Jaké jsou transformační poměry proudových transformátorů?

Transformační poměr transformátor je veličina, která vyjadřuje škálovací (převodní) charakteristiku transformátoru vzhledem k některému parametru elektrického obvodu (napětí, proud, odpor atd.). [ zdroj neuveden 2877 dní ]

Pro výkonové transformátory definuje GOST 16110-82 transformační poměr jako „poměr napětí na svorkách dvou vinutí v režimu naprázdno“ a „se považuje za rovný poměru počtu jejich závitů“ [1 ]:p. 9.1.7.

Obecné informace [ upravit | upravit kód]

V popisu je místo termínu „transformace“ použit termín „škálování“, aby se zaměřila pozornost na skutečnost, že transformátory nepřeměňují jeden druh energie na jiný, nebo dokonce jeden z parametrů elektrické sítě na jiný parametr. (jak se někdy mluví o transformaci, např. transformátory napětí na proud snižující napětí). Převod je jednoduše změna hodnoty kteréhokoli z parametrů obvodu nahoru nebo dolů. A přestože takové transformace ovlivňují téměř všechny parametry elektrického obvodu, je obvyklé vyčlenit ty „nejdůležitější“ z nich a spojovat s nimi pojem transformační poměr. Tento výběr je odůvodněn funkčním účelem transformátoru, připojovacím obvodem na napájecí stranu atd.

Měřítko napětí [upravit | upravit kód]

Pro transformátory s paralelní Při připojování primárního vinutí ke zdroji energie se obvykle zajímáme o škálování ve vztahu k napětí, což znamená, že transformační poměr k vyjadřuje poměr primárního (vstupního) a sekundárního (výstupního) napětí:

• U 1 > , U 2 > – vstupní a výstupní napětí;
• ε je EMF indukovaná v každém závitu libovolného vinutí daného transformátoru;
• N 1 > , N 2 > – počet závitů primárního a sekundárního vinutí;
• I 1 >, I 2 > – proudy v primárním a sekundárním okruhu transformátoru;
• R 1 >, R 2 > – aktivní odpor vinutí.

Pokud zanedbáme ztráty ve vinutí, to znamená, že R 1 >, R 2 > jsou považovány za rovné nule, pak

Takové transformátory se také nazývají transformátory napětí.

Aktuální škálování [upravit | upravit kód]

Pro transformátory s konzistentní připojením primárního vinutí ke zdroji energie se vypočítá škálování ve vztahu k síle proudu, tedy transformační poměr k vyjadřuje poměr primárních (vstupních) a sekundárních (výstupních) proudů:

Tyto proudy jsou navíc spojeny dalším vztahem

I 1 ⋅ N 1 = I 2 ⋅ N 2 + I 0 cdot N_=I_cdot N_+I_> ,

• I 1 >, I 2 > – proudy v primárním a sekundárním okruhu transformátoru;
• N 2 > , N 1 > – počet závitů primárního a sekundárního vinutí;
• I 0 > je proud „naprázdno“, který se skládá z magnetizačního proudu a aktivních ztrát v magnetickém obvodu.

Pokud zanedbáme všechny ztráty magnetizací a ohřevem magnetického obvodu, to znamená, že I 0 > je považováno za rovné nule, pak

Takové transformátory se také nazývají proudové transformátory.

Měřítko odporu[editovat | upravit kód]

Další aplikace transformátorů s paralelní připojení primárního vinutí ke zdroji energie – škálování odporu.

Tato možnost se používá, když samotná změna napětí nebo proudu není přímo zajímavá, ale je nutné připojit zátěž se vstupním odporem ke zdroji energie, který se výrazně liší od hodnot požadovaných tímto zdrojem.

Například koncové stupně audio zesilovačů vyžadují zátěžový odpor vyšší než u nízkoimpedančních reproduktorů. Dalším příkladem jsou vysokofrekvenční zařízení, u kterých rovnost vlnových impedancí zdroje a zátěže umožňuje získat maximální přidělený výkon v zátěži. A dokonce i svařovací transformátory jsou ve skutečnosti odporové měniče více než měniče napětí, protože druhé slouží ke zvýšení bezpečnosti práce a první je požadavkem na odolnost elektrických sítí. I když pro svářeče nemusí být důležité, jak byla ze sítě získána potřebná tepelná energie k ohřevu kovu, je zcela jasné, že v praxi není „zkrat“ v síti ze strany dodávky energie vítán.

V souladu s tím můžeme říci, že škálování odporu je navrženo tak, aby přenášelo výkon ze zdroje na jakoukoli zátěž co nejvíce „civilizovaným“ způsobem, bez „šokových“ režimů pro zdroj a s minimálními ztrátami (například pokud porovnáte škálování transformátoru a jednoduše zvýšení zátěžového odporu pomocí sériového předřadného odporu, který „sežere“ značnou část energie u zdroje).

Princip výpočtu takového škálování je také založen na přenosu výkonu, a to na podmíněné rovnosti výkonu: spotřebovaného transformátorem z primárního okruhu (ze zdroje) a přiváděného do sekundárního okruhu (zátěž), ​​přičemž se zanedbávají ztráty uvnitř transformátoru.

• S 1 > , S 2 > – výkon spotřebovaný a dodávaný transformátorem;
• Δ S – ztráty v samotném transformátoru (v průměru 1-2 % S 1 >), které lze v tomto případě zanedbat.

• Z 1 > , Z 2 > – vstupní odpor transformátoru spolu se zátěží vzhledem k jeho primárnímu okruhu, respektive vstupní odpor zátěže v sekundárním okruhu (tj. první je zátěž pro zdroj energie v přítomnost transformátoru, druhý – v nepřítomnosti);

Jak je vidět výše, transformační poměr v odporu se rovná druhé mocnině transformačního poměru v napětí.

Takové transformátory se někdy nazývají přizpůsobovací transformátory (zejména v radiotechnice).

Závěrečné poznámky[ upravit | upravit kód]

Navzdory rozdílům ve spínacích obvodech se princip činnosti samotného transformátoru nemění, a proto budou všechny závislosti napětí a proudů uvnitř transformátoru stejné, jak je uvedeno výše. To znamená, že i proudový transformátor, kromě svého „hlavního“ úkolu škálovat sílu proudu, bude mít závislosti primárního a sekundárního napětí stejné, jako by to byl napěťový transformátor, a zavede do sériového obvodu, ve kterém je připojen, odpor jeho zátěže se mění podle principu přizpůsobovacího transformátoru.

Je třeba také připomenout, že proudy, napětí, odpory a výkony v proměnných obvodech mají kromě absolutních hodnot také fázový posun, proto se ve výpočtech (včetně výše uvedených vzorců) jedná o vektorové veličiny. To není tak důležité brát v úvahu pro transformační poměr transformátorů pro všeobecné technické účely, s nízkými požadavky na přesnost převodu, ale má to velký význam pro měření transformátorů proudu a napětí.

Další informace [upravit | upravit kód]

Funkce počítání otáček [upravit | upravit kód]

Transformátory přenášejí energii z primárního okruhu do sekundárního okruhu prostřednictvím magnetického pole. S vzácnou výjimkou takzvaných „vzduchových transformátorů“ se přenos magnetického pole provádí pomocí speciálních magnetických obvodů (vyrobených například z elektrooceli nebo jiných feromagnetických látek) s magnetickou permeabilitou mnohem větší než má vzduch. nebo vakuum. To koncentruje magnetické siločáry v těle magnetického jádra, snižuje magnetickou disperzi a navíc zvyšuje hustotu magnetického toku (indukce) v této části prostoru obsazeného magnetickým jádrem. To vede ke zvýšení magnetického pole a menší spotřebě proudu „naprázdno“, tedy menším ztrátám. Jak víte z kurzu fyziky, magnetické siločáry jsou soustředné a samouzavřené „prsteny“, které obklopují vodič s proudem. Přímý vodič, kterým prochází proud, je po celé své délce obklopen prstenci magnetického pole. Pokud je vodič ohnutý, pak se prstence magnetického pole z různých úseků délky vodiče spojí na vnitřní straně ohybu (jako spirálová pružina ohnutá do strany, s cívkami stlačenými uvnitř a nataženými vně ohybu). Tento krok umožňuje zvýšit koncentraci siločar uvnitř ohybu a v souladu s tím posílit magnetické pole v této části prostoru. Ještě lepší je ohnout vodič do prstence a všechny magnetické čáry rozmístěné po obvodu se uvnitř prstenu „hromadí“. Tento krok se nazývá vytvoření závitu vodiče s proudem. Vše výše uvedené je velmi vhodné pro transformátory bez jádra (nebo jiné případy s relativně rovnoměrným magnetickým prostředím kolem závitů), ale je naprosto zbytečné v přítomnosti magnetických uzavřených jader, která bohužel z geometrických důvodů nemohou vyplnit celý prostor kolem vinutí transformátoru. A proto magnetické siločáry pokrývající závit vinutí transformátoru jsou po obvodu závitu v nestejných podmínkách. Některá elektrická vedení mají větší „štěstí“ a procházejí pouze po lehké trase magnetického vodiče, zatímco jiná musí projít část cesty podél jádra (uvnitř cívky) a zbytek vzduchem, aby vytvořili uzavřený silový „prstenec“. Magnetický odpor vzduchu takové siločáry téměř uhasí a v souladu s tím eliminuje přítomnost té části cívky, která tuto magnetickou čáru vytvořila.

Ze všeho výše uvedeného a znázorněného na obrázku je závěr – při provozu transformátoru s uzavřeným feromagnetickým jádrem se neúčastní celá otáčka, ale pouze malá část, která je tímto magnetickým jádrem zcela obklopena. Nebo jinými slovy, hlavní magnetický tok procházející uzavřeným jádrem transformátoru je tvořen pouze tou částí drátu, která prochází „oknem“ tohoto jádra. Obrázek ukazuje, že k vytvoření 2 „otoček“ stačí protáhnout vodič s proudem „okénkem“ magnetického obvodu dvakrát, čímž se ušetří na vinutí.

Poznámky [upravit | upravit kód]

1. ↑ 12Výkonové transformátory. Termíny a definice. GOST 16110-82 (ST SEV 1103-78)(nespecifikováno) . Datum přístupu: 10. února 2017.Archivováno z ↑ Tuto definici step-up a step-down transformátoru lze nalézt v různých vzdělávacích materiálech na školní úrovni: Archivovaná kopie ze dne 11. února 2017 na Wayback Machine, Archivovaná kopie ze dne 28. dubna 2017 na Wayback Machine.

• Najděte a zdokumentujte ve formě poznámek pod čarou odkazy na nezávislé autoritativní zdroje, které potvrzují to, co je napsáno.

Přístrojový transformátor proudu je statické elektromagnetické zařízení, jehož účelem je převádět velikost primárních proudů na hodnoty, které zajišťují bezpečné připojení k zařízením sekundárního okruhu: měření, měření, reléová ochranná zařízení atd.

Poměrně častým příkladem použití měřicích transformátorů proudu (dále jen TTI) je jejich použití v systémech měření spotřeby elektrické energie s vysokým příkonem. Proporcionálním snížením měřeného proudu primárního okruhu a tím rozšířením měřicích limitů měřicích zařízení zajišťuje TTI správný a bezpečný provoz elektroměrů.

Zařízení proudového transformátoru

Struktura TTI je poměrně jednoduchá: je to magnetický obvod vyrobený z tenkých plechů z elektrooceli, které jsou od sebe izolované. Jedná se o pracovní část, na které jsou umístěny dvě proudové cívky – primární a sekundární vinutí.

Konce vinutí jsou vyvedeny na svorky pouzdra TTI, vyrobeného ze samozhášivého nehořlavého plastu. U dnes nejrozšířenějších sběrnicových TTI se jako primární vinutí používá měděná nebo hliníková sběrnice, která prochází skrz průchozí okno jádra s cívkou sekundárního vinutí.

Jedním z typů sběrnicových transformátorů jsou zařízení s univerzálním oknem. Jejich zásadní rozdíl spočívá v absenci standardní vestavěné sběrnice: je nahrazena vodičem napájecí sítě, rovněž vloženým do okna jádra. Tato konstrukční vlastnost umožňuje použití TTI na měděných a hliníkových přípojnicích a kabelových jádrech s širokým rozsahem průřezů.

TTI s univerzálním okénkem lze vyrobit s demontovatelným magnetickým jádrem, jehož části se utahují pomocí šroubů. Tato konstrukce značně usnadňuje instalaci transformátoru a umožňuje připojení TTI bez demontáže nebo vkládání do elektrické přípojnice.

Obsluha měřicího transformátoru proudu

Principem činnosti TTI je fyzikální jev elektromagnetické indukce. Připojení transformátoru spočívá v zapojení jeho primárního vinutí (svorky L1 a L2) do série se zátěží, sekundární vinutí je připojeno k měřicímu zařízení s malým odporem – např. výpočtový elektroměr, proudové relé nebo ampérmetr.

Střídavý proud I1 procházející primárním vinutím vytváří střídavý magnetický tok F, který při průchodu magnetickým obvodem proniká závity vinutí TTI a vyvolává v nich EMF.

S ohledem na zvláštnost provozu proudového transformátoru v režimu zkratu – zátěžový odpor sekundárního obvodu není větší než několik desetin ohmu (režim naprázdno může poškodit TTI), v důsledku vlivu EMF v závitech vinutí se vytvoří sekundární proud úměrný primárnímu.

Transformační poměr měřicího transformátoru proudu

Toto je jeden z nejdůležitějších parametrů TTI, představující poměr hodnoty primárního proudu k hodnotě sekundárního proudu (N=I1/I2). Obvykle se tento koeficient obvykle nazývá reálný.

Nominální hodnotu lze navíc použít pro výpočty – na rozdíl od skutečné hodnoty ji lze vyjádřit jako poměr hodnot jmenovitého proudu (Nн=I1н/I2н).

Přijato za účelem sjednocení a standardizace měřicích a ochranných prostředků, standardní hodnota sekundárního proudu přístrojů je 5 A.

Standardní rozsah primárních proudů TTI moderních výrobců může být reprezentován následujícími hodnotami: 5, 10, 15, 20, 30, 40, 50, 75, 80, 100, 150, 200, 300, 400, 500, 600 , 750, 800, 1000, 1200, 1500, 2000, 3000, 4000 a 5000 A. Příklady standardních hodnot koeficientu TTI: 50/5 (N=10), 100/5 (N=20), 300/5 (N=60) atd.

Při použití TTI v obvodech pro měření spotřeby spotřebované elektřiny je pro zajištění přesného měření nutné volit transformační poměr v souladu se zatěžovacím proudem pracujícím v nouzovém režimu.

Volba nadhodnocené hodnoty transformačního poměru je nepřijatelná z důvodu, že nebude zajištěna přesnost dávkování při nízkém zatížení. Podle požadavku současných pravidel (článek 1.5.17):

• Hlavní
• Elektrická zařízení
• Návrh a provoz měřicího transformátoru proudu

Přejít na fórum

Tato stránka byla vytvořena pouze pro informační účely. Zdrojové materiály jsou pouze orientační.

Při citování materiálů stránek je vyžadován aktivní hypertextový odkaz na l220.ru.

PUE-7

Dokument definující pravidla zařízení, upravující zásady konstrukce a požadavky jak na jednotlivé systémy, tak jejich prvky, bloky a komunikace elektrárny, podmínky umístění a instalace.

PTEEP

Požadavky a odpovědnost spotřebitelů, odpovědnost za realizaci, požadavky na personál obsluhující elektrárnu, řízení, opravy, modernizace, uvádění elektrárny do provozu, školení personálu.

POTEU

Pravidla pro ochranu práce při provozu elektrických instalací – dokument vytvořený na základě aktuálně neaktivních mezioborových pravidel ochrany práce (POT R M-016-2001, RD 153-34.0-03.150).