Transformatorer är de elektromagnetiska passiva enheterna som fungerar på principen om elektromagnetisk induktion som överför elektrisk energi från en krets till en annan krets magnetiskt. Den består av två spolar, en är primär och en annan är sekundär spole. Både lindningar (spolar) är magnetiskt kopplade till varandra utan någon magnetkärna och är elektriskt separerade. Transformatorn överför den elektriska energin (spänning / ström) från en lindning till en annan lindning (spole) med hjälp av ömsesidig induktion. Det sker ingen förändring i frekvensen under omvandlingen av energi. Transformatorer klassificeras i två typer baserat på kärnkonstruktionen som kärntransformatorer och skaltransformatorer. Baserat på spänningsnivåomvandlingen och vinsterna är de steg-upp-transformatorer och steg-ner-transformatorer. Det finns olika typer av transformatorer som används i växelströmskretsarna, såsom effekttransformatorer, potentiell transformator, trefasstransformator och autotransformator.
Vad är en potentiell transformator?
Definition: Potential transformatorer är även kända som spänningstopptransformatorer eller spänningstransformatorer eller instrumenttransformator , i vilken spänningen i en krets reduceras till en lägre spänning för mätning. Den elektromagnetiska anordningen som används för omvandling av kretsens högre spänning till den lägre spänningen kallas en potentiell transformator. Utgången från en lågspänningskrets kan mätas igenom voltmetrar eller wattmätare. Dessa kan öka eller minska kretsens spänningsnivåer utan att frekvensen och lindningarna förändras. Arbetsprincipen, konstruktion av en potentiell transformator liknar transformator och konventionell transformator.
Potentiell transformator
Potentiellt transformatorkretsdiagram
Den potentiella transformatorn består av primärlindning med fler varv och sekundärlindning med mindre varv. Växelspänningen med hög ingång ges till primärlindningen (eller ansluten till högspänningskretsen för att mäta). Den lägre utspänningen tas över sekundärlindningen med hjälp av en voltmeter. De två lindningarna är magnetiskt kopplade till varandra utan någon koppling mellan dem.
Konstruktion av en potentiell transformator
Potentiellt transformatorkretsdiagram
Potentiella transformatorer är konstruerade med hög kvalitet för att fungera vid låg flödestäthet, låg magnetisk ström och minimerad belastning. Jämfört med en konventionell transformator använder den stora ledare och en järnkärna. Den kan utformas i form av en kärntyp och skaltyp för att säkerställa högsta noggrannhet. Vanligtvis föredras potentiella kärntypstransformatorer för att omvandla högspänning till lägre spänning.
Den använder koaxiella lindningar för att minska läckageaktansen. Eftersom de potentiella transformatorerna drivs med höga spänningar, delas högspänningens primärlindning i små sektioner varv / spolar för att minska isoleringskostnaden och skadorna. Fasförskjutningen mellan en ingångsspänning och utgångsspänning bör övervakas noggrant för att upprätthålla en lägre spänning genom att variera belastningen. Lindningar täckta med försvunnen kambrik och bomullstejp för att minska isoleringskostnaden.
Avskiljare av hårda fibrer används för att separera spolarna. Oljefyllda bussningar används för att ansluta högspänningspotentialtransformatorer (över 7KV) till huvudledningarna. Primärlindningen hos en potentiell transformator har ett stort antal varv medan sekundärlindningen har färre varv. Multimeter eller voltmeter används för att mäta den lägre utspänningen.
Potentiell transformator fungerar
Den potentiella transformatorn ansluten till effektkretsen vars spänning ska mätas är ansluten mellan fasen och marken. Det betyder att den primära lindningen av en potentiell transformator är ansluten till högspänningskretsen och den sekundära lindningen av en transformator är ansluten till en voltmeter. På grund av den ömsesidiga induktionen är de två lindningarna magnetiskt kopplade till varandra och fungerar på principen om elektromagnetisk induktion.
Den minskade spänningen mäts över sekundärlindningen med avseende på spänningen över primärlindningen med hjälp av multimeter eller voltmeter. På grund av den höga impedansen i potentialtransformatorn flyter den lilla strömmen genom sekundärlindningen och fungerar på samma sätt som den vanliga transformatorn utan eller låg belastning. Därför drivs dessa typer av transformatorer i ett spänningsområde från 50 till 200VA.
Enligt konventionstransformatorn är transformationsförhållandet
V2 = N1 / N2
”V1” = primärlindningens spänning
‘V2’ = sekundärlindningens spänning
'N1' = antal varv i primärlindningen
'N2' = antal varv i sekundärlindningen
En krets högspänning kan bestämmas med hjälp av ovanstående ekvation.
Typer av spänning eller potentiella transformatorer
Baserat på funktionen hos en potentiell transformator finns det två typer,
- Mätningsspänningstransformatorer
- Skyddsspänningstransformatorer
Dessa finns i en- eller trefas och fungerar med högsta noggrannhet. Dessa används för att styra och styra mätanordningar, reläer och andra enheter. Baserat på konstruktionen finns det
Elektromagnetiska potentiella transformatorer
Dessa liknar den primära transformatorn. Där primära och sekundära lindningar skadas på en magnetkärna. Det fungerar på en spänning över eller under 130KV. Primärlindningen är kopplad till fas och sekundärlindningen är ansluten till mark. Dessa används vid mätning, relä och högspänningskretsar.
Kapacitiva potentiella transformatorer
Dessa är också kända som kapacitiva potentialdelare eller kopplingstyp eller kapacitiva potentialtransformatorer av bussningstyp. Serien av kondensatorer är anslutna till primärlindningen eller sekundärlindningen. Utgångsspänningen över sekundärlindningen mäts. Den används för kommunikationsändamål med kraftledare och det är dyrare.
kapacitiv-potential-transformator
Fel i potentiella transformatorer
I den primära transformatorn är utspänningen i sekundärlindningen exakt proportionell mot spänningen på den sekundära transformatorn. I potentiella transformatorer minskar spänningen på grund av reaktansen och motståndet i primär och sekundär och också effektfaktorn på sekundär orsakar fasförskjutning fel och spänningsfel.
fasdiagram
Ovanstående fasdiagram förklarar felen i potentiella transformatorer.
'Är' - sekundärström
'Es' - inducerad emf i sekundärlindningen
'Vs' - anslutningsspänning för sekundärlindningen
'Rs' - lindningsmotstånd sekundärt
'Xs' - lindningsreaktans av sekundär
'Ip' - Primär ström
'Ep' - inducerad emf av primärlindningen
'Vp' - anslutningsspänning för primärlindningen
'Rp' - lindning motstånd av den primära lindningen
'Xp' - lindningsreaktans för primärlindning
'Kt' - vändförhållande
'Io' - exciteringsström
'Im' - magnetiserande ström av Io
'Iw' - kärnförlustkomponent i Io
'Φm' - magnetiskt flöde
‘Β’- fasvinkelfel
Den inducerade primära spänningen EMF är subtraktion av resistans och reaktansfall (IpXp, IpRp) från spänningen hos primär Vp. Spänningen sjunker på grund av primärlindningens reaktans och motstånd.
Den EMF som induceras i det primära transformeras till sekundär genom en ömsesidig induktion och bildar inducerad EMF i sekundär Es. Utgångsspänningen över sekundärlindningen på grund av emf-nedgången av motståndet och reaktansen är Vs. Utgångsspänningen på sekundären erhålls genom subtraktion av reaktans och resistansfall (IsXs, IsRs) från den inducerade EMF i sekundära Es.
Låt oss ta huvudflödet som referens. Strömmen i primär Ip erhålls från vektorsumman av exciteringsström Io och sekundärström Is, som multipliceras med 1 / Kt. Vp är den applicerade primära spänningen för den potentiella transformatorn.
Ip = (Io + Is) / Kt
Förhållande fel
Om det normala förhållandet mellan potentiell transformator skiljer sig från det faktiska förhållandet mellan den potentiella transformatorn på grund av motstånd och reaktansfall, då uppstår förhållandefel.
Spänningsfel
Om det finns en skillnad mellan idealspänning och faktisk spänning, uppstår spänningsfelet. Procent av spänningsfel är
[(Vp - Kt Vs) / Vp] x 100
Fasvinkelfel
Om det finns en skillnad mellan fasvinkeln mellan primärspänningen ”Vp” och den omvända sekundära spänningen, uppstår fasvinkelfelet.
Orsaker till fel
På grund av den inre impedansen sjunker spänningen i primären och den transformeras proportionellt mot dess varvtal och sekundärlindning. På samma sätt händer samma sak i sekundärlindningen.
Minskning av fel
Felen hos potentiella transformatorer kan reduceras eller förhindras genom att förbättra noggrannheten vid design, storleken på reaktans och motstånd hos primära och sekundära lindningar och minimal magnetisering av kärnan.
Tillämpningar av potentiella transformatorer
Ansökningarna är
- Används i relä- och mätkretsar
- Användningar i kraftlednings kommunikationskretsar
- Används i skyddssystem elektriskt
- Används för att skydda matare
- Används för att skydda impedans i generatorer
- Används vid synkronisering av generatorer och matare.
- Används som skyddsspänningstransformatorer
Vanliga frågor
1). Vad är den potentiella transformatorn?
Potentiella transformatorer är också kända som spänningsstegstransformatorer eller spänningstransformatorer eller instrumenttransformatorer, där spänningen i en krets reduceras till en lägre spänning för mätning.
2). Vilka är de typer av potentiell transformator?
Kapacitiva potentialtransformatorer och elektromagnetiska potentialtransformatorer
3). Vilka är felen i potentiella transformatorer?
Förhållandefel, spänningsfel, fasvinkelfel
4). Vad är syftet med en potentiell transformator?
För att sänka högre spänning till lägre spänning i en strömkrets för mätning.
5). Vilka är de andra formerna av potentiella transformatorer?
Steg ner transformator eller instrumenttransformator
Följaktligen diskuteras bearbetning, konstruktion, fel och tillämpningar av potentiella transformatorer ovan. Syftet med den potentiella transformatorn är att konvertera högspänning till lågspänning. Här är en fråga till dig, 'vilka är fördelarna och nackdelarna med potentiella transformatorer?'
