Máy biến áp đóng một vai trò quan trọng trong kỹ thuật điện, thực hiện các chức năng biến đổi, cách ly, đo lường và bảo vệ. Một trong những nhiệm vụ phổ biến nhất của các thiết bị loại này là điều chỉnh các thông số dòng điện riêng lẻ. Đặc biệt, máy biến điện áp (VT) chuyển đổi hiệu suất của lưới điện sơ cấp về giá trị tối ưu, theo quan điểm của người tiêu dùng.
Thiết kế tổng thể của thiết bị
Cơ sở kỹ thuật của máy biến áp được hình thành bằng cách điền đầy điện từ cung cấp các quá trình chức năng của thiết bị. Kích thước của thiết bị có thể thay đổi tùy theo yêu cầu đối với tải điện trong mạch. Trong thiết kế điển hình, máy biến áp có các thiết bị đầu vào và đầu ra dòng điện, và các phần tử làm việc chính thực hiện nhiệm vụ biến đổi điện áp. Bộ cách điện, cầu chì và thiết bị bảo vệ rơ le có nhiệm vụ đảm bảo độ tin cậy và an toàn của các quá trình công nghệ. Trong thiết kế của một máy biến áp hạ áp hiện đạiCác cảm biến để ghi lại các thông số vận hành riêng lẻ cũng được cung cấp, các chỉ số này được gửi đến bảng điều khiển và trở thành cơ sở để ra lệnh cho các cơ quan quản lý. Bản thân hoạt động của các bộ phận điện cần phải có nguồn điện, do đó, trong một số sửa đổi, bộ chuyển đổi được bổ sung nguồn điện tự trị - máy phát điện, bộ tích điện hoặc pin.
Lõi biến áp
Các phần tử làm việc chính của VT là cái gọi là lõi (lõi từ) và cuộn dây. Đầu tiên có hai loại - thanh và giáp. Đối với hầu hết các máy biến áp tần số thấp đến 50 Hz, lõi que được sử dụng. Trong sản xuất mạch từ, các kim loại đặc biệt được sử dụng, các đặc tính của chúng xác định các đặc tính làm việc của kết cấu, ví dụ, hiệu suất và độ lớn của dòng điện không tải. Lõi của máy biến điện áp được tạo thành bởi các tấm hợp kim mỏng, được cách điện giữa các lớp vecni và ôxít. Mức độ ảnh hưởng của các dòng điện xoáy của mạch từ sẽ phụ thuộc vào chất lượng của lớp cách điện này. Ngoài ra còn có một loại lõi sắp chữ đặc biệt, tạo thành các cấu trúc có tiết diện tùy ý, nhưng gần với hình vuông. Cấu hình này cho phép bạn tạo ra các mạch từ phổ quát, nhưng chúng cũng có những điểm yếu. Vì vậy, cần phải siết chặt nhựa kim loại, vì các khe hở nhỏ nhất làm giảm hệ số lấp đầy của vùng làm việc của cuộn dây.
Cuộn dây biến áp
Thường sử dụng hai cuộn dây - sơ cấp và thứ cấp. Chúng bị cô lập với nhau và với cốt lõi. Cấp độ đầu tiên của cuộn dây được phân biệt bởi một số lượng lớn các vòng dây được làm bằng một dây mỏng. Điều này cho phép nó phục vụ các mạng điện áp cao (lên đến 6000-10.000 V) cần thiết cho các nhu cầu chuyển đổi cơ bản. Cuộn thứ cấp được thiết kế để cung cấp song song các dụng cụ đo lường, thiết bị rơ le và các thiết bị điện phụ trợ khác. Khi kết nối cuộn dây của máy biến điện áp, điều quan trọng là phải xem xét các dấu hiệu trên các đầu nối đầu ra. Ví dụ, rơ le hướng nguồn, vạn năng, ampe kế, oát kế và các đồng hồ đo khác nhau được kết nối với các cuộn dây thông qua đầu của cuộn sơ cấp (ký hiệu A), dòng cuối (X), đầu của cuộn thứ cấp (a) và end (x). Một cuộn dây bổ sung với các tiền tố đặc biệt trong ký hiệu cũng có thể được sử dụng.
Lắp đặt phụ kiện và thiết bị nối đất
Danh sách các phần tử bổ sung và các thiết bị chức năng có thể khác nhau tùy thuộc vào loại và đặc tính của máy biến áp. Ví dụ, các kết cấu dầu có chỉ thị điện áp sơ cấp lên đến 10 kV trở lên được cung cấp các phụ kiện để làm đầy, thoát nước và lấy mẫu chất bôi trơn kỹ thuật. Đối với dầu, một bể chứa cũng được cung cấp các vòi phun và bộ điều chỉnh để kiểm soát việc cung cấp chất lỏng trơn tru cho các khu vực mục tiêu. Bộ phụ kiện điển hình thường bao gồm giá đỡ có bu lông, chốt, thành phần rơ le, miếng đệm các tông điện, phần tử mặt bích, v.v. Đối với tiếp đất, thìMáy biến áp có điện áp trên cuộn sơ cấp đến 660 V được cung cấp các kẹp có ren xiết bu lông, đinh tán và vít cỡ M6. Nếu chỉ báo điện áp cao hơn 660 V, thì phụ kiện nối đất sẽ phải có kết nối phần cứng có định dạng không nhỏ hơn M8.
Nguyên lý hoạt động của TH
Các chức năng và quá trình chính của cảm ứng điện từ được thực hiện bởi một phức hợp bao gồm một lõi kim loại với một bộ các tấm biến áp, các cuộn dây sơ cấp và thứ cấp. Chất lượng của thiết bị sẽ phụ thuộc vào độ chính xác của phép tính cơ bản về biên độ và góc của dòng điện. Cảm ứng lẫn nhau giữa một số cuộn dây là nguyên nhân gây ra sự biến đổi trong trường điện từ. Dòng điện xoay chiều trong máy biến điện áp 220 V biến thiên liên tục, chạy qua một cuộn dây. Theo định luật Faraday, một suất điện động được cảm ứng một lần trong một giây. Trong hệ thống dây quấn kín, dòng điện mặc định sẽ chạy qua mạch và đóng vào lõi kim loại. Tải trên cuộn thứ cấp của máy biến áp càng thấp thì hệ số biến đổi thực tế càng gần giá trị danh định. Làm việc với việc kết nối cuộn dây thứ cấp với các thiết bị đo sẽ đặc biệt phụ thuộc vào mức độ chuyển đổi, vì các dao động tải nhỏ nhất sẽ ảnh hưởng đến độ chính xác của các phép đo được đưa vào mạch thiết bị.
Các loại máy biến áp
Ngày nay, các loại TN sau đây là phổ biến nhất:
- Máy biến áp phân tầng - một thiết bị trong đó cuộn sơ cấp được chia thành nhiều phần kế tiếp nhau và các cuộn dây cân bằng và kết nối có nhiệm vụ truyền tải điện năng giữa chúng.
- VT nối đất - thiết kế một pha, trong đó một đầu của cuộn sơ cấp được nối đất chặt chẽ. Nó cũng có thể là máy biến điện áp ba pha có trung tính nối đất từ cuộn sơ cấp.
- VT Khai quật - một thiết bị có cách điện cuộn dây đầy đủ với các phụ kiện liền kề.
- VT hai cuộn dây - máy biến áp có một cuộn dây thứ cấp.
- VT ba cuộn dây là máy biến áp, ngoài cuộn dây sơ cấp, còn có cuộn dây chính và cuộn thứ cấp bổ sung.
- VT điện dung - thiết kế đặc trưng bởi sự hiện diện của bộ phân tách điện dung.
Tính năng của VT điện tử
Theo các chỉ số đo lường chính, loại máy biến áp này khác rất ít so với các thiết bị điện. Điều này là do thực tế là trong cả hai trường hợp, kênh chuyển đổi truyền thống đều được sử dụng. Các tính năng chính của máy biến áp điện tử là không có cách điện cao áp, điều này cuối cùng góp phần mang lại hiệu quả kinh tế và kỹ thuật cao hơn từ hoạt động của thiết bị. Trong mạng cao áp có điện áp sơ cấp của máy biến điện áp đến 660 V, bộ biến đổi được nối với mạng trung tâm theo cách điện. Thông tin về dòng điện đo được được truyền ở điện thế cao, như trường hợp của bộ chuyển đổi tương tự-kỹ thuật số có đầu ra quang học. Tuy nhiênkích thước và trọng lượng của các mô hình điện tử rất nhỏ nên chúng có thể lắp đặt các đơn vị biến áp trong cơ sở hạ tầng của xe buýt dây cao áp ngay cả khi không cần kết nối thêm chất cách điện và phần cứng gắn kết.
Thông số kỹ thuật máy biến áp
Giá trị kỹ thuật và vận hành chính là hiệu điện thế. Trên cuộn sơ cấp, nó có thể đạt tới 100 kV, nhưng phần lớn điều này áp dụng cho các trạm công nghiệp quy mô lớn có chứa một số mô-đun chuyển đổi. Theo quy định, không quá 10 kV được hỗ trợ trên cuộn sơ cấp. Máy biến điện áp dùng cho mạng một pha có trung tính nối đất hoạt động ở 100 V. Còn đối với cuộn thứ cấp, các chỉ số điện áp danh định của nó trung bình là 24-45 V. Một lần nữa, các thiết bị đo năng lượng thấp được bảo dưỡng trên các mạch này, không yêu cầu tải điện cao. Tuy nhiên, các cuộn dây thứ cấp đôi khi có điện thế cao hơn 100 V trong mạng ba pha. Ngoài ra, khi đánh giá các đặc tính của máy biến áp, điều quan trọng là phải tính đến cấp độ chính xác - đây là các giá trị từ 0, 1 đến 3, xác định mức độ sai lệch trong việc chuyển đổi các chỉ số điện mục tiêu.
Hiệu ứng Ferroresonance
Các thiết bị điện từ thường chịu nhiều loại ảnh hưởng tiêu cực và hư hỏng liên quan đến vi phạm cách điện. Một trong những quá trình phá hủy quanh co phổ biến nhất là xáo trộn ferroresonance. Nó gây ra hư hỏng cơ học và quá nhiệt.các cuộn dây. Nguyên nhân chính của hiện tượng này được gọi là sự phi tuyến của cuộn cảm, xảy ra trong các tình huống phản ứng không ổn định của mạch từ với từ trường xung quanh. Để bảo vệ máy biến điện áp khỏi các tác động của cộng hưởng sắt, có thể thực hiện các biện pháp bên ngoài, bao gồm việc đưa thêm điện dung và điện trở vào thiết bị đóng cắt. Trong các hệ thống điện tử, khả năng quy nạp không tuyến tính cũng có thể được giảm thiểu bằng cách lập trình trình tự tắt thiết bị.
Sử dụng thiết bị
Hoạt động của thiết bị biến áp biến đổi điện áp được điều chỉnh bởi các quy tắc sử dụng kỹ thuật điện. Tính đến các giá trị vận hành tối ưu, các chuyên gia đưa các trạm biến áp vào cơ sở hạ tầng cung cấp của cơ sở mục tiêu. Các chức năng chính của hệ thống cho phép phục vụ các tòa nhà và xí nghiệp có nhà máy điện mạnh và điện áp thứ cấp của máy biến áp lên đến 100 V điều khiển tải cho những người tiêu dùng ít đòi hỏi hơn như đồng hồ đo và các thiết bị đo lường. Tùy thuộc vào các thông số kỹ thuật và kết cấu, HP có thể được sử dụng trong công nghiệp, trong ngành xây dựng và trong các hộ gia đình. Trong mỗi trường hợp, máy biến áp cung cấp khả năng kiểm soát công suất điện bằng cách điều chỉnh xếp hạng công suất đầu vào để phù hợp với yêu cầu danh định của địa điểm cụ thể.
Kết
Máy biến áp điện từ cung cấp một loại máy biến áp khá cũ, nhưng vẫn có nhu cầu cho đến ngày naynguyên tắc điều chỉnh công suất trong mạch điện. Sự lỗi thời của thiết bị này gắn liền với cả thiết kế của thiết bị và chức năng của nó. Tuy nhiên, điều này không ngăn cản việc sử dụng máy biến dòng điện và điện áp cho các nhiệm vụ quản lý điện năng quan trọng trong các doanh nghiệp lớn. Ngoài ra, không thể nói rằng các bộ chuyển đổi kiểu này không có cải tiến gì cả. Mặc dù các nguyên tắc hoạt động cơ bản và thậm chí cả việc thực hiện kỹ thuật nói chung vẫn được giữ nguyên, các kỹ sư gần đây đã tích cực làm việc trên các hệ thống điều khiển và bảo vệ. Do đó, điều này ảnh hưởng đến độ an toàn, độ tin cậy và độ chính xác của máy biến áp.
