Voolutrafod — tööpõhimõte ja rakendus

Energiasüsteemidega töötamisel on sageli vaja teatud elektrisuurused teisendada neile sarnasteks analoogideks proportsionaalselt muudetud väärtustega. See võimaldab simuleerida teatud protsesse elektripaigaldistes ja ohutult teha mõõtmisi.

Voolutrafo (CT) töö põhineb elektromagnetilise induktsiooni seadustöötavad elektri- ja magnetväljades, mis varieeruvad vahelduva siinussuurusega harmoonilistena.

See teisendab toiteahelas voolava vooluvektori esmase väärtuse sekundaarseks vähendatud väärtuseks, järgides mooduli proportsionaalsust ja täpset nurga ülekannet.

Voolutrafo tööpõhimõte

Trafo sees elektrienergia muundamisel toimuvate protsesside demonstreerimine on selgitatud diagrammiga.

Vool I1 voolab läbi võimsuse primaarmähise pöörete arvuga w1, ületades selle takistuse Z1.Selle mähise ümber moodustub magnetvoog F1, mille püüab kinni vektori I1 suunaga risti paiknev magnetahel. Selline orientatsioon tagab minimaalse elektrienergia kadu, kui see muundatakse magnetenergiaks.

Ületades mähise w2 risti asetsevad pöörded, indutseerib voog F1 neis elektromotoorjõu E2, mille mõjul tekib sekundaarmähises vool I2, ületades mähise Z2 impedantsi ja ühendatud väljundkoormuse Zn. Sel juhul moodustub sekundaarahela klemmides pingelang U2.

Kutsutakse suurust K1, mis on määratud vektorite I1 / I2 teisenduskoefitsiendi suhtega... Selle väärtus määratakse seadmete projekteerimisel ja mõõdetakse valmisstruktuurides. Tegelike mudelite näitajate ja arvutatud väärtuste erinevusi hinnatakse metroloogilise karakteristiku - voolutrafo täpsusklassi järgi.

Tegelikus töös ei ole mähiste voolude väärtused konstantsed väärtused. Seetõttu näidatakse teisenduskoefitsienti tavaliselt nimiväärtustega. Näiteks tema avaldis 1000/5 tähendab, et 1 kiloamprise primaartöövoolu korral mõjuvad sekundaarpööretes 5-amprised koormused. Neid väärtusi kasutatakse selle voolutrafo pikaajalise jõudluse arvutamiseks.

Sekundaarvoolust I2 tulenev magnetvoog F2 vähendab voo F1 väärtust magnetahelas. Sel juhul määratakse selles loodud trafo Ф voog vektorite Ф1 ja Ф2 geomeetrilise liitmise teel.

Ohtlikud tegurid voolutrafo töö ajal

Võimalus mõjutada kõrgepingepotentsiaali isolatsioonirikke korral

Kuna TT magnetahel on metallist, hea juhtivusega ja ühendab isoleeritud mähised (primaar- ja sekundaarmähised) omavahel magnetiliselt, suureneb isolatsioonikihi purunemisel elektrilöögi oht personali või seadme kahjustamiseks.

Selliste olukordade ärahoidmiseks kasutatakse trafo ühe sekundaarklemmi maandust, et õnnetusjuhtumite korral sellest kõrgepinge potentsiaal tühjendada.

See terminal on alati märgitud seadme korpusele ja on näidatud ühendusskeemidel.

Kõrgepingepotentsiaali mõju võimalus sekundaarahela rikke korral

Sekundaarmähise järeldused on tähistatud «I1» ja «I2», seega voolude suund on polaarne, ühtib kõikides mähistes. Kui trafo töötab, peavad need olema alati ühendatud koormusega.

Seda seletatakse asjaoluga, et primaarmähist läbival voolul on kõrge potentsiaalne võimsus (S = UI), mis muundatakse väikeste kadudega sekundaarahelaks ja selle katkestamisel väheneb voolukomponent järsult väärtustele. lekkest läbi keskkonna, kuid samal ajal suurendab langus oluliselt pingeid purunenud sektsioonis.

Sekundaarmähise avatud kontaktide potentsiaal primaarahelas voolu läbimisel võib ulatuda mitme kilovoldini, mis on väga ohtlik.

Seetõttu tuleb kõik voolutrafode sekundaarahelad alati kindlalt kokku monteerida ja kasutusest kõrvaldatud mähistele või südamikele tuleb alati paigaldada šundi lühised.

Voolutrafo ahelates kasutatavad disainilahendused

Iga voolutrafo kui elektriseade on mõeldud teatud probleemide lahendamiseks elektripaigaldiste töö käigus. Tööstus toodab neid suures valikus. Kuid mõnel juhul on konstruktsioonide täiustamisel lihtsam kasutada juba tõestatud tehnoloogiatega valmismudeleid kui ümber kujundada ja valmistada uusi.

Ühe pöördega TT loomise põhimõte (primaarahelas) on põhiline ja see on näidatud vasakpoolsel fotol.

Siin on isolatsiooniga kaetud primaarmähis valmistatud sirgjoonelisest siinist L1-L2, mis läbib trafo magnetahelat ja sekundaarmähis on keeratud ümber selle ja ühendatud koormusega.

Paremal on näidatud kahe südamikuga mitme pöördega CT loomise põhimõte. Siin võetakse kaks ühe pöördega trafot koos nende sekundaarahelatega ja nende magnetahelatest juhitakse teatud arv jõumähiseid. Sel viisil suurendatakse mitte ainult võimsust, vaid ka väljundiga ühendatud ahelate arvu.

Neid kolme põhimõtet saab muuta erineval viisil. Näiteks on laialt levinud mitme identse mähise kasutamine ühe magnetahela ümber, et luua eraldi, sõltumatud sekundaarahelad, mis töötavad autonoomselt. Neid nimetatakse tuumadeks. Nii on ühe voolutrafo vooluahelatega ühendatud erineva otstarbega lülitite või liinide (trafode) kaitse.

Võimsa magnetahelaga kombineeritud voolutrafod, mida kasutatakse seadmete avariirežiimides, ja tavaline, mis on ette nähtud mõõtmiseks võrgu nominaalsete parameetritega, töötavad toiteseadmete seadmetes.Armatuuri ümber mähitud mähiseid kasutatakse kaitseseadmete käitamiseks, tavalisi pooli aga voolu või võimsuse/takistuse mõõtmiseks.

Neid nimetatakse nii:

• kaitsepoolid, mis on tähistatud indeksiga «P» (relee);

• mõõtmine, mida tähistavad metroloogilise täpsusklassi TT numbrid, näiteks «0,5».

Kaitsemähised voolutrafo normaalse töö ajal tagavad primaarvooluvektori mõõtmise 10% täpsusega. Selle väärtusega nimetatakse neid "kümneks protsendiks".

Mõõtmisvead

Trafo täpsuse määramise põhimõte võimaldab teil hinnata selle fotol näidatud ekvivalentset vooluringi. Selles taandatakse kõik esmaste koguste väärtused tinglikult sekundaarsetes ahelates toimimisele.

Samaväärne ahel kirjeldab kõiki mähistes töötavaid protsesse, võttes arvesse südamiku magnetiseerimiseks kuluvat energiat vooluga I.

Selle põhjal koostatud vektordiagramm (kolmnurk SB0) näitab, et vool I2 erineb I'1 väärtustest I väärtusega meie poole (magnetiseerumine).

Mida suuremad on need kõrvalekalded, seda väiksem on voolutrafo täpsus CT mõõtmisvigade arvessevõtmiseks võetakse kasutusele järgmised mõisted.

• suhteline vooluviga väljendatuna protsentides;

• nurgaviga, mis on arvutatud kaare pikkusest AB radiaanides.

Primaar- ja sekundaarvooluvektori hälbe absoluutväärtus määratakse vahelduvvoolu segmendiga.

Voolutrafode levinud tööstuslikud konstruktsioonid on valmistatud töötama täpsusklassides, mis on määratletud tunnustega 0,2; 0,5; 1,0; 3 ja 10%.

Voolutrafode praktiline rakendamine

Nende mudeleid võib leida mitmekülgselt nii väikeses korpuses asuvates väikestes elektroonikaseadmetes kui ka energiaseadmetes, mille mõõtmed on mitu meetrit. Need on jagatud tööomaduste järgi.

Voolutrafode klassifikatsioon

Kokkuleppel jagunevad need:

• mõõtmine, voolude ülekandmine mõõteriistadele;
• kaitstud, ühendatud voolukaitseahelatega;
• laboratoorium, kõrge täpsusklassiga;
• ümbertöötamiseks kasutatavad vaheained.

Rajatiste käitamisel kasutatakse TT-d:

• välistingimustes paigaldus;

• suletud paigaldiste jaoks;

• sisseehitatud seadmed;

• ülalt - sisestage varrukas;

• kaasaskantav, mis võimaldab mõõta erinevates kohtades.

TT-seadmete tööpinge väärtuse järgi on:

• kõrgepinge (üle 1000 volti);

• nimipinge väärtuste jaoks kuni 1 kilovolt.

Samuti klassifitseeritakse voolutrafod vastavalt isolatsioonimaterjalide meetodile, teisendusastmete arvule ja muudele omadustele.

Täidetud ülesanded

Väliseid mõõtevoolutrafosid kasutatakse elektriahelate tööks elektrienergia mõõtmiseks, mõõtmiseks ja liinide või jõuautotransformaatorite kaitseks.

Alloleval fotol on näidatud nende asukoht liini iga faasi jaoks ja sekundaarahelate paigaldamine toiteautotransformaatori 110 kV jaotusseadme klemmikarpi.

Samu ülesandeid täidavad välisjaotla-330 kV voolutrafod, kuid arvestades kõrgema pingega seadmete keerukust, on need palju suuremad.

Jõuseadmetel kasutatakse sageli voolutrafode sisseehitatud konstruktsioone, mis asetatakse otse elektrijaama korpusele.

Neil on sekundaarmähised, mille juhtmed on paigutatud kõrgepingepuksi ümber suletud korpuses. CT-klambrite kaablid juhitakse siia kinnitatud klemmikarpidesse.

Sisemised kõrgepingevoolutrafod kasutavad isolaatorina kõige sagedamini spetsiaalset trafoõli. Sellise konstruktsiooni näide on näidatud TFZM-seeria voolutrafode fotol, mis on ette nähtud töötamiseks 35 kV juures.

Kuni 10 kV (kaasa arvatud) on karbi valmistamisel kasutatud mähiste vahelise isolatsioonina tahkeid dielektrilisi materjale.

Näide KRUN-is kasutatavast voolutrafost TPL-10, suletud jaotusseadmetes ja muud tüüpi jaotusseadmetes.

Näide ühe kaitsesüdamiku REL 511 sekundaarvooluahela ühendamisest 110 kV kaitselüliti jaoks on näidatud lihtsustatud diagrammiga.

Voolutrafo rikked ja nende leidmine

Koormusega ühendatud voolutrafo võib termilise ülekuumenemise, juhuslike mehaaniliste mõjude või halva paigalduse mõjul lõhkuda mähiste isolatsiooni elektritakistust või nende juhtivust.

Töötavates seadmetes on isolatsioon kõige sagedamini kahjustatud, mille tagajärjeks on mähiste pöörd-pöördele lühis (edastusvõimsuse vähenemine) või lekkevoolude tekkimine juhuslikult loodud lühisahelate kaudu.

Toiteahela ebakvaliteetse paigalduse kohtade tuvastamiseks kontrollitakse perioodiliselt tööahelat termokaameratega.Nende põhjal eemaldatakse koheselt katkiste kontaktide defektid, väheneb seadmete ülekuumenemine.

Sulgumise puudumist pöördest pöördeni kontrollivad releekaitse ja automaatika laborite spetsialistid:

• voolu-pinge karakteristiku võtmine;

• trafo laadimine välisest allikast;

• tööskeemi peamiste parameetrite mõõtmised.

Samuti analüüsivad nad teisenduskoefitsiendi väärtust.

Kõigis töödes on primaar- ja sekundaarvooluvektorite suhe hinnatud suurusjärgu järgi. Nende nurkade kõrvalekaldeid ei teostata ülitäpsete faasimõõteseadmete puudumise tõttu, mida kasutatakse voolutrafode kontrollimiseks metroloogialaborites.

Dielektriliste omaduste kõrgepinge testid on määratud isolatsiooniteenistuse labori spetsialistidele.