System zur Messung des Betriebsstroms eines Transformators. Stromwandler: Gerät, Funktionsprinzip und Typen

Ein Messstromwandler ist ein Gerät zur Steuerung und Messung der Spannung, des Stroms und der Phase eines elektrischen Signals in einem gesteuerten Stromkreis. Es wird nur in Fällen verwendet, in denen es nicht möglich ist, Standardinstrumente zur Bestimmung der Werte verschiedener Indikatoren zu verwenden. Dieses nützliche Gerät kann zu einem relativ günstigen Preis erworben oder selbst hergestellt werden.

allgemeine Informationen

Bevor festgestellt wird, wofür ein Stromwandler benötigt wird, ist es notwendig, dessen Aufbau, Zweck, Typen und Hauptvorteile im Detail zu untersuchen. All diese Informationen helfen Ihnen bei der Auswahl des effizientesten Modells für jede spezifische Installation.

Zweck und Gerät

Der Messwandler wird nicht so oft verwendet wie andere Gerätetypen. Dies liegt an seinem engen Fokus, der es ihm ermöglicht, die ihm zugewiesene Funktion so effizient wie möglich auszuführen.

Der Zweck eines Stromwandlers kann vielfältig sein. Meistens Geräte dieser Art werden für folgende Zwecke verwendet:

Das Stromwandlergerät zeichnet sich durch seine Einfachheit und Zugänglichkeit aus. Nicht nur ein hochqualifizierter Elektriker, sondern auch ein Anfänger kann es leicht verstehen. Das Gerät umfasst folgende Komponenten:

1. Geschlossener Kern. Es handelt sich um einen kombinierten Plattensatz aus Elektroblech.
2. Die Primärwicklung hat eine Standardwindungszahl.
3. Eine oder zwei Sekundärwicklungen.

Haupteinstellungen

Die technischen Eigenschaften aller Messstromwandler werden durch mehrere grundlegende Parameter beschrieben. Sie müssen im Gerätepass oder einer anderen beigefügten Dokumentation angegeben werden. Experten empfehlen, anhand dieser Indikatoren ein Gerätemodell auszuwählen, das ein Techniker an einer bestimmten Struktur installieren kann. Hauptparameter:

1. Nennspannung. Der Wert dieses Indikators für jedes spezifische Transformatormodell ist im technischen Datenblatt angegeben. Sie kann je nach Gerätetyp zwischen 0,66 und 1150 kV liegen.
2. Nennstrom der Primärwicklung. Dieser wichtige Parameter ist in der technischen Dokumentation und Literatur zu finden. Einige Hersteller geben dies im Reisepass an. Der Stromwert hängt vom Design des Geräts ab und variiert zwischen 1 und 40.000 Ampere.
3. Nennstrom in der Sekundärwicklung. Im Gegensatz zum vorherigen Indikator hat dieser Standardwerte (1 oder 5 Ampere). Auf Bestellung gefertigte Transformatoren können einen Parameter von 2 oder 2,5 A haben.
4. Transformationskoeffizient. Dies ist ein Wert, der das Verhältnis der Stromindikatoren in der Primär- und Sekundärwicklung angibt. Fachleute unterscheiden zwei Arten dieses Koeffizienten (real und nominal) und verwenden sie in verschiedenen Berechnungen.

Vorteile und Nachteile

Um das Funktionsprinzip und den Zweck von Stromwandlern besser zu verstehen, müssen alle Vor- und Nachteile dieses Geräts berücksichtigt werden. Es gibt noch viele weitere positive Aspekte, weshalb die Geräte bei Verbrauchern beliebt sind.

Trotz der Vielzahl an Vorteilen haben Messwandler auch einige Nachteile. Sie müssen vor dem Kauf eines Geräts und der Inbetriebnahme berücksichtigt werden. Andernfalls können verschiedene Schwierigkeiten auftreten, die den Betrieb des Geräts erschweren und die Wahrscheinlichkeit von Ausfällen erhöhen.

Zu den größten Mängeln zählen die folgenden:

• geringe Empfindlichkeit bei niedrigem Strom;
• Abhängigkeit der Genauigkeit der Messwerte von externen Magnetfeldern;
• größere Empfindlichkeit gegenüber Stromschwankungen;
• hoher Stromverbrauch durch das Gerät selbst.

Arten von Designs

Instrumentenstromwandler sind in verschiedenen Ausführungen erhältlich. Sie dienen alle dem gleichen Zweck, unterscheiden sich jedoch in ihren Bestandteilen und ihrem Funktionsprinzip. Jede Sorte wird verwendet, um bestimmte Ziele zu erreichen, sodass Sie für jeden Fall die beste Option auswählen können.

Rollentyp

Diese Art von Messwandlern gilt als die einfachste im Aufbau. Seine Popularität erlangte es bereits zu Sowjetzeiten, als es keine besseren und effizienteren Geräte gab. Das Haspelgerät besteht aus folgenden Elementen:

Solche Transformatoren haben eine geringe Größe und einen angemessenen Preis, was auf die Möglichkeit der Mechanisierung der Wicklungsarbeiten zurückzuführen ist. Dennoch weisen die Geräte mehrere erhebliche Nachteile auf, die ihre Beliebtheit bei den Verbrauchern verringern.

Diese beinhalten:

• niedrige Entladespannung, die auf eine schwache Spulenisolierung zurückzuführen ist;
• Einsatzmöglichkeit nur bei niedrigen Nennspannungen (nicht mehr als 3 kV);
• Fähigkeit, nur mit reduzierten Anforderungen an die elektrische Festigkeit zu arbeiten.

Diese Geräte gelten als die am häufigsten verwendeten. Sie werden häufig in verschiedenen Schaltanlagen eingesetzt, die für Spannungen von 6 bis 35 kV ausgelegt sind. Ihr Gerät ist nicht besonders kompliziert.

Die Struktur besteht aus folgenden Teilen:

• Körper aus gegossenem Epoxidharz;
• Magnetkreis;
• Primärwicklung;
• Sekundärwicklung.

Transformatoren dieses Typs werden geschätzt, weil sie es ermöglichen, Durchführungen in geschlossenen Schaltanlagen einzusparen. Weitere Vorteile des Geräts sind:

• kleine Abmessungen;
• hoher elektrodynamischer Widerstand.

Stabgerät

Stabtransformatoren werden oft als Single-Turn-Transformatoren bezeichnet. Ihr Hauptmerkmal besteht darin, dass die Genauigkeit mit zunehmendem Strom zunimmt und mit abnehmendem Strom abnimmt. Dies liegt daran, dass die Primärwicklung nur einmal durch das Kernloch verläuft, was zu numerischer Gleichheit der Amperewindungszahl und des Nennstroms führt.

Das Gerät besteht aus folgenden Teilen:

• Eisenmagnetkreis (Kern);
• Buchsenstange;
• Sekundär- und Primärwicklung.

Bei Kernstromwandlern können die Kerne rund oder rechteckig sein. Davon hängt die Länge des magnetischen Pfades ab, die im Einzelfall einen bestimmten Wert haben sollte. In den meisten Situationen empfehlen Experten die Verwendung runder Kerne, wodurch magnetische Verluste reduziert und die Effizienz des Geräts erhöht werden.

Reifengerät

Bustransformatoren sind Produkte, deren Konstruktion Kerne mit einer Sekundärwicklung, aber keiner Primärwicklung umfasst. In der Hauptisolierung des Geräts befindet sich ein spezielles Loch, durch das der Schaltschienenbus geführt wird, der als Primärwicklung fungiert.

Dieser Transformatortyp ist dem Stabtransformator sehr ähnlich. Nur bei niedrigen Spannungswerten werden mehrere Windungen des Leiters durch das Loch im Kern verlegt, was es ermöglicht, ein mehrwindiges Design des Geräts zu erhalten.

Die Hauptvorteile eines Bustransformators sind:

• Einfachheit des Designs;
• einfache Installations-, Reparatur- und Wartungsarbeiten;
• die Möglichkeit, das Gerät nicht nur bei niedrigen, sondern auch bei hohen Nennströmen (mehr als 2.000 Ampere) zu verwenden;
• hoher elektrodynamischer Widerstand aufgrund der Stabilität der Busstruktur.

Anschlusspläne

Damit das Gerät effektiv arbeitet und die ihm zugewiesenen Funktionen effizient ausführt, müssen Sie es richtig anschließen. Dazu sollten Sie sich an einem der Standardschemata orientieren, um den Anforderungen der Gerätebesitzer gerecht zu werden. Nur so können Sie das gewünschte Ergebnis erzielen und die Arbeiten in kürzester Zeit abschließen.

Grundlegende Anschlusspläne für Transformatoren und Relaiswicklungen:

Dienstregeln

In den meisten Fällen beträgt die Lebensdauer eines Messstromwandlers etwa 20 Jahre. Um diesen Zeitraum um 10 Jahre oder mehr zu verlängern, ist es notwendig, das Gerät ordnungsgemäß zu warten und zum richtigen Zeitpunkt vorbeugende Maßnahmen durchzuführen.

Primäre Anforderungen die zur Erhöhung der Lebensdauer des Transformators beachtet werden müssen:

Ein Instrumentenstromwandler ist ein nützliches Gerät, mit dem Sie verschiedene Systemparameter messen und anpassen können. Indem Sie das richtige Gerät auswählen, es installieren und alle Empfehlungen von Fachleuten befolgen, können Sie die Lebensdauer des Geräts verlängern und auch die Wahrscheinlichkeit von Problemen verringern.

Bevor wir über Messwandler sprechen, ein wenig Theorie. Ein Transformator ist ein Element eines Stromkreises, der den Wert einer Wechselspannung umwandelt. Transformatoren können sein:

• nach unten, wodurch am Ausgang eine niedrigere Spannung erzeugt wird als am Eingang;
• zunehmend, die entgegengesetzte Transformation durchführen;
• teilen, die den Spannungswert nicht verändern und zur galvanischen Trennung zwischen Abschnitten des Stromnetzes dienen.

Aufwärts- und Abwärtstransformatoren sind umkehrbar: Wenn wir die Nennausgangsspannung des Transformators an seine Sekundärwicklung anlegen, erhalten wir die Nenneingangsspannung an der Primärwicklung.

Das umgekehrte Bild ergibt sich bei Strömen in den Wicklungen. Die Primärwicklung ist für einen Strom ausgelegt, der der Nennleistung des Transformators entspricht. Für die Leistung werden sowohl der Querschnitt des Magnetkerns als auch der Durchmesser des Wickeldrahtes der Primärwicklung gewählt.

Der Strom in der Sekundärwicklung eines Abwärtstransformators kann um ein Vielfaches größer sein als der Strom in der Primärwicklung, je niedriger seine Spannung ist. Dieses Verhältnis wird als Transformationsverhältnis bezeichnet. Daher ist der Querschnitt des Wicklungsdrahtes der Sekundärwicklung des Abwärtstransformators größer. Bei einem Downgrader ist es umgekehrt. Für den Trennenden ist alles beim Alten.

Warum werden Spannungswandler benötigt?

In Elektroinstallationen bis 1000 V erfolgt die Spannungsmessung durch den direkten Anschluss von Voltmetern an Busse oder andere kontrollierte Abschnitte des Netzes. In Netzen mit 6 kV und mehr ist dies jedoch unmöglich, weil:

• Bei der Messung von Hochspannung ist dies erforderlich seinen Wert mindern auf die vom Messuhrrahmen oder dem elektronischen Digitalwandler wahrgenommene Größe. Widerstandsteiler erfüllen diese Aufgabe nicht mit der erforderlichen Genauigkeit, und die Verwendung eines Abwärtstransformators macht das Gerät sperrig.
• Die Isolierung der Leiter zum Anschluss des Gerätes muss gewährleistet sein der Nennspannung der elektrischen Anlage standhalten. Darüber hinaus ist zu beachten Phasenabstände, erforderlich durch die PUE. Das ist unmöglich.

Daher wird für Messungen der Spannungswert reduziert, wofür Sie einen Spannungswandler benötigen

Spannungswandler und ihr Aufbau

Für welche Spannung auch immer die Primärwicklung des Spannungswandlers ausgelegt ist, die Spannung an seiner Sekundärwicklung Standard – 100 V. Dies geschah zur Vereinheitlichung: Dem Stromzähler ist es egal, in welcher elektrischen Anlage er arbeitet – 6 kV, 10 kV oder mehr. Wenn es für den Betrieb mit Spannungswandlern vorgesehen ist, geben seine technischen Daten in der Spalte „Nennspannung“ an: „3x100 V“. Die Zahl „3“ bedeutet, dass für Messungen drei Phasen daran angeschlossen sind.

Strukturell werden Spannungswandler wie folgt hergestellt:

• Transformationselement einzelphase Spannung in seinem Gehäuse; für Drehspannung sind drei solcher Transformatoren installiert;
• Ein Gehäuse enthält einen Transformator zur Umwandlung alle drei Phasen.

Die Primärwicklungen von Drehstromtransformatoren sind im Stern geschaltet.

Spannungswandler haben mehrere Sekundärwicklungen:

• Wicklung für Geräte Buchhaltung, mit einer Genauigkeitsklasse von 0,5 s;
• Wicklung für Messgeräte– Genauigkeitsklasse 0,5;
• Wicklung für Geräte Relaisschutz– Klasse 10Р;
• Wicklung für offenes Dreieck– Klasse 10R.

Bei der Abrechnung und Messung kommt es auf die Genauigkeitsklasse an. Aber es gibt noch eine Nuance: Die Messwicklung des Transformators arbeitet in der angegebenen Genauigkeitsklasse, es sei denn, die zulässige Belastung wird überschritten. Daher wird zusammen mit der Klasse das Transformatoretikett angegeben zulässige Leistung, die nicht überschritten werden darf.

Ein weiterer Faktor, der die Genauigkeitsklasse ändert, ist Widerstand der Anschlussleiter. Befindet sich das Messgerät oder Amperemeter weit vom Spannungswandler entfernt und ist es über ein Steuerkabel mit Leitern mit unzureichendem Querschnitt angeschlossen, ist der Spannungswert an ihm geringer als am Transformator.

Die Anschlüsse der Sekundärwicklung des Spannungswandlers zur gewerblichen Messung werden mit einem Deckel abgedeckt und versiegelt.

Die Primärwicklungen von Spannungswandlern sind durch Sicherungen geschützt. Zum Schutz der Sekundärwicklungen wurden auch Sicherungen eingesetzt, die jedoch inzwischen durch Leistungsschalter ersetzt wurden.

Erinnern wir uns nun an die Theorie am Anfang des Artikels. Die Hauptgefahr bei Arbeiten an Spannungswandlern ist das Phänomen Rücktransformation. Wenn die Sekundärwicklung aus irgendeinem Grund eine Spannung von 100 V erhält, liegt die Primärwicklung unter der Nennspannung der Elektroinstallation. Personen, die in der Zelle arbeiten, stehen unter Spannung. Daher werden Maßnahmen ergriffen, wenn ein Spannungswandler zur Reparatur gebracht wird. Ohne Rücktransformation.

Warum werden Stromwandler benötigt?

Einer der Gründe, warum Stromwandler in Elektroinstallationen über 1000 V eingebaut werden, ist der gleiche wie bei Spannungswandlern. Es ist nicht möglich, für die Verbindung von Geräten eine Stromkreisisolierung bereitzustellen.

Es gibt jedoch noch weitere Faktoren, die den Einsatz in Elektroinstallationen über 1000 V erzwingen:

• Der maximale Strom, für den Stromzähler mit Direktanschluss ausgelegt sind, beträgt 100 A. Ströme über 100 A müssen reduziert werden.
• Amperemeter in Reihe mit der Last schalten verringert die Zuverlässigkeit der Stromversorgung;
• Das Voltmeter ist über Sicherungen oder einen Leistungsschalter mit den Sammelschienen verbunden. Amperemeterleitungen können nicht geschützt werden. Der Kurzschlussstrom im Amperemeter ist gleich dem Kurzschlussstrom auf den Sammelschienen. Bedienungsfehler haben schwerwiegende Folgen, und Fehlfunktionen des Geräts deaktivieren es für immer. Daher ist eine galvanische Trennung des Amperemeters vom Netz erforderlich.
• Sie können nur ein Amperemeter mit Direktanschluss ersetzen durch Abschalten der Last.

Funktionsprinzip und Aufbau von Stromwandlern

Der Stromwandler verfügt außerdem über eine Primär- und Sekundärwicklung. Seine Besonderheit besteht jedoch darin, dass die Primärwicklung eine oder mehrere Windungen hat und bei den meisten Produkten eine Sammelschiene ist, die durch das Transformatorgehäuse verläuft. Eine Option sind Transformatoren, die keine eigene Primärwicklung haben. Sie werden mit dem gemessenen Strom auf den Bus gelegt oder mit einer Ader oder Kabelseele durchzogen.

Ein Stromwandler für Spannungen bis 1000 V hat eine Sekundärwicklung, Hochspannungswandler jedoch mindestens zwei, manchmal aber auch mehr. Es funktioniert ähnlich wie ein Aufwärtstransformator, daher gilt für ihn alles, was am Anfang des Artikels über das Verhältnis der Ströme in ihnen gesagt wurde.

Nennsekundärstrom Stromwandler ist immer gleich 5 A, egal für welchen Strom die Primärseite ausgelegt ist. Die Genauigkeitsklassen der Wicklungen für Anschlussgeräte unterscheiden sich ebenso wie bei Spannungswandlern.

Der Anschluss an den zur Strommessung verwendeten Stromwandler funktioniert jedoch nicht. Laut Regel sollte dort außer der Theke nichts sein. Und wenn diese Anforderung bei Geräten über 1000 V leicht zu erfüllen ist (ein Transformator hat mehrere Wicklungen), dann installieren Sie bei Elektroinstallationen bis 1000 V ggf. zwei Transformatoren pro Phase: einen für die Messung, den anderen für alles andere (Amperemeter). , Wattmeter, Schutzgeräte, Blindleistungskompensation). Die Sekundärwicklungsanschlüsse zur kommerziellen Messung aller Transformatoren sind mit einem Deckel abgedeckt und versiegelt.

Stromwandler muss mit zur Last kurzgeschlossener oder kurzgeschlossener Sekundärwicklung betrieben werden. Andernfalls wird eine EMF induziert, die sowohl für Menschen als auch für elektrische Geräte alles andere als ungefährlich ist. Bei einer Unterbrechung der Sekundärkreise kann es zu einem tödlichen Stromschlag kommen, selbst wenn Sie Ihre Hand in die Nähe der Anschlüsse eines Amperemeters oder Messgeräts führen. A Elektronische Schaltkreise am Eingang von Geräten versagen unter dem Einfluss von Hochspannung.

Um Amperemeter und Stromzähler in Stromkreisen zu ersetzen, installieren Sie sie daher spezielle Terminals, auf dem, bevor Sie das Gerät zerlegen Die Transformatorwicklung ist kurzgeschlossen. Bei Messgeräten werden in der Nähe Klemmen zum Trennen der Spannungskreise installiert. Diese Funktionen sind in einem speziellen Gerät namens „ Messklemmenblock" Für kommerzielle Messkreise sind diese Kästen versiegelt, wobei die Schraube, mit der der Deckel befestigt ist, einen Schlitz im Kopf hat (wie die Schrauben, mit denen der Deckel des Stromzählergehäuses befestigt ist).

Video über Stromwandler

Warum kann die Sekundärwicklung eines Stromwandlers nicht geöffnet werden und warum muss sie geerdet werden? Nebenbei lernen Sie die technischen Eigenschaften und den Aufbau von Stromwandlern sowie die Besonderheiten ihrer Anwendung kennen.

Beim Betrieb von Energiesystemen besteht häufig die Notwendigkeit, bestimmte elektrische Größen in ähnliche Analoga mit proportional veränderten Werten umzuwandeln. Dadurch können Sie bestimmte Vorgänge in Elektroinstallationen simulieren und Messungen sicher durchführen.

Der Betrieb eines Stromwandlers (CT) basiert auf dem Betrieb in elektrischen und magnetischen Feldern, die sich in der Form der Harmonischen variabler Sinusgrößen ändern.

Es wandelt den Primärwert des im Stromkreis fließenden Stromvektors in einen sekundären reduzierten Wert um und sorgt so für Modulproportionalität und genaue Winkelübertragung.

Funktionsprinzip des Stromwandlers

Das Diagramm veranschaulicht die Prozesse, die bei der Umwandlung elektrischer Energie in einem Transformator ablaufen.

Der Strom I1 fließt durch die Leistungsprimärwicklung mit der Windungszahl w1 und überwindet deren Gesamtwiderstand Z1. Um diese Spule bildet sich ein Magnetfluss F1, der von einem Magnetkreis erfasst wird, der senkrecht zur Richtung des Vektors I1 liegt. Diese Ausrichtung sorgt für minimale Verluste elektrischer Energie bei der Umwandlung in magnetische Energie.

Durch die senkrechten Windungen der Wicklung w2 induziert der Fluss F1 in ihnen eine elektromotorische Kraft E2, unter deren Einfluss ein Strom I2 in der Sekundärwicklung entsteht, der den Gesamtwiderstand der Spule Z2 und der angeschlossenen Ausgangslast Zn überwindet. In diesem Fall entsteht an den Anschlüssen des Sekundärkreises ein Spannungsabfall U2.

Der Wert von K1, bestimmt durch das Verhältnis der Vektoren I1/I2, wird aufgerufen Übersetzungsverhältnis. Sein Wert wird beim Entwurf von Geräten festgelegt und in fertigen Strukturen gemessen. Die Unterschiede zwischen den Indikatoren realer Modelle und den berechneten Werten werden anhand messtechnischer Merkmale beurteilt – Genauigkeitsklasse des Stromwandlers.

Im realen Betrieb sind die Stromwerte in den Wicklungen keine konstanten Werte. Daher wird das Übersetzungsverhältnis üblicherweise durch Nominalwerte angegeben. Der Ausdruck 1000/5 bedeutet beispielsweise, dass bei einem Betriebsprimärstrom von 1 Kiloampere eine Last von 5 Ampere in den Sekundärwindungen wirkt. Basierend auf diesen Werten wird der Langzeitbetrieb dieses Stromwandlers berechnet.

Der magnetische Fluss F2 vom Sekundärstrom I2 verringert den Wert des Flusses F1 im Magnetkreis. In diesem Fall wird der darin erzeugte Transformatorfluss Фт durch die geometrische Summation der Vektoren Ф1 und Ф2 bestimmt.

Gefährliche Faktoren beim Betrieb eines Stromwandlers

Verletzungsgefahr durch Hochspannungspotential bei Isolationsdurchschlag

Da der CT-Magnetkreis aus Metall besteht, eine gute Leitfähigkeit aufweist und die isolierten Wicklungen (Primär- und Sekundärwicklung) magnetisch verbindet, besteht bei einer Beschädigung der Isolierschicht ein erhöhtes Risiko elektrischer Verletzungen des Personals oder einer Beschädigung der Ausrüstung.

Um solche Situationen zu verhindern, wird eine der Sekundärklemmen des Transformators geerdet, um bei Unfällen Hochspannungspotenzial abzuleiten.

Diese Klemme ist immer auf dem Gerätegehäuse markiert und in den Anschlussplänen angegeben.

Verletzungsgefahr durch Hochspannungspotential bei Unterbrechung des Sekundärstromkreises

Die Anschlüsse der Sekundärwicklung sind mit „I1“ und „I2“ gekennzeichnet, sodass die Richtung der fließenden Ströme polar ist und über alle Wicklungen hinweg gleich ist. Wenn der Transformator in Betrieb ist, müssen sie immer an die Last angeschlossen sein.

Dies erklärt sich aus der Tatsache, dass der Strom, der durch die Primärwicklung fließt, eine Leistung (S=UI) mit hohem Potenzial hat, die in einen Sekundärkreis mit geringen Verlusten umgewandelt wird und bei dessen Unterbrechung der Stromanteil stark abnimmt zu den Werten der Leckage durch die Umgebung, aber gleichzeitig erhöht der Abfall die Belastung des gebrochenen Abschnitts erheblich.

Das Potential an den offenen Kontakten der Sekundärwicklung kann beim Stromdurchgang im Primärkreis mehrere Kilovolt erreichen, was sehr gefährlich ist.

Daher müssen alle Sekundärkreise von Stromwandlern immer zuverlässig aufgebaut sein und Shunt-Kurzschlüsse müssen immer an Wicklungen oder Kernen installiert werden, die außer Betrieb genommen werden.

Designlösungen für Stromwandlerschaltungen

Jeder Stromwandler ist als elektrisches Gerät dazu bestimmt, bestimmte Probleme beim Betrieb elektrischer Anlagen zu lösen. Die Industrie produziert sie in einem großen Sortiment. In einigen Fällen kann es jedoch bei der Verbesserung von Designs einfacher sein, vorgefertigte Modelle mit bewährten Technologien zu verwenden, als neue Modelle neu zu entwerfen und herzustellen.

Das Prinzip der Erstellung eines Single-Turn-Stromwandlers (im Primärkreis) ist grundlegend und wird im Bild links dargestellt.

Hier besteht die mit Isolierung bedeckte Primärwicklung aus einem geraden Bus L1-L2, der durch den Magnetkern des Transformators verläuft, und die Sekundärwicklung ist darum gewickelt und mit der Last verbunden.

Das Prinzip zur Erstellung eines Multiturn-Stromwandlers mit zwei Kernen ist rechts dargestellt. Dabei werden zwei Einwindungstransformatoren mit ihren Sekundärkreisen genommen und eine bestimmte Anzahl Windungen der Leistungswicklungen durch ihre Magnetkerne geführt. Auf diese Weise wird nicht nur die Leistung erhöht, sondern auch die Anzahl der ausgangsseitig angeschlossenen Stromkreise erhöht.

Diese drei Prinzipien können auf verschiedene Weise modifiziert werden. Beispielsweise ist die Verwendung mehrerer identischer Wicklungen um einen Magnetkern weit verbreitet, um separate, unabhängige Sekundärkreise zu schaffen, die autonom arbeiten. Sie werden üblicherweise Kerne genannt. Auf diese Weise werden Schutzschalter oder Leitungen (Transformatoren) mit unterschiedlichen Zwecken an die Stromkreise eines Stromwandlers angeschlossen.

Leistungsgeräte verwenden kombinierte Stromtransformatoren mit einem leistungsstarken Magnetkern, die im Notbetrieb der Geräte verwendet werden, und einen konventionellen, der für Messungen bei Nennnetzparametern vorgesehen ist. Um verstärktes Eisen gewickelte Wicklungen werden zum Betrieb von Schutzgeräten verwendet, während normale Wicklungen zur Messung von Strom oder Leistung/Widerstand verwendet werden.

So heißen sie:

Schutzwicklungen gekennzeichnet mit dem Index „P“ (Relais);

Messung, gekennzeichnet durch Zahlen der messtechnischen Genauigkeitsklasse des TT, zum Beispiel „0,5“.

Im Normalbetrieb des Stromwandlers ermöglichen Schutzwicklungen eine Messung des Primärstromvektors mit einer Genauigkeit von 10 %. Aufgrund dieses Wertes werden sie „zehn Prozent“ genannt.

Messfehler

Das Prinzip der Bestimmung der Genauigkeit eines Transformators ermöglicht die Bewertung seines im Bild gezeigten Ersatzschaltbilds. Darin werden alle Werte der Primärgrößen bedingt auf die Wirkung in den Sekundärumdrehungen reduziert.

Das Ersatzschaltbild beschreibt alle in den Wicklungen ablaufenden Prozesse unter Berücksichtigung der Energie, die für die Magnetisierung des Kerns mit dem Strom I aufgewendet wird.

Das auf seiner Grundlage konstruierte Vektordiagramm (Dreieck SB0) zeigt an, dass sich der Strom I2 von den Werten von I’1 um den Wert I us (Magnetisierung) unterscheidet.

Je höher diese Abweichungen sind, desto geringer ist die Genauigkeit des Stromwandlers. Um CT-Messfehler zu berücksichtigen, wurden folgende Konzepte eingeführt:

relativer aktueller Fehler, ausgedrückt als Prozentsatz;

Winkelfehler, berechnet anhand der Bogenlänge AB im Bogenmaß.

Der Absolutwert der Abweichung der Primär- und Sekundärstromvektoren wird durch das AC-Segment bestimmt.

Allgemeine Industrieausführungen von Stromwandlern werden für den Betrieb in Genauigkeitsklassen hergestellt, die durch die Eigenschaften 0,2 bestimmt werden; 0,5; 1,0; 3 und 10 %.

Praktische Anwendung von Stromwandlern

Eine Vielzahl ihrer Modelle findet sich sowohl in kleinen elektronischen Geräten, die in einem kleinen Gehäuse untergebracht sind, als auch in Energiegeräten, die erhebliche Abmessungen von mehreren Metern einnehmen.Sie sind nach betrieblichen Merkmalen unterteilt.

Klassifizierung von Stromwandlern

Je nach Zweck werden sie unterteilt in:

• Messgeräte, die Ströme an Messgeräte übertragen;
• schützend, an aktuelle Schutzschaltungen angeschlossen;
• Labor, mit einer hohen Genauigkeitsklasse;
• Zwischenprodukte, die für wiederholte Konvertierungen verwendet werden.

Beim Betrieb von Anlagen werden CTs eingesetzt:

Außenaufstellung im Freien;

für geschlossene Installationen;

in das Gerät eingebaut;

über Kopf - die Buchse aufsetzen;

tragbar, sodass Sie Messungen an verschiedenen Orten durchführen können.

Basierend auf der Betriebsspannung von CT-Geräten gibt es:

Hochspannung (mehr als 1000 Volt);

für Nennspannungswerte bis 1 Kilovolt.

Stromwandler werden auch nach der Art der Isoliermaterialien, der Anzahl der Transformationsstufen und anderen Merkmalen klassifiziert.

Ausgeführte Aufgaben

Zum Betrieb von Stromkreisen zur Messung elektrischer Energie, Mess- und Schutzleitungen oder Spartransformatoren werden Fernmessstromwandler eingesetzt.

Das Foto unten zeigt ihre Platzierung für jede Phase der Leitung und die Installation der Sekundärkreise im Klemmenkasten einer 110-kV-Außenschaltanlage für einen Leistungsspartransformator.

Die gleichen Aufgaben übernehmen Stromwandler in 330-kV-Freiluftschaltanlagen, allerdings sind sie aufgrund der Komplexität von Anlagen mit höherer Spannung deutlich größer dimensioniert.

Bei Energieanlagen werden häufig eingebaute Stromwandlerkonstruktionen verwendet, die direkt am Körper der Energieanlage angebracht werden.

Sie verfügen über Sekundärwicklungen mit Leitungen, die in einem abgedichteten Gehäuse um den Hochspannungseingang herum angeordnet sind. Die Kabel von den CT-Klemmen werden zu den hier angebrachten Klemmenkästen geführt.

In Hochspannungs-Stromtransformatoren wird meist spezielles Transformatorenöl als Isolator verwendet. Ein Beispiel für eine solche Konstruktion ist im Bild für Stromwandler der TFZM-Serie dargestellt, die für den Betrieb bei 35 kV ausgelegt sind.

Bis einschließlich 10 kV werden bei der Herstellung des Gehäuses feste dielektrische Materialien zur Isolierung zwischen den Wicklungen verwendet.

Ein Beispiel ist der Stromtransformator der Marke TPL-10, der in KRUN, geschlossenen Schaltanlagen und anderen Schaltanlagentypen verwendet wird.

Ein Beispiel für den Anschluss des Sekundärstromkreises eines der REL 511-Schutzkerne für einen 110-kV-Leitungsschutzschalter ist in einem vereinfachten Diagramm dargestellt.

Fehlfunktionen des Stromwandlers und wie man sie findet

Beim Einschalten eines Stromwandlers unter Last kann es durch thermische Überhitzung, zufällige mechanische Einwirkungen oder durch mangelhafte Montage zu Störungen des elektrischen Widerstands der Wicklungsisolierung oder deren Leitfähigkeit kommen.

In Betriebsmitteln wird am häufigsten die Isolierung beschädigt, was zu Windungskurzschlüssen der Wicklungen (Reduzierung der übertragenen Leistung) oder zum Auftreten von Ableitströmen durch zufällig erzeugte Stromkreise bis hin zum Kurzschluss führt.

Um Bereiche mit mangelhafter Installation des Stromkreises zu identifizieren, werden regelmäßige Inspektionen des Betriebsstromkreises mit Wärmebildkameras durchgeführt. Auf dieser Grundlage werden Defekte bei unterbrochenen Kontakten umgehend behoben und die Überhitzung der Geräte verringert.

Das Fehlen von Windungskurzschlüssen wird von Spezialisten aus Relaisschutz- und Automatisierungslaboren überprüft:

Aufnahme der Strom-Spannungs-Kennlinie;


Laden des Transformators von einer externen Quelle;

Messungen der Hauptparameter im Arbeitsdiagramm.

Sie analysieren auch den Wert des Transformationskoeffizienten.

In allen Arbeiten wird die Beziehung zwischen den Vektoren von Primär- und Sekundärströmen in ihrer Größe beurteilt. Ihre Winkelabweichungen werden mangels hochpräziser Phasenmessgeräte, die bei der Überprüfung von Stromwandlern in Messlaboren eingesetzt werden, nicht durchgeführt.

Hochspannungsprüfungen der dielektrischen Eigenschaften werden von Spezialisten des Isolationsdienstlabors durchgeführt.

Wir setzen unsere Bekanntschaft mit elektronischen Komponenten fort und werden in diesem Artikel einen Blick darauf werfen Gerät und Funktionsprinzip des Transformators.

Transformatoren haben in der Funk- und Elektrotechnik breite Anwendung gefunden und werden zur Übertragung und Verteilung elektrischer Energie in Stromversorgungsnetzen, zur Stromversorgung von Funkgeräteschaltungen, in Konvertergeräten, als Schweißtransformatoren usw. verwendet.

Transformator Entwickelt, um Wechselspannung eines Werts in Wechselspannung eines anderen Werts umzuwandeln.

In den meisten Fällen besteht ein Transformator aus einem geschlossenen Magnetkreis (Kern) mit zwei darauf befindlichen elektrisch nicht verbundenen Wicklungen. Der Magnetkern besteht aus ferromagnetischem Material und die Wicklungen sind mit isoliertem Kupferdraht umwickelt und auf dem Magnetkern platziert.

Eine Wicklung ist an eine Wechselstromquelle angeschlossen und heißt primär(I) wird die Spannung von der anderen Wicklung entfernt, um die Last mit Strom zu versorgen, und die Wicklung wird aufgerufen sekundär(II). Ein schematisches Diagramm eines einfachen Transformators mit zwei Wicklungen ist in der folgenden Abbildung dargestellt.

1. Das Funktionsprinzip des Transformators.

Das Funktionsprinzip des Transformators basiert auf Phänomen der elektromagnetischen Induktion.

Wenn an der Primärwicklung Wechselspannung anliegt U1, dann fließt Wechselstrom durch die Windungen der Wicklung Io, die um die Wicklung und im Magnetkern entstehen magnetisches Wechselfeld. Ein Magnetfeld erzeugt einen magnetischen Fluss Fo, das entlang des Magnetkreises die Windungen der Primär- und Sekundärwicklung kreuzt und in ihnen alternierende EMF induziert (induziert) - e1 Und e2. Und wenn Sie ein Voltmeter an die Klemmen der Sekundärwicklung anschließen, zeigt es das Vorhandensein einer Ausgangsspannung an U2, die ungefähr der induzierten EMK entspricht e2.

Wenn eine Last, beispielsweise eine Glühlampe, an die Sekundärwicklung angeschlossen wird, entsteht ein Strom in der Primärwicklung I1, wodurch im Magnetkreis ein magnetischer Wechselfluss entsteht F1 mit der gleichen Frequenz wie der Strom variieren I1. Unter dem Einfluss eines magnetischen Wechselflusses entsteht im Sekundärwicklungskreis ein Strom I2, was wiederum nach dem Lenzschen Gesetz einen entgegenwirkenden magnetischen Fluss erzeugt F2, um den magnetischen Fluss, der ihn erzeugt, zu entmagnetisieren.

Infolge der entmagnetisierenden Wirkung der Strömung F2 Im Magnetkreis entsteht ein magnetischer Fluss Fo gleich der Flussdifferenz F1 Und F2 und Teil des Flusses zu sein F1, d.h.

Resultierender magnetischer Fluss Fo sorgt für die Übertragung magnetischer Energie von der Primärwicklung zur Sekundärwicklung und induziert eine elektromotorische Kraft in der Sekundärwicklung e2, unter dessen Einfluss Strom im Sekundärkreis fließt I2. Dies ist auf das Vorhandensein eines magnetischen Flusses zurückzuführen Fo und es gibt eine Strömung I2, die umso größer sein wird, je mehr Fo. Aber gleichzeitig ist der Strom umso größer I2, desto größer ist der Gegenstrom F2 und daher weniger Fo.

Daraus folgt, dass bei bestimmten Werten der magnetische Fluss F1 und Widerstände Sekundärwicklung Und Ladungen die entsprechenden EMF-Werte werden eingestellt e2, aktuell I2 und fließen F2, um das Gleichgewicht der magnetischen Flüsse im Magnetkreis sicherzustellen, ausgedrückt durch die oben angegebene Formel.

Somit die Flussdifferenz F1 Und F2 darf nicht Null sein, da es in diesem Fall keinen Hauptthread gäbe Fo, und ohne sie könnte der Fluss nicht existieren F2 und aktuell I2. Daher der magnetische Fluss F1, erzeugt durch den Primärstrom I1, immer mehr magnetischer Fluss F2, erzeugt durch den Sekundärstrom I2.

Die Größe des magnetischen Flusses hängt vom Strom ab, der ihn erzeugt, und von der Anzahl der Windungen der Wicklung, durch die er fließt.

Die Spannung der Sekundärwicklung hängt davon ab Verhältnis der Windungszahlen der Wicklungen. Bei gleicher Windungszahl ist die Spannung an der Sekundärwicklung ungefähr gleich der an der Primärwicklung angelegten Spannung, und ein solcher Transformator wird als bezeichnet teilen.

Wenn die Sekundärwicklung mehr Windungen als die Primärwicklung enthält, ist die darin entwickelte Spannung größer als die der Primärwicklung zugeführte Spannung, und ein solcher Transformator wird als bezeichnet zunehmend.

Wenn die Sekundärwicklung weniger Windungen enthält als die Primärwicklung, ist ihre Spannung geringer als die der Primärwicklung zugeführte Spannung, und ein solcher Transformator wird als Transformator bezeichnet nach unten.

Somit. Durch Auswahl der Anzahl der Wicklungswindungen bei einer bestimmten Eingangsspannung U1 Erhalten Sie die gewünschte Ausgangsspannung U2. Dazu verwenden sie spezielle Methoden zur Berechnung der Parameter von Transformatoren, mit deren Hilfe die Wicklungen berechnet, der Querschnitt der Drähte ausgewählt, die Anzahl der Windungen sowie die Dicke und Art der Drähte bestimmt werden der Magnetkern.

Der Transformator kann nur in Wechselstromkreisen betrieben werden. Wird seine Primärwicklung an eine Gleichstromquelle angeschlossen, so bildet sich im Magnetkreis ein zeitlich, in Größe und Richtung konstanter magnetischer Fluss. In diesem Fall wird in der Primär- und Sekundärwicklung keine Wechselspannung induziert und daher keine elektrische Energie vom Primärkreis auf den Sekundärkreis übertragen. Fließt jedoch in der Primärwicklung des Transformators ein pulsierender Strom, so wird in der Sekundärwicklung eine Wechselspannung induziert, deren Frequenz gleich der Welligkeitsfrequenz des Stroms in der Primärwicklung ist.

2. Transformatordesign.

2.1. Magnetischer Kern. Magnetische Materialien.

Zweck Magnetkreis besteht darin, einen geschlossenen Weg für den magnetischen Fluss mit minimalem magnetischem Widerstand zu schaffen. Daher bestehen Magnetkerne für Transformatoren aus Materialien mit hoher magnetischer Permeabilität in starken magnetischen Wechselfeldern. Die Materialien müssen geringe Wirbelstromverluste aufweisen, um bei ausreichend hohen magnetischen Induktionswerten den Magnetkreis nicht zu überhitzen, relativ kostengünstig sein und keine aufwendige mechanische und thermische Behandlung erfordern.

Magnetische Materialien, die zur Herstellung von Magnetkernen verwendet werden, werden in Form einzelner Bleche oder in Form langer Bänder einer bestimmten Dicke und Breite hergestellt und genannt Elektrostähle.
Blechstähle (GOST 802-58) werden durch Warm- und Kaltwalzen hergestellt, bandstrukturierte Stähle (GOST 9925-61) nur durch Kaltwalzen.

Ebenfalls verwendet werden Eisen-Nickel-Legierungen mit hoher magnetischer Permeabilität, zum Beispiel Permalloy, Permindur usw. (GOST 10160-62) und weichmagnetische Niederfrequenzferrite.

Für die Herstellung einer Vielzahl relativ kostengünstiger Transformatoren werden sie häufig verwendet Elektrostähle, die kostengünstig sind und den Betrieb des Transformators sowohl mit als auch ohne konstante Magnetisierung des Magnetkreises ermöglichen. Die größte Anwendung finden kaltgewalzte Stähle, die im Vergleich zu warmgewalzten Stählen bessere Eigenschaften aufweisen.

Legierungen mit hohe magnetische Permeabilität Wird zur Herstellung von Impulstransformatoren und Transformatoren verwendet, die für den Betrieb bei erhöhten und hohen Frequenzen von 50 bis 100 kHz ausgelegt sind.

Der Nachteil solcher Legierungen sind ihre hohen Kosten. Beispielsweise sind die Kosten für Permalloy 10–20-mal höher als die Kosten für Elektrostahl und für Permendur 150-mal höher. In einigen Fällen kann ihr Einsatz jedoch das Gewicht, das Volumen und sogar die Gesamtkosten des Transformators erheblich reduzieren.

Ein weiterer Nachteil ist der starke Einfluss von Permanentmagnetisierung und magnetischen Wechselfeldern auf die magnetische Permeabilität sowie die geringe Widerstandsfähigkeit gegenüber mechanischen Einflüssen – Stöße, Druck usw.

Aus Weichmagnetische Niederfrequenzferrite hergestellt mit hoher Anfangsdurchlässigkeit gepresste Magnetkerne, die zur Herstellung von Impulstransformatoren und Transformatoren mit hohen Frequenzen von 50 - 100 kHz verwendet werden. Der Vorteil von Ferriten sind ihre geringen Kosten, der Nachteil ist jedoch die geringe Sättigungsinduktion (0,4 - 0,5 T) und die starke Temperatur- und Amplitudeninstabilität der magnetischen Permeabilität. Daher werden sie nur in schwachen Feldern eingesetzt.

Die Auswahl der magnetischen Materialien erfolgt auf der Grundlage elektromagnetischer Eigenschaften unter Berücksichtigung der Betriebsbedingungen und des Zwecks des Transformators.

2.2. Arten von Magnetkreisen.

Magnetkerne von Transformatoren werden unterteilt in laminiert(gestempelt) und Band(gedreht), aus Blechmaterialien hergestellt und aus Ferriten gepresst.

Laminiert Magnetkerne werden aus flachen, gestanzten Platten entsprechender Form zusammengesetzt. Darüber hinaus können die Platten aus nahezu allen, auch sehr zerbrechlichen Materialien hergestellt werden, was ein Vorteil dieser Magnetkerne ist.

Band Magnetkerne bestehen aus einem dünnen, spiralförmig gewickelten Band, dessen Windungen fest miteinander verbunden sind. Der Vorteil von Bandmagnetkernen besteht in der vollständigen Nutzung der Eigenschaften magnetischer Materialien, wodurch Gewicht, Größe und Kosten des Transformators reduziert werden können.

Abhängig von der Art des Magnetkreises werden Transformatoren unterteilt Stange, gepanzert Und ringförmig. Darüber hinaus kann jeder dieser Typen entweder Stab oder Band sein.

Stange.

In magnetischen Kreisen Stangentyp Wicklungen befinden sich auf zwei Stäben ( Stange wird der Teil des Magnetkreises genannt, auf dem die Wicklungen platziert sind). Dies verkompliziert das Design des Transformators, verringert jedoch die Wicklungsdicke, was dazu beiträgt, die Streuinduktivität und den Drahtverbrauch zu reduzieren und die Kühlfläche zu vergrößern.

Stabmagnetkerne werden in störungsarmen Ausgangstransformatoren eingesetzt, da sie unempfindlich gegen die Einwirkung äußerer niederfrequenter Magnetfelder sind. Dies erklärt sich daraus, dass unter dem Einfluss eines äußeren Magnetfeldes in beiden Spulen gegenphasige Spannungen induziert werden, die sich bei Windungsgleichheit der Wicklungen gegenseitig kompensieren. Transformatoren hoher und mittlerer Leistung werden in der Regel in Stabform hergestellt.

Gepanzert.

Im magnetischen Kreis Rüstungstyp Die Wicklung befindet sich auf der Mittelstange. Dies vereinfacht das Transformatordesign, ermöglicht eine bessere Fensterausnutzung durch die Wicklung und bietet außerdem einen gewissen mechanischen Schutz für die Wicklung. Daher werden solche Magnetkreise am häufigsten verwendet.

Ein Nachteil gepanzerter Magnetkerne ist ihre erhöhte Empfindlichkeit gegenüber niederfrequenten Magnetfeldern, wodurch sie für den Einsatz als Ausgangstransformatoren mit geringem Rauschpegel ungeeignet sind. Am häufigsten sind Mittelleistungstransformatoren und Mikrotransformatoren gepanzert.

Ringförmig.

Ringförmig oder Ring Transformatoren ermöglichen eine bessere Ausnutzung der magnetischen Eigenschaften des Materials, haben geringe Verlustflüsse und erzeugen ein sehr schwaches äußeres Magnetfeld, was besonders bei Hochfrequenz- und Impulstransformatoren wichtig ist. Aufgrund der Komplexität der Herstellung der Wicklungen fanden sie jedoch keine breite Anwendung. Meistens bestehen sie aus Ferrit.

Um Verluste durch Wirbelströme zu reduzieren, werden laminierte Magnetkreise aus gestanzten Platten mit einer Dicke von 0,35 bis 0,5 mm zusammengesetzt, die einseitig mit einer 0,01 mm dicken Lackschicht oder einem Oxidfilm beschichtet sind.

Das Band für Bandmagnetkerne hat eine Dicke von einigen Hundertstel bis 0,35 mm und ist zusätzlich mit einer elektrisch isolierenden und zugleich haftenden Suspension bzw. Oxidschicht überzogen. Und je dünner die Isolationsschicht, je dichter der Querschnitt des Magnetkreises mit magnetischem Material gefüllt ist, desto kleiner sind die Gesamtabmessungen des Transformators.

In jüngster Zeit wurden neben den betrachteten „traditionellen“ Arten von Magnetkreisen auch neue Formen verwendet, darunter Magnetkreise vom „Kabeltyp“, „invertierter Torus“, Spulentyp usw.

Belassen wir es erst einmal dabei. Machen wir weiter in .
Viel Glück!

Literatur:

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2. V. N. Vanin – „Stromtransformatoren“, Verlag „Energia“ Moskau 1966 Leningrad.
3. I. I. Belopolsky – „Berechnung von Transformatoren und Drosseln mit geringer Leistung“, M-L, Gosenergoizdat, 1963.
4. G. N. Petrov – „Transformatoren. Band 1. Grundlagen der Theorie“, Staatlicher Energieverlag, Moskau 1934 Leningrad.
5. V. G. Borisov, „Young Radio Amateur“, Moskau, „Radio and Communications“ 1992

Ein Stromtransformator (CT) ist ein statisches elektromagnetisches Gerät, dessen Primärwicklung an eine Stromquelle und die zweite Wicklung an Mess- oder Schutzgeräte mit niedrigem Widerstand angeschlossen ist. Konverter werden häufig zur Messung von Stromwerten und in Relaisschutzeinheiten von Energiesystemen eingesetzt. Sie gewährleisten absolute Sicherheit bei Messungen in Hochspannungsleitungen.

Beim Betrieb eines Stromwandlers steht immer die Sekundärwicklung unter Last, deren Widerstand durch die Anforderungen an die Genauigkeit des Übersetzungsverhältnisses geregelt wird. Eine geringfügige Abweichung des Widerstands von der im Gerätepass angegebenen Angabe ist zulässig.

Bei steigender Belastung steigt die Spannung in der zweiten Wicklung stark an, was zum Isolationsdurchbruch und zum Ausfall des Gerätes führen kann. Diese Situation stellt ein Sicherheitsrisiko für Mitarbeiter dar, die das Elektrogerät warten. Das Stromwandlergerät umfasst:

• Base;
• Magnetkreis (Kern);
• Primärwicklung;
• Sekundärwicklung;
• Klemmenblock zum Anschließen des Kabels von der Stromquelle;
• Bodenkontakt.

Die Primärwicklung besteht aus einer auf einem Magnetkern montierten Spule oder einer Sammelschiene. Einige Geräte verfügen konstruktionsbedingt nicht über eine eingebaute Primärspule, diese wird jedoch vom Wartungspersonal durch den Anschluss eines separaten Kabels durch ein spezielles Fenster ergänzt.

Der Gerätekörper dient als Isolierung und schützt die Wicklungen vor äußeren Beschädigungen. Bei den neuesten Gerätemodellen bestehen die Kerne aus nanokristallinen Legierungen, was die Genauigkeitsklasse des Geräts deutlich erhöht.

Aufgrund großer Verluste im Kern beginnt sich das Gerät stark zu erwärmen, was zu Verschleiß oder Ausfall seiner Isolierung führt. Auch die zweite Wicklung im offenen Zustand erzeugt ein negatives Phänomen, da der Magnetdraht überhitzt und durchbrennt.

Das Hauptmerkmal des Geräts ist das Übersetzungsverhältnis, das das Verhältnis des Nennstroms in der Primärwicklung zum gleichen Wert in der Sekundärwicklung angibt. Der tatsächliche Wert dieses Koeffizienten weicht geringfügig vom Nennwert ab, was durch den Grad des Instrumentenfehlers erklärt wird.

Dies liegt daran, dass in magnetischen Strukturen Verluste im Zusammenhang mit der Magnetisierung und Erwärmung des Magnetkreises auftreten. Um diese Fehler etwas auszugleichen, verwenden Hersteller die Kurvenkorrektur.

Zweck des Geräts

Stromwandler gehören ihrem Zweck nach zu besonderen Hilfsgeräten, die in Verbindung mit verschiedenen Messgeräten und Schutzeinrichtungen in Wechselstromnetzen eingesetzt werden.

Das Funktionsprinzip eines Stromwandlers besteht in der Umwandlung beliebiger Größen, die wahrnehmbarere Werte annehmen, um Informationen zu erhalten und Schutzrelais mit Strom zu versorgen. Dank der Isolierung der Geräte sind die Mitarbeiter der Serviceorganisation zuverlässig vor Stromschlägen geschützt. Alle Arten von Transformatoren kann zwei Funktionen erfüllen:

1. Strom in einem Stromkreis messen- Mit ihrer Hilfe werden Daten an Messgeräte übertragen, die an die Sekundärwicklung angeschlossen sind. In diesem Fall kann der Transformator den hohen Strom in akzeptablere Parameter umwandeln.
2. Vorsichtsmaßnahmen- Geräte übertragen Daten hauptsächlich an Schutzgeräte und Steuergeräte. Mit Hilfe von Transformatoren werden elektrische Anzeigen in Leistungsrelaisgeräte umgewandelt.

Stromwandler ermöglichen aufgrund ihres Zwecks und Funktionsprinzips den Anschluss von Messgeräten an Hochspannungsleitungen, wenn ein direkter Anschluss nicht möglich ist. Sie werden benötigt, um die ermittelten Messwerte an das Messgerät zu übertragen, das an die Sekundärwicklung angeschlossen ist.

Darüber hinaus überwachen Wandler den Zustand des elektrischen Stroms in dem Stromkreis, an den sie angeschlossen sind. Bei Anschluss an den automatischen Stromschutz überwacht das Gerät Netzwerke sowie das Vorhandensein und den Zustand der Erdung. Erreicht der Strom den Maximalwert, wird der Schutz automatisch aktiviert und der Betrieb aller Geräte gestoppt.

Funktionsprinzip

Der Stromwandler arbeitet nach dem Gesetz der elektromagnetischen Induktion. Von einer externen Stromquelle werden die Anschlüsse des Geräts mit Spannung versorgt, die direkt mit der Primärwicklung verbunden sind, die eine bestimmte Windungszahl aufweist. Dadurch bildet sich um die Spule ein magnetischer Fluss, der vom Kern eingefangen wird.

Dadurch ist der Messwertverlust während des Konvertierungsvorgangs unbedeutend. Wenn der Strom die Sekundärwicklung durchquert, aktiviert der magnetische Fluss eine elektromotorische Kraft, unter deren Einfluss er den Widerstand der Spule und die Last am Ausgang überwindet.

Parallel zu diesem Vorgang nimmt die Spannung der Sekundärwicklung ab. Wenn in der Sekundärwicklung ein Kurzschluss auftritt oder eine Last daran angeschlossen ist, kann unter dem Einfluss einer elektromotorischen Kraft der Sekundärstrom bestimmt werden.

Klassifizierung von Geräten

Alle Arten von Einheiten werden je nach Design und technischen Indikatoren klassifiziert. Neben Mess- und Schutztransformatoren gibt es Zwischentypen dieser Wandler. In diesem Fall wird das Gerät zur Messung an die Relaisschutzschaltung angeschlossen.

Es werden Laborwandlertypen unterschieden, die über eine erhöhte Messgenauigkeit und eine Vielzahl von Übersetzungsverhältnissen verfügen. Stromwandler werden unterteilt in:

Je nach Bauart des Wandlers kann dieser ein- oder zweistufig sein. Die Betriebsspannung der Geräte liegt im Bereich von bis zu 1000 V und höher. Alle notwendigen technischen Daten sind alphabetisch und digital gekennzeichnet und auf den entsprechenden Schildern angegeben.

Beliebte Modelle

Jede hergestellte Gerätemarke weist individuelle Parameter und technische Eigenschaften auf. Inländische Hersteller produzieren eine große Anzahl dieser Geräte. Diese beinhalten:

Dreiphasige Geräte werden im „Dreieck“ oder „Stern“ an das Netzwerk angeschlossen. Im ersten Fall ist es möglich, einen großen Stromwert in der Sekundärwicklung zu erhalten, und im zweiten Fall ist es möglich, den Stromwert in jeder Phase zu verfolgen.