المحولات الحالية - مبدأ التشغيل والتطبيق

عند العمل مع أنظمة الطاقة ، غالبًا ما يكون من الضروري تحويل كميات كهربائية معينة إلى نظائر مماثلة لها بقيم متغيرة نسبيًا. يتيح لك ذلك محاكاة عمليات معينة في التركيبات الكهربائية وإجراء القياسات بأمان.

يعتمد تشغيل المحول الحالي (CT) على قانون الحث الكهرومغناطيسيتعمل في مجالات كهربائية ومغناطيسية متفاوتة في شكل توافقيات ذات مقادير جيبية متناوبة.

إنه يحول القيمة الأولية لمتجه التيار المتدفق في دائرة الطاقة إلى قيمة ثانوية مخفضة ، مع مراعاة تناسب المعامل ونقل الزاوية الدقيق.

مبدأ تشغيل المحولات الحالية

يوضح الرسم البياني عرض العمليات التي تحدث أثناء تحويل الطاقة الكهربائية داخل المحول.

يتدفق التيار I1 عبر الملف الأولي للطاقة مع عدد الدورات w1 ، متغلبًا على معاوقته Z1.يتشكل تدفق مغناطيسي F1 حول هذا الملف ، والذي يتم التقاطه بواسطة دائرة مغناطيسية تقع بشكل عمودي على اتجاه المتجه I1. يضمن هذا الاتجاه الحد الأدنى من فقدان الطاقة الكهربائية عند تحويلها إلى طاقة مغناطيسية.

من خلال عبور المنعطفات المتعامدة للملف w2 ، يحفز التدفق F1 فيها قوة دافعة كهربائية E2 ، تحت تأثيرها ينشأ تيار I2 في اللف الثانوي ، متغلبًا على مقاومة الملف Z2 وحمل الإخراج المتصل Zn. في هذه الحالة ، يتشكل انخفاض الجهد U2 عند أطراف الدائرة الثانوية.

يتم استدعاء الكمية K1 ، ويتم تحديدها من خلال نسبة المتجهات معامل التحويل I1 / I2 ... يتم تحديد قيمتها أثناء تصميم الأجهزة ويتم قياسها في الهياكل الجاهزة. يتم تقييم الفروق بين مؤشرات النماذج الحقيقية والقيم المحسوبة من خلال الخاصية المترولوجية - فئة الدقة لمحول التيار.

في التشغيل الفعلي ، فإن قيم التيارات في الملفات ليست قيمًا ثابتة. لذلك ، عادة ما يشار إلى معامل التحويل بالقيم الاسمية. على سبيل المثال ، تعبيره 1000/5 يعني أنه مع تيار تشغيل أولي يبلغ 1 كيلو أمبير ، ستعمل أحمال 5 أمبير في المنعطفات الثانوية. تُستخدم هذه القيم لحساب الأداء طويل المدى لهذا المحول الحالي.

يقلل التدفق المغناطيسي F2 من التيار الثانوي I2 من قيمة التدفق F1 في الدائرة المغناطيسية. في هذه الحالة ، يتم تحديد التدفق من المحول الذي تم إنشاؤه فيه من خلال الجمع الهندسي للمتجهات Ф1 و 2.

العوامل الخطرة أثناء تشغيل المحول الحالي

القدرة على التأثر بإمكانية الجهد العالي في حالة فشل العزل

نظرًا لأن الدائرة المغناطيسية لـ TT مصنوعة من المعدن ، ولديها موصلية جيدة وتربط مغناطيسيًا اللفات المعزولة (الأولية والثانوية) ببعضها البعض ، فهناك خطر متزايد من حدوث صدمة كهربائية للأفراد أو تلف المعدات في حالة كسر طبقة العزل.

لمنع مثل هذه المواقف ، يتم استخدام تأريض أحد المحطات الثانوية للمحول لاستنزاف إمكانات الجهد العالي عبره في حالة وقوع حوادث.

يتم تمييز هذا الطرف دائمًا على غلاف الجهاز ويشار إليه في مخططات التوصيل.

إمكانية التأثر بجهد كهربائي عالي في حالة فشل الدائرة الثانوية

تمت الإشارة إلى استنتاجات الملف الثانوي بـ "I1" و "I2" ، وبالتالي فإن اتجاه التيارات المتدفقة هو قطبي ، ويتزامن في جميع اللفات. عندما يعمل المحول ، يجب أن يكون متصلاً دائمًا بالحمل.

ويفسر ذلك حقيقة أن التيار الذي يمر عبر الملف الأولي له قدرة عالية محتملة (S = UI) ، والتي تتحول إلى دائرة ثانوية ذات خسائر منخفضة ، وعندما تنقطع ، ينخفض ​​المكون الحالي بشكل حاد إلى القيم من التسرب عبر البيئة ، ولكن في نفس الوقت يؤدي الانخفاض بشكل كبير إلى زيادة الضغوط في القسم المكسور.

يمكن أن تصل الإمكانات عند نقاط التلامس المفتوحة للملف الثانوي أثناء مرور التيار في الحلقة الأولية إلى عدة كيلوفولتات ، وهو أمر خطير للغاية.

لذلك ، يجب دائمًا تجميع جميع الدوائر الثانوية للمحولات الحالية بشكل آمن ويجب دائمًا تثبيت دوائر قصيرة التحويل على اللفات أو النوى التي خرجت من الخدمة.

حلول التصميم المستخدمة في دوائر المحولات الحالية

تم تصميم كل محول تيار ، كجهاز كهربائي ، لحل مشاكل معينة أثناء تشغيل التركيبات الكهربائية. تنتج الصناعة تشكيلة كبيرة منها. ومع ذلك ، في بعض الحالات ، عند تحسين الهياكل ، يكون من الأسهل استخدام النماذج الجاهزة بتقنيات مجربة بدلاً من إعادة تصميم وتصنيع نماذج جديدة.

مبدأ إنشاء TT أحادي الدوران (في الدائرة الأولية) أساسي ويظهر في الصورة على اليسار.

هنا ، اللف الأساسي ، المغطى بالعزل ، مصنوع من ناقل خط مستقيم L1-L2 يمر عبر الدائرة المغناطيسية للمحول ، ويتم لف الملف الثانوي مع الدوران حوله ومتصل بالحمل.

يظهر مبدأ إنشاء CT متعدد الأدوار مع قلبين على اليمين. هنا يتم أخذ محولين منفصلين مع داراتهما الثانوية ويتم تمرير عدد معين من لفات الطاقة عبر دوائرهم المغناطيسية. بهذه الطريقة ، لا تزداد الطاقة فحسب ، بل يزداد عدد الدوائر المتصلة بالإخراج.

يمكن تغيير هذه المبادئ الثلاثة بطرق مختلفة. على سبيل المثال ، ينتشر استخدام عدة ملفات متطابقة حول دائرة مغناطيسية واحدة لإنشاء دوائر ثانوية منفصلة ومستقلة تعمل بشكل مستقل. وتسمى هذه النوى. بهذه الطريقة ، يتم توصيل حماية المفاتيح أو الخطوط (المحولات) ذات الأغراض المختلفة بالدوائر الحالية لمحول تيار واحد.

تعمل محولات التيار المدمجة ذات الدائرة المغناطيسية القوية ، المستخدمة في أوضاع الطوارئ للمعدات ، والمحولات المعتادة ، المصممة للقياسات عند معلمات الشبكة الاسمية ، في أجهزة معدات الطاقة.تُستخدم الملفات الملفوفة حول حديد التسليح لتشغيل أجهزة الحماية ، بينما تُستخدم الملفات التقليدية لقياس التيار أو الطاقة / المقاومة.

يطلق عليهم مثل هذا:

• ملفات الحماية المميزة بمؤشر «P» (مرحل) ؛

• القياس المشار إليه بأرقام فئة الدقة المترولوجية TT ، على سبيل المثال «0.5».

توفر اللفات الواقية أثناء التشغيل العادي للمحول الحالي قياس متجه التيار الأساسي بدقة تبلغ 10٪. وبهذه القيمة يطلق عليهم "عشرة بالمائة".

أخطاء القياس

يتيح لك مبدأ تحديد دقة المحول تقييم دائرته المكافئة الموضحة في الصورة. في ذلك ، يتم تقليل جميع قيم الكميات الأولية بشكل مشروط إلى عمل في الحلقات الثانوية.

تصف الدائرة المكافئة جميع العمليات التي تعمل في اللفات ، مع الأخذ في الاعتبار الطاقة المستهلكة في جذب القلب بالتيار الأول.

يوضح الرسم البياني المتجه المبني على أساسه (المثلث SB0) أن I2 الحالي يختلف عن قيم I1 مع قيمة I تجاهنا (مغنطة).

كلما كانت هذه الانحرافات أكبر ، كلما قلت دقة المحول الحالي.لمراعاة أخطاء القياس المقطعي المحوسب ، يتم تقديم المفاهيم التالية:

• يتم التعبير عن الخطأ الحالي النسبي كنسبة مئوية ؛

• الخطأ الزاوي محسوب من طول القوس AB بالراديان.

يتم تحديد القيمة المطلقة لانحراف نواقل التيار الأولي والثانوي بواسطة قطاع التيار المتردد.

يتم تصنيع التصاميم الصناعية الشائعة لمحولات التيار للعمل في فئات الدقة المحددة بخصائص 0.2 ؛ 0.5 ؛ 1.0 ؛ 3 و 10٪.

التطبيق العملي لمحولات التيار

يمكن العثور على عدد متنوع من نماذجها في كل من الأجهزة الإلكترونية الصغيرة الموجودة في علبة صغيرة وفي أجهزة الطاقة التي تشغل أبعادًا كبيرة لعدة أمتار ، وهي مقسمة وفقًا للخصائص التشغيلية.

تصنيف محولات التيار

بالاتفاق ، يتم تقسيمها إلى:

• القياس ، وتحويل التيارات إلى أدوات القياس ؛
• محمية ، متصلة بدوائر الحماية الحالية ؛
• مختبر بدرجة عالية من الدقة ؛
• الوسطاء المستخدمة لإعادة التحويل.

عند تشغيل المرافق ، يتم استخدام TT:

• التثبيت في الهواء الطلق في الهواء الطلق ؛

• للمنشآت المغلقة

• المعدات المدمجة

• من الأعلى - أدخل الكم ؛

• محمول ، مما يسمح لك بأخذ القياسات في أماكن مختلفة.

من خلال قيمة جهد التشغيل لجهاز TT هناك:

• الجهد العالي (أكثر من 1000 فولت) ؛

• لقيم الجهد الاسمي حتى 1 كيلو فولت.

كما يتم تصنيف محولات التيار حسب طريقة مواد العزل وعدد خطوات التحويل وخصائص أخرى.

المهام المنجزة

تستخدم محولات قياس التيار الخارجية لتشغيل الدوائر الكهربائية لقياس الطاقة الكهربائية والقياسات وحماية الخطوط أو محولات الطاقة الذاتية.

توضح الصورة أدناه موقعها لكل مرحلة من مراحل الخط وتركيب الدوائر الثانوية في الصندوق الطرفي للمفاتيح الكهربائية بجهد 110 كيلو فولت لمحول الطاقة التلقائي.

يتم تنفيذ نفس المهام بواسطة المحولات الحالية للمفاتيح الخارجية - 330 كيلو فولت ، ولكن نظرًا لتعقيد معدات الجهد العالي ، فإن لها أبعادًا أكبر بكثير.

في معدات الطاقة ، غالبًا ما يتم استخدام التصميمات المدمجة لمحولات التيار ، والتي يتم وضعها مباشرة على غلاف محطة الطاقة.

لديهم ملفات ثانوية مع أسلاك موضوعة حول جلبة الجهد العالي في مبيت مغلق. يتم توجيه الكابلات من مشابك التصوير المقطعي المحوسب إلى الصناديق الطرفية المرفقة هنا.

غالبًا ما تستخدم محولات التيار عالية الجهد الداخلية زيت محول خاص كعازل. يظهر مثال على هذا التصميم في الصورة للمحولات الحالية لسلسلة TFZM المصممة للعمل عند 35 كيلو فولت.

حتى 10 كيلو فولت ، يتم استخدام مواد عازلة صلبة للعزل بين اللفات في تصنيع الصندوق.

مثال على محول التيار TPL-10 المستخدم في KRUN ، والمفاتيح الكهربائية المغلقة وأنواع أخرى من المفاتيح.

يظهر مثال لتوصيل الدائرة الحالية الثانوية لأحد نوى الحماية REL 511 لقاطع دارة 110 كيلو فولت مع رسم تخطيطي مبسط.

اعطال المحولات الحالية وكيفية ايجادها

يمكن لمحول التيار المتصل بحمل أن يكسر المقاومة الكهربائية لعزل اللفات أو موصليةها تحت تأثير الحرارة الزائدة أو التأثيرات الميكانيكية العرضية أو بسبب سوء التركيب.

في المعدات التشغيلية ، غالبًا ما يكون العزل تالفًا ، مما يؤدي إلى حدوث قصر في الدائرة الكهربائية للملفات (تقليل الطاقة المرسلة) أو حدوث تيارات تسرب من خلال دوائر قصر تم إنشاؤها عشوائيًا.

من أجل تحديد أماكن التثبيت ذي الجودة الرديئة لدائرة الطاقة ، يتم إجراء عمليات تفتيش دورية لدائرة العمل باستخدام أجهزة التصوير الحراري.بناءً عليها ، تتم إزالة عيوب جهات الاتصال المكسورة على الفور ، وتقليل ارتفاع درجة حرارة الجهاز.

يتم التحقق من عدم وجود إغلاق من منعطف إلى منعطف من قبل المتخصصين في مختبرات حماية التتابع والأتمتة:

• أخذ خاصية الجهد الحالي ؛

• شحن المحول من مصدر خارجي ؛

• قياسات المعلمات الرئيسية في مخطط العمل.

كما يقومون بتحليل قيمة معامل التحويل.

في جميع الأعمال ، يتم تقدير النسبة بين ناقلات التيار الأولية والثانوية بالحجم. لا يتم إجراء انحرافات الزاوية الخاصة بهم بسبب نقص أجهزة قياس الطور عالية الدقة التي تستخدم لفحص محولات التيار في مختبرات المترولوجيا.

يتم تعيين اختبارات الجهد العالي لخصائص العزل الكهربائي للمتخصصين في مختبر خدمة العزل.