Pingetrafode otstarve ja tööpõhimõte

Klassikaline pingetrafo (VT) on seade, mis teisendab ühe väärtuse teiseks. Protsessiga kaasneb osaline võimsuse kadu, kuid see on õigustatud olukordades, kus on vaja sisendsignaali parameetreid muuta. Sellise trafo konstruktsioon sisaldab mähiseelemente, mille õige arvutamine võimaldab saada vajaliku väljundpinge.

Eesmärk ja tööpõhimõte

Pingetrafode põhieesmärk on teisendada sisendsignaal tasemele, mida nõuavad kasutaja ees seisvad ülesanded – kui tööpotentsiaali on vaja alandada või suurendada. Seda on võimalik saavutada teadlaste Faraday ja Maxwelli poolt seadusena sõnastatud elektromagnetilise induktsiooni põhimõttega. Selle kohaselt indutseeritakse igas ahelas, mis asub teise sarnase traadi pöörde lähedal, EMF vooluga, mis on võrdeline neisse tungiva magnetinduktsiooni vooga.Selle induktsiooni suurus trafo sekundaarmähises (mis koosneb paljudest sellistest pööretest) sõltub voolutugevusest primaarahelas ja keerdude arvust mõlemas mähises.

Trafo sekundaarmähises olev vool ja sellega ühendatud koormuse pinge määratakse ainult mõlema mähise pöörete arvu suhtega. Elektromagnetilise induktsiooni seadus võimaldab teil õigesti arvutada seadme parameetreid, mis edastavad võimsust sisendist väljundisse soovitud efektiivsete voolude ja pingete suhtega.

Mis vahe on voolutrafol ja pingetrafol?

Peamine erinevus voolutrafode (CT) ja pingemuundurite vahel on nende erinevad funktsionaalsed eesmärgid. Esimesi kasutatakse ainult mõõteahelates, mis võimaldab reguleeritava parameetri taset vähendada vastuvõetava väärtuseni. Viimased on paigaldatud vahelduvvoolu elektriliinidesse ja ühendatud majapidamisseadmete käitamiseks kasutatavatesse väljundpingetesse.

Nende disainierinevused on järgmised:

• toiteallika siini, millele see on paigaldatud, kasutatakse voolutrafode primaarmähisena;
• sekundaarmähise parameetrid on ette nähtud ühendamiseks mõõteseadmega (näiteks maja elektriarvestiga);
• Võrreldes VT-ga on voolutrafo kompaktsem ja lihtsustatud ühendusahelaga.

Voolu- ja pingetrafod vastavad erinevatele nõuetele, mis puudutavad teisendatud suuruste täpsust. Kui mõõteseadme puhul on see indikaator väga oluline, siis pingetrafo puhul on see teisejärguline.

Pingetrafode klassifikatsioon

Üldtunnustatud klassifikatsiooni kohaselt jagunevad need seadmed vastavalt nende otstarbele järgmisteks põhitüüpideks:

• maandusega ja ilma maanduseta jõutrafod;
• mõõteseadmed;
• autotransformaatorid;
• spetsiaalsed sobitusseadmed;
• isolatsiooni- ja tiputrafod.

Neist esimest kasutatakse tarbijale katkematu toite edastamiseks talle vastuvõetaval kujul (vajaliku amplituudiga). Nende tegevuse olemus on ühe potentsiaalse taseme teisendamine teiseks eesmärgiga hiljem koormusele üle kanda. Näiteks trafoalajaama paigaldatud kolmefaasilised seadmed võimaldavad kõrgepingeid alandada 6,3 ja 10 kV pealt 0,4 kV koduväärtuseni.

Autotransformaatorid on kõige lihtsamad induktiivstruktuurid, millel on väljundpinge reguleerimiseks üks kraanidega mähis. Sobivad tooted paigaldatakse nõrkvooluahelatesse, tagades võimsuse ülekande ühest etapist teise minimaalsete kadudega (maksimaalse efektiivsusega). Nn isoleerivate trafode abil on võimalik korraldada kõrge ja madalpingega ahelate elektrilist isolatsiooni. See tagab maja või suvila omaniku kaitse suure potentsiaaliga elektrilöögi eest. Lisaks võimaldab seda tüüpi muundur teil:

• elektrienergia ülekandmine allikast tarbijale nõutaval ja ohutul kujul;
• kaitsta koormusahelaid nendes sisalduvate tundlike seadmetega elektromagnetiliste häirete eest;
• blokeerida alalisvoolukomponendi sisenemine tööahelatesse.

Tipptrafod on teist tüüpi seadmed, mis muundavad elektrienergiat.Nende eesmärk on määrata impulsssignaalide polaarsus ja sobitada see väljundparameetritega. Seda tüüpi muundurid paigaldatakse arvutisüsteemide ja raadiosidekanalite signaaliahelatesse.

Pinge- ja vooluinstrumentide trafod

Spetsiaalsed instrumenditrafod on eritüüpi muundurid, mis võimaldavad kaasata juhtseadmeid toiteahelatesse. Nende põhieesmärk on teisendada vool või pinge võrguparameetrite mõõtmiseks mugavaks väärtuseks. Vajadus selle järele tekib järgmistes olukordades:

• elektriarvestitelt näitude võtmisel;
• pinge- ja voolukaitsereleede paigaldamise korral toiteahelatesse;
• kui selles on muid automaatikaseadmeid.

Mõõteriistad liigitatakse konstruktsiooni, paigaldusviisi, teisendussuhte ja etappide arvu järgi. Vastavalt esimesele omadusele võivad need olla sisseehitatud, läbivad ja toestavad ning vastavalt asukohale - välised või mõeldud paigaldamiseks suletud tüüpi lülitusseadmete lahtritesse. Konversioonietappide arvu järgi jagatakse need üheetapilisteks ja kaskaadideks ning teisenduskoefitsiendi järgi toodeteks, millel on üks või mitu väärtust.

VT töö omadused isoleeritud ja maandatud nullpunktiga võrkudes

Elektrilistel kõrgepingevõrkudel on kaks versiooni: isoleeritud nullsiiniga või kompenseeritud ja maandatud nulliga. Esimene nullpunkti ühendamise režiim võimaldab teil mitte katkestada võrku ühefaasilise (OS) või kaare rikke (AF) ajal. PUE-d võimaldavad ühefaasilise vooluringiga töötada isoleeritud nulliga liine kuni kaheksa tundi, kuid tingimusel, et selle aja jooksul toimub töö rikke kõrvaldamiseks.

Elektriseadmete kahjustamine on võimalik faasipinge suurenemise tõttu lineaarseks ja sellele järgneva vahelduva iseloomuga kaare ilmnemise tõttu. Olenemata esinemise põhjusest ja töörežiimist on see kõige ohtlikum lühise tüüp suure ülepingeteguriga. Just sel juhul on suur tõenäosus, et võrku tekib ferroresonants.

Eraldatud neutraaliga elektrivõrkude ferroresonantsahel on mittelineaarse magnetiseerimisega nulljärjestusahel. Kolmefaasiline maanduseta VT on sisuliselt kolm ühefaasilist trafot, mis on ühendatud täht-tähtahelasse. Liigpinge korral piirkondades, kus see on paigaldatud, suureneb induktsioon selle südamikus ligikaudu 1,73 korda, põhjustades ferroresonantsi.

Selle nähtuse eest kaitsmiseks on välja töötatud spetsiaalsed meetodid:

• VT ja CT tootmine madala iseinduktsiooniga;
• täiendavate amortisaatorite elementide kaasamine nende vooluringi;
• ühe magnetsüsteemiga 3-faasiliste trafode tootmine 5-vardalises konstruktsioonis;
• nulljuhtme maandamine läbi voolu piirava reaktori;
• kompensatsioonimähiste jms kasutamine;
• releeahelate kasutamine, mis kaitsevad VT mähiseid liigvoolude eest.

Need meetmed kaitsevad mõõtepingetrafosid, kuid ei lahenda ohutusprobleemi täielikult. Sellele aitavad kaasa isoleeritud neutraalsiiniga võrkudesse paigaldatud maandatud seadmed.

Madalpingetrafode töö olemust maandatud nulliga režiimides iseloomustab suurenenud ohutus ja ferroresonantsnähtuste märkimisväärne vähenemine. Lisaks suurendab nende kasutamine kaitse tundlikkust ja selektiivsust ühefaasilise rikke korral.Selline tõus saab võimalikuks tänu sellele, et trafo induktiivne mähis on ühendatud maandusahelaga ja suurendab korraks voolu läbi sellesse paigaldatud kaitseseadme.

PUE põhjendab nulli lühiajalise maandamise lubatavust VT-mähise väikese induktiivsusega. Selleks kasutatakse võrgus automaatikat, mis 0,5 sekundi pärast rikke ilmnemisel ühendab trafo korraks toitekontaktidega siinidega. Tugevalt maandatud nulli mõjul hakkab ühefaasilise maandusrike ajal kaitseahelas voolama vool, mida piirab VT induktiivsus. Samas on selle suurus piisav kaitseseadmete töötamiseks ja tingimuste loomiseks ohtliku kaarlahenduse kustutamiseks.