Transformatoren spielen in der Elektrotechnik eine bedeutende Rolle, da sie die Funktionen Transformieren, Trennen, Messen und Schützen erfüllen. Eine der häufigsten Aufgaben derartiger Geräte ist die Regelung einzelner Stromparameter. Insbesondere Spannungswandler (VT) wandeln die Leistung des primären Stromnetzes auf aus Verbrauchersicht optimale Werte um.
Gesamtkonzeption der Ausstattung
Die technische Basis des Transformators bildet eine elektromagnetische Füllung, die die Funktionsabläufe des Gerätes bereitstellt. Die Abmessungen der Geräte können je nach Anforderung an die Strombelastung im Stromkreis variieren. In einem typischen Design verfügt der Transformator über Stromeingangs- und -ausgangsgeräte, und die Hauptarbeitselemente führen Spannungswandlungsaufgaben aus. Eine Reihe von Isolatoren, Sicherungen und eine Relaisschutzvorrichtung sind dafür verantwortlich, die Zuverlässigkeit und Sicherheit technologischer Prozesse zu gewährleisten. Im Design eines modernen NiederspannungstransformatorsSensoren zur Aufzeichnung einzelner Betriebsparameter sind ebenfalls vorgesehen, deren Anzeigen an das Bedienfeld gesendet werden und die Grundlage für Befehle an die Regulierungsbehörden werden. Der Betrieb elektrischer Komponenten an sich erfordert eine Stromversorgung, daher werden Konverter in einigen Modifikationen durch autonome Stromquellen ergänzt - Generatoren, Akkumulatoren oder Batterien.
Transformatorkerne
Die wichtigsten Arbeitselemente von VT sind die sogenannten Kerne (Magnetkerne) und Wicklungen. Die ersten sind von zwei Arten - Stange und Rüstung. Für die meisten Niederfrequenztransformatoren bis 50 Hz werden Stabkerne verwendet. Bei der Herstellung des Magnetkreises werden spezielle Metalle verwendet, deren Eigenschaften die Arbeitseigenschaften der Struktur bestimmen, beispielsweise die Leistung und Größe des Leerlaufstroms. Der Kern eines Spannungswandlers besteht aus dünnen Legierungsblechen, die zwischen Lack- und Oxidschichten isoliert sind. Der Grad des Einflusses der Wirbelströme des Magnetkreises hängt von der Qualität dieser Isolierung ab. Es gibt auch eine besondere Art von Satzkernen, die Strukturen mit beliebigem Querschnitt bilden, die jedoch einer quadratischen Form nahe kommen. Mit dieser Konfiguration können Sie universelle Magnetkreise erstellen, die jedoch auch Schwächen aufweisen. Daher ist ein festes Anziehen von metallischen Kunststoffen erforderlich, da kleinste Lücken den Füllfaktor des Spulenarbeitsbereichs verringern.
Spannungswandlerwicklungen
Normalerweise werden zwei Wicklungen verwendet - primär und sekundär. Sie sind sowohl voneinander als auch vom Kern isoliert. Die erste Wicklungsebene zeichnet sich durch eine große Anzahl von Windungen aus, die mit einem dünnen Draht hergestellt werden. Dadurch kann es Hochspannungsnetze (bis zu 6000–10.000 V) bedienen, die für grundlegende Umwandlungsanforderungen erforderlich sind. Die Sekundärwicklung ist für die parallele Versorgung von Messgeräten, Relaisgeräten und anderen elektrischen Hilfsgeräten ausgelegt. Beim Anschluss der Wicklung von Spannungswandlern sind die Kennzeichnungen an den Ausgangsklemmen zu beachten. Beispielsweise werden Leistungsrichtungsrelais, Multimeter, Amperemeter, Wattmeter und verschiedene Messgeräte über den Anfang der Primärwicklung (Bezeichnung A), die Endleitung (X), den Anfang der Sekundärwicklung (a) und ihre angeschlossen Ende (x). Es kann auch eine Zusatzwicklung mit speziellen Präfixen in der Bezeichnung verwendet werden.
Montagezubehör und Erdungseinrichtungen
Die Liste der zusätzlichen Elemente und Funktionseinrichtungen kann je nach Typ und Eigenschaften des Transformators variieren. Beispielsweise werden Ölbauten mit einer Primärspannungsanzeige von bis zu 10 kV oder mehr mit Armaturen zum Einfüllen, Ablassen und Probenehmen von technischen Schmiermitteln versehen. Für Öl ist auch ein Tank mit Düsen und Reglern vorgesehen, die die reibungslose Flüssigkeitszufuhr zu den Zielbereichen steuern. Typische Einbausätze umfassen meistens H alterungen mit Schrauben, Zapfen, Relaiskomponenten, elektrische Kartondichtungen, Flanschelemente usw. Also für die ErdungTransformatoren mit einer Spannung an der Primärwicklung bis 660 V sind mit Klemmen mit Gewindebefestigung von Bolzen, Stehbolzen und Schrauben der Größe M6 versehen. Wenn die Spannungsanzeige höher als 660 V ist, muss der Erdungsanschluss Hardwareanschlüsse im Format mindestens M8 haben.
Das Funktionsprinzip von TH
Die Hauptfunktionen und Prozesse der elektromagnetischen Induktion werden von einem Komplex ausgeführt, der einen Metallkern mit einem Satz Transformatorplatten, Primär- und Sekundärwicklungen umfasst. Die Qualität des Geräts hängt von der Genauigkeit der grundlegenden Berechnung der Amplitude und des Winkels des Stroms ab. Für die Transformation in ein elektromagnetisches Feld ist die gegenseitige Induktion zwischen mehreren Wicklungen verantwortlich. Der Wechselstrom in einem 220-V-Spannungswandler ändert sich ständig und fließt durch eine einzelne Wicklung. Nach dem Faradayschen Gesetz wird einmal pro Sekunde eine elektromotorische Kraft induziert. In einem geschlossenen Wicklungssystem fließt der Standardstrom durch den Stromkreis und in der Nähe des Metallkerns. Je geringer die Belastung der Sekundärwicklung des Transformators ist, desto näher liegt der tatsächliche Umrechnungsfaktor am Nennwert. Arbeiten mit dem Anschluss der Sekundärwicklung an Messgeräte hängen besonders vom Wandlungsgrad ab, da kleinste Lastschwankungen die Genauigkeit der in den Instrumentenkreis eingegebenen Messungen beeinträchtigen.
Typen von Transformatoren
Heute sind folgende TN-Typen am häufigsten:
- Kaskadentransformator - ein Gerät, bei dem die Primärwicklung in mehrere aufeinanderfolgende Abschnitte unterteilt ist und Ausgleichs- und Verbindungswicklungen für die Energieübertragung zwischen ihnen verantwortlich sind.
- Geerdeter Spannungswandler - einphasige Konstruktionen, bei denen ein Ende der Primärwicklung fest geerdet ist. Es können auch dreiphasige Spannungswandler mit geerdetem Neutralleiter von der Primärwicklung sein.
- Ungeerdeter VT - ein Gerät mit vollständiger Wicklungsisolierung mit angrenzenden Armaturen.
- Zweiwicklungs-SpW - Transformatoren mit einer Sekundärwicklung.
- Dreiwicklungswandler sind Transformatoren, die neben der Primärwicklung auch eine Haupt- und zusätzliche Sekundärwicklungen haben.
- Kapazitive VT - Designs, die durch das Vorhandensein von kapazitiven Trennelementen gekennzeichnet sind.
Merkmale elektronischer Spannungswandler
Gemäß den wichtigsten metrologischen Indikatoren unterscheidet sich diese Art von Transformatoren kaum von elektrischen Geräten. Dies liegt daran, dass in beiden Fällen der traditionelle Conversion-Kanal genutzt wird. Die Hauptmerkmale elektronischer Transformatoren sind das Fehlen einer Hochspannungsisolierung, was letztendlich zu einem höheren technischen und wirtschaftlichen Effekt des Betriebs der Geräte beiträgt. In Hochspannungsnetzen mit einer Primärspannung eines Spannungswandlers bis 660 V wird der Umrichter galvanisch mit dem zentralen Netz verbunden. Informationen über den gemessenen Strom werden wie bei einem Analog-Digital-Wandler mit optischem Ausgang auf hohem Potential übertragen. JedochDie Abmessungen und das Gewicht elektronischer Modelle sind so gering, dass sie es ermöglichen, Transformatoreinheiten in der Infrastruktur von Hochspannungskabelbussen auch ohne Anschluss zusätzlicher Isolatoren und Befestigungsmaterial zu installieren.
Transformatorspezifikationen
Der wichtigste technische und betriebliche Wert ist das Spannungspotential. An der Primärwicklung können 100 kV erreicht werden, dies gilt jedoch größtenteils für große Industriestationen mit mehreren Umrichtermodulen. An der Primärwicklung werden in der Regel nicht mehr als 10 kV abgestützt. Ein Spannungswandler für einphasige Netze mit geerdetem Neutralleiter arbeitet überhaupt mit 100 V. Was die Sekundärwicklung betrifft, so betragen die Nennspannungsanzeigen im Durchschnitt 24-45 V. An diesen Stromkreisen werden wiederum Niedrigenergiezähler bedient, die keine hohe Leistungslast erfordern. Allerdings haben Sekundärwicklungen in Drehstromnetzen teilweise hohe Potentiale von über 100 V. Bei der Beurteilung der Eigenschaften eines Transformators ist es auch wichtig, die Genauigkeitsklasse zu berücksichtigen - dies sind Werte von 0, 1 bis 3, die den Grad der Abweichung bei der Umwandlung von elektrischen Zielindikatoren bestimmen.
Ferresonanzeffekt
Elektromagnetische Geräte sind oft verschiedenen Arten von negativen Einflüssen und Schäden ausgesetzt, die mit Verletzungen der Isolierung verbunden sind. Einer der häufigsten Prozesse zur Zerstörung von Wicklungen ist die Ferroresonanzstörung. Es verursacht mechanische Schäden und Überhitzung. Wicklungen. Der Hauptgrund für dieses Phänomen wird als Nichtlinearität der Induktivität bezeichnet, die in Situationen einer instabilen Reaktion des Magnetkreises auf das umgebende Magnetfeld auftritt. Um den Spannungswandler vor ferroresonanten Effekten zu schützen, sind externe Maßnahmen möglich, einschließlich des Einbaus zusätzlicher Kapazitäten und Widerstände in das gesch altete Gerät. In elektronischen Systemen kann die Möglichkeit einer induktiven Nichtlinearität auch minimiert werden, indem Absch altsequenzen für Geräte programmiert werden.
Gerätenutzung
Für den Betrieb von transformatorischen Geräten, die Spannungen wandeln, gelten die Regeln für die Anwendung der Elektrotechnik. Unter Berücksichtigung der optimalen Betriebswerte führen Spezialisten Umspannwerke in die Versorgungsinfrastruktur der Zielanlage ein. Die Hauptfunktionen der Systeme ermöglichen die Versorgung von Gebäuden und Unternehmen mit leistungsstarken Kraftwerken, und die Sekundärspannung des Transformators bis zu 100 V steuert die Last für weniger anspruchsvolle Verbraucher wie Zähler und Messgeräte. Abhängig von den technischen und baulichen Parametern kann HP in der Industrie, im Baugewerbe und in Haush alten eingesetzt werden. In jedem Fall sorgen die Transformatoren für die Steuerung der elektrischen Leistung, indem sie die Eingangsleistungsnennwerte an die Nennanforderungen des jeweiligen Standorts anpassen.
Schlussfolgerung
Elektromagnetische Transformatoren bieten eine ziemlich alte, aber bis heute nachgefragte Leistungdas Prinzip der Leistungsregelung in elektrischen Sch altungen. Die Ver alterung dieser Ausrüstung hängt sowohl mit dem Design der Ausrüstung als auch mit ihrer Funktionalität zusammen. Dies hindert jedoch nicht den Einsatz von Strom- und Spannungswandlern für kritische Power-Management-Aufgaben in großen Unternehmen. Außerdem kann nicht gesagt werden, dass Konverter dieser Art überhaupt keinen Verbesserungen unterliegen. Obwohl die grundlegenden Funktionsprinzipien und sogar die technische Umsetzung insgesamt gleich bleiben, arbeiten Ingenieure in letzter Zeit aktiv an Schutz- und Steuerungssystemen. Dadurch wird die Sicherheit, Zuverlässigkeit und Genauigkeit der Transformatoren beeinträchtigt.
