Mluvení o napěťovém transformátoru, máme na mysli elektromagnetické zařízení určené k přeměně střídavého napětí o určité frekvenci: z vysokého na nízké nebo z nízkého na vyšší v závislosti na účelu transformátoru a nakonec na transformačním poměru dané instance. Pomocí napěťového transformátoru je elektrický výkon s dostatečně vysokou účinností přenášen z primárního okruhu do sekundárního okruhu, ke kterému je obvykle připojena zátěž, tedy spotřebič.

Napěťový transformátor

Spotřebitel musí odpovídat výkonu napěťového transformátoru: může to být menší výkon, než je transformátor schopen přenést, ale nikdy by neměl být větší výkon, než pro který je tento transformátor navržen, jinak napětí na sekundárním vinutí tohoto transformátoru začne klesat, jádro se trvale nasytí a vinutí i jádro se přehřejí, účinnost transformátoru klesne.

Napětí na sekundárním vinutí napěťového transformátoru pracujícího pod zátěží v normálním režimu nebo naprázdno však vždy zůstává téměř nezměněno, alespoň s vysokou přesností blízko jmenovitého napětí sekundárního vinutí transformátoru, to znamená, že bude ležet v určitém známém, spíše úzkém rozmezí. Zároveň však může být zatěžovací proud velmi odlišný – lišit se od nuly po maximální přípustnou hodnotu v závislosti na impedanci a povaze zátěže, kterou transformátor v tuto chvíli napájí.

Proudový transformátor a ampérmetr

Transformátor napětí se výrazně liší od napěťového transformátoru, a to jak strukturou, účelem, tak vlastnostmi aplikace. Zatímco primární a sekundární (nebo sekundární, je-li jich více) vinutí napěťového transformátoru často mají značný počet závitů odpovídající transformačnímu poměru a parametrům jádra, pak Primární vinutí proudového transformátoru je pouze jedna otáčka procházející okénkem magnetického obvodu. Sekundární vinutí proudového transformátoru má mnoho závitů a je vždy připojeno k aktivní zátěži přesně definované hodnoty, například k rezistoru.

Přístrojový transformátor proudu

Nyní, pokud primárním vinutím protéká střídavý proud určité velikosti, pak sekundární vinutí, zatížené konstantní aktivní zátěží ve formě odporu, vytvoří na něm úbytek napětí úměrný proudu primárního vinutí. (přes transformační poměr) a zátěžový odpor. To znamená, že v závislosti na proudu primárního okruhu se napětí sekundárního vinutí proudového transformátoru může měnit v širokých mezích – od nuly po maximální přípustné.

Obvod proudového transformátoru

Je zřejmé, že tento režim se liší od provozního režimu napěťového transformátoru. Zde (u proudového transformátoru) zpravidla neexistuje úzký rozsah jmenovitých napětí sekundárního vinutí, charakteristický pro napěťové transformátory. Typickou aplikací proudového transformátoru je měření proudu v obvodech, ke kterým je již připojena zátěž.

ČTĚTE VÍCE
Jakou váhu unese ocelová trubka Schedule 40?

Proudové transformátory kromě rozšíření měřicích limitů izolují měřicí přístroje od vysokého napětí a umožňují měřit proud v sítích s napětím nad 1000 V.

Primární vinutí proudového transformátoru má izolaci navrženou pro plné provozní napětí sítě. Pro zajištění bezpečnosti obsluhujícího personálu (v případě poruchy izolace) musí být jedna ze svorek sekundárního vinutí a jádro transformátoru uzemněno.

Na rozdíl od výkonových transformátorů závisí proud sekundárního vinutí v proudovém transformátoru na proudu primárního vinutí (měřený proud). Proto je při práci s proudovým transformátorem nutné věnovat zvláštní pozornost aby bylo sekundární vinutí uzavřeno. K tomu mají zařízení pro uzavření sekundárního vinutí při vypnutém měřicím zařízení.

V případech, kdy nelze odpojit proudový vodič, se pro připojení proudového transformátoru používají transformátory ve formě proudových svorek. Jádro takových transformátorů se skládá ze dvou polovin, upevněných pomocí závěsu, což umožňuje uzavření vodiče s proudem bez jeho porušení. Sekundární vinutí je připojeno k ampérmetru, který se obvykle montuje na samotné jádro.

To znamená, Napěťový transformátor je určen k přeměně elektrické energie střídavého proudu na výkonové zátěže různých jmenovitých hodnot, navržený pro napětí sekundárního vinutí transformátoru.

Mezi napěťové transformátory patří vysoce výkonné průmyslové transformátory, transformátory rozvoden, síťové transformátory, svařovací transformátory, transformátory v napájecích zdrojích pro některé domácí spotřebiče atd. Tyto transformátory mohou být buď stupňovité, nebo stupňovité.

Přístrojové napěťové transformátory jsou navrženy pro přeměnu vysokého síťového napětí na napětí dostupné pro měření konvenčními přístroji, tj. pro rozšíření měřicích limitů přístrojů se střídavým napětím.

Proudové kleště

Proudové transformátory se používají pro účely měření – tam, kde je potřeba zjistit množství střídavého proudu protékajícího vodičem. Na přerušení tohoto vodiče je připojen proudový transformátor a na jeho sekundární vinutí je připojen ampérmetr nebo voltmetr připojený k rezistoru známé hodnoty. Jednoduchými výpočty lze snadno zjistit hodnotu proudu primárního vinutí. Výpočty mohou provádět jak lidé, tak elektronika.

Telegramový kanál pro ty, kteří se chtějí každý den učit nové a zajímavé věci: Škola pro elektrikáře

Pokud se vám tento článek líbil, sdílejte odkaz na něj na sociálních sítích. Velmi to pomůže rozvoji našeho webu!

ČTĚTE VÍCE
Jak připojit ohřívač vody Pokud v domě není uzemnění?

Měřicí transformátory proudu a napětí - konstrukce, technické vlastnosti

Měřicí transformátory proudu a napětí jsou navrženy tak, aby redukovaly primární proudy a napětí na hodnoty, které jsou nejvhodnější pro připojení měřicích přístrojů, ochranných relé a automatizačních zařízení. Použití přístrojových transformátorů zajišťuje bezpečnost pracovníků, protože vysokonapěťové a nízkonapěťové obvody jsou odděleny, a také umožňuje sjednotit konstrukci zařízení a relé.

Proudové transformátory jsou klasifikovány:

podle konstrukce – průchodka, vestavěná, průchozí, podpěra, přípojnice, odnímatelná;

typ instalace – vnější, pro uzavřené a kompletní rozvaděče;

počet transformačních stupňů – jednostupňový a kaskádový;

transformační koeficienty – s jednou nebo více hodnotami;

počet a účel sekundárních vinutí.

T – proudový transformátor;

F – s porcelánovou izolací;

N – venkovní instalace;

K – kaskáda, kondenzátorově izolovaná nebo cívka;

O – jednootáčková tyč;

Ш – jednootáčková přípojnice;

B – vzduchem izolovaný, vestavěný nebo vodou chlazený;

L – s litou izolací;

M – olejové, modernizované nebo malé;

R – pro ochranu relé;

D – pro diferenciální ochranu;

Z – pro ochranu proti zemním poruchám.

Technické vlastnosti proudových transformátorů

Jmenovitý primární a sekundární proud proudových transformátorů

Proudové transformátory se vyznačují jmenovitým primárním proudem Inom1 (standardní stupnice jmenovitých primárních proudů obsahuje hodnoty od 1 do 40000 A) a jmenovitým sekundárním proudem Inom2, který se rovná 5 nebo 1 A. Poměr jmenovitých primární a jmenovitý sekundární proud je transformační poměr KTA = Inom1/ Inom2

Proudová chyba proudových transformátorů

Měřicí transformátory proudu a napětí - konstrukce, technické vlastnosti

Proudové transformátory jsou charakterizovány proudovou chybou ∆I=(I2K-I1)*100/I1 (v procentech) a úhlovou chybou (v minutách). Měřicí transformátory proudu jsou podle aktuální chyby rozděleny do pěti tříd přesnosti: 0,2; 0,5; 1; 3; 10. Název třídy přesnosti odpovídá maximální proudové chybě proudového transformátoru při primárním proudu rovném 1-1,2 jmenovitého. Pro laboratorní měření jsou určeny proudové transformátory třídy přesnosti 0,2, pro připojení elektroměrů – proudové transformátory třídy 0,5, pro připojení panelových měřicích přístrojů – třídy 1 a 3.

Zatížení proudového transformátoru

Zatížení proudového transformátoru je impedance vnějšího obvodu Z2 vyjádřená v ohmech. Odpory r2 a x2 představují odpor zařízení, vodičů a kontaktů. Zatížení transformátoru lze také charakterizovat zdánlivým výkonem S2 V*A. Jmenovitým zatížením proudového transformátoru Z2nom se rozumí zatížení, při kterém chyby nepřekračují meze stanovené pro transformátory dané třídy přesnosti. Hodnota Z2nom je uvedena v katalozích.

ČTĚTE VÍCE
Lze použít lepidlo na vinylové tapety na papírové tapety?

Elektrodynamický odpor proudových transformátorů

Elektrodynamický odpor proudových transformátorů je charakterizován jmenovitým dynamickým odporovým proudem Im.dyn. nebo poměr kdin = Tepelný odpor je určen jmenovitým tepelným odporovým proudem It nebo poměrem kt = It / I1nom a přípustnou dobou provozu tepelného odporového proudu tt.

Měřicí transformátory proudu a napětí - konstrukce, technické vlastnosti

Návrhy proudových transformátorů

Konstrukčně se transformátory proudu dělí na cívkové, jednootáčkové (typ TPOL), víceotáčkové s litou izolací (typ TPL a TLM). Transformátor typu TLM je určen pro rozvaděče a je konstrukčně kombinován s jedním z konektorů primárního okruhu článku.

Pro vysoké proudy se používají transformátory typu TShL a TPShL, ve kterých sběrnice slouží jako primární vinutí. Elektrodynamický odpor takových proudových transformátorů je určen odporem sběrnice.

Transformátory typu TFN v porcelánové skříni s izolací papír-olej a kaskádové typu TRN jsou vyráběny pro venkovní rozvaděče. Existují speciální konstrukce pro ochranu relé. Vestavěné proudové transformátory jsou instalovány na svorkách spínačů olejových nádrží a výkonových transformátorů s napětím 35 kV a vyšším. Jsou-li všechny ostatní věci stejné, jejich chyba je větší než u volně stojících transformátorů.

Technické vlastnosti měřicích transformátorů napětí

Jmenovité primární a sekundární napětí napěťových transformátorů

Napěťové transformátory jsou charakterizovány jmenovitými hodnotami primárního napětí, sekundárního napětí (obvykle 100 V) a transformačního poměru K=U1nom/U2nom. Podle chyby se rozlišují tyto třídy přesnosti transformátorů napětí: 0,2;0,5; 1:3.

Zatížení transformátoru napětí

Sekundární zátěž napěťového transformátoru je výkon externího sekundárního obvodu. Jmenovitým sekundárním zatížením se rozumí nejvyšší zatížení, při kterém chyba nepřekračuje povolené meze stanovené pro transformátory dané třídy přesnosti.

Návrhy napěťových transformátorů

V instalacích s napětím do 18 kV se používají transformátory třífázové a jednofázové, při vyšších napětích pouze transformátory jednofázové. Při napětí do 20 kV existuje velké množství typů napěťových transformátorů: suché (NOS), olejové (NOM, ZNOM, NTMI, NTMK), s litou izolací (ZNOL). Jednofázové dvouvinuté transformátory NOM je nutné odlišit od jednofázových třívinutých transformátorů ZNOM. Transformátory typů ZNOM-15, -20 -24 a ZNOL-06 jsou instalovány v kompletních vodičích výkonných generátorů. V instalacích s napětím 110 kV a vyšším se používají kaskádové transformátory napětí NKF a kapacitní děliče napětí NDE.

Měřicí transformátory proudu a napětí - konstrukce, technické vlastnosti

Schémata zapojení transformátorů napětí

ČTĚTE VÍCE
Kolik platí navíc k důchodu za titul veterán práce?

V závislosti na účelu lze použít různé obvody pro připojení napěťových transformátorů. Dva jednofázové napěťové transformátory zapojené do částečného trojúhelníku umožňují měřit dvě síťová napětí. Tento obvod je vhodný pro připojení měřičů a wattmetrů. Pro měření lineárních a fázových napětí lze použít tři jednofázové transformátory (ZNOM, ZNOL), zapojené podle zapojení hvězda-hvězda, nebo třífázového typu NTMI. Do třífázové skupiny jsou zapojeny i jednofázové třívinuté transformátory typu ZNOM a NKF.

Připojování elektroměrů k trojfázovým transformátorům napětí se nedoporučuje, protože mají obvykle asymetrický magnetický systém a zvýšenou chybu. Pro tento účel je vhodné instalovat skupinu dvou jednofázových transformátorů spojených do částečného trojúhelníku.

Napěťové transformátory se volí podle podmínek Uset ≤U1nom, S2≤ S2nom v zamýšlené třídě přesnosti. Za S2nom se považuje výkon všech tří fází jednofázových napěťových transformátorů zapojených do hvězdicového obvodu a dvojnásobek výkonu jednofázového transformátoru zapojeného v částečném trojúhelníkovém obvodu.

Měřicí transformátory proudu a napětí - konstrukce, technické vlastnosti

Telegramový kanál pro ty, kteří se chtějí každý den učit nové a zajímavé věci: Škola pro elektrikáře

Pokud se vám tento článek líbil, sdílejte odkaz na něj na sociálních sítích. Velmi to pomůže rozvoji našeho webu!