Les transformateurs jouent un rôle important dans l'électrotechnique, remplissant les fonctions de transformation, d'isolation, de mesure et de protection. L'une des tâches les plus courantes des appareils de ce type est la régulation des paramètres de courant individuels. En particulier, les transformateurs de tension (TT) convertissent les performances du réseau électrique primaire en valeurs optimales, du point de vue des consommateurs.
Conception globale des équipements
La base technique du transformateur est formée par un remplissage électromagnétique qui fournit les processus fonctionnels de l'appareil. Les dimensions de l'équipement peuvent varier en fonction des exigences de la charge de puissance dans le circuit. Dans une conception typique, le transformateur a des dispositifs d'entrée et de sortie de courant, et les principaux éléments de travail effectuent des tâches de conversion de tension. Un ensemble d'isolateurs, de fusibles et d'un dispositif de protection de relais sont chargés d'assurer la fiabilité et la sécurité des processus technologiques. Dans la conception d'un transformateur basse tension modernedes capteurs pour enregistrer les paramètres de fonctionnement individuels sont également fournis, dont les indicateurs sont envoyés au panneau de commande et deviennent la base des commandes aux autorités réglementaires. Le fonctionnement des composants électriques en lui-même nécessite une alimentation électrique. Par conséquent, dans certaines modifications, les convertisseurs sont complétés par des sources d'alimentation autonomes - générateurs, accumulateurs ou batteries.
Cœurs de transformateur
Les éléments de travail clés de VT sont les soi-disant noyaux (noyaux magnétiques) et les enroulements. Les premiers sont de deux types - tige et armure. Pour la plupart des transformateurs basse fréquence jusqu'à 50 Hz, des noyaux de tige sont utilisés. Dans la fabrication du circuit magnétique, des métaux spéciaux sont utilisés, dont les caractéristiques déterminent les propriétés de fonctionnement de la structure, par exemple les performances et l'amplitude du courant à vide. Le noyau d'un transformateur de tension est formé de fines feuilles d'alliage, isolées entre des couches de vernis et d'oxyde. Le degré d'influence des courants de Foucault du circuit magnétique dépendra de la qualité de cette isolation. Il existe également un type spécial de noyaux de composition, qui forment des structures de section arbitraire, mais proches d'une forme carrée. Cette configuration permet de créer des circuits magnétiques universels, mais ils ont aussi des faiblesses. Il est donc nécessaire de resserrer étroitement les plastiques métalliques, car les plus petits espaces réduisent le facteur de remplissage de la zone de travail de la bobine.
Enroulements de transformateur de tension
Habituellement, deux enroulements sont utilisés - primaire et secondaire. Ils sont isolés à la fois les uns des autres et du noyau. Le premier niveau d'enroulement se distingue par un grand nombre de spires réalisées avec un fil fin. Cela lui permet de desservir les réseaux haute tension (jusqu'à 6 000-10 000 V) nécessaires aux besoins de conversion de base. L'enroulement secondaire est conçu pour l'alimentation en parallèle d'instruments de mesure, de dispositifs de relais et d'autres équipements électriques auxiliaires. Lors du raccordement de l'enroulement des transformateurs de tension, il est important de tenir compte des marquages sur les bornes de sortie. Par exemple, des relais de direction de puissance, des multimètres, des ampèremètres, des wattmètres et divers compteurs sont connectés aux bobines via le début de l'enroulement primaire (désignation A), la ligne de fin (X), le début de l'enroulement secondaire (a) et son fin (x). Un enroulement supplémentaire avec des préfixes spéciaux dans la désignation peut également être utilisé.
Accessoires de montage et dispositifs de mise à la terre
La liste des éléments supplémentaires et des dispositifs fonctionnels peut varier en fonction du type et des caractéristiques du transformateur. Par exemple, les structures pétrolières avec un indicateur de tension primaire jusqu'à 10 kV ou plus sont équipées de raccords pour le remplissage, la vidange et l'échantillonnage des lubrifiants techniques. Pour le pétrole, un réservoir est également fourni avec des buses et des régulateurs qui contrôlent l'approvisionnement régulier en fluide des zones cibles. Les kits de montage typiques comprennent le plus souvent des supports avec des boulons, des ergots, des composants de relais, des joints électriques en carton, des éléments de bride, etc. En ce qui concerne la mise à la terre, alorsles transformateurs avec une tension sur l'enroulement primaire jusqu'à 660 V sont équipés de pinces avec fixation filetée de boulons, goujons et vis de taille M6. Si l'indicateur de tension est supérieur à 660 V, le raccord de mise à la terre devra avoir des connexions matérielles au format non inférieur à M8.
Le principe de fonctionnement de TH
Les principales fonctions et processus de l'induction électromagnétique sont assurés par un complexe qui comprend un noyau métallique avec un ensemble de plaques de transformateur, des enroulements primaire et secondaire. La qualité de l'appareil dépendra de la précision du calcul de base de l'amplitude et de l'angle du courant. L'induction mutuelle entre plusieurs enroulements est responsable de la transformation en champ électromagnétique. Le courant alternatif dans un transformateur de tension 220 V change constamment, passant par un seul enroulement. Selon la loi de Faraday, une force électromotrice est induite une fois par seconde. Dans un système d'enroulement fermé, le courant par défaut circulera dans le circuit et à proximité du noyau métallique. Plus la charge sur l'enroulement secondaire du transformateur est faible, plus le facteur de conversion réel est proche de la valeur nominale. Le travail de connexion de l'enroulement secondaire aux appareils de mesure dépendra en particulier du degré de conversion, car les plus petites fluctuations de charge affecteront la précision des mesures entrées dans le circuit de l'instrument.
Types de transformateurs
Aujourd'hui, les types de TN suivants sont les plus courants:
- Transformateur en cascade - un appareil dans lequel l'enroulement primaire est divisé en plusieurs sections successives, et les enroulements d'égalisation et de connexion sont responsables du transfert de puissance entre eux.
- TT mis à la terre - conceptions monophasées, dans lesquelles une extrémité de l'enroulement primaire est étroitement mise à la terre. Il peut également s'agir de transformateurs de tension triphasés avec un neutre mis à la terre à partir de l'enroulement primaire.
- Unarthed VT - un appareil avec une isolation complète des enroulements avec des raccords adjacents.
- TT à deux enroulements - transformateurs avec un enroulement secondaire.
- Les TT à trois enroulements sont des transformateurs qui, en plus de l'enroulement primaire, ont également un enroulement principal et un secondaire supplémentaire.
- Capacitive VT - conceptions caractérisées par la présence de séparateurs capacitifs.
Caractéristiques des TT électroniques
Selon les principaux indicateurs métrologiques, ce type de transformateurs diffère peu des appareils électriques. Cela est dû au fait que dans les deux cas, le canal de conversion traditionnel est utilisé. Les principales caractéristiques des transformateurs électroniques sont l'absence d'isolation haute tension, ce qui contribue finalement à un effet technique et économique plus élevé du fonctionnement de l'équipement. Dans les réseaux haute tension avec une tension primaire d'un transformateur de tension jusqu'à 660 V, le convertisseur est connecté au réseau central de manière galvanique. Les informations sur le courant mesuré sont transmises à un potentiel élevé, comme c'est le cas avec un convertisseur analogique-numérique avec une sortie optique. Cependantles dimensions et le poids des modèles électroniques sont si petits qu'ils permettent d'installer des transformateurs dans l'infrastructure des barres omnibus à haute tension, même sans connecter d'isolateurs et de matériel de montage supplémentaires.
Spécifications du transformateur
La principale valeur technique et opérationnelle est le potentiel de tension. Au primaire, elle peut atteindre 100 kV, mais cela s'applique le plus souvent à des postes industriels de grande taille contenant plusieurs modules de conversion. En règle générale, pas plus de 10 kV sont supportés sur l'enroulement primaire. Un transformateur de tension pour réseaux monophasés avec un neutre mis à la terre fonctionne à 100 V. Quant à l'enroulement secondaire, ses indicateurs de tension nominale sont de 24-45 V en moyenne. Encore une fois, des dispositifs de mesure à faible consommation d'énergie sont desservis sur ces circuits, qui ne nécessitent pas une charge de puissance élevée. Cependant, les enroulements secondaires ont parfois des potentiels élevés de plus de 100 V dans les réseaux triphasés. De plus, lors de l'évaluation des caractéristiques d'un transformateur, il est important de prendre en compte la classe de précision - ce sont des valeurs de 0, 1 à 3, qui déterminent le degré d'écart dans la conversion des indicateurs électriques cibles.
Effet de ferrorésonance
Les appareils électromagnétiques sont souvent soumis à divers types d'influences négatives et de dommages associés à des violations de l'isolation. L'un des processus de destruction des enroulements les plus courants est la perturbation de la ferrorésonance. Cela provoque des dommages mécaniques et une surchauffe.enroulements. La raison principale de ce phénomène est appelée la non-linéarité de l'inductance, qui se produit dans des situations de réponse instable du circuit magnétique au champ magnétique environnant. Pour protéger le transformateur de tension des effets de ferrorésonance, des mesures externes sont possibles, y compris l'inclusion de capacités et de résistances supplémentaires sur l'appareil commuté. Dans les systèmes électroniques, la possibilité de non-linéarité inductive peut également être minimisée en programmant des séquences d'arrêt de l'équipement.
Utilisation du matériel
Le fonctionnement des transformateurs qui convertissent la tension est régi par les règles d'utilisation de l'électrotechnique. En tenant compte des valeurs de fonctionnement optimales, les spécialistes introduisent des sous-stations dans l'infrastructure d'alimentation de l'installation cible. Les principales fonctions des systèmes permettent de desservir des bâtiments et des entreprises dotés de centrales électriques puissantes, et la tension secondaire du transformateur jusqu'à 100 V contrôle la charge pour les consommateurs moins exigeants tels que les compteurs et les appareils métrologiques. Selon les paramètres techniques et structurels, HP peut être utilisé dans l'industrie, dans la construction et dans les ménages. Dans chaque cas, les transformateurs assurent le contrôle de la puissance électrique en ajustant les puissances nominales d'entrée pour correspondre aux exigences nominales du site particulier.
Conclusion
Les transformateurs électromagnétiques fournissent une solution plutôt ancienne, mais en demande à ce jourle principe de la régulation de puissance dans les circuits électriques. L'obsolescence de ces équipements est liée à la fois à la conception de l'équipement et à sa fonctionnalité. Néanmoins, cela n'empêche pas l'utilisation de transformateurs de courant et de tension pour les tâches critiques de gestion de l'alimentation dans les grandes entreprises. De plus, on ne peut pas dire que les convertisseurs de ce type ne font l'objet d'aucune amélioration. Bien que les principes de fonctionnement de base et même la mise en œuvre technique dans son ensemble restent les mêmes, les ingénieurs ont récemment travaillé activement sur les systèmes de protection et de contrôle. Par conséquent, cela affecte la sécurité, la fiabilité et la précision des transformateurs.
