Трансформатор напряжения принцип действия. Трансформаторы напряжения: устройство, принцип действия и виды

Что такое трансформатор напряжения и как он работает. Какие бывают виды трансформаторов напряжения. Как выбрать трансформатор напряжения. Чем отличаются трансформаторы напряжения от трансформаторов тока.

Назначение и принцип работы трансформатора напряжения

Трансформатор напряжения — это электромагнитное устройство, предназначенное для преобразования высокого напряжения в низкое или наоборот. Основные функции трансформатора напряжения:

• Понижение или повышение напряжения
• Гальваническая развязка цепей
• Измерение высокого напряжения
• Питание цепей релейной защиты и автоматики

Принцип действия трансформатора напряжения основан на явлении электромагнитной индукции. При подаче переменного напряжения на первичную обмотку в магнитопроводе возникает переменный магнитный поток. Этот поток индуцирует ЭДС во вторичной обмотке.

Устройство трансформатора напряжения

Основные элементы конструкции трансформатора напряжения:

• Магнитопровод — сердечник из электротехнической стали
• Первичная обмотка — подключается к сети высокого напряжения
• Вторичная обмотка — к ней подключаются измерительные приборы
• Изоляция между обмотками
• Бак с трансформаторным маслом (для масляных ТН)
• Вводы первичной и вторичной обмоток

Количество витков в первичной обмотке значительно больше, чем во вторичной. Это позволяет понижать высокое напряжение до уровня, безопасного для измерительных приборов.

Виды трансформаторов напряжения

Трансформаторы напряжения классифицируют по нескольким признакам:

По числу фаз:

• Однофазные
• Трехфазные

По типу изоляции:

• Масляные
• Сухие (с литой изоляцией)

По способу охлаждения:

• С естественным масляным охлаждением
• С воздушным охлаждением

По конструкции магнитопровода:

• Стержневые
• Броневые
• Тороидальные

Выбор конкретного типа трансформатора напряжения зависит от условий эксплуатации и требований к точности измерений.

Особенности измерительных трансформаторов напряжения

Измерительные трансформаторы напряжения имеют ряд особенностей:

• Высокая точность преобразования напряжения
• Малые потери в магнитопроводе
• Стабильный коэффициент трансформации
• Возможность длительной работы в режиме холостого хода

Класс точности измерительных ТН может составлять 0,2; 0,5; 1,0 или 3,0. Чем меньше число, тем выше точность.

Как выбрать трансформатор напряжения

При выборе трансформатора напряжения учитывают следующие параметры:

• Номинальное напряжение первичной обмотки
• Номинальное напряжение вторичной обмотки
• Номинальная мощность
• Класс точности
• Климатическое исполнение
• Способ установки (внутренняя/наружная)

Важно также учитывать условия эксплуатации и возможные перегрузки. Рекомендуется выбирать трансформатор с запасом по мощности.

Отличия трансформаторов напряжения от трансформаторов тока

Основные отличия трансформаторов напряжения (ТН) от трансформаторов тока (ТТ):

• ТН преобразуют напряжение, а ТТ — ток
• Первичная обмотка ТН имеет больше витков, чем вторичная, у ТТ — наоборот
• ТН могут работать в режиме холостого хода, ТТ — нет
• ТН включаются параллельно нагрузке, ТТ — последовательно
• Вторичная цепь ТН размыкается при отключении нагрузки, ТТ — замыкается

Понимание этих отличий важно для правильной эксплуатации измерительных трансформаторов.

Применение трансформаторов напряжения

Трансформаторы напряжения широко применяются в электроэнергетике:

• На электрических подстанциях для измерения высокого напряжения
• В системах релейной защиты и автоматики
• Для питания цепей учета электроэнергии
• В лабораторных исследованиях и испытаниях
• В бытовой электронике для питания низковольтных устройств

Благодаря своей универсальности, трансформаторы напряжения стали неотъемлемой частью современных электрических сетей.

Техническое обслуживание трансформаторов напряжения

Для обеспечения надежной работы трансформаторов напряжения необходимо регулярное техническое обслуживание:

• Проверка уровня и качества трансформаторного масла (для масляных ТН)
• Контроль состояния изоляции обмоток
• Проверка контактных соединений
• Очистка внешних поверхностей от загрязнений
• Измерение сопротивления обмоток постоянному току

Периодичность и объем работ по техобслуживанию определяются нормативными документами и рекомендациями производителя.

Устройство и принцип действия / Справка / Energoboard

Трансформаторы напряжения типа НКФ – 110.

Масляный трансформатор напряжения типа НКФ-110 кВ в фарфоровом кожухе выпускается для наружной установки. Он состоит из двух каскадов, выполненных на одном общем магнитопроводе. Обмотка высшего напряжения (ВН) разделена на две одинаковые последовательно соединенные секции, представляющие собой первый и второй каскад. Магнитопровод соединен с серединой обмотки ВН и находится под напряжением, равным половине рабочего напряжения. Благодаря этому изоляция обмотки ВН каждого каскада может быть выполнена на половину рабочего напряжения, что существенно уменьшает размеры и массу ТН по сравнению с ТН обычного (не каскадного) исполнения.

Активная часть трансформатора напряжения размещена внутри фарфоровой покрышки, соединенной болтами внизу с плитой стальной подставки сварной конструкции, а вверху – с маслорасширителем.

Соединения фарфора покрышки со сталью плиты и расширителя выполнены через уплотняющие прокладки из маслоупорной резины. Покрышка и половина расширителя заполнены трансформаторным маслом.

При установке ТН крепится к опорной конструкции болтами, пропускаемыми через монтажные отверстия в раме подставки.

Расширитель предназначен для компенсации температурных изменений объема масла трансформатора напряжения. В ТН НКФ-110 кВ расширителем является верхняя часть фарфоровой покрышки. Расширитель трансформатора напряжения имеет указатель уровня масла.

Воздухоосушитель – это влагопоглощающий фильтр, предотвращающий свободный доступ воздуха в трансформаторе напряжения. Верхняя часть стеклянного цилиндра воздухоосушителя заполнена силикагелем – индикатором, который при насыщении влагой меняет свою окраску.

Через масловыпускной патрубок цоколя производится слив и отбор проб масла.

Трансформаторы напряжения типа ЗНОМ-35, НОМ-35.

Конструкция трансформаторов напряжения типа ЗНОМ-35, НОМ-35 аналогична НКФ-110. Выводные концы НН трансформаторов типа ЗНОМ-35, НОМ-35 выведены на доски зажимов, расположенные в коробках, на боковых стенках бака и закрыты козырьком.

ТН типов ЗНОМ-35-66, НОМ-35-66 имеют маслорасширители, установленные на вводах ВН. Эти трансформаторы герметичны, т. е. «дыхания» не имеют. У трансформаторов напряжения остальных типов маслорасширитель отсутствует, уровень масла у них находится ниже крышки на 20 – 30 мм.

Трансформаторы напряжения типа НТМИ-6.

Масляный трансформатор напряжения для внутренней установки выпускается для использования в сети с изолированной нейтралью. Имеет две вторичные обмотки. Одна соединена в звезду с выведенным нулем, а вторая (дополнительная) – в разомкнутый треугольник (для осуществления контроля изоляции).

Трансформатор НТМИ-6 состоит из трех однофазных трансформаторов (активная часть), помещенных в один общий бак, залитый маслом. Магнитопроводы трансформаторов – однофазные, броневого типа. Обмотки слоевые, намотанные на цилиндр из электрокартона одна поверх другой. Обмотки первичного (ВН) напряжения имеют электростатический экран для защиты от перенапряжений.

На крышке трансформатора смонтированы вводы первичного и вторичного напряжения, размещена пробка для доливки трансформаторного масла. На баке трансформатора имеется пробка для взятия пробы и спуска масла, болты для заземления.

Трансформаторы типа НТМИ-6 являются понижающим и рассчитан таким образом, чтобы при номинальном первичном напряжении, напряжение основной вторичной обмотки составляло 100 В с погрешностью, соответствующей классу точности. При замыкании одной из фаз первичного напряжения на землю на дополнительной вторичной обмотке возникает напряжение 100 В ± 10 %, при котором срабатывает защита и сигнализация.

Трансформаторы напряжения типа НАМИ-10.

ТН типа НАМИ изготавливаются на номинальное напряжение первичных обмоток 6 и 10 кВ и основных вторичных обмоток 100 В.

Трансформатор обеспечивает измерение трех линейных, трехфазных напряжений и напряжений нулевой последовательности. Трансформатор НАМИ благодаря антирезонансным свойствам имеет повышенную надежность и устойчив к перемежающимся дуговым замыканиям на землю.

Трансформатор состоит из двух трехобмоточных трансформаторов, первичные обмотки одного включаются на линейное напряжение, а с другого – на фазное напряжение, размещаемых в одном блоке.

Схема соединения ТН приведена на рис. 7, она эквивалентна схеме трехфазного трансформатора / / Δ.

Напряжение на выводах аД, хД разомкнутого треугольника дополнительных вторичных обмоток не превышает 3 В при активно – индуктивной нагрузке 30 ВА и симметричном номинальном первичном фазном напряжении. Этот небаланс создается всегда имеющейся незначительной несимметрией вторичных фазных напряжений.

Напряжение на выводах аД, хД разомкнутого треугольника дополнительных вторичных обмоток – от 90 до 110 В при изменении активно – индуктивной нагрузки от 0 до 30 ВА при номинальном первичном напряжении и при металлическом замыкании одной из фаз сети на землю.

Трансформатор выдерживает однофазное металлическое замыкание на землю без ограничения длительности, а дуговые замыкания – в течении 6 часов.

Напряжение, обеспечивающее срабатывание реле, подключаемых к цепи разомкнутого треугольника, возникает только при замыканиях на землю со стороны первичной обмотки трансформатора напряжения. Выходные цепи разомкнутого треугольника, подаваемые на реле сигнализации или защиты обозначаются 3U0.

Трансформаторы напряжения типа НТМК-6(10).

Магнитопровод трансформатора типа НТМК-10 трехстержневой. На каждом стержне помещены обмотки ВН и НН одной из фаз. Схема соединения обмоток — звезда — звезда с выведенной нулевой точкой.

В трансформаторе типа НТМК-10 применена коррекция угловой погрешности, которая осуществлена путем включения последовательно с обмотками ВН компенсационных обмоток, расположенных на стержнях других фаз. На рис. 8 показана схема включения основных и компенсационных обмоток ВН. Эта схема обеспечивает коррекцию положительной угловой погрешности. Компенсационные обмотки имеют примерно в 250 раз меньше витков, чем основные обмотки ВН А—X, В—Y, С—Z. Соответственно магнитными потоками стержней фаз А, В, С в них наводятся ЭДС приблизительно в 250 раз меньше, чем в основных обмотках. Соотношение напряжений основных и компенсационных обмоток при работе трансформатора можно считать таким же.

Следует иметь в виду, что для обеспечения правильной коррекции угловой погрешности необходимо при включении трансформатора соблюдать порядок чередования фаз, указанный на обозначениях его вводов ВН. Если порядок чередования фаз не соблюдается, компенсационные обмотки будут не уменьшать, а увеличивать угловую погрешность. Так, если в схеме рис. 8 поменять местами фазы В и С, то последовательно с основной обмоткой ВН фазы А окажется включенной компенсационная обмотка фазы С, а не В, что приведет к увеличению положительной угловой погрешности трансформа напряжения.

В трансформаторе напряжения типа НТМК конструктивно не предусмотрена обмотка разомкнутого треугольника, так как он предназначен только для учета электроэнергии. Существующие схемы релейной защиты не дают возможность вести контроль изоляции сети 6-10 кВ с применением данного типа ТН.

 

• Следующая страница
• Предыдущая страница
• Содержание

10445

Закладки

справочник Устройство и принцип действия

10445

Сегодня, в 21:54

товары и услуги Контроллер Smartgen HGM6510

1048

Сегодня, в 21:54

книги Правила пользования Петербургским метрополитеном

1075

Сегодня, в 21:54

пользователи Профиль пользователя ID16528

378

Сегодня, в 21:54

товары и услуги Реле тока ДЗТ-11,РНТ-565,РНТ-566

933

Сегодня, в 21:54

пользователи Профиль пользователя ID19638

682

Сегодня, в 21:54

товары и услуги Устройство ограничения напряжения холостого хода сварочных трансформаторов СУНСТ-2У5М 380В

1447

Сегодня, в 21:54

справочник Инструкция по охране труда при работе на станции масляной мобильной СММ-1,7

2043

Сегодня, в 21:54

товары и услуги Пост кнопочный КУ-91, КУ-92, КУ-93

737

Сегодня, в 21:54

товары и услуги Реализуем пружины сжатия, пружины растяжения, кручения, тарельчатые пружины

913

Сегодня, в 21:54

публикации Новая газотурбинная ТЭЦ в Касимове выдаст в энергосистему Рязанской области более 18 МВт мощности

256147

Сегодня, в 20:44

справочник Инструкция по монтажу контактных соединений шин между собой и с выводами электротехнических устройств

77848

Сегодня, в 21:06

справочник Измерение сопротивления обмоток постоянному току

64815

Сегодня, в 21:33

публикации Выключатель элегазовый типа ВГБ-35, ВГБЭ-35, ВГБЭП-35

55285

Сегодня, в 18:27

справочник Инструкция по осмотру РП, ТП, КТП, МТП

51391

Сегодня, в 21:48

пользователи Профиль пользователя ID7667

49070

Сегодня, в 18:24

справочник Эксплуатация, хранение и транспортировка кислородных баллонов

47721

Сегодня, в 15:13

публикации Выключатели нагрузки на напряжение 6, 10 кВ

46737

Сегодня, в 19:19

справочник Методика измерения сопротивления изоляции

45146

Сегодня, в 19:24

справочник Положение об оперативно-выездной бригаде района электрических сетей

42678

Сегодня, в 13:53

Информация обновлена сегодня, в 21:53

Евгений 224 Объявления

Сергей 178 Объявлений

Владимир 111 Объявлений

522889 82 Объявления

Николай 75 Объявлений

Игорь 55 Объявлений

Анатолий 49 Объявлений

find2pm 46 Объявлений

Данилов 36 Объявлений

Михаил 31 Объявление

Информация обновлена сегодня, в 21:53

Ирина 974 Объявления

koemz@mail. ru 738 Объявлений

Евгений 695 Объявлений

Елена Владимировна 585 Объявлений

Евгений 426 Объявлений

Сергей 267 Объявлений

Дмитрий 225 Объявлений

Сергей 178 Объявлений

522889 136 Объявлений

Сергей 134 Объявления

Информация обновлена сегодня, в 21:53

Трансформатор напряжения что это – назначение и принцип действия

Содержание:

Давайте разберемся, для чего нужен трансформатор напряжения и какие функции он выполняет? Данное устройство необходимо службам, занимающимся учетом электроснабжения. Функция электросетей – выработка энергии, передача ее на большие расстояния и перераспределение электрической энергии между потребителями. Именно для этих целей существует данный прибор.

Трансформаторы промышленного типа широко используются на электроподстанциях. Более мелких размеров трансформаторы находят свое применение во многих цепях бытовых электроприборов. Такие устройства изменяют напряжение – увеличивают либо понижают его. Появления трансформатора стало возможным после того, как Майкл Фарадей открыл в 1831 году электромагнитную индукцию.

В статье информация о всех особенностях трансформаторов напряжения, описаны их технические характеристики. В качестве бонуса, в статье содержится видеоролик о трансформаторах, а также материл на данную тему.

Трансформатор напряжения.

Расшифровка аббревиатур устройств

Различаются и по способу изоляции, сухая, она же литая и масляной. У каждого свое, буквенное обозначение трансформатора. Есть на разные классы напряжения, такие как, нтми-10,  ном-10, зном-35, ном-35, нкф-110, нами-10. В предыдущем предложении, цифры означают номинальное напряжение. Начнём с самой важной буквы, которая находится в самом начале практически всех аббревиатур, это буква Н. Она как раз и означает трансформатор напряжения. Кстати говоря, его сокращённо называют просто ТН.

Следующие по списку и по важности буква это, Т и О, которые означаю количество фаз. Трехфазный и однофазный соответственно. У буквы Т есть ещё одно значение, она означает что, трансформатор трёх обмоточный. Следующие буквы, относятся к изоляции и способам охлаждения. Она может быть, литой (Л), С сухой, Естественное мысленно охлаждение, маркируется буквой М.

Следующие значения, можно отнести к дополнительным функциям. Для подключения измерительных приборов, наносится (И).  Если видим (К), следует понимать, что в трансформаторе напряжения есть дополнительная обмотка, которая уменьшает угловую погрешность или каскад. «З» – наличие заземляющего вывода. Активную часть, часто помещают в фарфоровую покрышку, поэтому присутствует символ «Ф». (У) — относится к установки в умеренно климате. Д, Е – делитель, имеет определённую ёмкость.

Расшифровка аббревиатур.

Виды и их особенности

Кроме рассмотренных выше понижающих и повышавших приборов выпускаются и другие модели:

• тяговые;
• лабораторные, в которых возможно регулировать напряжение;
• для выпрямительных установок;
• источники питания для радиоаппаратуры.

Все они относятся к одной большой группе трансформаторов – силовым. Есть еще одна разновидность такого оборудования. Это устройства, используемые для подключения к цепям высокого напряжения различных электроизмерительных приборов. Они получили название измерительных трансформаторов напряжения. Также эти приборы находят широкое применение при электросварке. Имеют отличия и в конструктивном исполнении. В зависимости от этого различают двух и многообмоточные измерительные трансформаторы тока и напряжения. Такие приборы используются для проведения измерений и питания цепей автоматики, релейной защиты. Они могут быть одно- или трехфазные с масляным или воздушным охлаждением.

Влияет на классификацию, и форма магнитопровода. Он может быть:

1. стержневой;
2. броневой;
3. тороидальный.

При этом различают два вида конструкции обмоток:

• Концентрический;
• Дисковый.

По классу точности устройства подразделяются на 4 категории:

• 0,2;
• 0,5;
• 1,0;

Еще одним параметром, влияющим на специфику применения измерительных трансформаторов тока и напряжения, является способ установки. В зависимости от него изделия бывают следующих типов:

• внутренние;
• наружные;
• для КРУ.

Виды трансформаторов.

Критерии выбора оборудования

Трансформатор напряжения состоит из двух обмоток и сердечника. Обмотки также подразделяются на первичную и вторичную. Вот тут и начинаются различия, если сравнивать трансформатор напряжения с трансформатором тока. Первичная обмотка трансформатора напряжения содержит значительно больше витков, чем вторичная.

На первичную обмотку подается напряжение, которое нам нужно измерить а к вторичной обмотке подсоединяется вольтметр. Обычно приобретая оборудование ориентируются не его основные параметры. Для трансформатора таковыми являются:

• напряжения обмоток, которые указываются на щитке;
• коэффициент трансформации;
• угловой погрешности.

Интересный материал для ознакомления: что нужно знать об устройстве силового трансформатора.

Необходимо также ориентироваться на условия эксплуатации. Поэтому самыми важными параметрами при выборе оказываются нагрузка, сфера применения и напряжение короткого замыкания трансформатора. На первом этапе необходимо убедиться в том, что мощности модели будет достаточно для того чтобы справиться не только с поставленной задачей, но и возможными перегрузками. Неплохо иметь прибор, параметры которого могут быть изменены в процессе эксплуатации.

Но ориентироваться только на эти характеристики недопустимо. Так как для эффективной работы трансформатора напряжения 110 кВ важны и его технические характеристики:

1. частота тока;
2. фазность;
3. способ установки;
4. место расположения;
5. нагрузка.

Кроме этого нужно определить подходит ли вам цена устройства, а также стоимость его дальнейшего обслуживания. Параметры выбора трансформаторов тока приведены в таблице ниже.

Таблица выбора трансформаторов тока.

Как работает

После того, как в первичной обмотке появится переменное напряжение U1, в магнитопроводе возникает переменный магнитный поток Ф, который возбуждает напряжение во вторичной обмотке U2. Это наиболее простое и краткое описание принципа работы трансформатора напряжения. Самым главным параметром трансформаторов является «коэффициент трансформации» и обозначается латинской «n».  Он вычисляется делением напряжение в первичной обмотке на напряжение во вторичной обмотке или количества витков в первой катушки на количество витков во второй катушке.

Этот коэффициент позволяет рассчитать необходимые параметры вашего трансформатора для выбранного устройства. Например, если первичная обмотка имеет 2000 витков, а вторичная -100 витков, то n=20. При напряжении сети 240 вольт, на выходе устройства должно быть 12 вольт. Так же, можно определить количество витков при заданных, входном и выходном, напряжениях.

Чем отличаются

По определению эти устройства предназначены для работы с разными электрическими величинами, как основными и соответственно, схемы включения будут различными. Например, трансформатор тока питается от источника тока и не работает, даже может выйти из строя, если его обмотки не нагружены и через них не идет электрический ток. Трансформатор напряжения питаются от источников напряжения и, наоборот, не может долго работать в режиме с большими токовыми нагрузками.

Измерительные трансформаторы

При эксплуатации оборудования с высокими рабочими напряжениями и большими токами потребления встает вопрос их измерения и контроля. Здесь на помощь приходят измерительные трансформаторы. Они обеспечивают гальваническую развязку измерительного оборудования от цепей с повышенной опасностью и снижение измеряемой величины до уровня, необходимого для замеров.

Прежде чем покупать трансформатор напряжение, нужно проанализировать все требования, выдвигаемые к устройству.  Необходимо учитывать не только рабочие напряжения, но и токи нагрузки при использовании трансформатора в различных приборах.

Трансформаторы напряжения можно изготовить самому, но если вам нужен простой бытовой трансформатор с напряжением на 220 вольт и понижением до 12 вольт, то лучше его приобрести. Сколько стоят трансформаторы напряжения можно узнать на любом интернет-сайте, как правило, на бытовые понижающие трансформаторы напряжения цены не очень высоки.

Материал в тему: как устроен тороидальный трансформатор и в чем его преимущества.

Феррорезонанс и способы защиты от него

Феррорезонансный контур в сети с изолированной нейтралью — это контур нулевой последовательности с нелинейной характеристикой намагничивания. Трехфазный заземляемый трансформатор напряжения, по конструктиву, это три однофазных трансформатора, соединенные по схеме звезда/звезда, с обособленной магнитной системой. При перенапряжениях в сети индукция в магнитопроводе увеличивается, как минимум в 1,73 раза.

[stextbox id=’info’]В таких режимах возможно насыщение магнитопровода и, как следствие, возникновение феррорезонанса в сети. По данным служб энергоснабжения, ежегодно в эксплуатации повреждается 7–9% трансформаторов напряжения по причине феррорезонанса.[/stextbox]

Существует множество способов защиты ТН от резонансных явлений в сети:

• изготовление ТН с максимально уменьшенной рабочей индукцией;
• включение в цепь ВН и НН дополнительных демпфирующих сопротивлений;
• изготовление трехфазных трансформаторов напряжения с единой магнитной системой в пятистержневом исполнении;
• применение специальных устройств, включаемых в цепь разомкнутого треугольника;
• заземление нейтрали трехфазного трансформатора напряжения через токоограничивающий реактор;
• применение специальных компенсационных обмоток и т. д.;
• применение специальных релейных схем, для защиты обмотки ВН от сверхтоков.

Все эти меры в той или иной степени защищают измерительный трансформатор напряжения, но не решают проблему в корне.

Заземляемые устройства

Заземляемые трансформаторы напряжения применяются в сетях с изолированной нейтралью. Заземление нейтрали ТН позволяет осуществлять контроль изоляции сети с помощью дополнительных вторичных обмоток, соединенных по схеме звезда/треугольник. На наш взгляд, это основная функция заземляемых трансформаторов, функция измерения и учета — дополнительная.

Зачастую, в электрических сетях эксплуатируются заземляемые трансформаторы напряжения, у которых защитные обмотки не используются. Применение заземляемых трансформаторов без использования функции контроля изоляции сети — неоправданный риск. Это связано с тем, что:

• заземляемые трансформаторы напряжения подвержены влиянию феррорезонансных явлений;
• изоляцию обмотки ВН невозможно испытать в условиях эксплуатации приложенным одноминутным напряжением промышленной частоты.

Незаземляемые приборы

Для решения всех вопросов, связанных с эксплуатацией заземляемых трансформаторов напряжения в сетях с изолированной нейтралью, на нашем предприятии разработана новая трехфазная группа. Трехфазная 3хНОЛ.08-6(10)М группа, состоящая из трех незаземляемых трансформаторов, соединенных по схеме треугольник/треугольник. Основное преимущество 3хНОЛ.08-6(10)М — отсутствие заземляемого вывода с ослабленной изоляцией.

Это значит, что трансформатор не подвержен влиянию феррорезонанса и не требует дополнительных защит от его воздействия. Также изоляцию этого трансформатора возможно испытать приложенным одноминутным напряжением промышленной частоты в условиях эксплуатации, так как в этом случае нет необходимости в источнике повышенной частоты.

Интересный материал для ознакомления: полезная информация о трансформаторах тока.

У незаземляемых трансформаторов нет высоковольтных выводов с ослабленной изоляцией, что так-же позволит избежать нарушений, которые зачастую случаются в эксплуатации, при определении сопротивления изоляции вывода «Х», так как есть разночтения в нормативной документации. На сегодняшний день большое количество пунктов коммерческого учета (ПКУ) имеют в своем составе заземляемые трансформаторы напряжения со встроенными предохранителями (ЗНОЛП). При однофазных замыканиях на землю, а они как указывалось выше, случаются достаточно часто в воздушных распределительных сетях, срабатывает встроенное защитное предохранительное устройство (ЗПУ). Встраиваемое ЗПУ, прежде всего, предназначено для защиты трансформатора напряжения от коротких замыканий во вторичных цепях.

Так как ток срабатывания предохранителя достаточно мал, то при различных перенапряжениях, вызванных, в том числе, и однофазными замыканиями на землю, — происходит отключение ТН. ЗПУ защищает обмотку ВН от сверхтоков, которые возможны при различных технологических нарушениях в электрических сетях. При срабатывании предохранителя учет электроэнергии будет отсутствовать. Для восстановления учета, необходимо заменить плавкую вставку ЗПУ.

Ремонт оборудования

Что касается ремонтных работ, то для их проведения прибор должен быть отключен от сети. Запрещено эксплуатировать трансформатор с незаземленным цоколем, а все неисправности должны устраняться специалистами. Исправное оборудование в процессе работы издает равномерный звук без треска и резких шумов. Кроме того, в сетях до 10 кВ случаются резонансные повышения напряжения. Причиной их появления считается многократные разряды емкости, получающиеся в результате дугового замыкания. Это в свою очередь приводит к образованию феррорезонанса в трансформаторе напряжения и выходу его из строя. Избежать этого можно при заземлении нейтрали через резистор.

Заключение

В данной статье были рассмотрены основные особенности трансформаторов  напряжения и трансформаторов тока. Больше информации можно найти в скачиваемой версии учебника по электромеханике “Различия трансформаторов напряжения и трансформаторов тока”. В нашей группе ВК можно задавать вопросы и получать на них подробные ответы от профессиональных электронщиков. Чтобы подписаться на группу, вам необходимо будет перейти по следующей ссылке: https://vk. com/electroinfonet. В завершение статьи хочу выразить благодарность источникам, откуда мы черпали информацию:

www.generatorvolt.ru

www.elec.ru

www.popayaem.ru

www.podvi.ru

www.leg.co.ua

www.energytik.net

Предыдущая

ТрансформаторыРежим холостого хода для трансформаторов

Следующая

ТрансформаторыТрансформаторы для светодиодных лент, мнение специалистов

Трансформаторы напряжения | Tameson.com

Рисунок 1: Трансформаторы напряжения

Электроэнергетическая система представляет собой сеть электрических компонентов, используемых для подачи, передачи и потребления электроэнергии. Энергия подается через механизм генерации, такой как электростанция, передается по линиям электропередачи и распределительным системам и потребляется в жилых помещениях. Уровень напряжения следует измерять, чтобы обеспечить передачу оптимального значения в различных точках системы распределения электроэнергии. Это напряжение часто бывает очень высоким, и его невозможно измерить обычным вольтметром. Специализированные трансформаторы, известные как измерительные трансформаторы, используются для измерения очень высокого напряжения и тока в энергосистеме. Трансформатор, используемый для измерения высокого напряжения, называется трансформатором напряжения, также обычно называемым трансформатором напряжения, а трансформатор, используемый для измерения сильного тока, называется трансформатором тока. В этой статье обсуждаются конструкция, принцип работы, измерение, типы и области применения трансформаторов напряжения.

Содержание

• Что такое трансформатор напряжения
• Строительство трансформаторов напряжения
• Принцип работы трансформатора напряжения
• Измерение напряжения с помощью трансформатора напряжения
• Типы трансформаторов напряжения
• Ошибки в трансформаторах напряжения
• Преимущества и недостатки трансформатора напряжения
• Применение трансформаторов напряжения
• Часто задаваемые вопросы

• Автотрансформатор

• Трансформатор тока

• Трансформатор безопасности

• Однофазные трансформаторы

• Трансформаторы напряжения

Что такое трансформатор напряжения

Электрическая подстанция — это вторичная станция в системе производства, передачи и распределения электроэнергии, где напряжение преобразуется с высокого значения на низкое или обратное с помощью трансформаторов. Электроэнергия проходит через несколько подстанций между электростанциями и потребителем, при этом напряжение может изменяться в несколько ступеней.

Напряжение, вырабатываемое электростанцией или подстанцией, передается и подается на несколько промышленных объектов и жилых районов. Необходимо убедиться, что генерируемое напряжение имеет оптимальное значение, а также напряжение, полученное после передачи по нескольким линиям, не претерпело больших потерь. Следовательно, важно измерять эти напряжения в различных точках.

Измерение напряжения высокого уровня на электростанциях и в центрах нагрузки не может быть выполнено обычными вольтметрами. Трансформатор напряжения — это прибор, используемый для измерения высокого напряжения в системе передачи или распределения. Это понижающий трансформатор, который преобразует входное напряжение в более низкое выходное напряжение, которое затем можно измерить вольтметром.

Примечание: Термины «трансформатор напряжения» и «трансформатор напряжения» по существу означают одно и то же, и оба термина используются в статье взаимозаменяемо.

Конструкция трансформаторов напряжения

Конструкция трансформатора напряжения аналогична конструкции обычного силового трансформатора с первичной и вторичной обмотками. Напряжение, создаваемое на стороне нагрузки, пропорционально числу витков вторичной обмотки относительно первичной. Преобразование напряжения определяется выражением:

В1/В2 = Н1/Н2

• V1: Напряжение, подаваемое на первичную обмотку трансформатора
• V2: Напряжение, создаваемое на вторичной обмотке (нагрузке) трансформатора
• N1: Количество витков в первичной обмотке
• N2: Количество витков во вторичной обмотке

Например, трансформатор с N1=1, N2=10, имеющий напряжение первичной обмотки (V1), равное 10, будет иметь напряжение вторичной обмотки, равное 1В.

Рис. 2: Вариант конструкции трансформатора напряжения

Трансформатор напряжения имеет магнитный сердечник (на рис. 2 обозначен буквой F), аналогичный магнитному сердечнику обычного силового трансформатора, но с сердечником большого размера из кремниевых пластин. Магнитопровод может быть как оболочечным, так и стержневым.

Вторичная обмотка намотана рядом с сердечником, так как легко изолировать обмотку низкого напряжения (рис. 2, обозначенная буквой B). Первичная обмотка высокого напряжения (рис. 2, обозначенная буквой А) намотана поверх вторичной обмотки с бумажной лентой или хлопчатобумажной изоляцией (рисунок 2, обозначенной буквой С) между ними.

Обмотки погружены в заполненный маслом резервуар (рис. 2, обозначенный буквой D), что обеспечивает лучшую изоляцию в трансформаторах высокого напряжения (выше 7 кВ). Клеммы высокого напряжения выведены из бака через маслонаполненные втулки (рис. 2, обозначены Е).

Принцип работы трансформатора напряжения

Трансформатор напряжения обычно используется для измерения высоких напряжений. Первичная сторона трансформатора напряжения (на рис. 3 обозначена как PT) подключается к линии электропередачи, напряжение которой (132 кВ на рис. 3) должно быть измерено. Линия передачи подключена к нагрузке «А», которая получает электроэнергию от линии. Трансформатор напряжения всегда подключается параллельно линии. Вторичная сторона трансформатора напряжения подключена к стандартному низкочастотному вольтметру (на рис. 3 обозначено буквой V). Трансформатор тока всегда подключается последовательно к линии, ток которой необходимо измерить. Прочтите нашу статью, чтобы увидеть подробное сравнение трансформаторов напряжения и трансформаторов тока.

При подаче напряжения на первичную обмотку возникает напряжение на вторичных обмотках. Это напряжение ниже напряжения на первичной обмотке и пропорционально количеству обмоток на первичной и вторичной сторонах.

Рисунок 3: Работа трансформатора напряжения

Измерение напряжения с помощью трансформатора напряжения

1. Подсоедините первичную сторону трансформатора напряжения к высоковольтной линии, которую необходимо измерить.
2. Подключите стандартный вольтметр (0-250В) ко вторичной обмотке трансформатора напряжения.
3. Обратите внимание на значение напряжения на вторичной обмотке трансформатора, отображаемое на вольтметре.

Если отношение количества обмоток в первичной и вторичной обмотках составляет 1200:1, а вольтметр измеряет 110 В на вторичной обмотке,

• V2=110 В
• N1=1200
• N2=1
• Следовательно, V1=132 кВ

Типы трансформаторов напряжения

Типы трансформаторов напряжения в зависимости от их конструкции

Существуют два основных типа трансформаторов напряжения в зависимости от их конструкции: обмоточные и емкостные.

Трансформатор напряжения с обмоткой

Трансформаторы напряжения с кожухом и сердечником относятся к обмотке. Первичная и вторичная обмотки намотаны на стержни сердечника с соответствующей изоляцией. Для измерения высоких напряжений (обычно более 10 кВ) конструкция усложняется из-за проблем с изоляцией. Следовательно, емкостные трансформаторы напряжения используются для измерения очень высоких напряжений.

Емкостной трансформатор напряжения

Рис. 4: Подключение емкостного трансформатора напряжения

Емкостной трансформатор напряжения использует емкостной делитель и вспомогательный трансформатор (рис. 4, обозначенный A). Емкостной делитель устраняет необходимость в трансформаторе напряжения с высоким номиналом.

Сеть с емкостным делителем (четыре конденсатора на рис. 4) подключается к измеряемому высокому напряжению (на рис. 4 обозначено B). При подключении к переменному напряжению конденсатор начинает заряжаться до величины напряжения. Входное напряжение распределяется между конденсаторами, что снижает высокое входное напряжение до низкого значения.

Низкое напряжение, полученное от емкостного делителя, понижается (рис. 4, обозначено D) с помощью вспомогательного трансформатора. Заштрихованная часть, обозначенная буквой C на рис. 4, в совокупности описывает емкостной трансформатор напряжения, который состоит из конденсатора-делителя и вспомогательного трансформатора.

Типы трансформаторов напряжения в зависимости от рабочего напряжения

В зависимости от используемого напряжения в сети трансформаторы напряжения классифицируются в

Высоковольтные трансформаторы напряжения

Высоковольтные трансформаторы напряжения обычно работают при входном напряжении более 69 кВ. Эти устройства подходят для измерения высокого напряжения на распределительных линиях электропередач. Неэкономично использовать один трансформатор для измерения напряжения более 500 кВ (поскольку размеры трансформатора становятся огромными), и в этом случае два трансформаторных блока соединяются каскадом для получения требуемого напряжения.

Каскадирование — это процесс последовательного соединения двух трансформаторов. Например, для понижения высокого напряжения 100 кВ до 10 В требуется трансформатор с соотношением витков (количество витков вторичной обмотки: число витков первичной обмотки) 1:10000, что делает трансформатор чрезвычайно громоздким. Для этой же цели можно использовать два трансформатора с соотношением витков 1:100. Первый трансформатор понижает входное напряжение 100 кВ до 1 кВ, которое подается на первичную обмотку второго трансформатора. Второй трансформатор понижает входное напряжение 1 кВ до 10 В на выходе. Следовательно, трансформаторы могут быть соединены каскадом для получения точного преобразования напряжения одного трансформатора, но с гораздо меньшими размерами и проблемами конструкции.

Трансформаторы напряжения среднего напряжения

В соответствии со стандартом IEEE практические уровни напряжения (входящее напряжение) в диапазоне от 5 кВ до 35 кВ часто называют средним напряжением. Некоторые распределительные линии могут превышать 35 кВ, и эти линии относятся к категории высоковольтных.

Трансформатор распределения среднего напряжения обеспечивает окончательное преобразование напряжения в системе распределения электроэнергии после понижения напряжения линии распределения до уровня, пригодного для использования потребителем. Эти трансформаторы идеально подходят как для внутреннего, так и для наружного применения в зависимости от уровня диапазона входного напряжения (см. Таблицу 1).

Примечание: Напряжение системы, указанное в Таблице 1 для различных типов трансформаторов напряжения, предназначено только для информационных целей, и эти значения могут варьироваться в зависимости от различных используемых стандартов, таких как IEEE, IEC и ANSI.

Трансформаторы напряжения низкого напряжения

Трансформатор низкого напряжения работает при входном напряжении менее 600В. Этот трансформатор используется с измерительным или контрольным оборудованием или в качестве вспомогательного источника питания в панели управления двигателем.

Рисунок 5: Типы трансформаторов напряжения, A: Трансформатор высокого напряжения, B: Трансформатор среднего напряжения и C: Трансформатор напряжения низкого напряжения

	Строительство	Тип изоляции	Напряжение системы	Применение внутри/вне помещений
Низкое напряжение	Однофазный, Трехфазный	Литье из смолы, намотанное лентой	440 В	Внутренний
Среднее напряжение	Однополюсный трехфазный, Двухполюсный трехфазный	Литье из смолы	3,3 кВ-33 кВ	Внутри и снаружи
Среднее напряжение	Однофазный с заземлением, тип	Погруженный в масло	3,3кВ-33кВ	Открытый
Высокое напряжение	Однофазный с заземлением	Погруженный в масло	66кВ и выше	Открытый

Таблица 1: Разница между трансформаторами напряжения низкого, среднего и высокого напряжения

Типы трансформаторов напряжения на основе функции

Трансформаторы напряжения делятся на измерительные и защитные в зависимости от их функции.

Трансформаторы напряжения измерительного типа

Трансформаторы напряжения измерительного типа представляют собой низкочастотные трансформаторы с высокой точностью, используемые для измерения напряжения в приборах учета.

Трансформаторы напряжения с защитой

Трансформаторы напряжения с защитой используются для обеспечения изоляции и защиты от высоких напряжений во время измерений. Обмотки этих трансформаторов электрически изолированы, и сторона низкого напряжения не связана напрямую со стороной высокого напряжения.

Ошибки в трансформаторах напряжения

В обычном трансформаторе выходное напряжение во вторичной обмотке точно пропорционально напряжению на вторичном трансформаторе. Однако в трансформаторах напряжения напряжение падает из-за реактивного сопротивления и сопротивления в первичной и вторичной обмотках. Существует два типа ошибок, а именно ошибки фазового сдвига и ошибки отношения напряжений, присутствующие в выходном напряжении трансформатора напряжения.

Ошибка сдвига фазы

Ошибка сдвига фазы представляет собой разницу между фазой первичного напряжения и инвертированным вторичным напряжением. В идеале первичное напряжение остается в фазе с обратным вторичным напряжением. Но на практике реактивное сопротивление обмоток сдвигает фазу вторичного напряжения, создавая ошибку фазового угла.

Ошибка соотношения напряжений

Ошибка соотношения напряжений представляет собой разницу между идеальным напряжением, которое необходимо получить, и фактическим напряжением, полученным на вторичных обмотках. Процент погрешности соотношения напряжений определяется как:

{(V1 – K _n V2) / V1} ✕100

• V1: Первичное напряжение
• V2: Вторичное напряжение
• K _n : Номинальное соотношение (Номинальное соотношение)

Преимущества и недостатки трансформатора напряжения

Преимущества

• Безопасно измеряет очень высокое напряжение на линиях электропередачи.
• Позволяет обычному вольтметру измерять очень высокие напряжения.
• Обеспечивает защиту, электрически изолируя вольтметр и высоковольтную линию.

Недостатки

• Трансформатор напряжения не может измерять постоянное напряжение.
• Трансформаторы напряжения дороже обычных трансформаторов.

Применение трансформаторов напряжения

Трансформаторы напряжения обычно используются в:

• Релейных и измерительных цепях
• Системы электрической защиты
• Измерение высоковольтных линий электропередачи
• Синхронизация электрогенераторов и фидеров ( фидеры — это линии электропередач, по которым передается электроэнергия в энергосистемах)

Часто задаваемые вопросы

Для чего используется трансформатор напряжения?

Трансформатор напряжения используется для измерения высоковольтных линий электропередачи и обеспечения изоляции в системах коммерческого учета.

В чем разница между трансформатором напряжения и трансформатором тока?

Трансформатор напряжения измеряет высокое напряжение и подключается параллельно к линии. Трансформатор тока измеряет большой ток и подключается последовательно к измеряемой линии.

Почему лопаются трансформаторы напряжения?

При попадании большого тока на обмотки трансформатора внезапный скачок напряжения может привести к взрыву трансформатора. Трансформаторы запрограммированы на отключение в случае всплеска, но отключение может занять до 60 миллисекунд.

Как выбрать трансформатор напряжения?

Основными факторами при выборе трансформатора напряжения являются рабочее напряжение, область применения (внутри или вне помещений), место установки, номинальное первичное и вторичное напряжение и уровень изоляции.

• Автотрансформатор

• Трансформатор тока

• Трансформатор безопасности

• Однофазные трансформаторы

• Трансформаторы напряжения

Принцип работы трансформатора напряжения — BDelectricity.

Com

Автор: Мехеди Хасан Опубликовано: 24 января 2023 г.

Категория: Трансформатор

Трансформатор — это электронное устройство, которое может преобразовывать электрическую энергию из одной цепи в другую без изменения частоты электричества. Он может определить скорость увеличения или уменьшения пропорционально текущему рейтингу нагрузки.

Используя магнитную индукцию, трансформатор выполняет основную функцию своей работы. Этот принцип известен как «закон электромагнитной индукции» Фарадея.

Всегда необходимо поддерживать определенное напряжение в линии передачи и линии распределения. Трансформаторы напряжения используются для измерения этих высоких напряжений. В этом блоге мы обсудим, как работает трансформатор напряжения и основные принципы его работы.

Трансформатор напряжения

Базовая конструкция трансформатора напряжения

Трансформатор состоит из первичной и вторичной обмоток. Начальное напряжение понижающего трансформатора выше вторичного, а число витков первичной обмотки больше, чем вторичной.

С понижающими трансформаторами все наоборот. Проводники, используемые в обмотках, имеют более заметный размер для точного измерения напряжения, а обмотки капитализированы для уменьшения реакции на утечку.

Конструкция трансформатора должна быть максимально эффективной для достижения высокой точности измерения. Обмотки трансформаторов высокого напряжения (свыше 7кВ) погружены в маслонаполненный бак. Масло действует как хороший изолятор.

Магнитопровод трансформатора изготовлен из слоистого кремния. Тип магнитной оболочки или сердечника трансформатора обычно определяется в зависимости от используемого типа. Хлопок или бумага используются в качестве изоляции во вторичных обмотках. Маслонаполненный ввод соединяется с источником и загружается в бак.

Принцип работы трансформатора напряжения

Напряжение всегда должно измеряться на линии передачи и линии распределения. Внезапное повышение или падение напряжения может привести к серьезной аварии. Электричество передается за счет магнитной индукции от одной обмотки к другой обмотке трансформатора.

Трансформатор состоит из двух или более обмоток. Первичные обмотки связаны с источником, а вторичные обмотки связаны с нагрузкой.

Трансформаторы напряжения бывают трех видов. Электромагнитный (а), конденсаторный (б) и оптический (в). Ниже приведен основной принцип работы этих видов трансформаторов:

Мы знаем, что трансформатор имеет первичную и вторичную обмотки. Напряжение измеряется на линии передачи с начальной обмоткой трансформатора. Трансформатор включается последовательно с линией тока. Диапазонный вольтметр может легко измерять напряжение до 0-110 В. Часть обмотки трансформатора заземлена на землю для обеспечения безопасности.

Напряжение линии передачи или распределения обычно определяется путем измерения небольшого напряжения, полученного во вторичной обмотке трансформатора. Результат можно легко извлечь с помощью формулы. Формула: Np /Ns = Vp /Vs=Is /Ip.

Где:

• Vp = первичное напряжение
• Vs = вторичное напряжение
• Np = Номер первичной обмотки
• Ns = Номер вторичной обмотки
• Ip = первичный ток
• Is = вторичный ток

Если трансформатор напряжения имеет отношение напряжения 1000:10, напряжение, измеренное на первичной обмотке Vs. составляет 100В. Что такое вторичная или высоковольтная линия Vp?

Согласно вопросу,

Np= 1000
Ns= 10
Vs= 100
Vp= ?

Решение: Np /Ns = Vp /Vs

Vp = (Np*Vs) /Ns= (1000*100) /10 =10 000= 10 кВ

Трансформатор напряжения защищает от значительных потерь путем измерения напряжения и балансировки линий передачи и распределения.