Voolutrafod: konstruktsioon, tööpõhimõte ja tüübid

Voolutrafod on tänapäeva energeetikas laialdaselt kasutusel seadmetena erinevate elektriliste parameetrite muutmiseks, säilitades samal ajal põhiväärtused. Seadmete töö põhineb induktsiooniseadusel, mis on oluline sinusoidaalselt muutuvate magnet- ja elektriväljade puhul. Trafo muudab voolu primaarväärtuse mooduli suhtes ja nurga ülekande võrdeliselt algandmetega. Seadmete valimisel on vaja lähtuda seadmete kasutusalast ja ühendatud tarbijate arvust.

Mis on voolutrafo?

Seda seadet kasutatakse tööstuses, munitsipaalkommunikatsioonis ja kommunaalteenustes, tootmises ja muudes valdkondades, et varustada voolu teatud füüsikaliste parameetritega. Pinge rakendatakse primaarmähise mähistele, kus magnetkiirguse tulemusena tekib vahelduvvool. Sama kiirgus läbib ka ülejäänud pooli, mille tõttu toimub EMF-jõudude liikumine ning sekundaarmähiste lühistamisel või elektriahelaga ühendamisel tekib süsteemi sekundaarvool.

Kaasaegsed voolutrafod võimaldavad selliste parameetritega energiat muundada, nii et selle kasutamine ei võimalda kahjustada sellel töötavaid seadmeid. Lisaks võimaldavad need mõõta suurenenud koormust masinate ja personali maksimaalse ohutusega, kuna primaar- ja sekundaarrea mähised on üksteisest usaldusväärselt isoleeritud.

Milleks trafod?

Voolutrafot vajavate asjade kindlaksmääramine on üsna lihtne: rakendusala hõlmab kõiki tööstusharusid, kus energiakoguseid muudetakse. Need seadmed kuuluvad abiseadmete hulka, mida kasutatakse paralleelselt mõõteriistade ja releedega vahelduvvooluahela loomisel. Sellistel juhtudel muundavad trafod energiat, et hõlbustada parameetrite dešifreerimist või erinevate omadustega seadmete ühendamist ühte ahelasse.

Trafodel on ka mõõtefunktsioon: need käivitavad kõrgema pingega elektriahelaid, mille külge tahetakse ühendada mõõteriistad, kuid seda pole võimalik otse teha. Selliste trafode põhiülesanne on edastada voolu parameetrite kohta saadud teave manipuleerimise mõõtmise instrumentidele, mis on ühendatud sekundaarmähisega. Samuti annab seadmed võimaluse juhtida voolutugevust ahelas: relee kasutamisel ja maksimaalsete vooluparameetrite saavutamisel rakendub kaitse, lülitades seadmed välja, et vältida läbipõlemist ja personali kahjustamist.

Toimimispõhimõte

Selliste seadmete tegevus põhineb induktsiooniseadusel, mille kohaselt pinge lööb primaarpoolidesse ja vool ületab tekitatud mähise takistuse, mis põhjustab magnetvoo teket, mis kantakse üle magnetjuhile. Voog on vooluga risti, mis minimeerib kaod ja kui see ületab sekundaarmähise pöördeid, aktiveeritakse EMF jõud.Selle mõju tulemusena süsteemis tekib vool, mis on tugevam kui pooli takistus, samas kui pinge sekundaarpoolide väljundis väheneb.

Lihtsaim trafo konstruktsioon sisaldab seetõttu metallist südamikku ja paari mähist, mis ei ole omavahel ühendatud ja on valmistatud isolatsiooniga juhtmestikuna. Mõnel juhul läheb koormus ainult primaar-, mitte sekundaarmähistele: see on nn jõuderežiim. Kui sekundaarmähisega on ühendatud energiat tarbivad seadmed, liigub mähiste kaudu vool, mis tekitab elektromotoorjõu. EMF-i parameetrid määratakse pöörete arvu järgi. Primaar- ja sekundaarpöörde elektromotoorjõu suhet nimetatakse teisendussuhteks, mis arvutatakse nende arvu suhte järgi. Primaar- või sekundaarpöörete arvu muutmisega on võimalik reguleerida lõppkasutaja pinget.

Voolutrafode klassifikatsioon

Selliseid seadmeid on mitut tüüpi, mis on jagatud mitme kriteeriumi, sealhulgas eesmärgi, paigaldusviisi, ümberehitusetappide arvu ja muude tegurite järgi. Enne voolutrafo valimist peate arvestama järgmiste parameetritega:

• Eesmärk. Selle kriteeriumi järgi on olemas mõõte-, vahe- ja kaitsemudelid. Näiteks kasutatakse vahepealset tüüpi seadmeid releekaitsesüsteemide ja muude vooluahelate arvutustoimingute seadmete ühendamisel. Eraldi eraldatud laboritrafodel, mis tagavad indikaatorite suurema täpsuse, on suur hulk konversioonikoefitsiente.
• Paigaldusmeetod. Välis- ja sisepaigalduseks on olemas trafod: need mitte ainult ei näe teistmoodi välja, vaid neil on ka erinevad välismõjudele vastupidavuse näitajad (näiteks välistingimustes kasutatavatel seadmetel on kaitse sademete ja temperatuurierinevuste eest).Samuti eristage õhuliini ja kaasaskantavaid trafosid; viimastel on suhteliselt väike kaal ja mõõtmed.
• Mähise tüüp. Trafod võivad olla ühe- ja mitmepoolilised, mähised, vardad, siinid. Nii primaar- kui ka sekundaarmähised võivad olla erinevad ning erinevused on seotud ka isolatsiooniga (kuiv, portselan, bakeliit, õli, ühend jne).
• Transformatsiooni sammude tase. Seadmed võivad olla ühe- või kaheastmelised (kaskaad), pingepiirang 1000 V võib olla minimaalne või, vastupidi, maksimaalne.
• Disain. Selle kriteeriumi kohaselt on voolutrafosid kahte tüüpi - õlitüüpi ja kuivtüüpi. Esimesel juhul on mähise ja magnetsüdamiku pöörded spetsiaalset õlist vedelikku sisaldavas anumas: see täidab isolatsiooni rolli ja võimaldab reguleerida keskkonna töötemperatuuri. Teisel juhul on jahutus õhkjahutusega, selliseid süsteeme kasutatakse tööstus- ja eluhoonetes, kuna õlitrafosid ei saa kõrgendatud tuleohu tõttu sees paigaldada.
• Pinge tüüp. Trafod võivad olla astmelised ja astmelised: esimesel juhul vähendatakse primaarmähiste pinget ja teisel juhul suurendatakse.
• Teine klassifitseerimise võimalus on voolutrafo valik võimsuse järgi. See parameeter sõltub seadmete eesmärgist, ühendatud tarbijate arvust, nende omadustest.

Parameetrid ja omadused

Selliste seadmete valimisel peate arvestama peamiste tehniliste parameetritega, mis mõjutavad rakendusala ja maksumust. Peamised omadused on järgmised:

• Nimikoormus või võimsus: valiku selle kriteeriumi järgi saab teha trafo karakteristikute võrdleva tabeli abil.Parameetri väärtus määrab muud vooluomadused, kuna see on rangelt standarditud ja selle eesmärk on määrata seadmete normaalne toimimine valitud täpsusklassis.
• Nimivool. See parameeter määrab, kui kaua seade suudab töötada ilma ülekuumenemiseta kriitiliste temperatuurideni. Trafoseadmetel on reeglina kindel küttetaseme reserv, kuni 18-20% ülekoormuse korral on töö normaalne.
• Pinge. See parameeter on oluline mähise isolatsiooni kvaliteedi jaoks, see tagab seadmete tõrgeteta töö.
• Viga. See nähtus ilmneb magnetvoo mõju tõttu, vea väärtus on erinevus primaar- ja sekundaarvoolu täpsete andmete vahel. Magnetvoo suurendamine trafo südamikus aitab kaasa vea proportsionaalsele suurenemisele.
• Teisendussuhe, mis on primaarpöörete ja sekundaarpöörete voolu suhe. Koefitsiendi tegelik väärtus erineb nimiväärtusest summa võrra, mis on võrdne energia muundamise kao astmega.
• Piirkordsus, mida väljendatakse tegeliku primaarvoolu ja nimivoolu suhtena.
• Sekundaarse tüüpi mähise pööretel esineva voolu kordsus.

Voolutrafo põhiandmed määratakse asendusdiagrammiga: see võimaldab uurida seadmete omadusi erinevates režiimides, alates tühikäigust kuni täiskoormuseni.

Peamised indikaatorid on märgitud seadme korpusele spetsiaalse märgistuse kujul. See võib sisaldada ka andmeid seadmete tõstmise ja paigaldamise meetodi kohta, hoiatusteavet sekundaarmähiste kõrgepinge kohta (üle 350 volti), teavet maanduspadja olemasolu kohta. Energiamuunduri märgistus kantakse kleebise või värviga.

Võimalikud talitlushäired

Nagu kõik muud seadmed, ei tööta ka trafod aeg-ajalt ja vajavad diagnoosiga asjatundlikku teenindust.Enne seadme kontrollimist peate teadma, millised rikked ilmnevad ja millised märgid neile vastavad:

• Ebaühtlane müra korpuse sees, praksumine. See nähtus viitab tavaliselt maanduselemendi purunemisele, mähise keerdude kattumisele korpusega või magnetsüdamikku teenindavate lehtede lõdvale pressimisele.
• Korpuse liigne kuumenemine, voolu suurenemine tarbija poolel. Probleemi võivad põhjustada isolatsioonikihi kulumisest või mehaanilisest kahjustusest tingitud mähise lühised, lühistest tulenevad sagedased ülekoormused.
• Mõranenud isolaatorid, libisevad tühjendid. Need ilmnevad enne töö alustamist tuvastamata tootmisdefektide, võõrkehade ja erinevate väärtustega faasisisendite kattumise korral.
• Õliheitmed, mille käigus hävib väljalaskekonstruktsiooni membraan. Probleem on tingitud faasidevahelisest lühisest, mis on põhjustatud isolatsiooni kulumisest, õlitaseme langusest, pingelangusest või liigvoolust läbiva tüüpi lühise korral.
• Õlivedelik lekib tihendite alt või trafo kraanidest. Peamised põhjused on komponentide vigane keevitamine, nõrgad tihendid, purunenud tihendid või hõõrumata kraanikorgid.
• Gaasikaitserelee aktiveerimine. See nähtus ilmneb siis, kui õli laguneb mähise rikke, vooluahela katkemise, lüliti kontaktide läbipõlemise või trafo korpuse lühise tõttu.
• Gaasikaitserelee rakendub. Probleemi põhjustab õlivedeliku aktiivne lagunemine faasirikke, sisemise või välise liigpinge või nn "terase tulekahju" tõttu.
• Väljalülitatud diferentsiaalikaitse. See tõrge ilmneb juhtme korpuse rikke korral, faaside kattumisel või muudel juhtudel.

Seadme funktsionaalsuse maksimeerimiseks on vajalik regulaarne kalibreerimine termokaameraga: seadmed võimaldavad diagnoosida kontaktikvaliteedi langust ja töötemperatuuri langust. Kontrollimise ajal viivad spetsialistid läbi järgmised manipulatsioonid:

• 1. Pinge ja voolu näitude võtmine.
  2. Koormuse kontrollimine välise allika abil.
  3. Tööahela parameetrite määramine.
  4. Teisendussuhte arvutamine, näitajate võrdlus ja analüüs.

Trafo arvutamine

Selle seadme põhiprintsiip on määratletud valemiga U1/U2=n1/n2, mille elemendid dešifreeritakse järgmiselt:

• U1 ja U2 on primaar- ja sekundaarpöörde pinged.
• n1 ja n2 on nende arv vastavalt primaar- ja sekundaarmähisel.

Südamiku ristlõike pindala määramiseks kasutatakse teist valemit: S=1,15 * √Pkus võimsust mõõdetakse vattides ja pindala ruutsentimeetrites. Kui seadmetes kasutatav südamik on Sch-tähe kujuline, arvutatakse ristlõikepindala keskmise südamiku jaoks. Pöörete määramisel esmatasandi mähises kasutatakse valemit n=50*U1/S, sel juhul ei ole komponent 50 muutumatu, arvutustes, et vältida elektromagnetiliste häirete esinemist, on soovitatav selle asemele panna väärtus 60. Teine valem on d=0,8*√Imilles d on traadi ristlõige ja I on voolutugevuse indeks; seda kasutatakse kaabli läbimõõdu arvutamiseks.

Arvutustes saadud arvud ümardatakse ülespoole (nt arvutatud võimsus 37,5 W ümardatakse alla 40-ni). Ümardamine on lubatud ainult ülespoole. Kõiki neid valemeid kasutatakse 220 V võrgus töötavate trafode valikul; Kõrgsagedusliinide ehitamisel kasutatakse muid parameetreid ja arvutusmeetodeid.

Seotud artiklid: