Transformator saat ini: desain, prinsip operasi dan jenis

Trafo arus banyak digunakan dalam industri energi saat ini sebagai peralatan untuk mengubah berbagai parameter listrik dengan tetap mempertahankan nilai dasarnya. Pengoperasian peralatan didasarkan pada hukum induksi, yang relevan untuk medan magnet dan listrik yang berubah secara sinusoidal. Transformator mengubah nilai utama arus sehubungan dengan modulus dan transmisi sudut sebanding dengan data mentah. Penting untuk memilih peralatan berdasarkan ruang lingkup penggunaan perangkat dan jumlah konsumen yang terhubung.

Apa itu transformator arus?

Peralatan ini digunakan dalam industri, komunikasi dan utilitas kota, produksi dan area lain untuk memasok arus dengan parameter fisik tertentu. Tegangan diterapkan pada gulungan gulungan primer, di mana arus bolak-balik dihasilkan sebagai akibat dari radiasi magnetik. Radiasi yang sama melewati sisa kumparan, yang menyebabkan pergerakan gaya EMF, dan ketika kumparan sekunder korsleting atau ketika terhubung ke sirkuit listrik, arus sekunder muncul dalam sistem.

Transformator arus modern memungkinkan untuk mengubah energi dengan parameter seperti itu, sehingga penggunaannya tidak memungkinkan kerusakan pada peralatan yang beroperasi di atasnya. Selain itu, mereka memungkinkan untuk mengukur peningkatan beban dengan keamanan maksimum untuk mesin dan personel, karena gulungan baris primer dan sekunder memiliki insulasi yang andal satu sama lain.

Untuk apa transformer?

Menentukan untuk apa Anda membutuhkan transformator arus cukup sederhana: ruang lingkup aplikasi mencakup semua industri di mana transformasi jumlah energi. Perangkat ini termasuk di antara peralatan bantu, yang digunakan secara paralel dengan alat ukur dan relai dalam pembuatan sirkuit arus bolak-balik. Dalam kasus ini, transformator mengubah energi untuk mempermudah menguraikan parameter atau menghubungkan peralatan dengan karakteristik berbeda ke dalam satu rangkaian.

Ada juga fungsi pengukuran transformator: mereka berfungsi untuk memulai sirkuit listrik dengan tegangan lebih tinggi, yang ingin Anda hubungkan dengan alat ukur, tetapi tidak mungkin untuk melakukannya secara langsung. Tugas utama transformator tersebut adalah untuk mengirimkan informasi yang diperoleh tentang parameter arus ke instrumen untuk mengukur manipulasi, yang terhubung ke belitan sekunder. Juga peralatan memberikan kemungkinan untuk mengontrol arus di sirkuit: ketika relai digunakan dan parameter arus maksimum tercapai, perlindungan diaktifkan, mematikan peralatan untuk menghindari kelelahan dan membahayakan personel.

Prinsip operasi

Tindakan peralatan tersebut didasarkan pada hukum induksi, yang menurutnya tegangan mengenai kumparan primer dan arus mengatasi hambatan belitan yang dibuat, yang menyebabkan pembentukan fluks magnet, ditransfer ke konduktor magnetik. Fluks tegak lurus terhadap arus, yang meminimalkan kerugian, dan ketika melintasi belitan belitan sekunder, gaya EMF diaktifkan.Akibat pengaruhnya dalam sistem terdapat arus yang lebih kuat dari hambatan kumparan, sedangkan tegangan pada keluaran kumparan sekunder berkurang.

Oleh karena itu, desain transformator paling sederhana mencakup inti logam dan sepasang belitan, tidak terhubung satu sama lain dan dibuat dalam bentuk kabel dengan insulasi. Dalam beberapa kasus, beban hanya mengalir ke belitan primer dan bukan belitan sekunder: inilah yang disebut mode siaga. Jika peralatan yang memakan daya dihubungkan ke belitan sekunder, arus mengalir melalui kumparan, yang menciptakan gaya gerak listrik. Parameter EMF ditentukan oleh jumlah putaran. Rasio gaya gerak listrik untuk putaran primer dan sekunder dikenal sebagai rasio transformasi, dihitung dengan rasio jumlah mereka. Dimungkinkan untuk mengatur tegangan pengguna akhir dengan mengubah jumlah lilitan primer atau sekunder.

Klasifikasi transformator arus

Ada beberapa jenis peralatan tersebut, yang dibagi menurut sejumlah kriteria, termasuk tujuan, metode pemasangan, jumlah tahap konversi, dan faktor lainnya. Sebelum memilih trafo arus, Anda perlu mempertimbangkan parameter ini:

• Tujuan. Menurut kriteria ini, ada model pengukuran, perantara dan pelindung. Misalnya, perangkat tipe menengah digunakan saat menghubungkan perangkat untuk tindakan komputasi dalam sistem proteksi relai dan sirkuit lainnya. Trafo laboratorium yang dialokasikan secara terpisah, yang memberikan peningkatan akurasi indikator, memiliki sejumlah besar koefisien konversi.
• Metode instalasi. Ada transformator untuk pemasangan eksternal dan internal: mereka tidak hanya terlihat berbeda, tetapi juga memiliki indikator ketahanan yang berbeda terhadap pengaruh eksternal (misalnya, perangkat untuk penggunaan di luar ruangan memiliki perlindungan terhadap perbedaan curah hujan dan suhu).Juga membedakan transformator overhead dan portabel; yang terakhir memiliki bobot dan dimensi yang relatif rendah.
• Jenis gulungan. Transformator dapat berupa koil tunggal dan multikoil, koil, batang, busbar. Gulungan primer dan sekunder dapat berbeda, dan perbedaannya juga terkait dengan isolasi (kering, porselen, Bakelite, minyak, senyawa, dll.).
• Tingkat langkah transformasi. Peralatan dapat berupa satu tahap atau dua tahap (kaskade), batas tegangan 1000 V dapat minimum atau, sebaliknya, maksimum.
• Rancangan. Menurut kriteria ini, ada dua jenis transformator arus - tipe oli dan tipe kering. Dalam kasus pertama, belitan belitan dan inti magnet berada dalam wadah yang berisi cairan berminyak khusus: ia memainkan peran insulasi dan memungkinkan pengaturan suhu kerja media. Dalam kasus kedua, pendinginannya berpendingin udara, sistem seperti itu digunakan di bangunan industri dan perumahan, karena trafo oli tidak dapat dipasang di dalam karena meningkatnya bahaya kebakaran.
• Jenis tegangan. Transformer dapat diturunkan dan dinaikkan: dalam kasus pertama, tegangan pada belitan primer berkurang, dan yang kedua - meningkat.
• Pilihan lain untuk klasifikasi adalah pilihan transformator arus berdasarkan daya. Parameter ini tergantung pada tujuan peralatan, jumlah konsumen yang terhubung, propertinya.

Parameter dan karakteristik

Saat memilih peralatan seperti itu, Anda perlu mempertimbangkan parameter teknis utama yang memengaruhi kisaran aplikasi dan biaya. Kualitas utamanya adalah:

• Beban nominal, atau daya: pemilihan menurut kriteria ini dapat dilakukan dengan menggunakan tabel perbandingan karakteristik transformator.Nilai parameter menentukan karakteristik arus lainnya, karena distandarisasi secara ketat dan berfungsi untuk menentukan fungsi normal peralatan di kelas akurasi yang dipilih.
• Nilai saat ini. Parameter ini menentukan berapa lama perangkat dapat berfungsi tanpa terlalu panas hingga suhu kritis. Peralatan transformator, sebagai suatu peraturan, memiliki cadangan yang solid pada tingkat pemanasan, jika terjadi kelebihan beban hingga 18-20%, operasinya normal.
• Voltase. Parameter ini penting untuk kualitas insulasi belitan, memastikan pengoperasian peralatan yang bebas masalah.
• Kesalahan. Fenomena ini terjadi karena pengaruh fluks magnet, nilai errornya adalah selisih antara data arus primer dan sekunder yang tepat. Peningkatan fluks magnet di inti transformator berkontribusi pada peningkatan kesalahan yang proporsional.
• Rasio transformasi, yaitu perbandingan arus pada lilitan primer dengan lilitan sekunder. Nilai nyata dari koefisien berbeda dari nominal dengan jumlah yang sama dengan tingkat kehilangan konversi energi.
• Batas multiplisitas, dinyatakan sebagai rasio arus primer aktual dengan nominal.
• Multiplisitas arus yang terjadi pada belitan belitan tipe sekunder.

Data kunci dari transformator arus ditentukan oleh diagram substitusi: ini memungkinkan Anda untuk mempelajari karakteristik peralatan dalam mode yang berbeda, dari tanpa beban hingga beban penuh.

Indikator utama ditandai di badan perangkat dalam bentuk tanda khusus. Ini juga dapat berisi data tentang metode pengangkatan dan pemasangan peralatan, informasi peringatan tentang tegangan tinggi pada belitan sekunder (lebih dari 350 volt), informasi tentang keberadaan bantalan pembumian. Penandaan konverter energi diterapkan dalam bentuk stiker atau dengan cat.

Kemungkinan malfungsi

Seperti peralatan lainnya, trafo tidak berfungsi dari waktu ke waktu dan memerlukan layanan ahli dengan diagnosis.Sebelum Anda memeriksa unit, Anda perlu tahu kerusakan apa yang terjadi dan tanda-tanda apa yang sesuai dengannya:

• Kebisingan tidak merata di dalam enklosur, berderak. Fenomena ini biasanya menunjukkan kerusakan elemen pembumian, tumpang tindih dengan kasing dari belitan belitan atau tekanan longgar pada lembaran yang berfungsi untuk inti magnetik.
• Pemanasan kasing yang berlebihan, peningkatan arus di sisi konsumen. Masalahnya mungkin disebabkan oleh hubung singkat yang berliku karena keausan atau kerusakan mekanis pada lapisan insulasi, seringnya kelebihan beban akibat hubung singkat.
• Isolator retak, pelepasan geser. Mereka muncul dalam kasus cacat manufaktur yang tidak terdeteksi sebelum dimulainya operasi, benda asing, dan tumpang tindih antara input fase dengan nilai yang berbeda.
• Emisi oli di mana diafragma struktur knalpot dihancurkan. Masalahnya adalah karena hubungan pendek antar fase yang disebabkan oleh keausan isolasi, penurunan level oli, penurunan tegangan atau terjadinya arus lebih jika terjadi hubungan pendek tipe tembus.
• Kebocoran cairan oli dari bawah gasket atau keran trafo. Penyebab utamanya adalah pengelasan komponen yang salah, segel yang lemah, gasket yang rusak atau sumbat keran yang tidak tergosok.
• Aktivasi relai proteksi gas. Fenomena ini terjadi ketika penguraian oli terjadi karena gangguan belitan, pemutusan sirkuit, kejenuhan kontak sakelar, atau dalam kasus korsleting ke rumah transformator.
• Relai perlindungan gas tersandung. Dekomposisi aktif cairan minyak karena kegagalan fase, tegangan lebih internal atau eksternal atau karena apa yang disebut "api baja" menyebabkan masalah.
• Perlindungan diferensial tersandung. Kesalahan ini terjadi pada saat terjadi kerusakan pada lead case, pada saat terjadi overlap antar fasa, atau pada kasus lainnya.

Untuk memaksimalkan fungsionalitas perangkat, kalibrasi reguler dengan kamera pencitraan termal diperlukan: peralatan memungkinkan Anda untuk mendiagnosis penurunan kualitas kontak dan penurunan suhu pengoperasian. Selama verifikasi, spesialis melakukan berbagai manipulasi berikut:

• 1. Melakukan pembacaan tegangan dan arus.
  2. Memeriksa beban menggunakan sumber eksternal.
  3. Penentuan parameter di sirkuit operasi.
  4. Perhitungan rasio transformasi, perbandingan dan analisis indikator.

Perhitungan transformator

Prinsip dasar perangkat ini ditentukan oleh rumus U1/U2=n1/n2, yang unsur-unsurnya diuraikan sebagai berikut:

• U1 dan U2 adalah tegangan lilitan primer dan sekunder.
• n1 dan n2 adalah nomornya masing-masing pada belitan primer dan sekunder.

Untuk menentukan luas penampang teras digunakan rumus lain: S=1,15 * Pdi mana daya diukur dalam watt dan luas dalam sentimeter persegi. Jika teras yang digunakan pada peralatan berbentuk huruf Sch, maka luas penampang dihitung untuk teras tengah. Saat menentukan belokan pada belitan tingkat primer, rumus diterapkan n=50*U1/S, dalam hal ini komponen 50 tidak berubah-ubah, dalam perhitungan untuk mencegah terjadinya interferensi elektromagnetik, disarankan untuk menempatkan nilai 60 sebagai gantinya. Rumus lainnya adalah d=0,8*√Idi mana d adalah penampang kawat dan I adalah indeks kekuatan arus; digunakan untuk menghitung diameter kabel.

Angka-angka yang diperoleh dalam perhitungan dibulatkan ke atas (misalnya, daya terhitung 37,5 W dibulatkan ke bawah menjadi 40). Pembulatan hanya diperbolehkan ke atas. Semua formula ini digunakan untuk pemilihan transformator, bekerja di jaringan 220 V; pada konstruksi saluran frekuensi tinggi parameter lain dan metode perhitungan digunakan.

Artikel terkait: