Os transformadores desempenham um papel significativo na engenharia elétrica, desempenhando as funções de transformação, isolamento, medição e proteção. Uma das tarefas mais comuns de dispositivos deste tipo é a regulação de parâmetros de corrente individuais. Em particular, os transformadores de tensão (TP) convertem o desempenho da rede elétrica primária em valores ótimos, do ponto de vista dos consumidores.
Projeto geral do equipamento
A base técnica do transformador é formada por um enchimento eletromagnético que proporciona os processos funcionais do dispositivo. As dimensões do equipamento podem variar dependendo dos requisitos para a carga de energia no circuito. Em um projeto típico, o transformador possui dispositivos de entrada e saída de corrente, e os principais elementos de trabalho realizam tarefas de conversão de tensão. Um conjunto de isolantes, fusíveis e um dispositivo de proteção do relé são responsáveis por garantir a confiabilidade e segurança dos processos tecnológicos. No projeto de um moderno transformador de baixa tensãotambém são fornecidos sensores para registro de parâmetros operacionais individuais, cujos indicadores são enviados ao painel de controle e se tornam a base de comandos para as autoridades reguladoras. A operação de componentes elétricos em si requer alimentação, portanto, em algumas modificações, os conversores são complementados com fontes de energia autônomas - geradores, acumuladores ou baterias.
Núcleos do Transformador
Os principais elementos de trabalho do VT são os chamados núcleos (núcleos magnéticos) e enrolamentos. Os primeiros são de dois tipos - haste e armadura. Para a maioria dos transformadores de baixa frequência de até 50 Hz, são usados núcleos de haste. Na fabricação do circuito magnético, são utilizados metais especiais, cujas características determinam as propriedades de trabalho da estrutura, por exemplo, o desempenho e a magnitude da corrente sem carga. O núcleo de um transformador de tensão é formado por finas lâminas de liga, isoladas entre camadas de verniz e óxido. O grau de influência das correntes parasitas do circuito magnético dependerá da qualidade desse isolamento. Há também um tipo especial de núcleos tipográficos, que formam estruturas de seção arbitrária, mas próximas a uma forma quadrada. Essa configuração permite criar circuitos magnéticos universais, mas eles também apresentam pontos fracos. Portanto, há a necessidade de um aperto apertado dos plásticos metálicos, pois as menores folgas reduzem o fator de preenchimento da área de trabalho da bobina.
Enrolamentos do transformador de tensão
Normalmente são usados dois enrolamentos - primário e secundário. Eles são isolados um do outro e do núcleo. O primeiro nível de enrolamento é distinguido por um grande número de voltas feitas com um fio fino. Isso permite atender redes de alta tensão (até 6.000-10.000 V) necessárias para as necessidades básicas de conversão. O enrolamento secundário é projetado para alimentação paralela de instrumentos de medição, dispositivos de relé e outros equipamentos elétricos auxiliares. Ao conectar o enrolamento dos transformadores de potencial, é importante considerar as marcações nos terminais de saída. Por exemplo, relés de direção de potência, multímetros, amperímetros, wattímetros e vários medidores são conectados às bobinas através do início do enrolamento primário (designação A), a linha final (X), o início do enrolamento secundário (a) e seu fim (x). Um enrolamento adicional com prefixos especiais na designação também pode ser usado.
Acessórios de montagem e instalações de aterramento
A lista de elementos adicionais e dispositivos funcionais pode variar dependendo do tipo e das características do transformador. Por exemplo, estruturas de óleo com indicador de tensão primária de até 10 kV ou mais são fornecidas com conexões para enchimento, drenagem e amostragem de lubrificantes técnicos. Para óleo, um tanque também é fornecido com bicos e reguladores que controlam o fornecimento suave de fluido para as áreas alvo. Os kits de montagem típicos geralmente incluem suportes com parafusos, espigões, componentes de relé, juntas elétricas de papelão, elementos de flange, etc.os transformadores com tensão no enrolamento primário de até 660 V são fornecidos com grampos com fixação rosqueada de parafusos, pinos e parafusos de tamanho M6. Se o indicador de tensão for superior a 660 V, a conexão de aterramento deverá ter conexões de hardware de formato não inferior a M8.
O princípio de funcionamento do TH
As principais funções e processos da indução eletromagnética são realizados por um complexo que inclui um núcleo metálico com um conjunto de placas transformadoras, enrolamentos primário e secundário. A qualidade do dispositivo dependerá da precisão do cálculo básico da amplitude e do ângulo da corrente. A indução mútua entre vários enrolamentos é responsável pela transformação em um campo eletromagnético. A corrente alternada em um transformador de tensão de 220 V está mudando constantemente, passando por um único enrolamento. De acordo com a lei de Faraday, uma força eletromotriz é induzida uma vez por segundo. Em um sistema de enrolamento fechado, a corrente padrão fluirá pelo circuito e se aproximará do núcleo de metal. Quanto menor a carga no enrolamento secundário do transformador, mais próximo o fator de conversão real do valor nominal. Trabalhar com a conexão do enrolamento secundário aos dispositivos de medição dependerá especialmente do grau de conversão, pois as menores flutuações de carga afetarão a precisão das medições inseridas no circuito do instrumento.
Tipos de transformadores
Hoje, os seguintes tipos de TN são mais comuns:
- Transformador em cascata - dispositivo no qual o enrolamento primário é dividido em várias seções sucessivas, e os enrolamentos de equalização e conexão são responsáveis pela transferência de energia entre eles.
- TP aterrado - projetos monofásicos, nos quais uma extremidade do enrolamento primário é firmemente aterrada. Também podem ser transformadores de tensão trifásicos com neutro aterrado do enrolamento primário.
- Unearthed VT - um dispositivo com isolamento total do enrolamento com acessórios adjacentes.
- TP de dois enrolamentos - transformadores com um enrolamento secundário.
- Os TPs de três enrolamentos são transformadores que, além do enrolamento primário, também possuem enrolamento secundário principal e secundário adicional.
- TP capacitivo - projetos caracterizados pela presença de separadores capacitivos.
Recursos de VTs eletrônicos
De acordo com os principais indicadores metrológicos, este tipo de transformador pouco difere dos dispositivos elétricos. Isso se deve ao fato de que em ambos os casos é utilizado o canal de conversão tradicional. As principais características dos transformadores eletrônicos são a ausência de isolamento de alta tensão, o que acaba contribuindo para um maior efeito técnico e econômico da operação do equipamento. Em redes de alta tensão com tensão primária de um transformador de tensão de até 660 V, o conversor é conectado à rede central de maneira galvânica. As informações sobre a corrente medida são transmitidas em alto potencial, como é o caso de um conversor analógico-digital com saída óptica. No entantoas dimensões e o peso dos modelos eletrônicos são tão pequenos que possibilitam a instalação de unidades transformadoras na infraestrutura de barramentos de fios de alta tensão, mesmo sem conectar isoladores adicionais e hardware de montagem.
Especificações do Transformador
O principal valor técnico e operacional é o potencial de tensão. No enrolamento primário, pode chegar a 100 kV, mas na maioria das vezes isso se aplica a estações industriais de grande porte contendo vários módulos de conversão. Como regra, não mais que 10 kV são suportados no enrolamento primário. Um transformador de tensão para redes monofásicas com neutro aterrado funciona a 100 V. Quanto ao enrolamento secundário, seus indicadores de tensão nominal são em média 24-45 V. Novamente, dispositivos de medição de baixa energia são atendidos nesses circuitos, que não requerem uma carga de alta potência. No entanto, enrolamentos secundários às vezes têm altos potenciais de mais de 100 V em redes trifásicas. Além disso, ao avaliar as características de um transformador, é importante levar em consideração a classe de precisão - são valoresde 0, 1 a 3, que determinam o grau de desvio na conversão dos indicadores elétricos alvo.
Efeito de ferrorressonância
Os dispositivos eletromagnéticos estão frequentemente sujeitos a vários tipos de influências negativas e danos associados a violações no isolamento. Um dos processos de destruição de enrolamentos mais comuns é o distúrbio de ferrorressonância. Causa danos mecânicos e superaquecimento.enrolamentos. A principal razão para esse fenômeno é chamada de não linearidade da indutância, que ocorre em situações de resposta instável do circuito magnético ao campo magnético circundante. Para proteger o transformador de potencial dos efeitos ferrorressonantes, são possíveis medidas externas, incluindo a inclusão de capacitâncias e resistores adicionais ao dispositivo comutado. Em sistemas eletrônicos, a possibilidade de não linearidade indutiva também pode ser minimizada pela programação das sequências de desligamento do equipamento.
Uso do equipamento
A operação de dispositivos transformadores que convertem tensão é regida pelas regras de uso da engenharia elétrica. Levando em conta os valores operacionais ideais, especialistas introduzem subestações na infraestrutura de abastecimento da instalação alvo. As principais funções dos sistemas permitem atender prédios e empreendimentos com usinas potentes, sendo que a tensão secundária do transformador de até 100 V controla a carga para consumidores menos exigentes como medidores e aparelhos metrológicos. Dependendo dos parâmetros técnicos e estruturais, o HP pode ser usado na indústria, na construção civil e em residências. Em cada caso, os transformadores fornecem controle de energia elétrica ajustando as classificações de potência de entrada para corresponder aos requisitos nominais do local específico.
Conclusão
Transformadores eletromagnéticos fornecem um sistema bastante antigo, mas em demanda até hojeo princípio da regulação de potência em circuitos elétricos. A obsolescência deste equipamento está associada tanto ao design do equipamento quanto à sua funcionalidade. No entanto, isso não impede o uso de transformadores de corrente e tensão para tarefas críticas de gerenciamento de energia em grandes empresas. Além disso, não se pode dizer que conversores desse tipo não estejam sujeitos a melhorias. Embora os princípios básicos de operação e até mesmo a implementação técnica como um todo permaneçam os mesmos, os engenheiros recentemente trabalharam ativamente em sistemas de proteção e controle. Como resultado, isso afeta a segurança, confiabilidade e precisão dos transformadores.
