Máy biến dòng: thiết bị, nguyên lý hoạt động và các loại

Máy biến dòng được sử dụng rộng rãi trong năng lượng hiện đại như một thiết bị để thay đổi các thông số điện khác nhau thành các thông số tương tự mà vẫn giữ nguyên các giá trị cơ bản. Hoạt động của thiết bị dựa trên quy luật cảm ứng, có liên quan đến từ trường và điện trường thay đổi theo hình sin. Máy biến áp biến đổi giá trị sơ cấp của dòng điện tuân theo mô-đun và truyền góc theo tỷ lệ với dữ liệu ban đầu. Yêu cầu lựa chọn thiết bị dựa trên phạm vi sử dụng của các thiết bị và số lượng người tiêu dùng được kết nối.

Máy biến dòng là gì?

Thiết bị này được sử dụng trong công nghiệp, truyền thông đô thị và mạng kỹ thuật, trong sản xuất và trong các lĩnh vực khác để cung cấp dòng điện với các thông số vật lý nhất định.Điện áp được đặt vào các vòng của cuộn sơ cấp, trong đó, do tác dụng của bức xạ từ, dòng điện xoay chiều được hình thành. Cùng một bức xạ đi qua các vòng còn lại, do đó lực EMF chuyển động, và khi các vòng thứ cấp bị ngắn mạch hoặc khi được nối với mạch điện, dòng điện thứ cấp xuất hiện trong hệ thống.

Máy biến dòng hiện đại cho phép bạn chuyển đổi năng lượng với các thông số sao cho việc sử dụng nó không gây hại cho thiết bị làm việc trên đó. Ngoài ra, chúng giúp bạn có thể đo tải tăng lên với độ an toàn tối đa cho thiết bị và nhân viên, vì lượt của hàng chính và hàng thứ cấp được cách ly với nhau một cách đáng tin cậy.

Mục đích của máy biến áp

Khá đơn giản để xác định lý do tại sao cần có máy biến dòng: phạm vi bao gồm tất cả các ngành công nghiệp trong đó các đại lượng năng lượng được chuyển đổi. Các thiết bị này nằm trong số các thiết bị phụ trợ được sử dụng song song với các dụng cụ đo lường và rơ le khi tạo mạch điện xoay chiều. Trong những trường hợp này, máy biến áp chuyển đổi năng lượng để giải mã các thông số thuận tiện hơn hoặc kết nối thiết bị có các đặc tính khác nhau thành một mạch.

Họ cũng phân biệt chức năng đo lường của máy biến áp: chúng dùng để khởi động các mạch điện có điện áp tăng lên, bắt buộc phải kết nối các dụng cụ đo lường, nhưng không thể làm điều này trực tiếp. Nhiệm vụ chính của các máy biến áp này là chuyển thông tin nhận được về các thông số dòng điện đến các dụng cụ để thao tác đo, được nối với cuộn dây thứ cấp.Thiết bị cũng giúp kiểm soát dòng điện trong mạch: khi sử dụng rơ le và đạt đến thông số dòng điện tối đa, bảo vệ sẽ được kích hoạt để tắt thiết bị để tránh cháy nổ và gây hại cho con người.

Nguyên lý hoạt động

Hoạt động của thiết bị này dựa trên quy luật cảm ứng, theo đó điện áp đi vào các vòng dây sơ cấp và dòng điện vượt qua điện trở cuộn dây được tạo ra, gây ra sự hình thành từ thông truyền đến mạch từ. Dòng đi theo hướng vuông góc so với dòng điện, điều này giảm thiểu tổn thất và khi nó đi qua các vòng của cuộn thứ cấp, lực EMF được kích hoạt. Kết quả của ảnh hưởng của nó, một dòng điện xuất hiện trong hệ thống, mạnh hơn điện trở của cuộn dây, trong khi điện áp ở đầu ra của các vòng thứ cấp giảm.

Do đó, thiết kế đơn giản nhất của máy biến áp bao gồm một lõi kim loại và một cặp cuộn dây không được kết nối với nhau và được làm như dây có cách điện. Trong một số trường hợp, tải chỉ đi đến lượt sơ cấp chứ không phải lượt thứ cấp: đây được gọi là chế độ không tải. Mặt khác, nếu thiết bị tiêu thụ năng lượng được nối với cuộn thứ cấp, thì dòng điện chạy qua các cuộn dây, tạo ra suất điện động. Các thông số EMF được xác định bởi số lượt. Tỷ số của suất điện động đối với cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp được gọi là tỷ số biến đổi, được tính từ tỷ số của chúng. Bạn có thể điều chỉnh điện áp cho người tiêu thụ năng lượng cuối cùng bằng cách thay đổi số vòng của cuộn sơ cấp hoặc cuộn thứ cấp.

Phân loại máy biến dòng

Có một số loại thiết bị như vậy, được phân chia theo một số tiêu chí, bao gồm mục đích, phương pháp lắp đặt, số giai đoạn chuyển đổi và các yếu tố khác. Trước khi chọn một máy biến dòng, bạn cần xem xét các thông số sau:

• Cuộc hẹn. Theo tiêu chí này, các mô hình đo lường, trung gian và bảo vệ được phân biệt. Vì vậy, các thiết bị thuộc loại trung gian được sử dụng khi kết nối các thiết bị cho các hoạt động tính toán trong hệ thống bảo vệ rơ le và các mạch khác. Riêng biệt, các máy biến áp trong phòng thí nghiệm được phân biệt, giúp tăng độ chính xác của các chỉ số, có một số lượng lớn các hệ số chuyển đổi.
• Phương pháp cài đặt. Có các máy biến áp để lắp đặt bên ngoài và bên trong: chúng không chỉ trông khác nhau mà còn có các chỉ số khác nhau về khả năng chống lại các tác động bên ngoài (ví dụ, các thiết bị sử dụng ngoài trời được bảo vệ khỏi lượng mưa và thay đổi nhiệt độ). Máy biến áp di động và máy biến áp trên không cũng được phân biệt; sau này có khối lượng và kích thước tương đối nhỏ.
• Loại quanh co. Máy biến áp là loại một và nhiều lượt, cuộn dây, thanh dẫn, thanh cái. Cả cuộn dây sơ cấp và cuộn dây thứ cấp có thể khác nhau, và sự khác biệt cũng liên quan đến cách điện (khô, sứ, bakelite, dầu, hợp chất, v.v.).
• Mức độ của các bước biến đổi. Thiết bị có thể là một và hai giai đoạn (tầng), giới hạn điện áp 1000 V có thể là nhỏ nhất hoặc ngược lại, tối đa.
• Thiết kế. Theo tiêu chí này, hai loại máy biến dòng được phân biệt - dầu và khô.Trong trường hợp đầu tiên, cuộn dây quay và mạch từ nằm trong một thùng chứa chất lỏng dầu đặc biệt: nó đóng vai trò cách điện và cho phép bạn kiểm soát nhiệt độ hoạt động của môi chất. Trong trường hợp thứ hai, làm mát xảy ra bằng không khí, các hệ thống này được sử dụng trong các tòa nhà công nghiệp và dân cư, vì không thể lắp đặt máy biến áp dầu bên trong do nguy cơ hỏa hoạn tăng lên.
• Loại điện áp. Máy biến áp có thể là bước xuống và bước lên: trong trường hợp đầu tiên, điện áp trên các lượt sơ cấp được giảm xuống, và trong trường hợp thứ hai, nó được tăng lên.
• Một lựa chọn phân loại khác là lựa chọn máy biến dòng theo công suất. Thông số này phụ thuộc vào mục đích của thiết bị, số lượng người tiêu dùng được kết nối, thuộc tính của họ.

Các thông số và đặc điểm

Khi lựa chọn thiết bị như vậy, cần phải tính đến các thông số kỹ thuật chính ảnh hưởng đến phạm vi ứng dụng và giá thành. Những phẩm chất chính:

• Tải hoặc công suất định mức: việc lựa chọn theo tiêu chí này có thể được thực hiện bằng cách sử dụng bảng so sánh các đặc tính của máy biến áp. Giá trị tham số xác định các đặc tính dòng điện khác, vì nó được chuẩn hóa nghiêm ngặt và dùng để xác định hoạt động bình thường của thiết bị ở cấp độ chính xác đã chọn.
• Đánh giá hiện tại. Chỉ số này xác định khoảng thời gian mà thiết bị có thể hoạt động mà không bị quá nóng đến nhiệt độ tới hạn. Trong thiết bị máy biến áp, theo quy định, có một dự trữ rắn về mức độ phát nóng, với quá tải lên đến 18-20%, hoạt động xảy ra ở chế độ bình thường.
• Vôn.Chỉ số này có ý nghĩa quan trọng đối với chất lượng của cách điện cuộn dây, đảm bảo thiết bị hoạt động trơn tru.
• Lỗi. Hiện tượng này xảy ra do ảnh hưởng của từ thông, tỷ lệ sai số là sự chênh lệch giữa số liệu chính xác của dòng điện sơ cấp và thứ cấp. Sự gia tăng từ thông trong lõi máy biến áp góp phần làm tăng sai số theo tỷ lệ thuận.
• Tỷ số biến đổi, là tỷ số của dòng điện trong các lượt sơ cấp và thứ cấp. Giá trị thực của hệ số khác với giá trị danh nghĩa một lượng bằng mức độ tổn thất trong quá trình chuyển đổi năng lượng.
• Đa số giới hạn, được biểu thị liên quan đến dòng điện sơ cấp ở dạng thực với giá trị danh nghĩa.
• Tính đa hiệu của dòng điện xuất hiện trong các lượt của cuộn dây loại thứ cấp.

Dữ liệu quan trọng của máy biến dòng được xác định bởi mạch tương đương: nó cho phép bạn nghiên cứu các đặc tính của thiết bị ở các chế độ khác nhau, từ không tải đến đầy tải.

Các chỉ số chính được ghi trên thân thiết bị dưới dạng một dấu hiệu đặc biệt. Nó cũng có thể chứa dữ liệu về phương pháp nâng và lắp thiết bị, thông tin cảnh báo về việc tăng điện áp trên các lượt thứ cấp (trên 350 Volts), thông tin về sự hiện diện của tấm tiếp đất. Đánh dấu của bộ chuyển đổi năng lượng được áp dụng dưới dạng nhãn dán hoặc bằng sơn.

Các trục trặc có thể xảy ra

Giống như bất kỳ thiết bị nào khác, máy biến áp bị hỏng theo thời gian và chúng yêu cầu dịch vụ chẩn đoán đủ điều kiện. Trước khi kiểm tra thiết bị, bạn cần biết các sự cố xảy ra là gì, các dấu hiệu tương ứng với chúng:

• Tiếng ồn bên trong thùng máy không đều, kêu răng rắc.Hiện tượng này thường chỉ ra sự đứt phần tử nối đất, sự chồng chéo lên vỏ từ các cuộn dây quay, hoặc sự suy yếu của lực ép các tấm được sử dụng cho mạch từ.
• Quá nhiều nhiệt của vỏ máy, tăng cường độ dòng điện ở phía tiêu thụ. Sự cố có thể do cuộn dây bị ngắn mạch do mòn hoặc hỏng cơ học đối với lớp cách điện, quá tải thường xuyên dẫn đến đoản mạch.
• Vết nứt ở chất cách điện, phóng điện trượt. Chúng xuất hiện khi không xác định được lỗi sản xuất trước khi bắt đầu vận hành, vật thể lạ và sự chồng chéo giữa đầu vào của các pha có giá trị khác nhau.
• Phát thải dầu trong đó màng của cấu trúc khí thải bị phá hủy. Sự cố được giải thích là do ngắn mạch giao diện do mòn cách điện, giảm mức dầu, giảm điện áp hoặc xuất hiện quá dòng trong điều kiện ngắn mạch kiểu xuyên qua.
• Dầu rò rỉ từ các miếng đệm hoặc vòi máy biến áp. Nguyên nhân chính là do hàn nút kém chất lượng, làm kín kém, hỏng gioăng hoặc phích cắm van không khít.
• Bật rơ le bảo vệ gas. Hiện tượng này xảy ra khi dầu bị phân hủy, xảy ra do ngắn mạch cuộn dây, hở mạch, cháy các tiếp điểm của thiết bị đóng cắt hoặc trong trường hợp ngắn mạch đến vỏ máy biến áp.
• Tắt rơ le bảo vệ gas. Vấn đề là do sự phân hủy tích cực của chất lỏng nhờn do đóng giao diện, quá áp của bộ phận bên trong hoặc bên ngoài, hoặc do cái gọi là "lửa thép".
• Bảo vệ vi sai vấp. Sự cố này xuất hiện khi có sự cố trên vỏ đầu vào, khi có sự chồng chéo giữa các pha hoặc trong các trường hợp khác.

Để tối đa hóa hiệu quả của chức năng thiết bị, cần phải thường xuyên thực hiện xác minh bằng máy ảnh nhiệt: thiết bị cho phép chẩn đoán sự giảm chất lượng của các tiếp điểm và sự giảm nhiệt độ hoạt động. Trong quá trình xác minh, các chuyên gia thực hiện một loạt các thao tác sau:

• 1. Đo điện áp và dòng điện.
  2. Kiểm tra tải bằng nguồn bên ngoài.
  3. Xác định các thông số trong sơ đồ làm việc.
  4. Tính toán hệ số biến đổi, so sánh và phân tích các chỉ tiêu.

Tính toán máy biến áp

Nguyên tắc hoạt động cơ bản của thiết bị này được xác định theo công thức U1 / U2 = n1 / n2, các phần tử được giải mã như sau:

• U1 và U2 là hiệu điện thế của hai đầu cuộn sơ cấp và thứ cấp.
• n1 và n2 - số thứ tự của chúng trên cuộn dây của loại sơ cấp và thứ cấp, tương ứng.

Để xác định diện tích mặt cắt ngang của lõi \ u200b \ u200b, một công thức khác được sử dụng: S = 1,15 * √P, trong đó công suất được đo bằng watt và diện tích được đo bằng cm vuông. Nếu lõi được sử dụng trong thiết bị có hình dạng của chữ W, chỉ số tiết diện được tính cho thanh giữa. Khi xác định số vòng trong cuộn dây của cấp sơ cấp, công thức được sử dụng n = 50 * U1 / S, trong khi thành phần 50 không phải là bất biến, trong các tính toán để ngăn chặn sự xuất hiện của nhiễu điện từ, nên đặt giá trị 60 thay vì nó. Một công thức khác là d = 0,8 * √I, trong đó d là tiết diện của dây, và I là chỉ số cường độ dòng điện; nó được sử dụng để tính toán đường kính cáp.

Các số liệu thu được trong quá trình tính toán được điều chỉnh thành giá trị làm tròn (ví dụ: công suất ước tính 37,5 W được làm tròn thành 40). Làm tròn chỉ được phép lên.Tất cả các công thức này được sử dụng để chọn máy biến áp hoạt động trong mạng 220 Vôn; khi xây dựng đường dây cao tần, các thông số và phương pháp tính toán khác được sử dụng.

Các bài tương tự: