Áramváltók: készülék, működési elv és típusok

Az áramváltókat széles körben alkalmazzák a modern energetikában, mint olyan berendezést, amely az alapértékek megőrzése mellett különböző elektromos paramétereket hasonlóvá változtat. A berendezés működése az indukció törvényén alapul, amely szinuszosan változó mágneses és elektromos mezőkre vonatkozik. A transzformátor az áram elsődleges értékét a modulnak megfelelően és a szögátvitelt az eredeti adatokkal arányosan alakítja át. A berendezéseket az eszközök felhasználási köre és a csatlakoztatott fogyasztók száma alapján kell kiválasztani.

Mi az az áramváltó?

Ezt a berendezést az iparban, a városi kommunikációban és a mérnöki hálózatokban, a termelésben és más területeken használják bizonyos fizikai paraméterekkel rendelkező áramellátásra.A primer tekercs menetei feszültséget kapnak, ahol a mágneses sugárzás hatására váltakozó áram keletkezik. Ugyanez a sugárzás halad át a fennmaradó fordulaton, aminek következtében az EMF-erők elmozdulnak, és amikor a szekunder körök rövidre záródnak, vagy elektromos áramkörhöz kapcsolódnak, szekunder áram jelenik meg a rendszerben.

A modern áramváltók lehetővé teszik az energia olyan paraméterekkel történő átalakítását, amelyek használata nem teszi lehetővé a rajta működő berendezések károsodását. Ezenkívül lehetővé teszik a megnövekedett terhelés mérését a berendezések és a személyzet maximális biztonságával, mivel az elsődleges és a másodlagos sorok fordulatai megbízhatóan el vannak választva egymástól.

A transzformátorok célja

Meglehetősen egyszerű meghatározni, hogy miért van szükség áramváltóra: a hatókörbe beletartozik minden olyan iparág, amelyben energiamennyiségeket alakítanak át. Ezek az eszközök azon segédberendezések közé tartoznak, amelyeket a mérőműszerekkel és relékkel párhuzamosan használnak a váltakozó áramú áramkör létrehozásakor. Ezekben az esetekben a transzformátorok átalakítják az energiát a paraméterek kényelmesebb dekódolásához vagy a különböző jellemzőkkel rendelkező berendezések csatlakoztatásához egy áramkörbe.

Megkülönböztetik a transzformátorok mérési funkcióját is: megnövelt feszültségű elektromos áramkörök indítására szolgálnak, amelyekhez mérőműszereket kell csatlakoztatni, de ezt közvetlenül nem lehet megtenni. Az ilyen transzformátorok fő feladata az aktuális paraméterekről kapott információ továbbítása a manipulációt mérő műszerekre, amelyek a szekunder típusú tekercshez vannak csatlakoztatva.A berendezés lehetővé teszi az áramkör áramának szabályozását is: relé használatakor és a maximális áramparaméterek elérésekor aktiválódik a védelem, amely kikapcsolja a berendezést a kiégés és a személyzet károsodásának elkerülése érdekében.

Működés elve

Az ilyen berendezések működése az indukció törvényén alapul, amely szerint a feszültség belép a primer fordulatba, és az áram legyőzi a keletkezett tekercsellenállást, ami a mágneses áramkörbe továbbított mágneses fluxus kialakulását idézi elő. Az áramlás az áramhoz képest merőleges irányban halad, ami minimalizálja a veszteségeket, és amikor keresztezi a szekunder tekercs menetét, aktiválódik az EMF erő. Hatása következtében a rendszerben a tekercs ellenállásánál erősebb áram jelenik meg, miközben a szekunder menetek kimenetén a feszültség csökken.

A transzformátor legegyszerűbb kialakítása tehát egy fémmagból és egy pár tekercsből áll, amelyek nincsenek egymással összekötve, és szigeteléssel ellátott huzalként készülnek. Egyes esetekben a terhelés csak az elsődleges fordulatokra megy, a másodlagos fordulatokra nem: ez az úgynevezett üresjárati üzemmód. Ha viszont a szekunder tekercsre energiát fogyasztó berendezéseket csatlakoztatunk, akkor a meneteken áram halad át, ami elektromotoros erőt hoz létre. Az EMF paramétereket a fordulatok száma határozza meg. Az elsődleges és a másodlagos menetek elektromotoros erejének arányát transzformációs aránynak nevezzük, amelyet számuk arányából számítanak ki. Az elsődleges vagy szekunder tekercs fordulatszámának változtatásával szabályozhatja a végső energiafogyasztó feszültségét.

Áramváltók osztályozása

Az ilyen berendezéseknek többféle típusa létezik, amelyeket számos kritérium szerint osztanak fel, ideértve a célt, a telepítési módot, az átalakítási szakaszok számát és egyéb tényezőket. Az áramváltó kiválasztása előtt figyelembe kell vennie a következő paramétereket:

• Időpont egyeztetés. E kritérium szerint mérő, közbenső és védő modelleket különböztetnek meg. Tehát köztes típusú eszközöket használnak a relévédelmi rendszerekben és más áramkörökben végzett műveletek kiszámítására szolgáló eszközök csatlakoztatásakor. Külön megkülönböztetik a laboratóriumi transzformátorokat, amelyek nagyobb pontosságot biztosítanak az indikátorok számára, és számos konverziós tényezővel rendelkeznek.
• Telepítési mód. Léteznek transzformátorok külső és belső telepítéshez: nem csak másképp néznek ki, hanem eltérőek a külső hatásokkal szembeni ellenállás mutatói is (például a kültéri használatra szánt eszközök védve vannak a csapadéktól és a hőmérséklet-változásoktól). Megkülönböztetnek felső és hordozható transzformátorokat is; utóbbiak tömege és méretei viszonylag kicsik.
• Tekercselés típusa. A transzformátorok egy- és többfordulatúak, tekercsek, rudak, gyűjtősínek. Mind a primer, mind a szekunder tekercsek eltérőek lehetnek, és a különbségek a szigetelésre is vonatkoznak (száraz, porcelán, bakelit, olaj, keverék stb.).
• Az átalakítási lépések szintje. A berendezés lehet egy- és kétfokozatú (kaszkád), az 1000 V-os feszültséghatár minimális, vagy éppen ellenkezőleg, maximum lehet.
• Tervezés. E kritérium szerint kétféle áramváltót különböztetnek meg - olajos és száraz.Az első esetben a tekercsfordulatok és a mágneses áramkör egy speciális olajos folyadékot tartalmazó tartályban van: ez a szigetelés szerepét tölti be, és lehetővé teszi a közeg üzemi hőmérsékletének szabályozását. A második esetben a hűtés levegővel történik, az ilyen rendszereket ipari és lakóépületekben használják, mivel az olajtranszformátorokat a fokozott tűzveszély miatt nem lehet beépíteni.
• Feszültség típusa. A transzformátorok lefelé és felfelé haladhatnak: az első esetben a primer fordulatokon csökken a feszültség, a másodikban pedig növelik.
• Egy másik osztályozási lehetőség az áramváltó választása teljesítmény szerint. Ez a paraméter a berendezés céljától, a csatlakoztatott fogyasztók számától és tulajdonságaitól függ.

Paraméterek és jellemzők

Az ilyen berendezések kiválasztásakor figyelembe kell venni azokat a fő műszaki paramétereket, amelyek befolyásolják az alkalmazások körét és a költségeket. Főbb tulajdonságok:

• Névleges terhelés vagy teljesítmény: ezen kritérium alapján a transzformátor jellemzőinek összehasonlító táblázata segítségével lehet kiválasztani. A paraméter értéke más áramjellemzőket határoz meg, mivel szigorúan normalizált, és a berendezés normál működésének meghatározására szolgál a kiválasztott pontossági osztályban.
• Névleges áram. Ez a mutató azt az időtartamot határozza meg, amely alatt a készülék kritikus hőmérsékletre történő túlmelegedés nélkül képes működni. A transzformátorberendezésekben általában szilárd tartalék van a fűtési szint tekintetében, akár 18-20% -os túlterhelés esetén a működés normál üzemmódban történik.
• Feszültség.A mutató fontos a tekercsszigetelés minősége szempontjából, biztosítja a berendezés zavartalan működését.
• Hiba. Ez a jelenség a mágneses fluxus hatására következik be, a hibaarány a primer és szekunder áram pontos adatai közötti különbség. A transzformátor magjában a mágneses fluxus növekedése hozzájárul a hiba arányos növekedéséhez.
• Az átalakítási arány, amely az áram aránya az elsődleges és a szekunder körben. Az együttható valós értéke annyiban tér el a névleges értéktől, ami megegyezik az energiaátalakítás során bekövetkező veszteségek mértékével.
• A korlátozó multiplicitás, a primer áramhoz viszonyítva valós formában a névleges értékhez viszonyítva.
• A szekunder típusú tekercs meneteiben fellépő áram sokasága.

Az áramváltó legfontosabb adatait az egyenértékű áramkör határozza meg: lehetővé teszi a berendezés jellemzőinek tanulmányozását különböző üzemmódokban, az üresjárattól a teljes terhelésig.

A fő mutatók a készülék testén speciális jelölés formájában vannak feltüntetve. Tartalmazhat továbbá adatokat a berendezések emelési és felszerelési módjáról, figyelmeztető információkat a szekunder fordulatoknál megnövekedett feszültségről (350 Volt felett), valamint a földelőbetét jelenlétéről szóló információkat. Az energiaátalakító jelölése matrica vagy festékkel történik.

Lehetséges meghibásodások

Mint minden más berendezés, a transzformátorok is időről időre meghibásodnak, és szakképzett szervizt igényelnek diagnosztikával. Az eszköz ellenőrzése előtt tudnia kell, hogy mik a meghibásodások, milyen jelek felelnek meg nekik:

• Egyenetlen zaj a házon belül, recseg.Ez a jelenség általában a földelő elem megszakadását, a tekercsfordulatokból eredő átfedést a házon vagy a mágneses áramkörhöz használt lapok préselési képességének gyengülését jelzi.
• Túl meleg a ház, áramerősség növekedés a fogyasztási oldalon. A problémát a kopás vagy a szigetelőréteg mechanikai sérülése miatti tekercszárlat, rövidzárlatból eredő gyakori túlterhelés okozhatja.
• Repedések a szigetelőkön, csúszó kisülések. Akkor jelennek meg, ha a működés megkezdése előtt nem azonosítottak gyártási hibát, idegen tárgyak öntöttek be és átfedés van a különböző értékű fázisok bevitele között.
• Olajkibocsátás, amely során a kipufogószerkezet membránja tönkremegy. A problémát a szigetelés kopása, az olajszint csökkenése, a feszültségesések vagy a túláramok megjelenése miatti felületi rövidzár magyarázza átmenő típusú rövidzárlat esetén.
• Olajszivárog a tömítésekből vagy a transzformátor csapokból. A fő okok a csomópontok rossz minőségű hegesztése, a rossz tömítés, a tömítések vagy a nem átlapolt szelepdugók tönkremenetele.
• A gázvédő relé bekapcsolása. Ez a jelenség akkor fordul elő, amikor az olaj lebomlik, ami tekercselési rövidzárlat, szakadás, a kapcsolókészülék érintkezőinek kiégése vagy a transzformátorház rövidzárlata miatt következik be.
• A gázvédő relé kikapcsolása. A problémát az olajos folyadék aktív bomlása okozza a felületzáródás, a belső vagy külső rész túlfeszültsége, vagy az úgynevezett "acéltűz" következtében.
• Kioldott differenciálvédelem. Ez a hiba akkor jelentkezik, ha meghibásodik a bemeneti ház, ha átfedés van a fázisok között, vagy más esetekben.

Az eszköz funkcionalitásának maximalizálása érdekében rendszeresen ellenőrizni kell hőkamerával: a berendezés lehetővé teszi az érintkezők minőségének és az üzemi hőmérséklet csökkenésének diagnosztizálását. Az ellenőrzés során a szakemberek a következő manipulációkat hajtják végre:

• 1. Feszültség és áram mérése.
  2. A terhelés ellenőrzése külső forrás segítségével.
  3. A paraméterek meghatározása a munkasémában.
  4. Transzformációs arány számítása, mutatók összehasonlítása, elemzése.

A transzformátor számítása

Ennek az eszköznek a működési elvét a képlet határozza meg U1/U2=n1/n2, amelynek elemeit a következőképpen dekódoljuk:

• U1 és U2 a primer és szekunder fordulat feszültsége.
• n1 és n2 - számuk az elsődleges és a szekunder típusok tekercsén.

A mag keresztmetszeti területének meghatározásához egy másik képletet használnak: S=1,15*√P, amelyben a teljesítményt wattban, a területet pedig négyzetcentiméterben mérik. Ha a berendezésben használt mag W betű alakú, akkor a keresztmetszeti indexet a középső rúdra kell kiszámítani. Az elsődleges szint tekercsének fordulatainak meghatározásakor a képletet használják n=50*U1/S, míg az 50-es komponens nem változtathatatlan, az elektromágneses interferencia előfordulásának elkerülése érdekében végzett számításoknál javasolt helyette a 60-as értéket beállítani. d=0,8*√I, amelyben d a vezeték keresztmetszete, I pedig az áramerősség mutatója; a kábel átmérőjének kiszámítására szolgál.

A számítások során kapott számokat kerek értékekre igazítják (például a 37,5 W-os becsült teljesítményt 40-re kerekítik). A kerekítés csak felfelé megengedett.Mindezek a képletek a 220 V-os hálózatban működő transzformátorok kiválasztására szolgálnak; a nagyfrekvenciás vonalak építésekor más paramétereket és számítási módszereket alkalmaznak.

Hasonló cikkek: