Transformatoarele sunt dispozitivele electromagnetice pasive care funcționează pe principiul inductie electromagnetica , care transferă energia electrică dintr-un circuit în alt circuit magnetic. Se compune din două bobine, una este primară și alta este bobină secundară. Amandoua înfășurări (bobine) sunt cuplate magnetic între ele fără niciun miez magnetic și separate electric. Transformatorul transmite energia electrică (tensiune / curent) de la o înfășurare la o altă înfășurare (bobină) prin inducție reciprocă. Nu există nicio modificare a frecvenței în timpul transformării energiei. Transformatoarele sunt clasificate în două tipuri pe baza construcției miezului, cum ar fi transformatoarele de tip miez și transformatoarele de tip shell. Pe baza conversiei nivelului de tensiune și a câștigurilor, acestea sunt transformatoare pas cu pas și transformatoare pas cu pas. Există diferite tipuri de transformatoare utilizate în circuitele de curent alternativ, cum ar fi transformatoarele de putere, transformatorul de potențial, transformatorul trifazat și autotransformatorul.
Ce este un potențial transformator?
Definiție: Potenţial transformatoare sunt, de asemenea, cunoscute sub numele de transformatoare de tensiune sau transformatoare de tensiune sau transformator de instrument , în care tensiunea unui circuit este redusă la o tensiune mai mică pentru măsurare. Dispozitivul electromagnetic utilizat pentru transformarea tensiunii superioare a circuitului la tensiunea inferioară se numește transformator de potențial. Ieșirea unui circuit de joasă tensiune poate fi măsurată prin voltmetre sau wattmetre. Acestea sunt capabile să mărească sau să scadă nivelurile de tensiune ale unui circuit, fără a modifica frecvența și înfășurările acestuia. Principiul de lucru, construcția unui transformator de potențial este similar cu transformatorul de putere și transformatorul convențional.
Transformator de potențial
Diagrama circuitului transformatorului potențial
Transformatorul de potențial constă din înfășurarea primară cu mai multe spire și înfășurarea secundară cu un număr mai mic de spire. Tensiunea alternativă de intrare mare este dată înfășurării primare (sau conectată la circuitul de înaltă tensiune pentru măsurare). Tensiunea de ieșire mai mică este preluată pe înfășurarea secundară utilizând un voltmetru. Cele două înfășurări sunt cuplate magnetic unele cu altele fără nicio legătură între ele.
Construirea unui transformator de potențial
Diagrama circuitului transformatorului potențial
Transformatoarele potențiale sunt construite cu înaltă calitate pentru a funcționa la densitate de flux redusă, curent magnetic redus și sarcină minimă. În comparație cu un transformator convențional, acesta folosește conductori mari și un miez de fier. Poate fi proiectat sub formă de tip nucleu și tip coajă pentru a asigura cea mai mare precizie. De obicei, transformatoarele de potențial de tip nucleu sunt preferate pentru a transforma tensiunea înaltă la tensiunea mai mică.
Folosește înfășurări coaxiale pentru a reduce reactanța de scurgere. Deoarece transformatoarele de potențial sunt operate la tensiuni ridicate, înfășurarea primară de înaltă tensiune este împărțită în secțiuni mici rotiri / bobine pentru a reduce costul izolației și deteriorarea. Schimbarea de fază între o tensiune de intrare și o tensiune de ieșire trebuie monitorizată cu atenție pentru a menține o tensiune mai mică, variind sarcina. Înfășurările acoperite cu bandă cambrică și bumbac dispar pentru a reduce costul izolației.
Separatoarele de fibre dure sunt folosite pentru separarea bobinelor. Bucșele umplute cu ulei sunt utilizate pentru a conecta transformatoarele de potențial de înaltă tensiune (peste 7KV) la liniile principale. Înfășurarea primară a unui transformator de potențial are un număr mare de spire, în timp ce înfășurarea secundară are mai puține spire. Multimetrul sau voltmetrul este utilizat pentru a măsura tensiunea de ieșire mai mică.
Potențialul transformatorului funcționează
Transformatorul de potențial conectat la circuitul de putere a cărui tensiune ar trebui măsurată este conectat între fază și masă. Aceasta înseamnă că înfășurarea primară a unui transformator de potențial este conectată la circuitul de înaltă tensiune, iar înfășurarea secundară a unui transformator este conectată la un voltmetru. Datorită inducției reciproce, cele două înfășurări sunt cuplate magnetic între ele și funcționează pe principiul inducției electromagnetice.
Tensiunea scăzută este măsurată pe înfășurarea secundară în raport cu tensiunea pe înfășurarea primară folosind multimetru sau voltmetru. Datorită impedanței ridicate a transformatorului de potențial, curentul mic curge prin înfășurarea secundară și funcționează similar transformatorului obișnuit fără sarcină sau cu sarcină redusă. Prin urmare, aceste tipuri de transformatoare funcționează la o tensiune cuprinsă între 50 și 200VA.
Conform transformatorului convențional, raportul de transformare este
V2 = N1 / N2
‘V1’ = tensiunea înfășurării primare
‘V2’ = tensiunea înfășurării secundare
„N1” = numărul de ture în înfășurarea primară
„N2” = numărul de rotații în înfășurarea secundară
Tensiunea înaltă a unui circuit poate fi determinată utilizând ecuația de mai sus.
Tipuri de transformatoare de tensiune sau de potențial
Pe baza funcției unui transformator de potențial, există două tipuri,
- Măsurarea transformatoarelor de tensiune
- Transformatoare de tensiune de protecție
Acestea sunt disponibile în monofazat sau trifazat și funcționează cu cea mai mare precizie. Acestea sunt utilizate pentru a opera și controla dispozitive de măsurare, relee și alte dispozitive. Pe baza construcției, există
Transformatoare de potențial electromagnetic
Acestea sunt similare transformatorului primar.l unde înfășurările primare și secundare sunt înfășurate pe un miez magnetic. Funcționează la o tensiune de peste sau sub 130KV. Înfășurarea primară este conectată la fază, iar înfășurarea secundară este conectată la sol. Acestea sunt utilizate în circuite de măsurare, releu și de înaltă tensiune.
Transformatoare de potențial capacitive
Acestea sunt, de asemenea, cunoscute sub numele de divizoare de potențial capacitive sau tip de cuplare sau transformatoare de potențial capacitiv de tip bucșă. Seria de condensatoare sunt conectate la înfășurarea primară sau înfășurările secundare. Se măsoară tensiunea de ieșire pe înfășurarea secundară. Este utilizat în scopuri de comunicare cu operatorul de linie electrică și este mai costisitor.
transformator capacitiv-potențial
Erori în potențialele transformatoare
În transformatorul primar, tensiunea de ieșire din înfășurarea secundară este exact proporțională cu tensiunea de pe transformatorul secundar. În transformatoarele de potențial, tensiunea scade datorită reactanței și rezistenței în primar și secundar și, de asemenea, factorul de putere pe secundar cauzează defazare erori și erori de tensiune.
fazor-diagramă
Diagrama fazorială de mai sus explică erorile din transformatoarele potențiale.
‘Este’ - curent secundar
'Es' - emf indus în înfășurarea secundară
„Vs” - tensiunea terminală a înfășurării secundare
„Rs” - rezistența la înfășurare a secundarului
„X” - reactanța înfășurării secundarului
‘Ip’ - Curent primar
‘Ep’ - emf indus al înfășurării primare
‘Vp’ - tensiunea terminală a înfășurării primare
„Rp” - înfășurare rezistenţă a înfășurării primare
‘Xp’ - reactanța înfășurării înfășurării primare
„Kt” - raportul de rotații
‘Io’ - curent de excitație
‘Im’ - curent magnetizant al Io
‘Iw’ - componentă de pierdere de bază a Io
‘Φm’ - flux magnetic
‘Β’- eroare de unghi de fază
Tensiunea primară indusă EMF este scăderea rezistenței și a picăturilor de reactanță (IpXp, IpRp) din tensiunea Vp primar. Tensiunea scade datorită reactanței și rezistenței înfășurării primare.
CEM indus în primar este transformat în secundar printr-o inducție reciprocă și formează CEM indus în Es secundar. Tensiunea de ieșire pe înfășurarea secundară datorată căderii emf de rezistență și reactanță este Vs. Tensiunea de ieșire pe secundar se obține prin scăderea reactanței și a picăturilor de rezistență (IsXs, IsRs) din EMF indus în Es secundar.
Să luăm ca referință fluxul principal. Curentul din Ip primar este obținut din suma vectorială a curentului de excitație Io și a curentului secundar invers Is, care este înmulțit cu 1 / Kt. Vp este tensiunea primară aplicată a transformatorului de potențial.
Ip = (Io + Is) / Kt
Eroare raport
Dacă raportul normal al transformatorului de potențial diferă de raportul real al transformatorului de potențial datorită rezistenței și reactanței scade, atunci apare eroarea de raport.
Eroare de tensiune
Dacă există o diferență între tensiunea ideală și tensiunea reală, atunci apare eroarea de tensiune. Procentul de eroare de tensiune este
[(Vp - Kt Vs) / Vp] x 100
Eroare unghi de fază
Dacă există o diferență între unghiul de fază dintre tensiunea primară „Vp” și tensiunea secundară inversă, apare eroarea unghiului de fază.
Cauzele erorilor
Datorită impedanței interne, tensiunea scade în primar și este transformată proporțional cu raportul său de rotații și înfășurarea secundară. În mod similar, același lucru se întâmplă și în înfășurarea secundară.
Reducerea erorilor
Erorile transformatoarelor potențiale pot fi reduse sau prevenite prin îmbunătățirea preciziei în proiectare, a mărimilor reactanței și rezistenței înfășurărilor primare și secundare și a magnetizării minime a miezului.
Aplicații ale transformatoarelor potențiale
Aplicațiile sunt
- Folosit în circuite de releu și contorizare
- Se utilizează în circuitele de comunicații ale operatorilor de linie electrică
- Folosit electric în sistemele de protecție
- Folosit pentru protejarea alimentatoarelor
- Folosit pentru protecția impedanței în generatoare
- Folosit la sincronizarea generatoarelor și alimentatoarelor.
- Folosit ca transformatoare de tensiune de protecție
Întrebări frecvente
1). Care este transformatorul potențial?
Transformatoarele de potențial sunt, de asemenea, cunoscute sub numele de transformatoare de tensiune sau transformatoare de tensiune sau transformatoare de instrumente, în care tensiunea unui circuit este redusă la o tensiune mai mică pentru măsurare.
2). Care sunt tipurile de transformator de potențial?
Transformatoare de potențial capacitive și transformatoare de potențial electromagnetic
3). Care sunt erorile potențialelor transformatoare?
Erori de raport, erori de tensiune, erori de unghi de fază
4). Care este scopul unui potențial transformator?
Pentru a reduce tensiunea mai mare la tensiunea mai mică a unui circuit de putere pentru măsurare.
5). Care sunt celelalte forme de transformatoare potențiale?
Transformator pas cu pas sau Transformator instrument
Prin urmare, funcționarea, construcția, erorile și aplicațiile transformatoarelor potențiale sunt discutate mai sus. Scopul transformatorului de potențial este de a converti tensiunea înaltă la tensiunea joasă. Iată o întrebare pentru dvs. „Care sunt avantajele și dezavantajele potențialelor transformatoare?”
