Трансформатор напряжения как подключить
Как подключать понижающие трансформаторы 220/36 или 220/12 В
Что такое понижающий трансформатор 220/36 В
Для чего нужен понижающий трансформатор:
Рассматриваемые приборы, если это не модуль (ЯТП), нельзя сразу взять и подключить к розетке, поскольку они без защитного корпуса, видны их элементы — обмотки первичная и вторичная, магнитопровод, контакты. Такие преобразователи подсоединяются проводами, поэтому пользователь должен ознакомиться, к каким виткам подключать сеть 220, какие контакты служат для выхода к потребителям уже преобразованного в 36 В напряжения.
Понижающие модели являются обычными трансформаторами, работающими по стандартным принципам, только эти аппараты преобразовывают переменное напряжение (а такое имеет обычная сеть в 220 В) в меньшее. Если определенное для безопасности (влажность, ремонт) надо понизить вольтаж линии 220 В до 24, 45 и так далее, а в нашем случае до 36 В, то ставят отдельные такие узлы, на вход которых подается 220 В, а на выходе получаем указанное или другое заданное значение.
Типы трансформаторов
Есть разные виды понижающих ТН. Привычный и наиболее распространенный — однофазный для сети 220 В. Есть также двух- и трехфазные для 380 В. Самый стандартный состав: две обмотки и шихтованная сердцевина с электротехнической стали.
Отдельные типы ТН снабжены 1 обмоткой — это автотрансформаторы, они также могут понижать/повышать. В таком случае есть как минимум 3 вывода. К одной паре контактов делают подключение 220 В, съем выходного значения — с одной из входных пар клемм и из другой оставшейся свободной. Но во влажных помещениях автотрансформаторы применять нельзя, так как катушки в них соединенные, то есть потребитель также подключен к 220 В.
Особенности конструкции
Проводник, он же магнитопровод или сердечник, бывает закругленным, прямоугольным (шина). По вариантам намотки изделие может быть концентрическим (на стержне), дисковым (намотанное чередованием). Есть модели с 1 катушкой, включающей 2 типа витков (один поверх другого) или с 2 (чаще) и больше, размещенными на отдалении.
Как выбрать
Нужный нам ТН на маркировке должен иметь обозначение для входных контактов 220 В, на выходе — двенадцать вольт или другой вольтаж под наши запросы. Другие модели могут быть предназначены, для 380 В, для 2-, 3-фазных сетей.
При подборе надо сложить мощности всех потребителей на обслуживаемой линии и сопоставить с той цифрой (кВа), на которую рассчитан трансформатор, добавив 20 % запаса.
Какие инструменты понадобятся для подключения ТН
Подготавливают инструменты. Вольтметром, мультиметром надо будет проверить параметры устройства, силовым кабелем сделать соединение. Потребуется изоляция (изолента), пропарафиненная (парафинированная) бумага или калька и обычные для таких процедур инструменты: отвертки, плоскогубцы, кусачки и прочее.
Особенности подключения
Рассмотрим основы как рассчитать, подключить понижающий трансформатор 220 36. Важно подсоединяться к катушкам аппарата в строгом соответствии с их назначением, учитывая потребности в конкретной ситуации. В зависимости от того, куда подключают нагрузку и 220 В аппарат будет либо понижателем, либо повышателем. А некорректное объединение контактов обмоток приведет к быстрому выходу ТН из строя (перегрев, КЗ).
ТН подсоединяется параллельно нагрузке, его цель — трансформировать входное напряжение с определенным коэффициентом, который, если упростить, равен соотношению витков. Когда их количество у таковой первичной (сетевой) меньше, чем у вторичной, то на выходе значение понижается. У повышающего ТН наоборот — витков вторички (нагрузочной катушки) больше. Необходимо отметить, что когда нагрузка увеличивается, то коэфф. соотношения понижается, на что также влияет сечение проводков обмотки.
У сложных изделий количество катушек превышает 2, каждая со своим коэфф. трансформации, причем часть из них понижает, часть — повышает. Любой трансформатор может работать в обратном режиме: когда на нагрузочную намотку подается переменное напряжение, получаем его на выходе первички с тем же коэффициентом преобразования.
Как подключить понижающий трансформатор
Если обмотка одна, ее желательно присоединять к сети через предохранитель. Номинал по току подбирается под трансформатор — не больше 0.05 А на 10 Вт.
Порядок подсоединения
Само включение элементарное. Достаточно помнить главные правила:
Главное в подключении — не перепутать обмотки и выводы, учесть принцип работы понижающего трансформатора 12, 24, 36 В: нагрузка идет к вторичке и если она имеет несколько контактов, то на выходе можно получить разный вольтаж, например, не 36, а 24 В. Поэтому требуется проверка вольтметром, мультиметром, как описано в предыдущем разделе.
Наглядный пример с иллюстрациями
Схема обычного трансформатора:
Вход — это первичка, туда подается 220 В. Как видно на схеме, у некоторых ТН есть выводы и на 110 В. С выхода снимается уже 36 В или иной уменьшенный вольтаж.
Потребители, запитываемые постоянным током, должны иметь выпрямитель, диодный мост и прочее, — это будет уже блок питания, для ламп накаливания этого не нужно.
Расчет должен учесть, что у некоторых трансформаторов есть две раздельные обмотки на выходе, которые нужно соединить внешним проводом.
В нашем случае модель обычная, на изображении ТН расположен соответственно схеме: большая катушка — вход (тут два контакта для 220 В), меньшая — выход.
Если земерить тестером (режим на отметке 2000 Ом), то сопротивление больше на первичке, чем на вторичке, таким образом определяем где какие витки.
Есть трансформаторы с двумя одинаковыми обмотками — на одной 110 В и на другой также 110 В. Для получения 220 В их надо правильно соединить, иначе получится короткое замыкание. Соединяют выход как показано на изображении: нижний контакт к нижнему. Аналогично подсоединяем два проводка от сети 220 В и меряем сопротивление (второе фото).
Вторичка намотана в данном случае сверху (то есть, тут две катушки, но каждая включает и сетевую, и нагрузочную). В ней можно соединять выводы двух намоток как угодно, но если сделать это не по порядку, то увеличится сила тока в 2 раза. Если же соединить последовательно (положение пальцев на фото), то, например, расчет будет таким: 18 В + 18 В = 36 В, что нам и требуется. Такие преобразователи удобные в определенных условиях: можно либо увеличивать ток в 2 раза, либо напряжение (уже уменьшенную величину, на выходе).
Есть также трансформаторы с множеством контактов для входа (первичка, первое изобр.) и выхода (второе фото), снять с которого можно разное напряжение в зависимости от порядка соединения их контактов. Принцип комбинации подобный вышеописанному, но мы не будем тут указывать его конкретно, поскольку моделей таких изделий много. Проще всего пользователю обратиться к паспорту изделия или на спецфорумы. На 1 фото замеры сопротивления на первичке, но подключаться нагрузкой надо к вторичке (2 и 3 фото), а она будет иметь больший показатель.
Готовые решения — ящики ЯТП
ЯТП — это понижающий трансформатор сразу готовый к подключению, модуль. Не надо разбираться с выводами, вводами, обмотками. На изделии есть соответствующие промаркированные розетки для требуемой нагрузки 36 В или иной. Достаточно включить его кабель в сеть 220 В и подсоединить в розетку на корпусе потребителя.
ЯТП могут выдавать любой вольтаж пониженного значения — 24, 36, 42 В. Часто они используются для временных, ремонтных работ. Есть модели, позволяющие регулировать выходное напряжение.
Как самому собрать понижающий трансформатор
Первым этапом сборки для ТН будет расчет. Затем рассмотрим сам процесс.
Исчисления
Задаем исходные данные для преобразователя 220/12 В:
Расчет числа витков катушки:
Первичка N1 = 60×220/6 = 2200 витков
Вторичка N2 = 60×12/6 = 120 витков.
Сборка
Этапы
Порядок как сделать трансформатор своими руками:
Можно сделать расчет по аналогии как описано и создать ТН одновременно для двенадцати и двадцати четырех вольт, что затребовано при использовании разных светильников. Наматывают 240 витков, но со 120-го выводят контакт в форме петли.
Видео по теме
Что такое трансформатор напряжения и как он работает?
Для передачи электроэнергии на большие расстояния напряжения электрического тока с помощью силовых трансформаторов повышают до сотен тысяч вольт. Поскольку высокие напряжения очень опасны, то для работы электроприборов используют ток после силового понижающего трансформатора. Однако на всей протяженности ЛЭП установлено множество защитных устройств. Для отделения напряжений цепей этих приборов от потенциалов линий электропередач применяют трансформатор напряжения (ТН).
Приборы этого типа часто используются для безопасного способа подключения измерительных приборов. Задача ТН состоит в преобразовании высоковольтных токов линий (свыше 6 кВ) до безопасного уровня. Применение таких трансформаторов удешевляет эксплуатацию энергосистем за счет снижения затрат на изоляцию оборудования, работающего в низковольтных сетях.
Устройство и принцип действия
Конструктивно ТН особо не отличается от других типов преобразующих устройств. Его устройство:
Внешний вид и схематическое изображение изделия смотрите на рис.1. На картинке изображено устройство с одной (основной) вторичной обмоткой. На некоторых моделях есть дополнительная вторичная обмотка, которая может использоваться, например, для подключения приборов измерения.
Рис. 1. Трансформатор напряжения. Строение
Обратите внимание на то, что между выводами первичных обмоток и вторичными катушками отсутствует гальваническая связь. Это главное отличие измерительных трансформаторов от конструкции обычного понижающего трансформатора.
Защитные кожухи изготовляются из разных материалов. В моделях, используемых для обслуживания высоковольтных ЛЭП, применяют диэлектрики, изготовленные из фарфора (рис. 2),
Для охлаждения обмоток таких высоковольтных агрегатов применяют специальные трансформаторные масла.
В сетях средней мощности применяют модели с корпусами на основе эпоксидных смол (рис. 3).
Рис. 3. ТН наружного типа
Трехфазные ТН с нулевыми выводами выполняются на магнитопроводе с пятью стержнями. Такая конструкция защищает обмотки от перегрева, так как при однофазных замыканиях в цепях высоковольтных проводов цепь линий суммарного магнитного потока в самом трансформаторе замыкается по стали сердечника.
Принцип действия также мало отличается от работы силового понижающего трансформатора. Магнитный поток, возникающий в первичной катушке, распространяется по магнитопроводу, вызывая напряжение ЭДС во вторичной обмотке. Величина напряжения зависит от соотношения числа витков в катушках. Поскольку вторичные обмотки состоят из малого количества витков, то и выходное напряжение небольшое (обычно оно не превышает 100 В).
Принцип работы ТН объясняет схема на рисунке 4.
Рис. 4. Принцип работы трансформатора напряжения
Важной задачей при изготовлении трансформаторов данного типа является выполнение требований по достижению необходимых амплитудных и угловых параметров синусоиды, определяющих соответствующий класс точности: 0,5; 1; 3. В эталонных образцах применяется класс точности 0,2. Для измерительных приборов важно чтобы класс точности был максимально высоким. Чем он выше, тем меньшая погрешность измерения прибора.
Точность параметров преобразованных переменных токов зависит от нагрузки. Чем выше нагрузка вторичной цепи, тем больше погрешность трансформатора напряжения (снижается класс точности). Оптимальные параметры напряжения на выходе трансформатора достигаются при номинальных нагрузках. В этом режиме эффективность преобразования тока возрастает по мере приближения к номинальному коэффициенту трансформации.
Работа ТН эффективна при малых номинальных мощностях во вторичных цепях. Для этих устройств длительное состояние в режиме холостого хода является нормой. Поэтому они эффективно используются в системах защиты линий, которые большую часть времени находятся в режиме ожидания и потребляют мало тока.
Разновидности
По конструкции и способам подключения трансформаторы напряжения классифицируются следующим образом:
Можно отдельно выделить низковольтные конструкции, которые используются в некоторых электронных устройствах. Данный класс электронных трансформаторов применяют в тех случаях, когда в электронных схемах необходима развязка, отделяющая цепи высоких напряжений от низких.
Расшифровка маркировки
Для различения разновидностей моделей к ним применяют буквенную маркировку:
Технические параметры
Основные сведения указываются на шильдике трансформатора напряжения.
Технические параметры трансформаторов:
К важным сведениям относится параметры номинальной частоты и класс точности для номинального коэффициента трансформации. На некоторых моделях изготовители указывают угловые погрешности и допустимые погрешности напряжений.
Схемы подключения
Простейшая схема подключения применяется в пунктах обслуживания линий под напряжением 6 – 10 кВ. Подключенные по такой схеме трансформаторы используются для включения вольтметра и подачи напряжений на реле устройства АВР. Пример такой схемы показан на рис. 7.
Рис. 7. Простая схема подключения трансформатора напряжения
На рисунке 8 приведена схема, применяемая для включения однофазных трансформаторов с целью подачи безопасного напряжения на нагрузки, запитанные от вторичных обмоток. В данной схеме использовано группу однофазных трансформаторов, катушки которых соединены по принципу звезды. Обратите внимание, что первичные обмотки соединены с глухозаземленной нейтралью.
Рис. 8. Еще пример схемы подключения
Данная схема применяется в сетях 0,5 – 10 кВ для подключения измерительных приборов, счетчиков. По аналогичной схеме подключаются вольтметры, используемые для контроля изоляции.
Схема эффективна для приема сигналов, свидетельствующих об однофазных замыканиях на землю. Существуют и другие схемы подключений, в частности по типу соединения открытого треугольника. Особенность таких схем в том, что мощность группы из двух ТН меньше мощности трех устройств соединенных по схеме полного треугольника не в 1,5 раза, а в √3 раз.
В некоторых схемах применяется комбинированное соединение обмоток. Для этого подходит соединение «треугольник – звезда». В работе таких схем номинальное напряжение составляет 173 В. Указанный способ подключения применяется в системах регулирования возбуждения обмоток генераторов и компенсаторов.
Применение
Основное применение первичных преобразователей напряжений – подача питания на обмотки измерительных приборов и подключение реле защиты в сетях 380 В и выше. Трансформаторы позволяют расширить диапазоны измерений и изоляцию реле от высоких межфазных потенциалов. Включение выводов первичных обмоток между фазой и землей дает возможность градуировать шкалы приборов с учетом коэффициента трансформации, что позволяет контролировать первичные параметры линий ЛЭП.
Изменение параметров напряжений в первичных цепях влияет на поведение переменных магнитных потоков. Эти возмущения фиксируются вторичными обмотками, которые реагируют изменением амплитуды тока и частоты колебаний. Сигналы поступают на различные защитные устройства, которые автоматически отключают участки линий с КЗ и с другими критичными отклонениями.
Измерительный трансформатор напряжения
Трансформатор напряжения – предназначен для понижения первичного напряжения до значений удобных для измерительных приборов и реле, а также для отделения цепей измерений и защиты от первичных цепей высокого напряжения. Используется в цепях переменного тока частотой 50 или 60 Гц с номинальными напряжениями от 0,22 до 750 кВ.
Высоковольтный ТН(слева) и низковольтный ТН(справа)
Принцип работы
Он состоит из стального сердечника, набранного из пластин листовой электротехнической стали, первичной обмотки и 1-ой или 2-х вторичных обмоток(конструкцию конкретного устройства можно посмотреть в паспорте или каталоге от производителя).
В результате изготовления должен быть достигнут необходимый класс точности по:
Измерительный трансформатор напряжения по принципу работы не отличается от силового понижающего трансформатора или от трансформатора тока.
Ещё раз опишем работу трансформатора тока. По первичной обмотке проходит переменный ток, этот ток образует магнитный поток, который пронизывает магнитопровод и обмотки ВН и НН. Если ко вторичной обмотке подключить нагрузку, то по ней начнёт течь ток, который возникает из-за действия ЭДС(электродвижущая сила). ЭДС наводится из-за действия магнитного потока. Подбирая разное количество витков первичной и вторичной обмоток можно получить нужное напряжение на выходе.
Принцип работы трансформатора
Такие устройства работаю только на переменном напряжение. Если на ТН подавать постоянное напряжение, т.к. ЭДС не будет создаваться постоянным магнитным потоком.
Расшифровка ТН
Коэффициент трансформации
Коэффициент трансформации – показывает во сколько раз увеличивается или уменьшается первичное значение напряжение.
Вторичное напряжение
Напряжения на вторичной обмотки:
Классы точности
Номинальные мощности трансформаторов для любого класса точности следует выбирать из ряда(В·А): 10; 15; 25; 30; 50; 75; 100; 150; 200; 300; 400; 500; 600; 800; 1000; 1200.
Виды и классификации
Основные классификации трансформаторов:
Основные признаки трансформаторов и их обозначения приведены в таблице:
Трёхобмоточный трансформатор следует изготовлять с двумя вторичными обмотками:
Условия выбора ТН
Устройство выбирается по следующим критериям:
Более подробно можете прочитать в учебнике(со страницы 301): Смотреть
Режим работы
ТН работает в режиме близко к холостому ходу, так как нагрузка на выходную катушку минимальная.
Цена трансформаторов напряжения
Цены сильно зависят от конструкции и класса напряжения:
Схемы подключения
Схемы соединений однофазных ТН:
Схемы соединений трёхфазных ТН:
Схемы и группы соединений обмоток трёхфазных трёхобмоточных трансформаторов с основной и дополнительной вторичными обмотками
Испытания на устойчивость к токам короткого замыкания
К первичным обмоткам трансформаторов подводят напряжение, равное 0,9-1,05 номинального, при разомкнутых вторичных обмотках. Затем одну из вторичных обмоток с помощью специального устройства закорачивают и выдерживают режим в течение 1 с. При этом напряжение на выводах первичной обмотки должно сохраняться в указанных пределах.
Видео
Видео про трансформатор напряжения ЗНОЛ.06-10.
Схемы подключения трансформатора
Подписка на рассылку
Полная звезда
Схема подключения трансформаторов тока «полная звезда» (рис.1), при которой ТТ устанавливают во всех трёх фазах, а нулевые точки вторичных обмоток последовательно соединены одним нулевым проводником. При таком подключении в реле тока (обозначены на рисунке I, II и III) протекают токи равные токам проходящие через первичные обмоток ТТ, делённые на коэффициент трансформации nT. В нулевом же проводе протекает геометрическая сумма всех токов Iн.п., которая в случае равенства этих трёх токов равна нулю.
Коэффициент схемы Ксх, представляющий собой отношение тока в реле к току в фазе, равен 1, поскольку ток в каждом из трёх реле равен току в соответствующей фазе.
Неполная звезда
На рис. 2 показана схема «неполная звезда». Отличием данной схемы от предыдущей является то, что ТТ установлены только на дух фазах из трех. В остальном же схема аналогична: обмотки реле (I и III) и вторичные обмотки ТТ установлены так же, как в полной звезде. В нулевом проводе протекает геометрическая сумма токов тех двух фаз, к которым подключены трансформаторы.
Также, как и для предыдущей схемы коэффициент Ксх = 1.
Треугольник
На рис. 3 показана схема подключения устройств максимальной токовой защиты в «треугольник». При такой схеме подключения вторичные обмотки ТТ соединены последовательно с противоположными выводами, образуя треугольник. Таким образом, в каждом из реле протекает ток, равный геометрической разнице тока в соответствующей фазе и тока в фазе, следующей за ней:
«Восьмёрка» («неполный треугольник»)
На рис. 4 показано подключение ТТ по схеме «восьмёрка» (неполный треугольник). В данной схеме трансформаторы установлены только в двух фазах, а вторичные обмотки соединены друг с другом противоположными выводами. Ток в реле равен разнице токов двух фаз, в которых установлены трансформаторы. При такой схеме подключения Ксх = 2.
Последовательное и параллельное включение трансформаторов тока
На рис.5 представлена схема последовательного соединения трансформаторов тока. При таком соединении вторичных обмоток ТТ с одинаковым коэффициентом трансформации сила тока такая же, как при включении в цепь только одного из трансформаторов, при этом нагрузка распределяется поровну по двум. Такая схема может применяться при использовании трансформаторов малой мощности.
При соединении трансформаторов тока по схеме указанной на рисунке 6 ток в реле равен сумме токов во вторичных обмотках каждого из трансформаторов. Обычно, данная схема используется для получения нестандартных коэффициентов трансформации.