Główne typy konstrukcji transformatorów

Spośród różnych urządzeń transformatorowych najczęściej spotykane są transformatory:

• moc;

• pomiar;

• specjalne.

Transformatory mocy

Termin „moc” określa cel związany z konwersją dużej mocy. Wynika to z faktu, że większość domowych i przemysłowych odbiorców sieci elektrycznych potrzebuje napięcia zasilania 380/220 woltów. Jednak dostarczanie go na duże odległości wiąże się z ogromnymi stratami energii, które są redukowane dzięki zastosowaniu linii wysokiego napięcia.

Napowietrzne linie wysokiego napięcia są połączone w jedną sieć podstacji z transformatorami mocy odpowiedniej klasy.

Na innych liniach napięcie 6 lub 10 kV jest dostarczane do transformatorów mocy, które dostarczają energię do kompleksów mieszkalnych 380/220 woltów i przedsiębiorstw produkcyjnych.

Transformatory instrumentalne

W tej klasie istnieją dwa typy urządzeń, które zapewniają pomiar parametrów transformacji sieci:

1. prąd;

2. napięcie.

Transformatory pomiarowe są tworzone z wysoką klasą dokładności. Podczas pracy ich właściwości metrologiczne są okresowo sprawdzane pod kątem poprawności pomiaru zarówno wartości, jak i kątów odchylenia wektorów prądu i napięcia.

Przekładniki prądowe

Przekładnik prądowy - transformator, którego uzwojenie pierwotne jest podłączone do źródła prądu, a uzwojenie wtórne jest zamknięte dla urządzeń pomiarowych lub ochronnych o niskich rezystancjach wewnętrznych.

Pomiarowy przekładnik prądowy - przekładnik przeznaczony do przetwarzania prądu na wartość dogodną do pomiaru. Uzwojenie pierwotne przekładnika prądowego jest połączone szeregowo z obwodem mierzonym prądem przemiennym, a przyrządy pomiarowe są włączane do wtórnego.

Główną cechą ich urządzenia jest to, że są one stale obsługiwane w poprzednio opisanych (w artykule o tym, jak transformator jest ułożony i działa) tryb zwarcia. Ich uzwojenie wtórne jest całkowicie zwarte do niewielkiego oporu, a reszta konstrukcji jest przystosowana do takiej pracy.

Aby wyeliminować tryb awaryjny, moc wejściowa jest ograniczona przez specjalne urządzenie uzwojenia pierwotnego: tworzy tylko jeden obrót, który nie może wytworzyć dużego spadku napięcia na uzwojeniu przez niego, a zatem przekazać dużą moc do obwodu magnetycznego.

Cewka ta odcina się bezpośrednio w obwodzie zasilania, zapewniając połączenie szeregowe. W przypadku poszczególnych konstrukcji po prostu tworzy się otwór przelotowy w rdzeniu, przez który przechodzi drut z prądem pierwotnym.

Obciążenia obwodów wtórnych transformatora prądu pod napięciem nie wolno przerywać. Z tego powodu wszystkie przewody i zaciski przyłączeniowe są wytwarzane ze zwiększoną wytrzymałością mechaniczną. W przeciwnym razie na zerwanych końcach natychmiast powstaje wysokie napięcie, które może uszkodzić obwody wtórne.

Dzięki działaniu przekładników prądowych możliwe jest zapewnienie ciągłego monitorowania i analizy obciążeń przepływających w instalacji elektrycznej. Jest to szczególnie prawdziwe w przypadku urządzeń wysokiego napięcia.

Wartości znamionowe prądów wtórnych transformatorów do pomiaru energii wynoszą 5 amperów dla urządzeń do 110 kV włącznie i 1 A więcej.

Przekładniki prądowe są szeroko stosowane w przyrządach pomiarowych. Dzięki zastosowaniu konstrukcji przesuwnego rdzenia magnetycznego możliwe jest szybkie wykonywanie różnych pomiarów bez przerywania obwodu elektrycznego, co należy wykonać za pomocą konwencjonalnych amperomierzy.

Cęgi prądowe z przesuwnym magnetycznym przekładnikiem prądowym pozwalają uchwycić dowolny przewodnik napięciem i zmierzyć wielkość i kąt wektora prądu.

Przekładniki napięciowe

Charakterystyczną cechą tych struktur jest to, że działają one w trybie zbliżonym do stanu bezczynności, gdy wielkość ich obciążenia wyjściowego jest mała. Są one podłączone do systemu napięcia, którego wartość zostanie zmierzona.

Pomiarowe przekładniki napięciowe zapewniają izolację galwaniczną urządzeń obwodów pierwotnych i wtórnych, pracują w każdej fazie urządzeń wysokiego napięcia.

Z nich stwórz całe kompleksy systemów pomiarowych, które pozwalają filtrować i wyróżniać różne elementy wektorów napięcia, których konto jest niezbędne do precyzyjnego działania zabezpieczeń, blokad, systemów alarmowych.

Ze względu na działanie przekładników prądowych i napięciowych wektory wielkości wtórnych są proporcjonalne do pierwotnych w czasie rzeczywistym. Umożliwia to nie tylko tworzenie obwodów pomiarowych i ochronnych dla prądu i napięcia, ale także analizowanie stanu mocy i rezystancji w istniejącym układzie elektrycznym w wyniku matematycznych przekształceń wektorów.

Specjalne typy transformatorów

Ta grupa obejmuje:

• separacja;

• dopasowanie;

• wysoka częstotliwość;

• spawanie i inne rodzaje urządzeń transformatorowych przeznaczonych do wykonywania specjalnych zadań elektrycznych.

Transformatory izolacyjne

Umieszczenie dwóch uzwojeń dokładnie tego samego projektu na wspólnym obwodzie magnetycznym pozwala uzyskać takie samo napięcie wyjściowe od 220 woltów 50 herców na wejściu.

Pytanie nasuwa: dlaczego taka transformacja? Odpowiedź jest prosta: w celu zapewnienia bezpieczeństwa elektrycznego.

Gdy warstwa izolacyjna drutu obwodu pierwotnego zostanie zerwana, na korpusie urządzenia pojawia się niebezpieczny potencjał, który poprzez przypadkowo utworzony obwód przez ziemię może uderzyć osobę, powodując obrażenia elektryczne.

Separacja galwaniczna obwodu umożliwia optymalne wykorzystanie zasilania urządzeń elektrycznych, a jednocześnie eliminuje możliwość obrażeń w przypadku awarii izolacji obwodu wtórnego do obudowy.

Dlatego transformatory izolacyjne szeroko stosowane tam, gdzie praca z elektronarzędziem wymaga dodatkowych środków bezpieczeństwa. Są również szeroko stosowane w sprzęcie medycznym, który umożliwia bezpośredni kontakt z ludzkim ciałem.

Transformatory wysokiej częstotliwości

Różnią się one od zwykłych materiałem obwodu magnetycznego, który w przeciwieństwie do zwykłego żelazka transformatorowego jest zdolny do przesyłania sygnałów o wysokiej częstotliwości bez zniekształceń.

Zasadę ich działania ilustruje fotografia prostej domowej konstrukcji na ferrytach.

Dopasowane transformatory

Głównym celem jest koordynacja rezystancji różnych części w obwodach elektronicznych. Transformatory pasujące są szeroko stosowane w urządzeniach antenowych i konstrukcjach wzmacniaczy na lampach elektronicznych o częstotliwościach dźwiękowych.

Transformatory spawalnicze

Uzwojenie pierwotne jest tworzone z dużą liczbą zwojów, umożliwiając normalne przetwarzanie energii elektrycznej o napięciu wejściowym 220 lub 380 woltów. W uzwojeniu wtórnym liczba zwojów jest znacznie mniejsza, a przepływający przez nie prąd jest wysoki. Może osiągnąć tysiące amperów.

Dlatego grubość drutu tego obwodu wybiera się zwiększony przekrój. Istnieje wiele różnych sposobów kontrolowania prądu spawania.

Transformatory spawalnicze pracują w dużych ilościach w zakładach przemysłowych i są popularne wśród fanów wytwarzania różnych domowych produktów.

Najczęściej rozważane typy transformatorów. Inne podobne urządzenia, które wykonują specjalne zadania procesów technologicznych, działają w obwodach elektrycznych.