Transformatoren zijn de elektromagnetische passieve apparaten die werken volgens het principe van elektromagnetische inductie , die elektrische energie magnetisch van het ene circuit naar het andere overbrengt. Het bestaat uit twee spoelen, een is een primaire spoel en een andere is een secundaire spoel. Beide wikkelingen (spoelen) zijn magnetisch met elkaar gekoppeld zonder enige magnetische kern en elektrisch gescheiden. De transformator brengt de elektrische energie (spanning / stroom) van de ene wikkeling naar de andere wikkeling (spoel) door middel van wederzijdse inductie. Er is geen verandering in frequentie tijdens de transformatie van energie. Transformatoren worden ingedeeld in twee typen op basis van de kernconstructie, zoals kerntransformatoren en shell-type transformatoren. Gebaseerd op de conversie van het spanningsniveau en de winsten, zijn het step-up transformatoren en step-down transformatoren. Er zijn verschillende soorten transformatoren die worden gebruikt in de wisselstroomcircuits, zoals vermogenstransformatoren, potentiële transformatoren, driefasige transformatoren en autotransformatoren.
Wat is een potentiële transformator?
Definitie: Potentieel transformatoren zijn ook bekend als spanningsverlagingstransformatoren of spanningstransformatoren of instrument transformator , waarin de spanning van een schakeling wordt verlaagd tot een lagere spanning voor meting. Het elektromagnetische apparaat dat wordt gebruikt voor de transformatie van de hogere spanning van het circuit naar de lagere spanning, wordt een potentiële transformator genoemd. De output van een laagspanningscircuit kan worden gemeten door voltmeters of wattmeters. Deze zijn in staat om de spanningsniveaus van een circuit te verhogen of te verlagen, zonder dat de frequentie en wikkelingen veranderen. Het werkingsprincipe, de constructie van een potentiële transformator, is vergelijkbaar met de vermogenstransformator en conventionele transformator.
Potentiële transformator
Potentieel transformatorcircuitschema
De potentiële transformator bestaat uit een primaire wikkeling met meer beurten en een secundaire wikkeling met minder beurten. De hoge AC-ingangsspanning wordt aan de primaire wikkeling gegeven (of verbonden met het hoogspanningscircuit om te meten). De lagere uitgangsspanning wordt met een voltmeter over de secundaire wikkeling geleid. De twee wikkelingen zijn magnetisch met elkaar gekoppeld zonder enige verbinding daartussen.
Bouw van een potentiële transformator
Potentieel transformatorcircuitschema
Potentiële transformatoren zijn van hoge kwaliteit gemaakt om te werken bij lage fluxdichtheid, lage magnetische stroom en minimale belasting. In vergelijking met een conventionele transformator gebruikt hij grote geleiders en een ijzeren kern. Het kan worden ontworpen in de vorm van een kerntype en schaaltype om de hoogste nauwkeurigheid te garanderen. Gewoonlijk hebben potentiële transformatoren van het kerntype de voorkeur om de hoge spanning om te zetten naar een lagere spanning.
Het maakt gebruik van coaxiale wikkelingen om de lekreactantie te verminderen. Omdat de potentiële transformatoren werken met hoge spanningen, is de primaire hoogspanningswikkeling verdeeld in kleine secties windingen / spoelen om de isolatiekosten en schade te verminderen. De faseverschuiving tussen een ingangsspanning en een uitgangsspanning moet zorgvuldig worden bewaakt om een lagere spanning te behouden door de belasting te variëren. Wikkelingen bedekt met cambric en katoenen tape om de isolatiekosten te verlagen.
Scheiders van harde vezels worden gebruikt om de spoelen te scheiden. Met olie gevulde bussen worden gebruikt om de hoogspanningspotentiaal-transformatoren (boven 7KV) aan te sluiten op de hoofdleidingen. De primaire wikkeling van een potentiële transformator heeft een groot aantal beurten, terwijl de secundaire wikkeling minder beurten heeft. De multimeter of voltmeter wordt gebruikt om de lagere uitgangsspanning te meten.
Potentiële transformator werkt
De potentiële transformator die is aangesloten op het stroomcircuit waarvan de spanning moet worden gemeten, is verbonden tussen de fase en de aarde. Dat betekent dat de primaire wikkeling van een potentiële transformator is verbonden met het hoogspanningscircuit en de secundaire wikkeling van een transformator is verbonden met een voltmeter. Door de onderlinge inductie zijn de twee wikkelingen magnetisch met elkaar gekoppeld en werken ze volgens het principe van elektromagnetische inductie.
De verlaagde spanning wordt gemeten over de secundaire wikkeling ten opzichte van de spanning over de primaire wikkeling met behulp van een multimeter of voltmeter. Vanwege de hoge impedantie in de potentiaaltransformator vloeit de kleine stroom door de secundaire wikkeling en werkt op dezelfde manier als de gewone transformator zonder of met lage belasting. Vandaar dat dit soort transformatoren werken op een spanningsbereik van 50 tot 200 VA.
Volgens de conventionele transformator is de transformatieverhouding
V2 = N1 / N2
‘V1’ = spanning van de primaire wikkeling
‘V2’ = spanning van de secundaire wikkeling
‘N1’ = aantal windingen in de primaire wikkeling
‘N2’ = aantal windingen in de secundaire wikkeling
De hoge spanning van een circuit kan worden bepaald met behulp van de bovenstaande vergelijking.
Soorten spanning of potentiële transformatoren
Op basis van de functie van een potentiële transformator zijn er twee soorten,
- Meting spanningstransformatoren
- Bescherming spanningstransformatoren
Deze zijn verkrijgbaar in een- of driefase en werken met de hoogste nauwkeurigheid. Deze worden gebruikt om meetapparatuur, relais en andere apparaten te bedienen en te besturen. Op basis van de constructie zijn er
Elektromagnetische potentiële transformatoren
Deze zijn vergelijkbaar met de primaire transformator.l waar primaire en secundaire wikkelingen op een magnetische kern zijn gewikkeld. Het werkt op een spanning van boven of onder 130KV. De primaire wikkeling is verbonden met fase en de secundaire wikkeling is verbonden met aarde. Deze worden gebruikt in meet-, relais- en hoogspanningscircuits.
Capacitieve potentiële transformatoren
Deze staan ook bekend als capacitieve potentiaalverdelers of capacitieve potentiaaltransformatoren van het koppelingstype of bustype. De serie condensatoren zijn verbonden met de primaire wikkeling of secundaire wikkelingen. De uitgangsspanning over de secundaire wikkeling wordt gemeten. Het wordt gebruikt voor communicatiedoeleinden op het elektriciteitsnet en is duurder.
capacitieve-potentiaaltransformator
Fouten in potentiële transformatoren
In de primaire transformator is de uitgangsspanning in de secundaire wikkeling exact evenredig met de spanning op de secundaire transformator. In potentiële transformatoren daalt de spanning als gevolg van de reactantie en weerstand in primair en secundair en ook de arbeidsfactor op secundaire oorzaken faseverschuiving fouten en spanningsfouten.
fasordiagram
Het bovenstaande fasordiagram verklaart de fouten in potentiële transformatoren.
‘Is’ - secundaire stroom
‘Es’ - geïnduceerde emf in de secundaire wikkeling
‘Vs’ - klemspanning van de secundaire wikkeling
‘Rs’ - wikkelweerstand van secundair
‘Xs’ - kronkelende reactantie van secundair
‘Ip’ - Primaire stroom
‘Ep’ - geïnduceerde emf van de primaire wikkeling
‘Vp’ - klemspanning van de primaire wikkeling
'Rp' - kronkelend weerstand van de primaire wikkeling
‘Xp’ - wikkelingsreactantie van primaire wikkeling
‘Kt’ - verandert de verhouding
‘Io’ - excitatiestroom
‘Im’ - magnetiserende stroom van Io
‘Iw’ - kernverliescomponent van Io
‘Φm’ - magnetische flux
‘Β'-fasehoekfout
De geïnduceerde primaire spanning EMF is het aftrekken van weerstand en reactantiedalingen (IpXp, IpRp) van de spanning van primaire Vp. De spanning daalt door de reactantie en weerstand van de primaire wikkeling.
De EMF geïnduceerd in de primaire wordt omgezet in secundaire door een wederzijdse inductie en vormt geïnduceerde EMF in secundaire Es. De uitgangsspanning over de secundaire wikkeling als gevolg van de emf-daling door de weerstand en reactantie is Vs. De uitgangsspanning op de secundaire wordt verkregen door aftrekking van reactantie en weerstandsdalingen (IsXs, IsRs) van de geïnduceerde EMF in secundaire Es.
Laten we de hoofdflux als referentie nemen. De stroom in primaire Ip wordt verkregen uit de vectorsom van excitatiestroom Io en omgekeerde secundaire stroom Is, die wordt vermenigvuldigd met 1 / Kt. Vp is de aangelegde primaire spanning van de potentiële transformator.
Ip = (Io + Is) / Kt
Verhoudingsfout
Als de normale verhouding van de potentiële transformator verschilt van de werkelijke verhouding van de potentiële transformator vanwege weerstand en reactantiedalingen, treedt een verhoudingsfout op.
Spanningsfout
Als er een verschil is tussen de ideale spanning en de werkelijke spanning, treedt de spanningsfout op. Percentage spanningsfout is
[(Vp - Kt Vs) / Vp] x 100
Fasehoekfout
Als er een verschil is tussen de fasehoek tussen de primaire spanning 'Vp' en de omgekeerde secundaire spanning, treedt de fasehoekfout op.
Oorzaken van fouten
Vanwege de interne impedantie daalt de spanning in de primaire en wordt deze proportioneel getransformeerd met de windingsverhouding en secundaire wikkeling. Evenzo gebeurt hetzelfde in de secundaire wikkeling.
Minder fouten
De fouten van potentiële transformatoren kunnen worden verminderd of voorkomen door de nauwkeurigheid bij het ontwerp, de reactantie en weerstand van primaire en secundaire wikkelingen en minimale magnetisatie van de kern te verbeteren.
Toepassingen van potentiële transformatoren
De toepassingen zijn
- Gebruikt in relais- en meetcircuits
- Gebruikt in communicatiecircuits van hoogspanningslijnen
- Elektrisch gebruikt in beveiligingssystemen
- Gebruikt voor het beschermen van feeders
- Gebruikt voor de bescherming van impedantie in de generatoren
- Gebruikt bij synchronisatie van generatoren en feeders.
- Gebruikt als beveiligingstransformatoren
Veelgestelde vragen
1). Wat is de potentiële transformator?
Potentiaaltransformatoren zijn ook bekend als spanningsverlagingstransformatoren of spanningstransformatoren of instrumenttransformatoren, waarbij de spanning van een schakeling wordt verlaagd tot een lagere spanning voor meting.
2). Wat zijn de soorten potentiële transformatoren?
Capacitieve potentiaaltransformatoren en elektromagnetische potentiaaltransformatoren
3). Wat zijn de fouten in potentiële transformatoren?
Verhoudingsfouten, spanningsfouten, fasehoekfouten
4). Wat is het doel van een potentiële transformator?
Om een hogere spanning te verlagen naar een lagere spanning van een stroomcircuit voor meting.
5). Wat zijn de andere vormen van potentiële transformatoren?
Step-down transformator of instrumenttransformator
Daarom worden de werking, constructie, fouten en toepassingen van potentiële transformatoren hierboven besproken. Het doel van de potentiële transformator is om hoogspanning om te zetten in laagspanning. Hier is een vraag voor u: 'wat zijn de voor- en nadelen van potentiële transformatoren?'
