Transformadors de corrent: dispositiu, principi de funcionament i tipus

Els transformadors de corrent s'utilitzen àmpliament en l'energia moderna com a equip per canviar diversos paràmetres elèctrics en altres similars, mantenint els valors bàsics. El funcionament de l'equip es basa en la llei de la inducció, que és rellevant per als camps magnètics i elèctrics que canvien sinusoïdalment. El transformador transforma el valor primari del corrent d'acord amb el mòdul i la transmissió de l'angle en proporció a les dades originals. Cal triar l'equip en funció de l'àmbit d'ús dels dispositius i del nombre de consumidors connectats.

Què és un transformador de corrent?

Aquest equip s'utilitza a la indústria, xarxes de comunicacions urbanes i enginyeria, en producció i en altres àrees per subministrar corrent amb determinats paràmetres físics.S'aplica tensió a les espires del bobinatge primari, on, com a resultat de l'acció de la radiació magnètica, es forma un corrent altern. La mateixa radiació passa per les espires restants, per la qual cosa les forces EMF es mouen, i quan les espires secundàries estan en curtcircuit o quan es connecten a un circuit elèctric, apareix un corrent secundari al sistema.

Els transformadors de corrent moderns permeten convertir l'energia amb paràmetres tals que el seu ús no permeti danyar l'equip que hi treballa. A més, permeten mesurar l'augment de càrregues amb la màxima seguretat per a equips i personal, ja que els girs de les files primària i secundària estan aïllats de manera fiable entre si.

Finalitat dels transformadors

És bastant senzill determinar per què es necessita un transformador de corrent: l'abast inclou totes les indústries en què es converteixen quantitats d'energia. Aquests dispositius es troben entre els equips auxiliars que s'utilitzen en paral·lel amb instruments de mesura i relés a l'hora de crear un circuit de CA. En aquests casos, els transformadors converteixen l'energia per a una descodificació més còmoda de paràmetres o connectar equips amb diferents característiques en un sol circuit.

També distingeixen la funció de mesura dels transformadors: serveixen per iniciar circuits elèctrics amb una tensió augmentada, als quals cal connectar instruments de mesura, però no és possible fer-ho directament. La tasca principal d'aquests transformadors és transferir la informació rebuda sobre els paràmetres actuals als instruments de mesura de manipulacions, que estan connectats al bobinatge secundari.L'equip també permet controlar la intensitat del circuit: quan s'utilitza un relé i s'arriba als paràmetres màxims de corrent s'activa una protecció que apaga l'equip per evitar l'esgotament i danys al personal.

Principi de funcionament

El funcionament d'aquests equips es basa en la llei d'inducció, segons la qual la tensió entra a les espires primàries i el corrent supera la resistència del bobinat creada, la qual cosa provoca la formació d'un flux magnètic transmès al circuit magnètic. El flux va en una direcció perpendicular respecte al corrent, la qual cosa minimitza les pèrdues, i quan travessa les espires del bobinatge secundari, s'activa la força EMF. Com a conseqüència de la seva influència, apareix un corrent al sistema, que és més fort que la resistència de la bobina, mentre que la tensió a la sortida de les espires secundàries disminueix.

El disseny més senzill d'un transformador consisteix, doncs, en un nucli de metall i un parell de bobinatges no connectats entre si i fets com un cable amb aïllament. En alguns casos, la càrrega només va cap als girs primaris i no secundaris: aquest és l'anomenat mode inactiu. Si, en canvi, un equip que consumeix energia està connectat al bobinatge secundari, per les espires passa un corrent que crea una força electromotriu. Els paràmetres EMF estan determinats pel nombre de voltes. La relació de la força electromotriu per a les espires primàries i secundàries es coneix com a relació de transformació, calculada a partir de la relació del seu nombre. Podeu regular la tensió per al consumidor final d'energia canviant el nombre de voltes del bobinatge primari o secundari.

Classificació dels transformadors de corrent

Hi ha diversos tipus d'equips d'aquest tipus, que es divideixen segons una sèrie de criteris, com ara el propòsit, el mètode d'instal·lació, el nombre d'etapes de conversió i altres factors. Abans d'escollir un transformador de corrent, heu de tenir en compte aquests paràmetres:

• Cita. Segons aquest criteri, es distingeixen models de mesura, intermedis i protectors. Per tant, s'utilitzen dispositius de tipus intermedi quan es connecten dispositius per calcular accions en sistemes de protecció de relés i altres circuits. Per separat, es distingeixen els transformadors de laboratori, que proporcionen una major precisió dels indicadors, tenen un gran nombre de factors de conversió.
• Mètode d'instal·lació. Hi ha transformadors per a instal·lació externa i interna: no només tenen un aspecte diferent, sinó que també tenen diferents indicadors de resistència a influències externes (per exemple, els dispositius per a ús exterior estan protegits de les precipitacions i els canvis de temperatura). També es distingeixen els transformadors aeri i portàtils; aquests últims tenen una massa i dimensions relativament reduïdes.
• Tipus de bobinatge. Els transformadors són d'una i volta múltiple, bobina, vareta, barra colectora. Tant els bobinatges primaris com els secundaris poden diferir, i les diferències també es relacionen amb l'aïllament (sec, porcellana, baquelita, oli, compost, etc.).
• El nivell de les etapes de transformació. L'equip pot ser d'una i dues etapes (en cascada), el límit de tensió de 1000 V pot ser mínim o, per contra, màxim.
• Disseny. Segons aquest criteri, es distingeixen dos tipus de transformadors de corrent: oli i sec.En el primer cas, les voltes de bobinatge i el circuit magnètic es troben en un recipient que conté un líquid oliós especial: fa el paper d'aïllament i permet controlar la temperatura de funcionament del medi. En el segon cas, la refrigeració es produeix per aire, aquests sistemes s'utilitzen en edificis industrials i residencials, ja que els transformadors d'oli no es poden instal·lar a l'interior a causa de l'augment del risc d'incendi.
• Tipus de tensió. Els transformadors poden ser reduïts i augmentats: en el primer cas, es redueix la tensió a les espires primàries i en el segon s'augmenta.
• Una altra opció de classificació és l'elecció del transformador de corrent per potència. Aquest paràmetre depèn de la finalitat de l'equip, el nombre de consumidors connectats i les seves propietats.

Paràmetres i característiques

En triar aquests equips, cal tenir en compte els principals paràmetres tècnics que afecten la gamma d'aplicacions i el cost. Principals qualitats:

• Càrrega nominal, o potència: la selecció segons aquest criteri es pot fer mitjançant una taula comparativa de característiques del transformador. El valor del paràmetre determina altres característiques actuals, ja que està estrictament normalitzat i serveix per determinar el funcionament normal de l'equip a la classe de precisió seleccionada.
• Corrent nominal. Aquest indicador determina el període durant el qual el dispositiu pot funcionar sense sobreescalfar-se a temperatures crítiques. En els equips de transformació, per regla general, hi ha una reserva sòlida pel que fa al nivell de calefacció, amb una sobrecàrrega de fins a un 18-20%, el funcionament es produeix en mode normal.
• Voltatge.L'indicador és important per a la qualitat de l'aïllament de la bobina, garanteix el bon funcionament de l'equip.
• Error. Aquest fenomen es produeix a causa de la influència del flux magnètic, la taxa d'error és la diferència entre les dades exactes del corrent primari i secundari. L'augment del flux magnètic al nucli del transformador contribueix a un augment proporcional de l'error.
• La relació de transformació, que és la relació de corrent a les espires primària i secundària. El valor real del coeficient difereix del valor nominal en una quantitat igual al grau de pèrdues durant la conversió d'energia.
• La multiplicitat limitadora, expressada en relació al corrent primari en forma real al valor nominal.
• La multiplicitat del corrent que es produeix en les espires del bobinatge de tipus secundari.

Les dades clau del transformador de corrent estan determinades pel circuit equivalent: us permet estudiar les característiques de l'equip en diferents modes, des d'inactiu fins a plena càrrega.

Els principals indicadors s'indiquen al cos del dispositiu en forma d'un marcatge especial. També pot contenir dades sobre el mètode d'aixecament i muntatge d'equips, informació d'advertència sobre l'augment de la tensió a les espires secundàries (més de 350 volts), informació sobre la presència d'un coixinet de connexió a terra. El marcatge del convertidor d'energia s'aplica en forma d'adhesiu o amb pintura.

Possibles avaries

Com qualsevol altre equip, els transformadors es fan malbé de tant en tant, i requereixen un servei qualificat amb diagnòstic. Abans de comprovar el dispositiu, cal saber quines són les avaries, quins signes hi corresponen:

• Soroll desigual dins de la caixa, cruixent.Aquest fenomen acostuma a indicar una ruptura en l'element de presa de terra, una superposició a la carcassa de les espires de bobinat o un debilitament de la pressió de les làmines utilitzades per al circuit magnètic.
• Massa escalfament de la caixa, augment de la intensitat del corrent pel costat del consum. El problema pot ser causat per un curtcircuit del bobinat per desgast o danys mecànics a la capa aïllant, sobrecàrregues freqüents derivades d'un curtcircuit.
• Esquerdes en aïllants, descàrregues lliscants. Apareixen quan no s'ha identificat un defecte de fabricació abans de l'inici de l'operació, un repartiment d'objectes estranys i una superposició entre l'entrada de fases de diferents valors.
• Emissions d'oli durant les quals es destrueix la membrana de l'estructura d'escapament. El problema s'explica per un curtcircuit interfacial a causa del desgast de l'aïllament, una disminució del nivell d'oli, caigudes de tensió o l'aparició de sobreintensitats en la condició d'un curtcircuit de tipus passant.
• Fuites d'oli per juntes o aixetes del transformador. Els motius principals són la mala qualitat de la soldadura dels nodes, el mal segellat, la destrucció de les juntes o els taps de vàlvules no solapats.
• Encesa del relé de protecció de gas. Aquest fenomen es produeix quan l'oli es descompon, que es produeix a causa d'un curtcircuit del bobinat, un circuit obert, la cremada dels contactes del dispositiu de commutació o en cas d'un curtcircuit a la carcassa del transformador.
• Apagat del relé de protecció de gas. El problema és causat per la descomposició activa del líquid oliós com a conseqüència del tancament interfacial, sobretensió de la part interna o externa, o per l'anomenat "foc d'acer".
• Protecció diferencial activada. Aquest mal funcionament apareix quan hi ha una avaria a la carcassa d'entrada, quan hi ha un solapament entre fases o en altres casos.

Per maximitzar l'eficiència de la funcionalitat del dispositiu, és necessari realitzar una verificació periòdica mitjançant una càmera d'imatge tèrmica: l'equip permet diagnosticar una disminució de la qualitat dels contactes i una disminució de la temperatura de funcionament. Durant la verificació, els especialistes realitzen el següent rang de manipulacions:

• 1. Prendre lectures de tensió i corrent.
  2. Comprovació de la càrrega mitjançant una font externa.
  3. Determinació de paràmetres en l'esquema de treball.
  4. Càlcul de la ràtio de transformació, comparació i anàlisi d'indicadors.

Càlcul del transformador

El principi bàsic de funcionament d'aquest dispositiu està determinat per la fórmula U1/U2=n1/n2, els elements dels quals es descodifiquen de la següent manera:

• U1 i U2 són la tensió de les espires primària i secundària.
• n1 i n2: el seu nombre als bobinatges dels tipus primari i secundari, respectivament.

Per determinar l'àrea de la secció transversal del nucli, s'utilitza una altra fórmula: S=1,15*√P, en què la potència es mesura en watts i l'àrea es mesura en centímetres quadrats. Si el nucli utilitzat en l'equip té la forma de la lletra W, l'índex de secció es calcula per a la vareta del mig. A l'hora de determinar els girs en el bobinatge del nivell primari, s'utilitza la fórmula n=50*U1/S, mentre que el component 50 no és immutable, en els càlculs per evitar l'ocurrència d'interferències electromagnètiques, es recomana establir el valor 60 en comptes d'aquest. d=0,8*√I, on d és la secció transversal del cable, i I és l'indicador de força actual; s'utilitza per calcular el diàmetre del cable.

Les xifres obtingudes durant els càlculs s'ajusten a valors arrodonits (per exemple, la potència estimada de 37,5 W s'arrodoneix a 40). Només es permet l'arrodoniment cap amunt.Totes aquestes fórmules s'utilitzen per seleccionar transformadors que funcionen en una xarxa de 220 Volts; quan es construeixen línies d'alta freqüència, s'utilitzen altres paràmetres i mètodes de càlcul.

Articles semblants: