Τι είναι ένας πιθανός μετασχηματιστής: Κατασκευή, τύποι και οι εφαρμογές του

Δοκιμάστε Το Όργανο Μας Για Την Εξάλειψη Των Προβλημάτων





Οι μετασχηματιστές είναι οι ηλεκτρομαγνητικές παθητικές συσκευές που λειτουργούν βάσει της αρχής του ηλεκτρομαγνητική επαγωγή , η οποία μεταφέρει μαγνητικά ηλεκτρική ενέργεια από ένα κύκλωμα σε άλλο κύκλωμα. Αποτελείται από δύο πηνία, το ένα είναι πρωτογενές και το άλλο δευτερεύον πηνίο. Και τα δύο περιελίξεις (πηνία) συνδέονται μαγνητικά μεταξύ τους χωρίς μαγνητικό πυρήνα και διαχωρίζονται ηλεκτρικά. Ο μετασχηματιστής μεταδίδει την ηλεκτρική ενέργεια (τάση / ρεύμα) από μια περιέλιξη σε άλλη περιέλιξη (πηνίο) μέσω αμοιβαίας επαγωγής. Δεν υπάρχει αλλαγή στη συχνότητα κατά τη μετατροπή της ενέργειας. Οι μετασχηματιστές ταξινομούνται σε δύο τύπους με βάση την κατασκευή πυρήνα όπως μετασχηματιστές πυρήνα και μετασχηματιστές τύπου κελύφους. Με βάση τη μετατροπή στάθμης τάσης και τα κέρδη, είναι μετασχηματιστές step-up και μετασχηματιστές step-down. Υπάρχουν διαφορετικοί τύποι μετασχηματιστών που χρησιμοποιούνται στα κυκλώματα AC, όπως μετασχηματιστές ισχύος, πιθανός μετασχηματιστής, τριφασικός μετασχηματιστής και αυτομετασχηματιστής.

Τι είναι ένας πιθανός μετασχηματιστής;

Ορισμός: Δυνητικός μετασχηματιστές είναι επίσης γνωστοί ως μετασχηματιστές τάσης προς τα κάτω ή μετασχηματιστές τάσης ή μετασχηματιστής οργάνων , στην οποία η τάση ενός κυκλώματος μειώνεται σε χαμηλότερη τάση για μέτρηση. Η ηλεκτρομαγνητική συσκευή που χρησιμοποιείται για τον μετασχηματισμό της υψηλότερης τάσης του κυκλώματος στην χαμηλότερη τάση ονομάζεται πιθανός μετασχηματιστής. Η έξοδος ενός κυκλώματος χαμηλής τάσης μπορεί να μετρηθεί μέσω βολτόμετρα ή βαττερμετρητές. Αυτά είναι σε θέση να αυξήσουν ή να μειώσουν τα επίπεδα τάσης ενός κυκλώματος, χωρίς αλλαγή στη συχνότητα και τις περιελίξεις του. Η αρχή λειτουργίας, η κατασκευή ενός δυνητικού μετασχηματιστή είναι παρόμοια με τον μετασχηματιστή ισχύος και τον συμβατικό μετασχηματιστή.




Πιθανός-μετασχηματιστής

Πιθανός μετασχηματιστής

Διάγραμμα πιθανού μετασχηματιστή

Ο πιθανός μετασχηματιστής αποτελείται από πρωτεύουσα περιέλιξη με περισσότερες στροφές και δευτερεύουσα περιέλιξη με μικρότερο αριθμό στροφών. Η τάση AC υψηλής εισόδου δίνεται στην πρωτεύουσα περιέλιξη (ή συνδέεται στο κύκλωμα υψηλής τάσης για μέτρηση). Η χαμηλότερη τάση εξόδου λαμβάνεται κατά τη δευτερεύουσα περιέλιξη χρησιμοποιώντας ένα βολτόμετρο. Οι δύο περιελίξεις συνδέονται μαγνητικά μεταξύ τους χωρίς καμία σύνδεση μεταξύ τους.



Κατασκευή ενός δυναμικού μετασχηματιστή

Διάγραμμα πιθανού μετασχηματιστή

Διάγραμμα πιθανού μετασχηματιστή

Οι πιθανοί μετασχηματιστές κατασκευάζονται με υψηλή ποιότητα για λειτουργία σε χαμηλή πυκνότητα ροής, χαμηλό μαγνητικό ρεύμα και ελαχιστοποιημένο φορτίο. Σε σύγκριση με έναν συμβατικό μετασχηματιστή, χρησιμοποιεί μεγάλους αγωγούς και έναν πυρήνα σιδήρου. Μπορεί να σχεδιαστεί με τη μορφή ενός τύπου πυρήνα και τύπου κελύφους για να εξασφαλίσει την υψηλότερη ακρίβεια. Συνήθως, οι δυναμικοί μετασχηματιστές τύπου πυρήνα προτιμούνται να μετατρέπουν την υψηλή τάση σε χαμηλότερη τάση.

Χρησιμοποιεί ομοαξονικές περιελίξεις για να μειώσει την αντίδραση διαρροής. Καθώς οι πιθανοί μετασχηματιστές λειτουργούν σε υψηλές τάσεις, η πρωτογενής περιέλιξη υψηλής τάσης χωρίζεται σε μικρές διατομές στροφές / πηνία για τη μείωση του κόστους και της ζημιάς της μόνωσης. Η μετατόπιση φάσης μεταξύ τάσης εισόδου και τάσης εξόδου πρέπει να παρακολουθείται προσεκτικά για να διατηρείται χαμηλότερη τάση μεταβάλλοντας το φορτίο. Περιελίξεις καλυμμένες με καμπίνα εξαφανίσματος και βαμβακερή ταινία για μείωση του κόστους μόνωσης.

Διαχωριστές σκληρών ινών χρησιμοποιούνται για το διαχωρισμό των πηνίων. Οι δακτύλιοι γεμισμένοι με λάδι χρησιμοποιούνται για τη σύνδεση των μετασχηματιστών δυναμικού υψηλής τάσης (πάνω από 7KV) στις κύριες γραμμές. Η κύρια περιέλιξη ενός δυνητικού μετασχηματιστή έχει μεγάλο αριθμό στροφών, ενώ η δευτερεύουσα περιέλιξη έχει λιγότερες στροφές. Το πολύμετρο ή το βολτόμετρο χρησιμοποιείται για τη μέτρηση της χαμηλότερης τάσης εξόδου.


Πιθανός μετασχηματιστής που λειτουργεί

Ο πιθανός μετασχηματιστής που είναι συνδεδεμένος στο κύκλωμα ισχύος του οποίου η τάση πρέπει να μετρηθεί συνδέεται μεταξύ της φάσης και της γείωσης. Αυτό σημαίνει ότι η κύρια περιέλιξη ενός δυναμικού μετασχηματιστή συνδέεται με το κύκλωμα υψηλής τάσης και η δευτερεύουσα περιέλιξη ενός μετασχηματιστή συνδέεται με ένα βολτόμετρο. Λόγω της αμοιβαίας επαγωγής, οι δύο περιελίξεις συνδέονται μαγνητικά μεταξύ τους και λειτουργούν βάσει της αρχής της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής.

Η μειωμένη τάση μετράται κατά μήκος της δευτερεύουσας περιέλιξης σε σχέση με την τάση κατά μήκος της πρωτεύουσας περιέλιξης χρησιμοποιώντας πολύμετρο ή βολτόμετρο. Λόγω της υψηλής σύνθετης αντίστασης στον πιθανό μετασχηματιστή, το μικρό ρεύμα ρέει μέσω της δευτερεύουσας περιέλιξης και λειτουργεί παρόμοια με τον συνηθισμένο μετασχηματιστή χωρίς καθόλου ή χαμηλό φορτίο. Ως εκ τούτου, αυτοί οι τύποι μετασχηματιστών λειτουργούσαν σε εύρος τάσης 50 έως 200VA.

Σύμφωνα με τον συμβατικό μετασχηματιστή, ο λόγος μετασχηματισμού είναι

V2 = N1 / N2

«V1» = τάση της πρωτεύουσας περιέλιξης

«V2» = τάση της δευτερεύουσας περιέλιξης

«N1» = αριθμός στροφών στην πρωτεύουσα περιέλιξη

«N2» = αριθμός στροφών στη δευτερεύουσα περιέλιξη

Η υψηλή τάση ενός κυκλώματος μπορεί να προσδιοριστεί χρησιμοποιώντας την παραπάνω εξίσωση.

Τύποι μετασχηματιστών τάσης ή δυναμικού

Με βάση τη λειτουργία ενός πιθανού μετασχηματιστή, υπάρχουν δύο τύποι,

  • Μετασχηματιστές τάσης μέτρησης
  • Μετασχηματιστές τάσης προστασίας

Αυτά είναι διαθέσιμα σε μονοφασικό ή τριφασικό και λειτουργούν με την υψηλότερη ακρίβεια. Αυτά χρησιμοποιούνται για τον χειρισμό και τον έλεγχο συσκευών μέτρησης, ρελέ και άλλων συσκευών. Με βάση την κατασκευή, υπάρχουν

Ηλεκτρομαγνητικοί δυναμικοί μετασχηματιστές

Αυτά είναι παρόμοια με τον πρωτεύοντα μετασχηματιστή. L όπου οι πρωτεύουσες και οι δευτερεύουσες περιελίξεις τυλίγονται σε μαγνητικό πυρήνα. Λειτουργεί με τάση άνω ή κάτω των 130KV. Η κύρια περιέλιξη συνδέεται με φάση και η δευτερεύουσα περιέλιξη συνδέεται με το έδαφος. Αυτά χρησιμοποιούνται σε κυκλώματα μέτρησης, ρελέ και υψηλής τάσης.

Χωρητικοί δυναμικοί μετασχηματιστές

Αυτοί είναι επίσης γνωστοί ως χωρητικοί δυναμικοί διαιρέτες ή τύποι ζεύξης ή μετασχηματιστές δυναμικού δυναμικού τύπου δακτυλίου. Η σειρά του πυκνωτές συνδέονται με την πρωτεύουσα περιέλιξη ή τις δευτερεύουσες περιελίξεις. Μετράται η τάση εξόδου κατά τη δευτερεύουσα περιέλιξη. Χρησιμοποιείται για σκοπούς επικοινωνίας φορέα παροχής ισχύος και είναι πιο δαπανηρή.

Πιθανός-μετασχηματιστής

χωρητικό δυναμικό-μετασχηματιστής

Σφάλματα σε πιθανούς μετασχηματιστές

Στον πρωτεύοντα μετασχηματιστή, η τάση εξόδου στη δευτερεύουσα περιέλιξη είναι ακριβώς ανάλογη με την τάση στον δευτερεύοντα μετασχηματιστή. Σε πιθανούς μετασχηματιστές, η τάση μειώνεται λόγω της αντίδρασης και της αντίστασης σε πρωτογενή και δευτερογενή και επίσης ο συντελεστής ισχύος σε δευτερεύουσες αιτίες μετατόπισης φάσης Σφάλματα και σφάλματα τάσης.

Διάγραμμα Phasor

διάγραμμα φάσης

Το παραπάνω διάγραμμα φάσης εξηγεί τα σφάλματα σε πιθανούς μετασχηματιστές.

«Είναι» - δευτερεύον ρεύμα

«Es» - επαγόμενο emf στη δευτερεύουσα περιέλιξη

«Vs» - τερματική τάση της δευτερεύουσας περιέλιξης

«Rs» - αντίσταση περιέλιξης δευτερεύοντος

«Xs» - τυλιγμένη αντίδραση δευτερογενούς

«Ip» - Κύριο ρεύμα

«Ep» - προκαλούμενη emf της πρωτεύουσας περιέλιξης

«Vp» - τερματική τάση της πρωτεύουσας περιέλιξης

«Rp» - τύλιγμα αντίσταση της πρωτεύουσας περιέλιξης

«Xp» - αντίδραση περιέλιξης της πρωτεύουσας περιέλιξης

«Kt» - αναλογία στροφών

«Io» - ρεύμα διέγερσης

«Im» - μαγνητικό ρεύμα του Io

«Iw» - βασικό συστατικό απώλειας του Io

«Φm» - μαγνητική ροή

Σφάλμα γωνίας «Β»

Η επαγόμενη πρωτογενής τάση EMF είναι η αφαίρεση της αντίστασης και της πτώσης της αντίδρασης (IpXp, IpRp) από την τάση του πρωτογενούς Vp. Η τάση μειώνεται λόγω της αντίδρασης και της αντίστασης της πρωτεύουσας περιέλιξης.

Το EMF που προκαλείται στο πρωτογενές μετατρέπεται σε δευτερεύον από μια αμοιβαία επαγωγή και σχηματίζεται το EMF που προκαλείται στη δευτερογενή Es. Η τάση εξόδου κατά τη δευτερεύουσα περιέλιξη λόγω της πτώσης του emf από την αντίσταση και την αντίδραση είναι Vs. Η τάση εξόδου στο δευτερεύον λαμβάνεται με αφαίρεση της αντίδρασης και πτώσεις αντίστασης (IsXs, IsRs) από το επαγόμενο EMF στο δευτερεύον Es.

Ας πάρουμε την κύρια ροή ως αναφορά. Το ρεύμα στο πρωτεύον Ip λαμβάνεται από το διανυσματικό άθροισμα του ρεύματος διέγερσης Io και του αντίστροφου δευτερεύοντος ρεύματος Is, το οποίο πολλαπλασιάζεται επί 1 / Kt. Vp είναι η εφαρμοζόμενη κύρια τάση του δυναμικού μετασχηματιστή.

Ip = (Io + Is) / Kt

Σφάλμα αναλογίας

Εάν η κανονική αναλογία πιθανού μετασχηματιστή διαφέρει από την πραγματική αναλογία του δυναμικού μετασχηματιστή λόγω πτώσης αντίστασης και αντίδρασης, τότε προκύπτει σφάλμα λόγου.

Σφάλμα τάσης

Εάν υπάρχει διαφορά μεταξύ της ιδανικής τάσης και της πραγματικής τάσης, τότε εμφανίζεται το σφάλμα τάσης. Το ποσοστό σφάλματος τάσης είναι

[(Vp - Kt Vs) / Vp] x 100

Σφάλμα γωνίας φάσης

Εάν υπάρχει διαφορά μεταξύ της γωνίας φάσης μεταξύ της πρωτεύουσας τάσης «Vp» και της αντίστροφης δευτερεύουσας τάσης, εμφανίζεται το σφάλμα γωνίας φάσης.

Αιτίες σφαλμάτων

Λόγω της εσωτερικής σύνθετης αντίστασης, η τάση πέφτει στο πρωτεύον και μετατρέπεται ανάλογη με την αναλογία στροφών και τη δευτερεύουσα περιέλιξη. Ομοίως, το ίδιο συμβαίνει και στη δευτερεύουσα περιέλιξη.

Μείωση σφαλμάτων

Τα σφάλματα των πιθανών μετασχηματιστών μπορούν να μειωθούν ή να αποφευχθούν βελτιώνοντας την ακρίβεια στο σχεδιασμό, τα μεγέθη της αντίδρασης και την αντίσταση των πρωτογενών και δευτερευόντων περιελίξεων και τον ελάχιστο μαγνητισμό του πυρήνα.

Εφαρμογές πιθανών μετασχηματιστών

Οι εφαρμογές είναι

  • Χρησιμοποιείται σε κυκλώματα ρελέ και μέτρησης
  • Χρησιμοποιεί σε κυκλώματα επικοινωνίας φορέα παροχής ισχύος
  • Χρησιμοποιείται σε συστήματα προστασίας ηλεκτρικά
  • Χρησιμοποιείται για την προστασία τροφοδοτών
  • Χρησιμοποιείται για την προστασία της σύνθετης αντίστασης στο γεννήτριες
  • Χρησιμοποιείται για συγχρονισμό γεννητριών και τροφοδοτών.
  • Χρησιμοποιείται ως μετασχηματιστής τάσης προστασίας

Συχνές ερωτήσεις

1). Ποιος είναι ο πιθανός μετασχηματιστής;

Οι πιθανοί μετασχηματιστές είναι επίσης γνωστοί ως μετασχηματιστές τάσης προς τα κάτω ή μετασχηματιστές τάσης ή μετασχηματιστής οργάνων, στον οποίο η τάση ενός κυκλώματος μειώνεται σε χαμηλότερη τάση για μέτρηση.

2). Ποιοι είναι οι τύποι πιθανών μετασχηματιστών;

Μετασχηματιστές δυναμικού δυναμικού και μετασχηματιστές ηλεκτρομαγνητικού δυναμικού

3). Ποια είναι τα σφάλματα στους πιθανούς μετασχηματιστές;

Σφάλματα αναλογίας, σφάλματα τάσης, σφάλματα γωνίας φάσης

4). Ποιος είναι ο σκοπός ενός δυνητικού μετασχηματιστή;

Για μείωση της υψηλότερης τάσης σε χαμηλότερη τάση ενός κυκλώματος ισχύος για μέτρηση.

5). Ποιες είναι οι άλλες μορφές πιθανών μετασχηματιστών;

Μετασχηματιστής προς τα κάτω ή μετασχηματιστής οργάνων

Ως εκ τούτου, η εργασία, η κατασκευή, τα σφάλματα και οι εφαρμογές πιθανών μετασχηματιστών συζητούνται παραπάνω. Ο σκοπός του πιθανού μετασχηματιστή είναι η μετατροπή υψηλής τάσης σε χαμηλή τάση. Εδώ είναι μια ερώτηση για εσάς, 'ποια είναι τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα των πιθανών μετασχηματιστών;'