Transformatörler, elektrik mühendisliğinde dönüşüm, izolasyon, ölçüm ve koruma işlevlerini yerine getirerek önemli bir rol oynar. Bu tür cihazların en yaygın görevlerinden biri, bireysel akım parametrelerinin düzenlenmesidir. Özellikle gerilim trafoları (VT), birincil güç şebekesinin performansını tüketicilerin bakış açısından optimum değerlere dönüştürür.
Ekipmanın genel tasarımı
Transformatörün teknik temelini, cihazın fonksiyonel işlemlerini sağlayan elektromanyetik bir dolgu oluşturmaktadır. Ekipmanın boyutları, devredeki güç yükü gereksinimlerine bağlı olarak değişebilir. Tipik bir tasarımda, transformatörün akım giriş ve çıkış cihazları vardır ve ana çalışma elemanları voltaj dönüştürme görevlerini yerine getirir. Teknolojik süreçlerin güvenilirliğini ve güvenliğini sağlamaktan bir dizi izolatör, sigorta ve bir röle koruma cihazı sorumludur. Modern bir alçak gerilim transformatörünün tasarımındagöstergeleri kontrol paneline gönderilen ve düzenleyici makamlara verilen komutların temeli haline gelen bireysel çalışma parametrelerini kaydetmek için sensörler de sağlanmıştır. Elektrikli bileşenlerin kendi içinde çalışması güç kaynağı gerektirir, bu nedenle bazı modifikasyonlarda dönüştürücüler otonom güç kaynaklarıyla desteklenir - jeneratörler, akümülatörler veya piller.
Transformatör Çekirdekleri
VT'nin temel çalışma öğeleri, çekirdekler (manyetik çekirdekler) ve sargılardır. İlki iki tiptir - çubuk ve zırh. 50 Hz'e kadar olan çoğu düşük frekanslı transformatör için çubuk çekirdekler kullanılır. Manyetik devrenin imalatında, özellikleri yapının çalışma özelliklerini, örneğin yüksüz akımın performansını ve büyüklüğünü belirleyen özel metaller kullanılır. Bir voltaj transformatörünün çekirdeği, vernik ve oksit katmanları arasında yalıtılmış ince alaşım tabakalarından oluşur. Manyetik devrenin girdap akımlarının etki derecesi, bu yalıtımın kalitesine bağlı olacaktır. Ayrıca, rastgele kesitli yapılar oluşturan, ancak kare şekline yakın özel bir tür dizgi göbekleri de vardır. Bu konfigürasyon, evrensel manyetik devreler oluşturmanıza izin verir, ancak aynı zamanda zayıf yönleri de vardır. Bu nedenle, en küçük boşluklar bobin çalışma alanının doldurma faktörünü az alttığı için metal plastiklerin sıkı bir şekilde sıkıştırılmasına ihtiyaç vardır.
Gerilim trafosu sargıları
Genellikle iki sargı kullanılır - birincil ve ikincil. Hem birbirlerinden hem de çekirdekten izole edilirler. İlk sarım seviyesi, ince bir tel ile yapılan çok sayıda dönüş ile ayırt edilir. Bu, temel dönüşüm ihtiyaçları için gerekli olan yüksek voltajlı şebekelere (6000-10.000 V'a kadar) hizmet etmesini sağlar. Sekonder sargı, ölçüm cihazlarının, röle cihazlarının ve diğer yardımcı elektrikli ekipmanların paralel beslenmesi için tasarlanmıştır. Gerilim trafolarının sargılarını bağlarken, çıkış terminallerindeki işaretleri dikkate almak önemlidir. Örneğin, güç yön röleleri, multimetreler, ampermetreler, wattmetreler ve çeşitli sayaçlar, bobinlere birincil sargının başlangıcı (belirleme A), bitiş çizgisi (X), sekonder sargının başlangıcı (a) ve bunun üzerinden bobinlere bağlanır. sonu (x). Tanımda özel öneklere sahip ek bir sargı da kullanılabilir.
Montaj tertibatları ve topraklama tesisleri
Ek elemanların ve işlevsel cihazların listesi, transformatörün tipine ve özelliklerine bağlı olarak değişebilir. Örneğin, birincil voltaj göstergesi 10 kV veya daha fazla olan yağ yapılarına, teknik yağlayıcıların doldurulması, boş altılması ve örneklenmesi için bağlantı parçaları sağlanır. Yağ için, sıvının hedef bölgelere düzgün bir şekilde beslenmesini kontrol eden nozullar ve regülatörler içeren bir tank da sağlanır. Tipik montaj kitleri genellikle cıvatalı braketler, tıkaçlar, röle bileşenleri, elektrikli karton contalar, flanş elemanları vb. içerir. Topraklamaya gelince, o zaman660 V'a kadar birincil sargıda gerilime sahip transformatörler, M6 boyutunda cıvataların, saplamaların ve vidaların dişli sabitlenmesine sahip kelepçelerle sağlanır. Voltaj göstergesi 660 V'tan yüksekse, topraklama tertibatının M8'den az olmayan biçimde donanım bağlantılarına sahip olması gerekir.
TH'nin çalışma prensibi
Elektromanyetik indüksiyonun ana işlevleri ve süreçleri, bir dizi transformatör plakası, birincil ve ikincil sargılar içeren bir metal çekirdek içeren bir kompleks tarafından gerçekleştirilir. Cihazın kalitesi, genliğin temel hesaplamasının ve akımın açısının doğruluğuna bağlı olacaktır. Bir elektromanyetik alandaki dönüşümden birkaç sargı arasındaki karşılıklı indüksiyon sorumludur. 220 V gerilim trafosundaki alternatif akım, tek bir sargıdan geçerek sürekli değişiyor. Faraday yasasına göre, saniyede bir elektromotor kuvveti indüklenir. Kapalı bir sargı sisteminde, varsayılan akım devreden geçecek ve metal çekirdeğe yakın olacaktır. Transformatörün sekonder sargısındaki yük ne kadar düşükse, gerçek dönüşüm faktörü nominal değere o kadar yakın olur. Sekonder sargının ölçüm cihazlarına bağlanmasıyla çalışmak, özellikle en küçük yük dalgalanmaları cihaz devresine girilen ölçümlerin doğruluğunu etkileyeceğinden dönüştürme derecesine bağlı olacaktır.
Transformatör çeşitleri
Bugün, aşağıdaki TN türleri en yaygın olanıdır:
- Kaskad transformatör - birincil sargının birbirini takip eden birkaç bölüme ayrıldığı ve aralarında güç aktarımından eşitleyici ve bağlantı sargılarının sorumlu olduğu bir cihaz.
- Topraklanmış VT - birincil sargının bir ucunun sıkıca topraklandığı tek fazlı tasarımlar. Ayrıca, birincil sargıdan topraklanmış bir nötre sahip üç fazlı voltaj transformatörleri de olabilir.
- Unearthed VT - bitişik bağlantı parçaları ile tam sargı yalıtımına sahip bir cihaz.
- İki sargılı VT - bir ikincil sargılı transformatörler.
- Üç sargılı VT'ler, birincil sargıya ek olarak bir ana ve ek ikincil sargıya sahip olan transformatörlerdir.
- Kapasitif VT - kapasitif ayırıcıların varlığı ile karakterize edilen tasarımlar.
Elektronik VT'lerin özellikleri
Ana metrolojik göstergelere göre, bu tip transformatörler elektrikli cihazlardan çok az farklıdır. Bunun nedeni, her iki durumda da geleneksel dönüştürme kanalının kullanılmasıdır. Elektronik transformatörlerin temel özellikleri, sonuçta ekipmanın çalışmasından daha yüksek teknik ve ekonomik etkiye katkıda bulunan yüksek voltaj yalıtımının olmamasıdır. 660 V'a kadar bir voltaj transformatörünün birincil voltajına sahip yüksek voltajlı şebekelerde, dönüştürücü merkezi ağa galvanik bir şekilde bağlanır. Ölçülen akımla ilgili bilgiler, optik çıkışlı bir analogdan dijitale dönüştürücüde olduğu gibi yüksek bir potansiyelde iletilir. Yine deelektronik modellerin boyutları ve ağırlığı o kadar küçüktür ki, ek yalıtkanlar ve montaj donanımı bağlamadan bile yüksek voltajlı kablolu otobüslerin altyapısına trafo üniteleri kurmayı mümkün kılar.
Transformatör Özellikleri
Ana teknik ve operasyonel değer voltaj potansiyelidir. Birincil sargıda 100 kV'a ulaşabilir, ancak çoğunlukla bu, birkaç dönüştürme modülü içeren büyük boyutlu endüstriyel istasyonlar için geçerlidir. Kural olarak, birincil sargıda en fazla 10 kV desteklenir. Nötr topraklanmış tek fazlı şebekeler için bir gerilim trafosu hiç 100 V'ta çalışır Sekonder sargıya gelince, nominal voltaj göstergeleri ortalama 24-45 V'tur. Yine yüksek güç yükü gerektirmeyen bu devrelerde düşük enerji ölçüm cihazlarının bakımı yapılmaktadır. Bununla birlikte, ikincil sargılar bazen üç fazlı ağlarda 100 V'tan daha yüksek potansiyellere sahiptir. Ayrıca, bir transformatörün özelliklerini değerlendirirken, doğruluk sınıfını dikkate almak önemlidir - bunlar, hedef elektrik göstergelerinin dönüştürülmesindeki sapma derecesini belirleyen 0, 1 ila 3 arasındaki değerlerdir.
Ferrorezonans etkisi
Elektromanyetik cihazlar genellikle çeşitli olumsuz etkilere ve yalıtımdaki ihlallerle bağlantılı hasarlara maruz kalır. En yaygın sargı imha süreçlerinden biri, ferrorezonans bozukluğudur. Mekanik hasara ve aşırı ısınmaya neden olur.sargılar. Bu fenomenin ana nedeni, manyetik devrenin çevreleyen manyetik alana kararsız tepkisi durumunda ortaya çıkan endüktansın doğrusal olmaması olarak adlandırılır. Gerilim transformatörünü ferrorezonans etkilerinden korumak için, anahtarlanmış cihaza ek kapasitans ve dirençlerin dahil edilmesi dahil olmak üzere harici önlemler mümkündür. Elektronik sistemlerde, endüktif doğrusal olmama olasılığı, ekipman kapatma dizileri programlanarak da en aza indirilebilir.
Ekipman kullanımı
Gerilimi dönüştüren trafo cihazlarının çalışması, elektrik mühendisliği kullanım kurallarına tabidir. Optimum işletme değerlerini dikkate alan uzmanlar, hedef tesisin tedarik altyapısına trafo merkezlerini tanıtıyor. Sistemlerin ana işlevleri, güçlü santrallere sahip binalara ve işletmelere hizmet vermeye izin verir ve trafonun 100 V'a kadar olan sekonder gerilimi, sayaçlar ve metrolojik cihazlar gibi daha az talepkar tüketiciler için yükü kontrol eder. HP, teknik ve yapısal parametrelere bağlı olarak endüstride, inşaat endüstrisinde ve evlerde kullanılabilir. Her durumda, transformatörler, belirli sitenin nominal gereksinimlerine uyacak şekilde giriş güç oranlarını ayarlayarak elektrik gücü kontrolü sağlar.
Sonuç
Elektromanyetik transformatörler oldukça eski, ancak bu güne kadar talep görüyorelektrik devrelerinde güç düzenleme ilkesi. Bu ekipmanın eskimesi, hem ekipmanın tasarımı hem de işlevselliği ile ilişkilidir. Yine de bu, büyük işletmelerde kritik güç yönetimi görevleri için akım ve gerilim trafolarının kullanılmasını engellemez. Ayrıca, bu tür dönüştürücülerin hiçbir şekilde iyileştirmelere tabi olmadığı söylenemez. Temel çalışma prensipleri ve hatta bir bütün olarak teknik uygulama aynı kalsa da, mühendisler son zamanlarda koruma ve kontrol sistemleri üzerinde aktif olarak çalışıyorlar. Sonuç olarak bu, transformatörlerin güvenliğini, güvenilirliğini ve doğruluğunu etkiler.
