwezige lijn. Er kan een verwijderbare kern worden gemaakt door vier zachte ijzeren staven aan de toevoerleiding te bevestigen, hoe dichter hoe beter. De drie staven moeten vooraf worden opgewonden. De vierde kan, indien nodig, niet worden omwikkeld, maar eenvoudig worden bevestigd met isolatietape.

Transformatorberekening

De berekening van nullasttransformatoren, die een initiële spanning van 1 en een secundaire spanning van 160 hebben, met een interne weerstand van 0,2Ω, wordt gemaakt met behulp van de volgende formule. In ons voorbeeld is de primaire stroom 800 Ampère, deze techniek is aan elke stroom aan te passen:

Is= Ip (Np/Ns) = 800 (1/160) = 5 A

We zien hierboven dat vanaf de secundaire wikkeling de transformator werd aangesloten via een ampèremeter, die een zeer lage weerstand heeft, de spanningsval over de secundaire wikkeling bedraagt ​​slechts 1,0 volt bij de volledige waarde van de primaire stroom op de wikkelingen. Als de ampèremeter wordt verwijderd, wordt de secundaire wikkeling open en werkt de transformator als een step-up, wat resulteert in een zeer hoge spanning gelijk aan de verhouding: Vp (Ns / NP), de stroom wordt op de secundaire wikkeling geregeld. Als je meerdere wikkelingen of een zwakker apparaat hebt, kan de formule veranderen; bovendien wordt hier geen rekening gehouden met de nullaststroom van de transformator. Er moet aan worden herinnerd dat het aansluiten van de meter via stroomtransformatoren, de formule een iets andere vorm kan hebben, omdat Ook wordt rekening gehouden met de doorzet van de meetinrichting.

Om het vereiste transformatorvermogen te selecteren, moet u de vereiste spanning van alle elektrische apparaten in huis berekenen en vervolgens de resulterende hoeveelheid en de stroom-spanningskarakteristieken van de transformator (volt-ampère-karakteristieken) optellen. Als er geen rekening wordt gehouden met deze waarden, is overbelasting mogelijk en zal de beveiliging niet het vereiste niveau bereiken wanneer de netwerkbelasting hoog is.

Voordat u een kant-en-klare transformator aansluit, moet u een specialist raadplegen, hij zal u helpen eventuele tekortkomingen te identificeren die u mogelijk over het hoofd hebt gezien.

Hoe een transformator te kiezen

Verificatie ter plaatse van stroomtransformatoren, reparatie en testen is verplicht; veel bedrijven (fabrieken in Samara en Yekaterinburg, Kaluga Holding, stroomtransformatorfabriek in Sverdlovsk en anderen) bieden dergelijke diensten aan. Vervanging van sommige onderdelen moet ook worden uitgevoerd door een officiële dealer of een vertegenwoordiger van een specifiek productiebedrijf.

Je moet ook weten wat de symbolen betekenen:

Foto - Legende

Door ze te ontcijferen, kunt u de apparaten installeren en het werk begrijpen. Elke aanduiding is gestandaardiseerd. Zorg ervoor dat er veelheid is in de werking van de transformator; deze kan variëren afhankelijk van het specifieke model, dus bekijk zorgvuldig het transformatorpaspoort en de catalogus van bepaalde bedrijven.

De verbinding komt tot stand wanneer de netwerkstroom volledig is uitgeschakeld; daarnaast is het raadzaam om de werkzaamheden door een specialist te laten uitvoeren. Het kan worden gemonteerd op een DIN-rail, in speciale transformatorkasten, op een startpaneel, in open ruimtes, direct op een elektrisch paneel.

De gemiddelde kosten van een dergelijk apparaat variëren, afhankelijk van het doel, van 30.000 roebel tot 100.000 en meer, coupures van maximaal 10 stuks zijn mogelijk. De prijs wordt grotendeels bepaald door vermogen en doorvoer; hoe lager het toegestane vermogen, hoe goedkoper de regelaar zal zijn; de selectie gebeurt individueel. Het is erg belangrijk om de transformator ter plaatse te controleren om er zeker van te zijn dat deze aan de gespecificeerde kenmerken voldoet. De levensduur van het apparaat bedraagt ​​maximaal 10 jaar, afhankelijk van het vermogen van de stroomtransformator die u koopt, het kalibratie-interval van het apparaat is 220 220 - 2 jaar.

In het materiaal van vandaag besloot ik kwesties te gaan overwegen die verband hielden met de basisprincipes van de theorie van stroomtransformatoren. Deze apparaten zelf zijn alomtegenwoordig in elektrische installaties, en ik denk dat iedereen het interessant en nuttig zal vinden om hun geheugen bij te werken over het principe van hun werking.

Doel van stroomtransformatoren: stroomconversie en circuitscheiding

Laten we beginnen met het beantwoorden van de vraag: waar is een stroomtransformator voor? Er zijn verschillende hoofdproblemen die de installatie van stroomtransformatoren oplost.

• Ten eerste is dit het meten van grote stromen, waarbij het direct meten van de werkelijke waarde van de primaire stroom niet mogelijk is. De waarde die naar beneden wordt omgezet nadat de stroomtransformator is gemeten. Meestal is dit 1, 5 of 10 ampère.
• Ten tweede is dit de scheiding van primaire en secundaire circuits. Zo wordt de isolatie van relaisapparatuur, elektriciteitsmeters en meetinstrumenten beschermd.

Waaruit bestaat een TT, het principe van de werking ervan

De stroomtransformator heeft een gesloten kern (magneetkern), die is samengesteld uit platen elektrisch staal. Er zijn twee wikkelingen in de kern: primair en secundair.

De primaire wikkeling is in serie geschakeld (in een doorsnijding) van het circuit waar de gemeten (primaire) stroom doorheen vloeit. In serie geschakelde relais en apparaten zijn verbonden met de secundaire wikkeling, die de secundaire belasting van de stroomtransformator vormt. Deze beschrijving van de samenstelling van de stroomtransformator is voldoende om het principe van de werking ervan te beschrijven; een meer gedetailleerde beschrijving van de feitelijke samenstelling van de stroomtransformator wordt gegeven in een ander artikel.

Om het werkingsprincipe van een stroomtransformator te bekijken, bekijkt u het diagram in de afbeelding.

Stroom I 1 stroomt in de primaire wikkeling, waardoor een magnetische flux F 1 ontstaat. Een wisselende magnetische flux F 1 kruist beide wikkelingen W 1 en W 2. Bij het passeren van de secundaire wikkeling induceert de stroom F 1 een elektromotorische kracht E 2, die een secundaire stroom I 2 creëert. De stroom I 2 heeft volgens de wet van Lenz de richting tegengesteld aan de richting van I 1. De secundaire stroom creëert een magnetische flux F 2, die tegengesteld aan F 1 is gericht. Als resultaat van de toevoeging van magnetische fluxen Ф 1 en Ф 2 wordt een resulterende magnetische flux gevormd (in de figuur wordt dit F us genoemd). Deze stroom bedraagt ​​enkele procenten van de F1-stroom. Het is de stroom F die de schakel is die de transmissie en transformatie van stroom uitvoert. Het wordt magnetisatieflux genoemd.

Transformatiecoëfficiënt van een ideale CT

In de primaire wikkeling w 1 wordt een magnetomotorische kracht F 1 =w 1 *I 1 gecreëerd, en in de secundaire wikkeling - F 2 =w 2 *I 2. Als we aannemen dat er geen verliezen zijn in de stroomtransformator, dan zijn de magnetomotorische krachten even groot maar tegengesteld van teken. F1 = -F2. Als resultaat krijgen we dat I 1 /I 2 =w 2 /w 1 =n. Deze verhouding wordt de stroomtransformatorverhouding genoemd.

Transformatiecoëfficiënt van echte CT

In een echte stroomtransformator zijn er energieverliezen. Deze verliezen gaan naar:

• creatie van magnetische flux in het magnetische circuit
• verwarming en magnetisatie-omkering van het magnetische circuit
• verwarming van de draden van de secundaire wikkeling en het circuit

Bij de magnetomotorische krachten uit de vorige paragraaf wordt de magnetiserende kracht Fus = Ius * w1 opgeteld. In de onderstaande uitdrukking zijn stromen en mf's vectoren. F 1 =F 2 +F ons of I 1 *w 1 =I 2 *w 2 +I ons *w 1 of I 1 =I 2 *(w 2 /w 1)+I ons

In de normale modus, wanneer de primaire stroom de nominale stroom van de stroomtransformator niet overschrijdt, overschrijdt de waarde van de stroom Ius niet 1-3 procent van de primaire stroom, en deze waarde kan worden verwaarloosd. Onder abnormale omstandigheden ontstaat er een zogenaamde magnetiserende stroomstoot; hierover leest u hier meer in detail. Uit de formule volgt dat de primaire stroom is verdeeld in twee circuits: het magnetisatiecircuit en het belastingscircuit. Meer informatie over het CT-equivalentcircuit en het CT-vectordiagram.

Bedrijfsmodi van stroomtransformatoren

TT's hebben twee belangrijke bedrijfsmodi: steady-state en transient.

Bij stationair bedrijf bevatten de stromen in de primaire en secundaire wikkelingen geen vrije aperiodische en periodieke componenten. In de overgangsmodus passeren vrij gedempte stroomcomponenten de primaire en secundaire wikkelingen.

Als de CT correct is geselecteerd, mogen de fouten in beide bedrijfsmodi niet groter zijn dan de toegestane fouten in deze modi, en mogen de stromen in de wikkelingen de toegestane thermische en dynamische weerstand niet overschrijden.

CT's voor metingen zijn ontworpen om in stabiele toestand te werken, op voorwaarde dat de toegestane fouten niet worden overschreden. De werking van de CT ter bescherming begint vanaf het moment dat de overbelastingsstroom of kortsluitstroom optreedt; in deze modi moet aan de vereisten van bepaalde soorten beveiliging worden voldaan.

Wat is het verschil tussen een stroomtransformator en een spanningstransformator en een vermogenstransformator?

Er zijn aanzienlijke verschillen in de werking van CT en VT.

Ten eerste is de primaire stroom van de CT niet afhankelijk van de secundaire belasting, wat typisch is voor VT's. Dit wordt bepaald door het feit dat de weerstand van de secundaire wikkeling van de CT een orde van grootte kleiner is dan de weerstand van het primaire circuit. Bij spanningstransformatoren en vermogenstransformatoren hangt de primaire stroom af van de grootte van de secundaire belastingsstroom.

Ten tweede werkt de CT altijd met een gesloten secundaire wikkeling en verandert de waarde van de secundaire belastingsweerstand tijdens bedrijf niet.

Ten derde is het niet toegestaan ​​om een ​​CT te gebruiken met een open secundaire wikkeling; bij VT- en vermogenstransformatoren vindt er bij het openen van de secundaire wikkeling een overgang naar de inactieve modus plaats.

Laatste artikels

Meest populair

Hallo, beste lezers van de website Elektriciensnotities.

We hebben al veel gesproken over stroomtransformatoren (CT's) en vandaag heb ik besloten een nieuwe sectie op de site te openen die volledig aan dit onderwerp is gewijd.

Om dit gedeelte te gaan bestuderen, moet u de betekenis en het doel ervan nauwkeurig begrijpen.

Het belangrijkste doel van stroomtransformatoren is om de primaire wisselstroom van het netwerk om te zetten naar waarden die veilig zijn voor metingen.

Het tweede doel van stroomtransformatoren is het scheiden van laagspanningsmeters en relais aangesloten op de secundaire wikkeling van het primaire hoogspanningsnetwerk. Hierdoor wordt de elektrische veiligheid van het bedienings- en onderhoudspersoneel gewaarborgd.

Stroomtransformatoren worden veel gebruikt in relaisbeveiligingscircuits. Met behulp van stroomtransformatoren worden stroombeveiligingscircuits gevoed. In het geval van abnormale bedrijfsomstandigheden van elektrische apparatuur hangt de juiste en betrouwbare werking van relaisbeveiligingsapparaten af ​​van de CT.

Stroomtransformatoren worden ook gebruikt om meet- en meetcircuits van stroom te voorzien.

voorbeeld 1

In het eerste voorbeeld laat ik je zien hoe elektriciteit wordt gemeten op een krachtige verbruiker met een belastingsstroom van ongeveer 400 (A). Dienovereenkomstig kunnen bij zo'n grote belastingsstroom andere meetapparaten (ampèremeter) niet rechtstreeks op het netwerk worden aangesloten!!! Ze zullen opbranden en falen. Daarom is het in dit geval noodzakelijk om een ​​CT te gebruiken met een transformatieverhouding van 400/5 of zelfs meer.

De onderstaande foto toont lamet een transformatieverhouding van 400/5. Ze worden geïnstalleerd op de aansluiting van een afzonderlijke verbruiker van een onderstation met een spanning van 0,23 (kV) met een geïsoleerde nulleider. Hun primaire wikkelingen zijn in serie verbonden met de voedingsklemmen van fasen “A” en “C” (gedeeltelijk stercircuit).

En een driefasige elektriciteitsmeter SAZU-IT en een E378-paneelampèremeter zijn verbonden met de secundaire wikkelingen van de CT.

Driefasige inductiemeter SAZU-IT.

Secundaire draden zijn gemaakt van koperdraad met een doorsnede van 2,5 vierkante mm. Eerst gaan de secundaire draden van de stroomtransformatoren naar het tussenklemmenblok en van daaruit naar de meetapparatuur. Spanningscircuits zijn op hetzelfde klemmenblok aangesloten.

Ik heb je al verteld over alle huidige schema's voor het aansluiten van een meter via stroomtransformatoren en ik zal hier nu niet verder op ingaan. Hier is een kijkje:

Natuurlijk liet ik je op de foto de "oude" elektrische apparatuur zien. Maar dit verandert niets aan de betekenis. Zo ziet moderne elektrische apparatuur eruit.

In dit geval zijn de primaire wikkelingen van de stroomtransformatoren in alle fasen in serie geschakeld. De secundaire wikkelingen zijn via draden met de elektriciteitsmeter verbonden.

Voorbeeld 2

Hetzelfde kan gezegd worden over relaisbeveiligingscircuits.

In het tweede voorbeeld laat ik u zien hoe relaisbeveiliging wordt uitgevoerd op een consument met een spanning van 10 (kV), met een belastingsstroom van ongeveer 1000 (A). Dienovereenkomstig is het bij zo'n grote belastingsstroom en hoge netwerkspanning NIET TOEGESTAAN om het relais rechtstreeks op het netwerk aan te sluiten!!!

In dit geval moeten we hoTPL-10 gebruiken met een transformatieverhouding van 1000/5 (om de wikkelingen van stroomrelais van stroom te voorzien) en bijvoorbeeld spanningstransformatoren meten met een verhouding van 10000/100 (tot voeden de wikkelingen van spanningsrelais en elektriciteitsmeters).

In het relaiscompartiment van de schakelkastcel zijn stroombeveiligingsrelais op basis van RT-40 geïnstalleerd.

We zetten onze kennismaking met elektronische componenten voort en in dit artikel zullen we ernaar kijken apparaat en werkingsprincipe van de transformator.

Transformatoren hebben een brede toepassing gevonden in de radio- en elektrotechniek en worden gebruikt voor de transmissie en distributie van elektrische energie in stroomvoorzieningsnetwerken, voor het voeden van circuits voor radioapparatuur, in convertorapparaten, als lastransformatoren, enz.

Transformator ontworpen om wisselspanning van de ene waarde om te zetten in wisselspanning van een andere waarde.

In de meeste gevallen bestaat een transformator uit een gesloten magnetisch circuit (kern) met daarop twee wikkelingen die niet elektrisch met elkaar verbonden zijn. De magnetische kern is gemaakt van ferromagnetisch materiaal en de wikkelingen zijn omwikkeld met geïsoleerd koperdraad en op de magnetische kern geplaatst.

Eén wikkeling is verbonden met een wisselstroombron en wordt opgeroepen primair(I), de spanning wordt verwijderd van de andere wikkeling om de belasting van stroom te voorzien en de wikkeling wordt opgeroepen ondergeschikt(II). Een schematisch diagram van een eenvoudige transformator met twee wikkelingen wordt weergegeven in de onderstaande afbeelding.

1. Het werkingsprincipe van de transformator.

Het werkingsprincipe van de transformator is gebaseerd op fenomeen van elektromagnetische inductie.

Als er wisselspanning wordt toegepast op de primaire wikkeling U1, dan zal er wisselstroom door de windingen van de wikkeling stromen Io, die rond de wikkeling en in de magnetische kern ontstaat wisselend magnetisch veld. Magnetisch veld produceert magnetische flux Voor, die langs het magnetische circuit loopt, de windingen van de primaire en secundaire wikkelingen kruist en daarin afwisselende EMF induceert (induceert) - e1 En e2. En als u een voltmeter op de klemmen van de secundaire wikkeling aansluit, zal deze de aanwezigheid van uitgangsspanning aantonen U2, wat ongeveer gelijk zal zijn aan de geïnduceerde emf e2.

Wanneer een belasting, bijvoorbeeld een gloeilamp, op de secundaire wikkeling wordt aangesloten, ontstaat er een stroom in de primaire wikkeling ik1, waardoor een wisselende magnetische flux in het magnetische circuit ontstaat F1 variërend met dezelfde frequentie als de stroom ik1. Onder invloed van een wisselende magnetische flux ontstaat er een stroom in het secundaire wikkelcircuit ik2, wat op zijn beurt een tegenwerkende magnetische flux creëert volgens de wet van Lenz F2, in een poging de magnetische flux die deze genereert te demagnetiseren.

Als gevolg van de demagnetiserende werking van de stroming F2 Magnetische flux wordt tot stand gebracht in het magnetische circuit Voor gelijk aan het fluxverschil F1 En F2 en deel uitmaken van de stroom F1, d.w.z.

Resulterende magnetische flux Voor zorgt voor de overdracht van magnetische energie van de primaire wikkeling naar de secundaire wikkeling en induceert een elektromotorische kracht in de secundaire wikkeling e2, onder invloed waarvan stroom in het secundaire circuit vloeit ik2. Het komt door de aanwezigheid van magnetische flux Voor en er is stroom ik2, die hoe groter hoe meer zal zijn Voor. Maar tegelijkertijd, hoe groter de stroom ik2, hoe groter de tegenstroom F2 en dus minder Voor.

Uit het bovenstaande volgt dat bij bepaalde waarden van de magnetische flux F1 en weerstanden secundaire wikkeling En ladingen de bijbehorende EMF-waarden zijn ingesteld e2, huidig ik2 en stroom F2, waardoor het evenwicht van de magnetische fluxen in het magnetische circuit wordt gewaarborgd, uitgedrukt door de hierboven gegeven formule.

Het fluxverschil dus F1 En F2 kan niet nul zijn, omdat er in dit geval geen rode draad zou zijn Voor, en zonder deze zou de stroom niet kunnen bestaan F2 en actueel ik2. Daarom de magnetische flux F1, gecreëerd door de primaire stroom ik1, altijd meer magnetische flux F2, gecreëerd door de secundaire stroom ik2.

De grootte van de magnetische flux hangt af van de stroom die deze creëert en van het aantal windingen waar de flux doorheen gaat.

De spanning van de secundaire wikkeling is afhankelijk van verhouding van het aantal windingen in de wikkelingen. Met hetzelfde aantal windingen zal de spanning op de secundaire wikkeling ongeveer gelijk zijn aan de spanning die aan de primaire wikkeling wordt geleverd, en zo'n transformator wordt genoemd verdelen.

Als de secundaire wikkeling meer windingen bevat dan de primaire, dan zal de daarin ontwikkelde spanning groter zijn dan de spanning die aan de primaire wikkeling wordt geleverd, en een dergelijke transformator wordt genoemd toenemend.

Als de secundaire wikkeling minder windingen bevat dan de primaire, zal de spanning ervan lager zijn dan de spanning die aan de primaire wikkeling wordt geleverd, en een dergelijke transformator wordt genoemd naar beneden.

Vandaar. Door het aantal windingen van de wikkelingen bij een gegeven ingangsspanning te selecteren U1 de gewenste uitgangsspanning verkrijgen U2. Om dit te doen, gebruiken ze speciale methoden voor het berekenen van de parameters van transformatoren, met behulp waarvan de wikkelingen worden berekend, de doorsnede van de draden wordt geselecteerd, het aantal windingen wordt bepaald, evenals de dikte en het type de magnetische kern.

De transformator kan alleen in wisselstroomcircuits werken. Als de primaire wikkeling ervan is verbonden met een gelijkstroombron, wordt er een magnetische flux gevormd in het magnetische circuit, constant in tijd, in grootte en richting. In dit geval zal er geen wisselspanning worden geïnduceerd in de primaire en secundaire wikkelingen, en daarom zal er geen elektrische energie worden overgedragen van het primaire circuit naar het secundaire circuit. Als er echter een pulserende stroom in de primaire wikkeling van de transformator vloeit, wordt in de secundaire wikkeling een wisselspanning geïnduceerd waarvan de frequentie gelijk zal zijn aan de rimpelfrequentie van de stroom in de primaire wikkeling.

2. Transformatorontwerp.

2.1. Magnetische kern. Magnetische materialen.

Doel magnetisch circuit bestaat uit het creëren van een gesloten pad voor de magnetische flux met minimale magnetische weerstand. Daarom zijn magnetische kernen voor transformatoren gemaakt van materialen met een hoge magnetische permeabiliteit bij sterke wisselende magnetische velden. De materialen moeten lage wervelstroomverliezen hebben om het magnetische circuit niet te oververhitten bij voldoende hoge magnetische inductiewaarden, redelijk goedkoop zijn en geen complexe mechanische en thermische behandeling vereisen.

Magnetische materialen, gebruikt voor de vervaardiging van magnetische kernen, worden geproduceerd in de vorm van afzonderlijke vellen, of in de vorm van lange banden van een bepaalde dikte en breedte en worden genoemd elektrische staalsoorten.
Plaatstaal (GOST 802-58) wordt geproduceerd door warm- en koudwalsen, bandgetextureerd staal (GOST 9925-61) alleen door koudwalsen.

Ook worden ijzer-nikkellegeringen met hoge magnetische permeabiliteit gebruikt, bijvoorbeeld permalloy, permindur, enz. (GOST 10160-62), en laagfrequente zachtmagnetische ferrieten.

Voor de vervaardiging van een verscheidenheid aan relatief goedkope transformatoren worden ze op grote schaal gebruikt elektrische staalsoorten, die lage kosten hebben en ervoor zorgen dat de transformator zowel met als zonder constante magnetisatie van het magnetische circuit kan werken. Koudgewalst staal, dat betere eigenschappen heeft in vergelijking met warmgewalst staal, heeft de grootste toepassing gevonden.

Legeringen met hoge magnetische permeabiliteit gebruikt voor de vervaardiging van pulstransformatoren en transformatoren die zijn ontworpen om te werken op verhoogde en hoge frequenties van 50 - 100 kHz.

Het nadeel van dergelijke legeringen zijn hun hoge kosten. De kosten van permalloy zijn bijvoorbeeld 10 tot 20 keer hoger dan de kosten van elektrisch staal, en permendur is 150 keer hoger. In sommige gevallen kan het gebruik ervan echter het gewicht, het volume en zelfs de totale kosten van de transformator aanzienlijk verminderen.

Een ander nadeel is de sterke invloed van permanente magnetisatie en wisselende magnetische velden op de magnetische permeabiliteit, evenals een lage weerstand tegen mechanische invloeden - schokken, druk, enz.

Van zachte magnetische laagfrequente ferrieten vervaardigd met hoge initiële permeabiliteit geperste magnetische kernen, die worden gebruikt voor de vervaardiging van pulstransformatoren en transformatoren die werken op hoge frequenties van 50 - 100 kHz. Het voordeel van ferrieten is hun lage kosten, maar het nadeel is een lage verzadigingsinductie (0,4 - 0,5 T) en een sterke temperatuur- en amplitude-instabiliteit van de magnetische permeabiliteit. Daarom worden ze alleen in zwakke velden gebruikt.

De keuze van magnetische materialen wordt gemaakt op basis van elektromagnetische eigenschappen, rekening houdend met de bedrijfsomstandigheden en het doel van de transformator.

2.2. Soorten magnetische circuits.

Magnetische kernen van transformatoren zijn onderverdeeld in gelamineerd(gestempeld) en plakband(gedraaid), gemaakt uit plaatmateriaal en geperst uit ferrieten.

Gelamineerd Magnetische kernen worden samengesteld uit platte gestempelde platen met de juiste vorm. Bovendien kunnen de platen van vrijwel alle, zelfs zeer kwetsbare, materialen gemaakt worden, wat een voordeel is van deze magneetkernen.

Plakband Magnetische kernen zijn gemaakt van dunne tape, gewikkeld in de vorm van een spiraal, waarvan de windingen stevig met elkaar zijn verbonden. Het voordeel van magnetische stripkernen is het volledige gebruik van de eigenschappen van magnetische materialen, waardoor het gewicht, de afmetingen en de kosten van de transformator kunnen worden verminderd.

Afhankelijk van het type magnetisch circuit zijn transformatoren onderverdeeld in hengel, gepantserd En ringkern. Bovendien kan elk van deze typen staaf of tape zijn.

Hengel.

In magnetische circuits soort staaf wikkelingen bevinden zich op twee staven ( hengel het deel van het magnetische circuit genoemd waarop de wikkelingen zijn geplaatst). Dit bemoeilijkt het ontwerp van de transformator, maar vermindert de dikte van de wikkeling, wat de lekinductie en het draadverbruik helpt verminderen en het koeloppervlak vergroot.

Staafmagneetkernen worden gebruikt in uitgangstransformatoren met een laag interferentieniveau, omdat ze ongevoelig zijn voor de effecten van externe laagfrequente magnetische velden. Dit wordt verklaard door het feit dat onder invloed van een extern magnetisch veld in beide spoelen spanningen worden geïnduceerd die tegengesteld in fase zijn, die elkaar compenseren als de windingen van de wikkelingen gelijk zijn. In de regel zijn transformatoren met hoog en gemiddeld vermogen gemaakt van het staaftype.

Gepantserd.

In het magnetische circuit soort pantser de wikkeling bevindt zich op de centrale stang. Dit vereenvoudigt het ontwerp van de transformator, maakt een groter raamgebruik door de wikkeling mogelijk en biedt ook enige mechanische bescherming voor de wikkeling. Daarom worden dergelijke magnetische circuits het meest gebruikt.

Een nadeel van gepantserde magnetische kernen is hun verhoogde gevoeligheid voor laagfrequente magnetische velden, waardoor ze ongeschikt zijn voor gebruik als uitgangstransformatoren met lage geluidsniveaus. Meestal zijn middelgrote vermogenstransformatoren en microtransformatoren gepantserd.

Ringkern.

Ringkern of ring Transformatoren maken het mogelijk om de magnetische eigenschappen van het materiaal vollediger te benutten, hebben lage dissipatiefluxen en creëren een zeer zwak extern magnetisch veld, wat vooral belangrijk is bij hoogfrequente en pulstransformatoren. Maar vanwege de complexiteit van de productie van de wikkelingen werden ze niet veel gebruikt. Meestal zijn ze gemaakt van ferriet.

Om verliezen als gevolg van wervelstromen te verminderen, worden gelamineerde magnetische circuits samengesteld uit gestampte platen van 0,35 - 0,5 mm dik, die aan één zijde zijn bedekt met een vernislaag van 0,01 mm dik of een oxidefilm.

De tape voor tape-magneetkernen heeft een dikte van enkele honderdsten tot 0,35 mm en is bovendien bedekt met een elektrisch isolerende en tegelijkertijd hechtende suspensie- of oxidefilm. En hoe dunner de isolatielaag, hoe dichter de dwarsdoorsnede van het magnetische circuit is gevuld met magnetisch materiaal, hoe kleiner de totale afmetingen van de transformator.

Onlangs zijn er, naast de beschouwde "traditionele" soorten magnetische circuits, nieuwe vormen gebruikt, waaronder magnetische circuits van het "kabel" -type, "omgekeerde torus", spoeltype, enz.

Laten we het daar voorlopig bij laten. Laten we doorgaan.
Succes!

Literatuur:

1. V. A. Volgov - “Delen en componenten van radio-elektronische apparatuur”, Energia, Moskou 1977
2. V. N. Vanin - "Current Transformers", Uitgeverij "Energia" Moskou 1966 Leningrad.
3. I. I. Belopolsky - "Berekening van transformatoren en smoorspoelen met laag vermogen", M-L, Gosenergoizdat, 1963.
4. G. N. Petrov - “Transformatoren. Deel 1. Fundamentals of Theory", State Energy Publishing House, Moskou 1934 Leningrad.
5. VG Borisov, “Jonge radioamateur”, Moskou, “Radio en communicatie” 1992

Een meetstroomtransformator is een speciaal apparaat voor smalle richting dat is ontworpen om wisselstroom te meten en te regelen. Meestal gebruikt in relaisbeveiligingssystemen (automatisering) en meetinstrumenten. Het gebruik ervan is noodzakelijk wanneer directe aansluiting van het meetapparaat op een elektrisch netwerk met wisselspanning onmogelijk of onveilig is voor het personeel dat er onderhoud aan uitvoert. En ook voor het organiseren van galvanische isolatie van primaire stroomcircuits van meetcircuits. De berekening en selectie van de meetstroomtransformator wordt zo uitgevoerd dat veranderingen in de signaalvorm tot nul worden gereduceerd en de impact op het geregelde stroomcircuit minimaal is.

Doel van instrumenttransformatoren

De belangrijkste functie van dit meetapparaat is om huidige veranderingen zo proportioneel mogelijk weer te geven. Stroomtransformatoren garanderen volledige meetveiligheid door de meetcircuits te scheiden van de primaire circuits met gevaarlijk hoge spanningen, die meestal duizenden volt bedragen. De eisen voor hun nauwkeurigheidsklasse zijn erg hoog, omdat de werking van dure, krachtige apparatuur ervan afhangt.

Werkingsprincipe en ontwerp

Instrumenttransformatoren worden geproduceerd met twee of meer groepen secundaire wikkelingen. De eerste wordt gebruikt om relaisbeveiliging en alarmapparaten in te schakelen. En de andere, met een hogere nauwkeurigheidsklasse, voor het aansluiten van precisiemeet- en boekhoudapparatuur. Ze worden op een speciaal vervaardigde ferromagnetische kern geplaatst, die is gemaakt van platen speciaal elektrisch staal met een vrij dunne dikte. De primaire wikkeling is rechtstreeks in serie verbonden met het te meten netwerk, en de spoelen van verschillende meetinstrumenten, meestal ampèremeters en elektriciteitsmeters, zijn verbonden met de secundaire wikkeling.

In stroomtransformatoren is, net als bij de meeste andere dergelijke elektromagnetische apparaten, de grootte van de primaire stroom groter dan de secundaire. De primaire wikkeling is gemaakt van draad met verschillende secties of bussen, afhankelijk van de nominale stroomwaarde. Bij stroomtransformatoren van 500 A en hoger bestaat de primaire wikkeling meestal uit 1 enkele winding. Het kan de vorm hebben van een rechte stroomrail van koper of aluminium, die door een speciaal kernvenster gaat. De nauwkeurigheid van metingen van elke meettransformator wordt gekenmerkt door de fout in de waarde van de transformatieverhouding. Om de uiteinden niet te verwarren, moeten er markeringen op worden aangebracht.
Onveilige werking in noodgevallen gaat gepaard met een breuk in het secundaire circuit van de CT wanneer de primaire is aangesloten op het circuit. Dit leidt tot een zeer sterke magnetisatie van de kern en zelfs als de secundaire wikkeling breekt. Daarom worden de secundaire wikkelingen bij onbelast inschakelen kortgesloten.
Volgens de nauwkeurigheidsklasse zijn alle meet-CT's onderverdeeld in verschillende niveaus. Ze zijn bijzonder nauwkeurig, worden laboratorium genoemd en hebben nauwkeurigheidsklassen van niet meer dan 0,01–0,05;

Aansluitschema's

Met de onderstaande aansluitschema's kan het personeel de stromen in elke fase controleren.

Voor de veiligheid van personeel, laagspanningsmeetapparatuur en instrumenten is één aansluiting van de secundaire wikkeling, evenals de behuizing, geaard.

Classificatie en selectie

Door ontwerp en ontwerp zijn stroomtransformatoren die in meetcircuits worden gebruikt, onderverdeeld in:

Bij het kiezen van een stroomtransformator is het belangrijkste om te weten dat wanneer de nominale stroom door de primaire wikkeling vloeit, de secundaire wikkeling, die gesloten is voor het meetapparaat, noodzakelijkerwijs 5 A zal zijn. Dat wil zeggen, als u de stroom moet meten circuits waarbij de berekende bedrijfswaarde ongeveer 200 A zal zijn. Dit betekent dat bij het installeren van een 200/5 meettransformator het apparaat constant de bovenste meetgrenzen zal weergeven, dit is lastig. Het is noodzakelijk dat de bedrijfslimieten ongeveer in het midden van de schaal liggen, dus in dit specifieke geval moet u een 400/5 stroomtransformator kiezen. Dit betekent dat bij 200 A van de nominale stroom van de apparatuur op de secundaire wikkeling er 2,5 A zal zijn en dat het apparaat deze waarde zal weergeven met een marge in de richting van stijgen of dalen. Dat wil zeggen dat zelfs bij veranderingen in het gecontroleerde circuit zichtbaar zal zijn in hoeverre deze elektrische apparatuur de normale bedrijfsmodus heeft verlaten.

Hier zijn de belangrijkste waarden waar u op moet letten bij het kiezen van meetstroomtransformatoren:

1. Nominale en maximale spanning in de primaire wikkeling;
2. Nominale waarde van primaire stroom;
3. AC-frequentie;
4. De nauwkeurigheidsklasse is verschillend voor meet- en beveiligingscircuits.

Onderhoud

De werking van instrumenttransformatoren is geen erg complex en tijdrovend proces. De acties van het personeel bestaan ​​voornamelijk uit het bewaken van de bruikbaarheid van de secundaire circuits, de aanwezigheid van beschermende aarding en de aflezingen van controleapparatuur, evenals meters. Inspectie wordt meestal visueel uitgevoerd; vanwege het gevaar van menselijk letsel door hoogspanning is het ten strengste verboden om voorbij de hekken te komen waar transformatoren zijn geïnstalleerd. Dit geldt echter in sterkere mate voor systemen met spanningen boven de 1000 Volt. Voor laagspanningscircuits is visuele inspectie op verwarming van verbindingen en corrosie van contactklemmen een integraal onderdeel van het werk van elektrisch personeel. Het meest gebruikte apparaat voor het meten van stroom in 0,4 kV-circuits is een stroomtang. Omdat bij het berekenen en ontwikkelen van startapparatuur stationaire transformatoren zeer zelden worden gebruikt voor metingen.

In ieder geval moet u opletten en maatregelen nemen om gedetecteerde defecten te elimineren, zoals:

1. Detectie van scheuren in isolatoren en diëlektrische porseleinen elementen;
2. Slechte staat van versterkte naden;
3. Knetteren en ontladingen in het apparaat;
4. Gebrek aan aarding van het frame of secundaire wikkeling.

Bij het uitvoeren van onderhoud aan instrumenttransformatoren moet u op de schakelborden waar de apparaten zijn geïnstalleerd niet alleen naar de meetwaarden van de apparaten kijken, maar ook naar de contactaansluitingen van de draden die erop zijn aangesloten. Overigens mag hun doorsnede niet minder zijn dan 2,5 mm² voor koperdraden en 4 mm² voor aluminium.

Testen van instrumenttransformatoren

Het testen van instrumenttransformatoren komt neer op het meten van de isolatieweerstand en de transformatieverhouding, die wordt bepaald volgens het volgende diagram.

In dit geval wordt een stroom van ten minste 20% van de nominale stroom aan de primaire wikkeling geleverd door een speciale belastingstransformator of autotransformator. Zoals bekend zal de transformatieverhouding gelijk zijn aan de verhouding van de stroom in de primaire wikkeling tot de stroom in de secundaire. Vervolgens wordt deze waarde vergeleken met de nominale waarde. Als de transformator meerdere secundaire wikkelingen heeft, moet u ze allemaal controleren. En we mogen ook de juiste etikettering niet vergeten.

De keuze van de vereiste stroomtransformator, evenals hun testkarakteristieken, worden in laboratoriumomstandigheden bepaald door speciaal hooggekwalificeerd elektrisch personeel, waarbij het overeenkomstige document wordt uitgegeven op basis van de resultaten.