หม้อแปลงไฟฟ้ามีบทบาทสำคัญในวิศวกรรมไฟฟ้า ทำหน้าที่ของการเปลี่ยนแปลง การแยกตัว การวัด และการป้องกัน งานทั่วไปอย่างหนึ่งของอุปกรณ์ประเภทนี้คือการควบคุมพารามิเตอร์ปัจจุบันแต่ละรายการ โดยเฉพาะอย่างยิ่ง หม้อแปลงแรงดันไฟฟ้า (VT) จะแปลงประสิทธิภาพของโครงข่ายไฟฟ้าหลักเป็นค่าที่เหมาะสมที่สุด จากมุมมองของผู้บริโภค
การออกแบบโดยรวมของอุปกรณ์
พื้นฐานทางเทคนิคของหม้อแปลงไฟฟ้าเกิดจากการเติมแม่เหล็กไฟฟ้าที่ให้กระบวนการทำงานของอุปกรณ์ ขนาดของอุปกรณ์อาจแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับข้อกำหนดสำหรับกำลังไฟในวงจร ในการออกแบบทั่วไป หม้อแปลงไฟฟ้ามีอุปกรณ์อินพุตและเอาต์พุตปัจจุบัน และองค์ประกอบการทำงานหลักทำหน้าที่แปลงแรงดันไฟฟ้า ชุดฉนวน ฟิวส์ และอุปกรณ์ป้องกันรีเลย์มีหน้าที่สร้างความมั่นใจในความน่าเชื่อถือและความปลอดภัยของกระบวนการทางเทคโนโลยี ในการออกแบบหม้อแปลงไฟฟ้าแรงต่ำที่ทันสมัยนอกจากนี้ยังมีเซ็นเซอร์สำหรับบันทึกพารามิเตอร์การทำงานแต่ละรายการซึ่งตัวบ่งชี้จะถูกส่งไปยังแผงควบคุมและกลายเป็นพื้นฐานสำหรับคำสั่งไปยังหน่วยงานกำกับดูแล การทำงานของอุปกรณ์ไฟฟ้าในตัวมันเองต้องใช้แหล่งจ่ายไฟ ดังนั้นในการดัดแปลงบางอย่าง ตัวแปลงไฟฟ้าจึงถูกเสริมด้วยแหล่งพลังงานอิสระ - เครื่องกำเนิดไฟฟ้า เครื่องสะสม หรือแบตเตอรี่
แกนหม้อแปลง
องค์ประกอบการทำงานหลักของ VT คือแกนที่เรียกว่าแกน (แกนแม่เหล็ก) และขดลวด ประเภทแรกมีสองประเภท - คันและชุดเกราะ สำหรับหม้อแปลงความถี่ต่ำส่วนใหญ่ที่สูงถึง 50 Hz จะใช้แกนแบบแท่ง ในการผลิตวงจรแม่เหล็กนั้นใช้โลหะพิเศษซึ่งเป็นคุณสมบัติที่กำหนดคุณสมบัติการทำงานของโครงสร้างเช่นประสิทธิภาพและขนาดของกระแสไฟที่ไม่มีโหลด แกนกลางของหม้อแปลงแรงดันไฟฟ้าประกอบด้วยแผ่นโลหะผสมบางๆ หุ้มฉนวนระหว่างชั้นของสารเคลือบเงาและออกไซด์ ระดับอิทธิพลของกระแสน้ำวนของวงจรแม่เหล็กจะขึ้นอยู่กับคุณภาพของฉนวนนี้ นอกจากนี้ยังมีแกนเรียงพิมพ์ชนิดพิเศษซึ่งสร้างโครงสร้างของส่วนที่กำหนดเอง แต่ใกล้กับรูปทรงสี่เหลี่ยม การกำหนดค่านี้ช่วยให้คุณสร้างวงจรแม่เหล็กสากล แต่ก็มีจุดอ่อนเช่นกัน ดังนั้นจึงจำเป็นต้องมีการขันพลาสติกโลหะให้แน่น เนื่องจากช่องว่างที่เล็กที่สุดจะลดปัจจัยการเติมของพื้นที่ทำงานของขดลวด
ขดลวดหม้อแปลงแรงดัน
มักใช้ขดลวดสองอัน - หลักและรอง พวกมันถูกแยกออกจากกันและจากแกนกลาง ระดับแรกของการพันนั้นโดดเด่นด้วยการหมุนจำนวนมากที่ทำด้วยลวดเส้นเล็ก ซึ่งช่วยให้สามารถให้บริการเครือข่ายไฟฟ้าแรงสูง (สูงถึง 6000-10,000 V) ที่จำเป็นสำหรับการแปลงขั้นพื้นฐาน ขดลวดทุติยภูมิได้รับการออกแบบสำหรับการจ่ายเครื่องมือวัด อุปกรณ์รีเลย์ และอุปกรณ์ไฟฟ้าเสริมอื่นๆ แบบขนาน เมื่อเชื่อมต่อขดลวดของหม้อแปลงแรงดันไฟฟ้า ควรพิจารณาเครื่องหมายบนขั้วเอาท์พุท ตัวอย่างเช่น รีเลย์ทิศทางกำลัง มัลติมิเตอร์ แอมมิเตอร์ วัตต์มิเตอร์ และเมตรต่างๆ เชื่อมต่อกับขดลวดผ่านจุดเริ่มต้นของขดลวดปฐมภูมิ (การกำหนด A) เส้นสิ้นสุด (X) จุดเริ่มต้นของขดลวดทุติยภูมิ (a) และ สิ้นสุด (x). สามารถใช้ไขลานเพิ่มเติมที่มีคำนำหน้าพิเศษในการกำหนดได้
อุปกรณ์ยึดและสายดิน
รายการองค์ประกอบเพิ่มเติมและอุปกรณ์การทำงานอาจแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับประเภทและลักษณะของหม้อแปลงไฟฟ้า ตัวอย่างเช่น โครงสร้างน้ำมันที่มีตัวบ่งชี้แรงดันไฟฟ้าหลักสูงถึง 10 kV หรือมากกว่านั้นจะมีอุปกรณ์สำหรับการบรรจุ การระบาย และการสุ่มตัวอย่างน้ำมันหล่อลื่นทางเทคนิค สำหรับน้ำมัน ถังยังมีหัวฉีดและตัวควบคุมที่ควบคุมการจ่ายของเหลวที่ราบรื่นไปยังพื้นที่เป้าหมาย ชุดติดตั้งทั่วไปส่วนใหญ่มักประกอบด้วยขายึดที่มีสลักเกลียว หัวจุก ส่วนประกอบรีเลย์ ปะเก็นกระดาษแข็งไฟฟ้า องค์ประกอบหน้าแปลน ฯลฯ สำหรับการต่อสายดินหม้อแปลงไฟฟ้าที่มีแรงดันไฟฟ้าบนขดลวดปฐมภูมิสูงถึง 660 V มีที่หนีบพร้อมสลักเกลียว กระดุม และสกรูขนาด M6 ที่ขันเกลียวด้วยเกลียว หากตัวบ่งชี้แรงดันไฟฟ้าสูงกว่า 660 V อุปกรณ์ต่อสายดินจะต้องมีการเชื่อมต่อฮาร์ดแวร์ในรูปแบบไม่น้อยกว่า M8
หลักการทำงานของ TH
หน้าที่หลักและกระบวนการของการเหนี่ยวนำแม่เหล็กไฟฟ้าดำเนินการโดยคอมเพล็กซ์ที่มีแกนโลหะที่มีชุดแผ่นหม้อแปลง ขดลวดปฐมภูมิและทุติยภูมิ คุณภาพของอุปกรณ์จะขึ้นอยู่กับความถูกต้องของการคำนวณพื้นฐานของแอมพลิจูดและมุมของกระแส การเหนี่ยวนำร่วมกันระหว่างขดลวดหลาย ๆ อันมีหน้าที่ในการเปลี่ยนแปลงในสนามแม่เหล็กไฟฟ้า กระแสสลับในหม้อแปลงแรงดัน 220 V มีการเปลี่ยนแปลงตลอดเวลาโดยผ่านขดลวดเดียว ตามกฎของฟาราเดย์ แรงเคลื่อนไฟฟ้าจะเกิดขึ้นหนึ่งครั้งต่อวินาที ในระบบขดลวดปิด กระแสเริ่มต้นจะไหลผ่านวงจรและใกล้กับแกนโลหะ ยิ่งโหลดบนขดลวดทุติยภูมิของหม้อแปลงต่ำเท่าใด ปัจจัยการแปลงจริงก็จะยิ่งเข้าใกล้ค่าเล็กน้อยมากขึ้นเท่านั้น การทำงานกับการเชื่อมต่อขดลวดทุติยภูมิกับอุปกรณ์วัดจะขึ้นอยู่กับระดับการแปลงเป็นพิเศษ เนื่องจากความผันผวนของโหลดที่น้อยที่สุดจะส่งผลต่อความแม่นยำของการวัดที่ป้อนลงในวงจรเครื่องมือ
ประเภทของหม้อแปลง
วันนี้ TN ประเภทต่อไปนี้เป็นเรื่องธรรมดาที่สุด:
- หม้อแปลงคาสเคด - อุปกรณ์ที่ขดลวดปฐมภูมิแบ่งออกเป็นหลายส่วนต่อเนื่องกัน และขดลวดที่เท่ากันและต่อกันมีหน้าที่ถ่ายโอนพลังงานระหว่างกัน
- กราวด์ VT - การออกแบบเฟสเดียว โดยที่ปลายด้านหนึ่งของขดลวดปฐมภูมิมีการต่อกราวด์อย่างแน่นหนา นอกจากนี้ยังสามารถเป็นหม้อแปลงไฟฟ้าแรงดันสามเฟสที่มีสายดินเป็นกลางจากขดลวดปฐมภูมิ
- Unearthed VT - อุปกรณ์ที่มีฉนวนหุ้มด้วยขดลวดทั้งตัวพร้อมข้อต่อ
- สองขดลวด VT - หม้อแปลงที่มีขดลวดทุติยภูมิหนึ่งเส้น
- VTs สามขดลวดเป็นหม้อแปลงไฟฟ้าที่นอกเหนือไปจากขดลวดปฐมภูมิแล้วยังมีขดลวดหลักและขดลวดทุติยภูมิเพิ่มเติมอีกด้วย
- Capacitive VT - การออกแบบที่โดดเด่นด้วยตัวคั่นตัวเก็บประจุ
คุณสมบัติของ VTs อิเล็กทรอนิกส์
ตามตัวชี้วัดมาตรวิทยา หม้อแปลงชนิดนี้แตกต่างจากอุปกรณ์ไฟฟ้าเพียงเล็กน้อย เนื่องจากทั้งสองกรณีมีการใช้ช่องทางการแปลงแบบดั้งเดิม คุณสมบัติหลักของหม้อแปลงไฟฟ้าอิเล็กทรอนิกส์คือการไม่มีฉนวนไฟฟ้าแรงสูง ซึ่งท้ายที่สุดแล้วจะก่อให้เกิดผลกระทบทางเทคนิคและเศรษฐกิจที่สูงขึ้นจากการทำงานของอุปกรณ์ ในเครือข่ายไฟฟ้าแรงสูงที่มีแรงดันไฟฟ้าหลักของหม้อแปลงแรงดันไฟฟ้าสูงถึง 660 V ตัวแปลงจะเชื่อมต่อกับเครือข่ายกลางด้วยวิธีไฟฟ้า ข้อมูลเกี่ยวกับกระแสที่วัดได้จะถูกส่งด้วยศักยภาพสูง เช่นเดียวกับตัวแปลงอนาล็อกเป็นดิจิตอลที่มีเอาต์พุตแบบออปติคัล อย่างไรก็ตามขนาดและน้ำหนักของโมเดลอิเล็กทรอนิกส์มีขนาดเล็กมาก ทำให้สามารถติดตั้งชุดหม้อแปลงในโครงสร้างพื้นฐานของบัสสายไฟฟ้าแรงสูงได้โดยไม่ต้องต่อฉนวนเพิ่มเติมและฮาร์ดแวร์สำหรับติดตั้ง
ข้อมูลจำเพาะของหม้อแปลง
ค่าทางเทคนิคและการใช้งานหลักคือศักย์ไฟฟ้า สำหรับขดลวดปฐมภูมินั้นสามารถเข้าถึง 100 kV แต่ส่วนใหญ่ใช้กับสถานีอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ที่มีโมดูลการแปลงหลายตัว ตามกฎแล้วขดลวดปฐมภูมิรองรับไม่เกิน 10 kV หม้อแปลงแรงดันไฟฟ้าสำหรับเครือข่ายเฟสเดียวที่มีการทำงานเป็นกลางต่อสายดินที่ 100 V เลย สำหรับขดลวดทุติยภูมิตัวบ่งชี้แรงดันไฟฟ้าปกติจะอยู่ที่ 24-45 V โดยเฉลี่ย อีกครั้ง มีการซ่อมบำรุงอุปกรณ์วัดแสงพลังงานต่ำในวงจรเหล่านี้ ซึ่งไม่ต้องการโหลดพลังงานสูง อย่างไรก็ตาม ขดลวดทุติยภูมิบางครั้งมีศักยภาพสูงกว่า 100 V ในเครือข่ายสามเฟส นอกจากนี้ ในการประเมินคุณสมบัติของหม้อแปลงไฟฟ้า จำเป็นต้องคำนึงถึงระดับความแม่นยำด้วย - ค่าเหล่านี้เป็นค่าตั้งแต่ 0, 1 ถึง 3 ซึ่งกำหนดระดับความเบี่ยงเบนในการแปลงตัวชี้วัดทางไฟฟ้าเป้าหมาย
เอฟเฟกต์เสียงระเบิด
อุปกรณ์แม่เหล็กไฟฟ้ามักจะได้รับอิทธิพลเชิงลบและความเสียหายหลายประเภทที่เกี่ยวข้องกับการละเมิดฉนวน กระบวนการทำลายล้างด้วยขดลวดที่พบมากที่สุดอย่างหนึ่งคือการรบกวนของเฟอร์โรเรโซแนนซ์ มันทำให้เกิดความเสียหายทางกลและความร้อนสูงเกินไปขดลวด สาเหตุหลักของปรากฏการณ์นี้เรียกว่าความไม่เชิงเส้นของการเหนี่ยวนำ ซึ่งเกิดขึ้นในสถานการณ์ที่การตอบสนองของวงจรแม่เหล็กไม่เสถียรต่อสนามแม่เหล็กโดยรอบ เพื่อป้องกันหม้อแปลงแรงดันไฟจากผลกระทบของเฟอร์โรเรโซแนนท์ สามารถใช้มาตรการภายนอกได้ รวมถึงการรวมความจุและตัวต้านทานเพิ่มเติมเข้ากับอุปกรณ์สวิตช์ ในระบบอิเล็กทรอนิกส์ ความเป็นไปได้ของความไม่เชิงเส้นเชิงอุปนัยสามารถลดลงได้ด้วยการเขียนโปรแกรมลำดับการปิดอุปกรณ์
การใช้อุปกรณ์
การทำงานของอุปกรณ์หม้อแปลงที่แปลงแรงดันไฟถูกควบคุมโดยกฎการใช้งานวิศวกรรมไฟฟ้า โดยคำนึงถึงค่าปฏิบัติการที่เหมาะสม ผู้เชี่ยวชาญแนะนำสถานีย่อยในโครงสร้างพื้นฐานด้านอุปทานของโรงงานเป้าหมาย หน้าที่หลักของระบบช่วยให้ให้บริการอาคารและองค์กรที่มีโรงไฟฟ้าทรงพลัง และแรงดันไฟฟ้ารองของหม้อแปลงสูงถึง 100 V ควบคุมโหลดสำหรับผู้บริโภคที่มีความต้องการน้อยกว่า เช่น มิเตอร์และอุปกรณ์มาตรวิทยา ทั้งนี้ขึ้นอยู่กับพารามิเตอร์ทางเทคนิคและโครงสร้าง HP สามารถใช้ได้ในอุตสาหกรรม ในอุตสาหกรรมก่อสร้าง และในครัวเรือน ในแต่ละกรณี หม้อแปลงจะให้การควบคุมกำลังไฟฟ้าโดยการปรับเรตติ้งกำลังไฟฟ้าเข้าเพื่อให้ตรงกับความต้องการพิกัดของไซต์เฉพาะ
สรุป
หม้อแปลงไฟฟ้าให้ค่อนข้างเก่าแต่เป็นที่ต้องการมาจนถึงทุกวันนี้หลักการควบคุมกำลังในวงจรไฟฟ้า ความล้าสมัยของอุปกรณ์นี้เกี่ยวข้องกับทั้งการออกแบบอุปกรณ์และการใช้งาน อย่างไรก็ตาม สิ่งนี้ไม่ได้ป้องกันการใช้หม้อแปลงกระแสและแรงดันไฟสำหรับงานการจัดการพลังงานที่สำคัญในองค์กรขนาดใหญ่ นอกจากนี้ เราไม่สามารถพูดได้ว่าตัวแปลงประเภทนี้ไม่มีการปรับปรุงเลย แม้ว่าหลักการพื้นฐานของการทำงานและแม้แต่การใช้งานทางเทคนิคโดยรวมยังคงเหมือนเดิม วิศวกรเพิ่งทำงานเกี่ยวกับระบบป้องกันและควบคุมอย่างแข็งขัน ด้วยเหตุนี้จึงส่งผลต่อความปลอดภัย ความน่าเชื่อถือ และความแม่นยำของหม้อแปลงไฟฟ้า
