Phénomène sur lequel repose le fonctionnement d’un transformateur. Qu'est-ce qu'un transformateur : appareil, principe de fonctionnement, circuit et fonction. Pertes d'énergie dans le transformateur

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En électrotechnique, il est souvent nécessaire de mesurer des quantités avec de grandes valeurs. Pour résoudre ce problème, on utilise des transformateurs de courant dont le but et le principe de fonctionnement font possible de réaliser toutes les mesures. A cet effet, il est effectué connexion série l'enroulement primaire de l'appareil dans un circuit à courant alternatif dont la valeur doit être mesurée. L'enroulement secondaire est connecté aux instruments de mesure. Il existe une certaine proportion entre les courants dans les enroulements primaire et secondaire. Tous les transformateurs de ce type sont très précis. Leur conception comprend deux ou plusieurs enroulements secondaires auxquels ils sont connectés dispositifs de protection, instruments de mesure et appareils de mesure.

Qu'est-ce qu'un transformateur de courant ?

Les transformateurs de courant sont des appareils dans lesquels le courant secondaire utilisé pour les mesures est proportionnel à courant primaire, venant de réseau électrique.

L'enroulement primaire est connecté au circuit en série avec le conducteur de courant. L'enroulement secondaire est connecté à n'importe quelle charge sous la forme instruments de mesure Et . Entre les courants des deux enroulements il y a dépendance proportionnelle, correspondant au nombre de tours. Dans les transformateurs haute tension, l'isolation entre les enroulements est réalisée sur la base de la pleine tension de fonctionnement. En règle générale, une extrémité de l'enroulement secondaire est mise à la terre, de sorte que les potentiels de l'enroulement et de la terre seront approximativement les mêmes.

Tous les transformateurs de courant sont conçus pour remplir deux fonctions principales : la mesure et la protection. Certains appareils peuvent combiner les deux fonctions.

• Les transformateurs de mesure transmettent les informations reçues aux instruments de mesure connectés. Ils sont installés dans des circuits haute tension dans lesquels il est impossible de connecter directement des instruments de mesure. Par conséquent, seul l'enroulement secondaire du transformateur est connecté aux compteurs, aux enroulements de courant des wattmètres et autres appareils de mesure. En conséquence, le transformateur convertit CA même des valeurs très élevées, en courant alternatif avec des indicateurs les plus acceptables pour l'utilisation d'instruments de mesure conventionnels. Dans le même temps, l'isolation des instruments de mesure des circuits haute tension est assurée et la sécurité électrique du personnel d'exploitation est augmentée.
• Les transformateurs de protection transmettent principalement les informations de mesure reçues aux dispositifs de commande et de protection. À l'aide de transformateurs de protection, le courant alternatif de n'importe quelle valeur est converti en courant alternatif avec la valeur la plus appropriée, alimentant ainsi les dispositifs de protection des relais. Dans le même temps, les relais accessibles au personnel sont isolés des circuits haute tension.

Objectif des transformateurs

Les transformateurs de courant appartiennent à la catégorie des dispositifs auxiliaires spéciaux utilisés en conjonction avec divers appareils de mesure et relais dans les circuits à courant alternatif. Fonction principale Le but de ces transformateurs est de transformer toute valeur de courant en valeurs les plus pratiques pour effectuer des mesures, alimenter les dispositifs de déconnexion et les enroulements de relais. Grâce à l'isolation des appareils, le personnel d'exploitation est protégé de manière fiable contre les chocs électriques à haute tension.

Les transformateurs de courant sont conçus pour les circuits électriques haute tension où il n'y a aucune possibilité connexion directe instruments de mesure. Leur objectif principal est de transmettre les données reçues sur le courant électrique aux appareils de mesure connectés à l'enroulement secondaire.

Une fonction importante des transformateurs est le contrôle de l'état courant électrique dans le circuit auquel ils sont connectés. Lors de la connexion à un relais de puissance, le contrôles constants réseaux, présence et état de la mise à la terre. Lorsque le courant atteint une valeur d'urgence, la protection est activée, arrêtant tous les équipements utilisés.

Principe de fonctionnement

Le principe de fonctionnement des transformateurs de courant est basé sur. Tension de réseau externe entre dans l’enroulement primaire de puissance avec un certain montant se retourne et le surmonte impédance. Cela conduit à l'apparition d'un flux magnétique autour de la bobine, capté par le circuit magnétique. Ce flux magnétique est situé perpendiculairement à la direction du courant. De ce fait, les pertes de courant électrique pendant le processus de conversion seront minimes.

Lorsque les spires de l'enroulement secondaire, situées perpendiculairement, se croisent, l'activation se produit par flux magnétique force électromotrice. Sous l'influence de la FEM, un courant apparaît qui est forcé de surmonter la résistance totale de la bobine et de la charge de sortie. Parallèlement, une chute de tension est observée à la sortie de l'enroulement secondaire.

Classification des transformateurs de courant

Tous les transformateurs de courant peuvent être classés en fonction de leurs caractéristiques et caractéristiques techniques :

1. Sur rendez-vous. Les appareils peuvent être de mesure, de protection ou intermédiaires. Dernière option utilisé lors de la connexion d’instruments de mesure à circuits de courant protection des relais et autres circuits similaires. De plus, il existe des transformateurs de courant de laboratoire caractérisés par une grande précision et une variété de .
2. Par type d'installation. Il existe des appareils à transformateur pour l'extérieur et installation intérieure, aérien et portable. Certains types d’appareils peuvent être intégrés aux voitures, aux appareils électriques et à d’autres équipements.
3. Selon la conception de l'enroulement primaire. Les appareils sont divisés en monotour ou tige, multitours ou bobine, ainsi qu'en bus, par exemple TSh-0.66.
4. L'installation interne et externe des transformateurs implique des méthodes de passage et de support pour l'installation de ces appareils.
5. L'isolation du transformateur peut être sèche, en utilisant de la bakélite, de la porcelaine et d'autres matériaux. De plus, une isolation papier-huile conventionnelle et pour condensateur est utilisée. Certaines conceptions utilisent un remplissage composé.
6. Selon le nombre d'étapes de transformation, les appareils peuvent être à un ou deux étages, c'est-à-dire en cascade.
7. La tension nominale de fonctionnement des transformateurs peut aller jusqu'à 1 000 V ou supérieure à 1 000 V.

Tous les éléments caractéristiques de la classification sont présents dans le courant et consistent en certains.

Paramètres et caractéristiques

Chaque transformateur de courant a des paramètres individuels et caractéristiques techniques, qui déterminent le champ d'application de ces appareils.

Courant nominal. Permet à l'appareil de fonctionner longtemps sans surchauffe. De tels transformateurs ont une marge de chauffage importante et un fonctionnement normal est possible avec des surcharges allant jusqu'à 20 %.

Tension nominale. Sa valeur devrait fournir travail normal transformateur. C'est cet indicateur qui affecte la qualité de l'isolation entre les enroulements dont l'un est à haute tension et l'autre est mis à la terre.

Taux de transformation. C'est le rapport entre les courants dans les enroulements primaire et secondaire et est déterminé par formule spéciale. Sa valeur réelle différera de la valeur nominale en raison de certaines pertes lors du processus de transformation.

Erreur actuelle. Se produit dans un transformateur sous l'influence d'un courant magnétisant. La valeur absolue du courant primaire et secondaire diffère exactement de cette valeur. Le courant magnétisant entraîne la création d'un flux magnétique dans le noyau. À mesure qu'elle augmente, l'erreur de courant du transformateur augmente également.

. Détermine le fonctionnement normal de l'appareil dans sa classe de précision. Elle est mesurée en Ohms et peut dans certains cas être remplacée par un concept tel que la puissance nominale. La valeur actuelle est strictement normalisée, de sorte que la valeur de puissance du transformateur ne dépend entièrement que de la charge.

Facteur limite nominal. Il représente le multiple du courant primaire par sa valeur nominale. L'erreur de cette multiplicité peut atteindre jusqu'à 10 %. Lors des calculs, la charge elle-même et ses facteurs de puissance doivent être évalués.

Rapport de courant secondaire maximum. Présenté comme le rapport entre le courant secondaire maximum et sa valeur nominale lorsque la charge secondaire effective est nominale. La multiplicité maximale est liée au degré de saturation du circuit magnétique, auquel le courant primaire continue d'augmenter, mais la valeur du courant secondaire ne change pas.

Dysfonctionnements possibles des transformateurs de courant

Un transformateur de courant connecté à une charge connaît parfois des dysfonctionnements et même des situations d'urgence. En règle générale, cela est associé à des violations résistance électrique isolation des enroulements, diminution de leur conductivité sous l'influence températures élevées. Influence négative avoir du hasard influences mécaniques ou une installation de mauvaise qualité.

Pendant le fonctionnement de l'équipement, des dommages à l'isolation se produisent le plus souvent, provoquant des courts-circuits entre spires des enroulements, ce qui réduit considérablement la puissance transmise. Les courants de fuite peuvent résulter de circuits créés de manière aléatoire, pouvant aller jusqu'à court-circuit.

Afin d'éviter les situations d'urgence, des spécialistes vérifient périodiquement l'ensemble du circuit de fonctionnement à l'aide de caméras thermiques. Cela permet d'éliminer rapidement les défauts de contact et de réduire la surchauffe des équipements. Les tests et inspections les plus complexes sont effectués dans des laboratoires spéciaux.

Transformateur représente une statique appareil électromagnétique avec deux (ou plus) enroulements, le plus souvent conçus pour convertir le courant alternatif d'une tension en courant alternatif d'une autre tension. La conversion d'énergie dans un transformateur s'effectue par variable champ magnétique. Les transformateurs sont largement utilisés dans la transmission énergie électrique sur longues distances, sa répartition entre récepteurs, ainsi que dans divers dispositifs de redressement, d'amplification, de signalisation et autres.

Lors du transfert d'énergie électrique d'une centrale électrique vers les consommateurs, l'intensité du courant dans la ligne provoque des pertes d'énergie dans cette ligne et la consommation de métaux non ferreux pour son dispositif. Si, avec la même puissance transmise, la tension augmente, l'intensité du courant diminuera dans la même mesure et, par conséquent, il sera possible d'utiliser des fils de section plus petite. Cela réduira la consommation de métaux non ferreux lors de la construction d'une ligne de transport d'électricité et réduira les pertes d'énergie dans celle-ci.

L'énergie électrique est générée dans les centrales électriques par des générateurs synchrones à une tension de 11 à 20 kV ; dans certains cas, une tension de 30 à 35 kV est utilisée. Bien que ces tensions soient trop élevées pour une utilisation industrielle et domestique directe, elles ne suffisent pas pour un transport économique de l’électricité sur de longues distances. Une augmentation supplémentaire de la tension dans les lignes électriques (jusqu'à 750 kV ou plus) est réalisée par des transformateurs élévateurs.

Les récepteurs d'énergie électrique (lampes à incandescence, moteurs électriques, etc.) utilisent pour des raisons de sécurité une tension plus faible (110-380 V). De plus, la fabrication d'appareils, d'instruments et de machines électriques à haute tension est associée à d'importantes difficultés de conception, car les parties conductrices de courant de ces appareils à haute tension nécessitent une isolation renforcée. Par conséquent, la haute tension à laquelle l’énergie est transmise ne peut pas être directement utilisée pour alimenter les récepteurs et leur est fournie via des transformateurs abaisseurs.

L'énergie électrique CA doit être transformée 3 à 4 fois entre la centrale électrique où elle est produite et le consommateur. DANS réseaux de distribution Les transformateurs abaisseurs sont chargés de manière non simultanée et pas à pleine capacité. Par conséquent, la puissance totale des transformateurs utilisés pour le transport et la distribution d’électricité est 7 à 8 fois supérieure à la puissance des générateurs installés dans les centrales électriques.

La conversion de l'énergie dans un transformateur s'effectue par un champ magnétique alternatif utilisant un noyau magnétique.

Les tensions des enroulements primaire et secondaire ne sont généralement pas les mêmes. Si la tension primaire est inférieure à la tension secondaire, le transformateur est appelé élévateur, si elle est supérieure au secondaire, il est appelé abaisseur. Tout transformateur peut être utilisé à la fois comme transformateur élévateur et abaisseur. Les transformateurs élévateurs sont utilisés pour transmettre l'électricité sur de longues distances, et les transformateurs abaisseurs sont utilisés pour la distribuer entre les consommateurs.

Selon le but, il existe différents transformateurs de puissance, transformateurs de tension et de courant

Transformateurs de puissance convertir le courant alternatif d'une tension en courant alternatif d'une autre tension pour alimenter les consommateurs en électricité. Selon le but recherché, ils peuvent augmenter ou diminuer. Dans les réseaux de distribution, on utilise généralement des transformateurs abaisseurs triphasés à deux enroulements, convertissant des tensions de 6 et 10 kV en une tension de 0,4 kV. (Les principaux types de transformateurs sont TMG, TMZ, TMF, TMB, TME, TMGSO, TM, TMZH, TDTN, TRDN, TSZ, TSZN, TSZGL et autres.)

Transformateurs de tension- Ce sont des transformateurs intermédiaires à travers lesquels les instruments de mesure sont allumés à haute tension. Grâce à cela, les instruments de mesure sont isolés du réseau, ce qui permet d'utiliser des instruments standards (avec leur échelle reclassée) et élargit ainsi les limites des tensions mesurées.

Les transformateurs de tension sont utilisés à la fois pour mesurer la tension, la puissance, l'énergie et pour alimenter les circuits d'automatisation, les alarmes et la protection des relais des lignes électriques contre les défauts à la terre.

Dans certains cas, les transformateurs de tension peuvent être utilisés comme transformateurs de puissance abaisseurs de faible puissance ou comme transformateurs de test élévateurs (pour tester l'isolation des appareils électriques).

Présent sur le marché russe les types suivants transformateurs de tension :

3NOL.06, ZNOLP, ZNOLPM, ZNOL.01PMI, 3xZNOL.06, 3xZNOLP, 3xZNOLPM, NOL.08, NOL.11-6.O5, NOL.12 OM3, ZNOL.06-35 (ZNOLE-35), ZNOL 35 , NOL 35, NOL-35 III, NAMIT-10, ZNIOL, ZNIOL-10-1, ZNIOL-10-P, ZNIOL-20, ZNIOL-20-P, ZNIOL-35, ZNIOL-35-P, ZNIOL-35 -1, NIOL -20, NIOL-35, NOL-SESH -10, NOL-SESH -10-1, NOL-SESH-6, NOL-SESH-6-1, NOL-SESH-20, NOL-SESH-35 , 3xZNOL-SESH-6, 3xZNOL-SESH -10, NALI-SESH-10, NALI-SESH-6, NTMI 6, NTMI 10, NAMI 6, NAMI 10, NAMI 35, NAMI 110, ZNAMIT-6, ZNAMIT-10 , ZNOMP 35, NOM 6, NOM 10, NOM 35, NKF 110, NKF 150, NKF 220 et autres.

Pour les transformateurs de mesure de tension, l'enroulement primaire est 3000/√3, 6000/√3, 10000/√3, 13800/√3, 18000/√3, 24000/√3, 27000/√3, 35000/√3, 66000. /√3 , 110000/√3, 150000/√3, 220000/√3, 330000/√3, 400000/√3, 500000/√3 et le secondaire 100/√3 ou 110/√3.

Transformateur de courant est un dispositif auxiliaire dans lequel le courant secondaire est pratiquement proportionnel au courant primaire et est destiné à commuter des instruments de mesure et des relais dans circuits électriques CA.

Fourni avec classe de précision : 0,5 ; 0,5S ; 0,2 ; 0,2S.

Les transformateurs de courant sont utilisés pour convertir un courant de n'importe quelle valeur et tension en un courant pratique pour mesurer avec des instruments standard (5 A), alimenter les enroulements de courant des relais, déconnecter les appareils, ainsi qu'isoler les appareils et leur personnel d'exploitation de la haute tension.

IMPORTANT! Les transformateurs de courant sont disponibles avec les rapports de transformation suivants : 5/5, 10/5, 15/5, 20/5, 30/5, 40/5, 50/5, 75/5, 100/5, 150/5, 200/5, 300/5, 400/5, 500/5, 600/5, 800/5, 1000/5, 1500/5, 2000/5, 2500/5, 3000/5, 5000/5, 8000/ 5, 10000/5.
Les transformateurs de courant sur le marché russe sont représentés par les modèles suivants :

TOP-0.66, TShP-0.66, TOP-0.66-I, TShP-0.66-I, TShL-0.66, TNShL-0.66, TNSh-0.66, TOL-10, TLO-10, TOL-10-I, TOL-10- M, TOL-10-8, TOL-10-IM, TOL-10 III, TSHL-10, TLSH-10, TPL-10-M, TPOL-10, TPOL-10M, TPOL-10 III, TL-10, TL-10-M, TPLC-10, TOLK-6, TOLK-6-1, TOLK-10, TOLK-10-2, TOLK-10-1, TOL-20, TSL-20-I, TPL-20, TPL-35, TOL-35, TOL-35-III-IV, TOL-35 II-7.2, TLC-35, TV, TLC-10, TPL-10S, TLM-10, TSHLP-10, TPK-10, TVLM -10, TVK-10, TVLM-6, TLK-20, TLK-35-1, TLK-35-2, TLK-35-3, TOL-SESH 10, TOL-SESH-20, TOL-SESH-35, TSHL-SESH 0,66, transformateurs Ritz, TPL-SESH 10, TZLK(R)-SESH 0,66, TV-SESH-10, TV-SESH-20, TV-SESH-35, TSHL-SESH-10, TSHL-SESH-20 , TZLV-SESH-10 et autres.

Classification des transformateurs de tension

Les transformateurs de tension diffèrent :

A) par le nombre de phases - monophasées et triphasées ;
b) selon le nombre d'enroulements - à deux enroulements, à trois enroulements, à quatre enroulements.
Exemple 0,5/0,5S/10P ;
c) selon la classe de précision, c'est-à-dire selon les valeurs d'erreur tolérées ;
d) par méthode de refroidissement - transformateurs avec refroidissement à l'huile (huile), avec naturel refroidi par air(sec et avec isolation coulée) ;
e) par type d'installation - pour installation intérieure, pour installation extérieure et pour installation complète appareils de distribution(KRU).

Pour des tensions allant jusqu'à 6-10 kV, les transformateurs de tension sont fabriqués à sec, c'est-à-dire avec refroidissement naturel par air. Pour les tensions supérieures à 6-10 kV, des transformateurs de tension à huile sont utilisés.

Les transformateurs d'intérieur sont conçus pour fonctionner à des températures ambiantes de -40 à + 45°C avec une humidité relative jusqu'à 80 %.

DANS transformateurs monophasés pour des tensions de 6 à 10 kV, l'isolation coulée est principalement utilisée. Les transformateurs à isolation coulée sont entièrement ou partiellement (un enroulement) remplis d'une masse isolante (résine époxy). De tels transformateurs, destinés à une installation en intérieur, se distinguent avantageusement des transformateurs à huile : ils ont moins de poids et dimensions hors tout et ne nécessitent pratiquement aucun entretien en fonctionnement.

Transformateurs triphasés à deux enroulements les tensions ont des circuits magnétiques conventionnels à trois tiges et des circuits blindés à trois enroulements - monophasés.
Transformateur triphasé à trois enroulements est un groupe de trois unités unipolaires monophasées dont les enroulements sont connectés selon le circuit approprié. Les transformateurs de tension triphasés à trois enroulements de l'ancienne série (avant 1968-1969) avaient des noyaux magnétiques blindés. Un transformateur triphasé est plus petit en poids et en dimensions qu'un groupe de trois transformateurs monophasés. Lorsque vous utilisez un transformateur triphasé en secours, vous devez disposer d'un autre transformateur à pleine puissance.
Dans les transformateurs immergés dans l’huile, le principal moyen d’isolation et de refroidissement est l’huile de transformateur.

Transformateur d'huile se compose d'un circuit magnétique, de bobinages, d'un réservoir, d'un couvercle avec entrées. Le noyau magnétique est assemblé à partir de tôles d'acier électrique laminées à froid, isolées les unes des autres (pour réduire les pertes dues aux courants de Foucault). Les enroulements sont constitués de fil de cuivre ou d'aluminium. Pour réguler la tension, l'enroulement HT comporte des branches connectées à l'interrupteur. Les transformateurs proposent deux types de commutation de prises : en charge - changeur de prises en charge (régulation en charge) et sans charge, après avoir déconnecté le transformateur du réseau - changeur de prises hors charge (commutation non excitée). La deuxième méthode de régulation de tension est la plus courante car la plus simple.

En plus des transformateurs refroidis à l'huile mentionnés ci-dessus (Transformer TM), les transformateurs sont produits dans une conception étanche (TMG), dans laquelle l'huile ne communique pas avec l'air et, par conséquent, son oxydation et son humidification accélérées sont exclues. Les transformateurs à huile en version hermétique sont entièrement remplis d'huile de transformateur et ne disposent pas de détendeur, et changements de température son volume lors du chauffage et du refroidissement est compensé par les modifications du volume des ondulations des parois du réservoir. Ces transformateurs sont remplis d'huile sous vide, ce qui augmente la résistance électrique de leur isolation.

Transformateur sec, comme celui à huile, est constitué d'un noyau magnétique, d'enroulements HT et BT, enfermés dans un boîtier de protection. Le principal moyen d’isolation et de refroidissement est l’air atmosphérique. Cependant, l’air est un moyen d’isolation et de refroidissement moins parfait que l’huile de transformateur. Par conséquent, dans les transformateurs secs, tous les espaces d'isolation et les conduits de ventilation sont plus grands que dans les transformateurs à huile.

Les transformateurs secs sont fabriqués avec des enroulements avec isolation en verre de classe de résistance thermique B (TSZ), ainsi qu'avec une isolation sur vernis silicone de classe N (TSZK). Pour réduire l'hygroscopique, les enroulements sont imprégnés de vernis spéciaux. L'utilisation de fibre de verre ou d'amiante comme isolant pour les enroulements peut augmenter considérablement température de fonctionnement enroulements et obtenez une installation pratiquement ignifuge. Cette propriété des transformateurs secs permet de les utiliser pour une installation à l'intérieur de locaux secs dans les cas où assurer la sécurité incendie de l'installation est un facteur décisif. Parfois, les transformateurs secs sont remplacés par des transformateurs secs plus coûteux et plus difficiles à fabriquer.

Les transformateurs secs ont des dimensions et un poids légèrement plus grands (transformateur TSZ) et une capacité de surcharge inférieure à ceux à huile, et sont utilisés pour fonctionner dans des espaces clos avec une humidité relative ne dépassant pas 80 %. Les avantages des transformateurs secs incluent leur sécurité incendie (pas d'huile), leur simplicité de conception et leurs coûts d'exploitation relativement faibles.

Classification des transformateurs de courant

Les transformateurs de courant sont classés selon différents critères :

1. Selon leur objectif, les transformateurs de courant peuvent être divisés en mesure (TOL-SESH-10, TLM-10), protection, intermédiaire (pour inclure des instruments de mesure dans les circuits de courant de protection des relais, pour égaliser les courants dans les circuits de protection différentielle, etc.) et laboratoire ( haute précision, ainsi qu'avec de nombreux coefficients de transformation).

2. Selon le type d'installation, on distingue les transformateurs de courant :
a) pour installation extérieure, installé dans des tableaux ouverts (TLK-35-2.1 UHL1) ;
b) pour une installation à l'intérieur ;
c) intégrés aux appareils et machines électriques : interrupteurs, transformateurs, générateurs, etc. ;
d) aérien - placé au-dessus de la traversée (par exemple, sur l'entrée haute tension d'un transformateur de puissance) ;
e) portable (pour les mesures de contrôle et les tests de laboratoire).

3. Selon la conception de l'enroulement primaire, les transformateurs de courant sont divisés :
a) multitours (bobine, enroulement en boucle et enroulement en huit) ;
b) monotour (tige) ;
c) pneus (TSh-0,66).

4. Selon la méthode d'installation, les transformateurs de courant pour installation intérieure et extérieure sont divisés :
a) points de contrôle (TPK-10, TPL-SESH-10) ;
b) prise en charge (TLK-10, TLM-10).

5. En fonction de l'isolation, les transformateurs de courant peuvent être divisés en groupes :
a) avec isolation sèche (porcelaine, bakélite, isolation époxy coulée, etc.) ;
b) avec isolation papier-huile et avec isolation papier-huile pour condensateur ;
c) rempli de composé.

6. Selon le nombre d'étages de transformation, il existe des transformateurs de courant :
a) en une seule étape ;
b) en deux étapes (cascade).

7. Les transformateurs sont classés selon la tension de fonctionnement :
a) sur tension nominale au-dessus de 1 000 V ;
b) pour une tension nominale jusqu'à 1000 V.

Combinaison de différents caractéristiques de classification est inscrit dans la désignation du type de transformateur de courant, composée de parties alphabétiques et numériques.

Les transformateurs de courant sont caractérisés par le courant nominal, la tension, la classe de précision et conception. À une tension de 6 à 10 kV, ils sont constitués d'enroulements de support et de traversée avec un ou deux enroulements secondaires de classe de précision 0,2 ; 0,5 ; 1 et 3. La classe de précision indique l'erreur maximale introduite par le transformateur de courant dans les résultats de mesure. Les transformateurs des classes de précision 0,2, qui ont une erreur minimale, sont utilisés pour les mesures en laboratoire, 0,5 - pour alimenter les compteurs, 1 et 3 - pour alimenter les enroulements de courant des relais et des appareils mesures techniques. Pour fonctionnement en toute sécurité Les enroulements secondaires doivent être mis à la terre et ne doivent pas être en circuit ouvert.
Lors de l'installation d'appareillages avec une tension de 6 à 10 kV, des transformateurs de courant avec isolation en fonte et en porcelaine sont utilisés, et pour des tensions jusqu'à 1000 V - avec isolation en fonte, coton et porcelaine.

Un exemple est le transformateur de courant à 2 enroulements de référence TOL-SESH-10 avec isolation moulée pour une tension nominale de 10 kV, version de conception 11, avec enroulements secondaires :

Pour connecter des circuits de mesure, avec classe de précision 0,5 et charge 10 VA ;
- pour connecter des circuits de protection, avec classe de précision 10P et charge 15 VA ;

Pour un courant primaire nominal de 150 Ampères, un courant secondaire nominal de 5 Ampères, modification climatique « U », catégorie de placement 2 selon GOST 15150-69 lors de la passation d'une commande de production auprès de JSC VolgaEnergoKomplekt :

TOL-SESH-10-11-0.5/10R-10/15-150/5 U2 - avec un courant primaire nominal - 150A, secondaire - 5A.

Le fonctionnement d’un transformateur repose sur le phénomène d’induction mutuelle. Si l'enroulement primaire d'un transformateur est connecté à une source de courant alternatif, un courant alternatif le traversera, ce qui créera un flux magnétique alternatif dans le noyau du transformateur. Ce flux magnétique, pénétrant dans les spires de l'enroulement secondaire, y induira une force électromotrice (FEM). Si l'enroulement secondaire est court-circuité avec un récepteur d'énergie, alors sous l'influence de la CEM induite, un courant commencera à circuler à travers cet enroulement et à travers le récepteur d'énergie.

Simultanément dans enroulement primaire le courant de charge apparaîtra également. Ainsi, l'énergie électrique, en cours de transformation, est transférée de réseau principal au secondaire à la tension pour laquelle le récepteur d'énergie connecté au réseau secondaire est conçu.

Afin d'améliorer la connexion magnétique entre les enroulements primaire et secondaire, ceux-ci sont placés sur un noyau magnétique en acier. Les enroulements sont isolés les uns des autres et du circuit magnétique. L'enroulement à tension plus élevée est appelé enroulement haute tension (HT), et l'enroulement à tension inférieure est appelé enroulement basse tension(NN). Le bobinage connecté au réseau de la source d'énergie électrique est dit primaire ; l'enroulement à partir duquel l'énergie est fournie au récepteur est secondaire.

Généralement, les tensions des enroulements primaire et secondaire ne sont pas les mêmes. Si la tension primaire est inférieure à la tension secondaire, le transformateur est appelé élévateur, si elle est supérieure au secondaire, il est appelé abaisseur. Tout transformateur peut être utilisé à la fois comme transformateur élévateur et abaisseur. Les transformateurs élévateurs sont utilisés pour transmettre l'électricité sur de longues distances, et les transformateurs abaisseurs sont utilisés pour la distribuer entre les consommateurs.

Dans les transformateurs à trois enroulements, trois enroulements isolés les uns des autres sont placés sur le noyau magnétique. Un tel transformateur, alimenté par l'un des enroulements, permet d'obtenir deux tension différente et fournir de l'énergie électrique à deux groupes différents de récepteurs. En plus des enroulements haute et basse tension, le transformateur à trois enroulements possède un enroulement moyenne tension (MT).

Les enroulements du transformateur ont une forme principalement cylindrique, constitués de fils de cuivre ronds isolés pour les faibles courants et de barres de cuivre rectangulaires pour les courants élevés.

L'enroulement basse tension est situé plus près du noyau magnétique, car il est plus facile de s'en isoler que l'enroulement haute tension.

L'enroulement basse tension est isolé de la tige par une couche de matériau isolant. Le même joint isolant est placé entre les enroulements haute et basse tension.

Avec des enroulements cylindriques, il convient de donner la section de la tige du noyau magnétique forme ronde de sorte qu'il ne reste aucun espace non magnétique dans la zone couverte par les enroulements. Plus les entrefers non magnétiques sont petits, plus la longueur des spires de bobinage est petite, et donc la masse de cuivre pour une section donnée de la tige d'acier.

Cependant, il est difficile de produire des tiges rondes. Le noyau magnétique est assemblé à partir de fines tôles d'acier, et pour obtenir une tige de section ronde il faudrait grand nombre des tôles d'acier de différentes largeurs, ce qui nécessiterait la production de nombreuses matrices. Ainsi, dans les transformateurs haute puissance la tige a une section transversale étagée dont le nombre de marches ne dépasse pas 15-17. Le nombre de pas dans la section de la tige est déterminé par le nombre d'angles dans un quart du cercle. La culasse du circuit magnétique, c'est-à-dire la partie qui relie les tiges, a également une section étagée.

Pour meilleur refroidissement dans les noyaux magnétiques, ainsi que dans les enroulements de transformateurs puissants, des conduits de ventilation sont installés dans des plans parallèles et perpendiculaires au plan des tôles d'acier.
Dans les transformateurs de faible puissance, la section transversale du fil est petite et les enroulements sont simplifiés. Les noyaux magnétiques de ces transformateurs ont une section rectangulaire.

Valeurs nominales du transformateur

La puissance utile pour laquelle un transformateur est conçu en fonction des conditions de chauffage, c'est-à-dire la puissance de son enroulement secondaire à pleine charge (nominale), est appelée puissance nominale du transformateur. Cette puissance est exprimée en unités de puissance apparente - voltampères (VA) ou kilovoltampères (kVA). La puissance active d'un transformateur est exprimée en watts ou kilowatts, c'est-à-dire la puissance qui peut être convertie de l'électrique en mécanique, thermique, chimique, lumineuse, etc. Les sections transversales des fils des enroulements et de toutes les parties du transformateur, comme ainsi que tout appareil électrique ou machine électrique, sont déterminés par la composante non active du courant ou puissance active, UN plein courant, circulant à travers le conducteur et, par conséquent, pleine puissance. Toutes les autres valeurs qui caractérisent le fonctionnement d'un transformateur dans les conditions pour lesquelles il est conçu sont également appelées nominales.

Chaque transformateur est équipé d'un blindage en matériau non soumis aux influences atmosphériques. La plaque est fixée sur la cuve du transformateur à un endroit visible et contient ses données nominales, qui sont gravées, gravées, en relief ou d'une autre manière pour assurer la durabilité des panneaux. Les données suivantes sont indiquées sur le panneau du transformateur :

1. Marque du fabricant.
2. Année de fabrication.
3. Numéro de série.
4. Désignation du type.
5. Numéro de la norme à laquelle correspond le transformateur fabriqué.
6. Puissance nominale (kVA). (Pour les trois enroulements, indiquez la puissance de chaque enroulement.)
7. Tensions nominales et tensions de dérivation des enroulements (V ou kV).
8. Courants nominaux de chaque enroulement (A).
9. Nombre de phases.
10. Fréquence actuelle (Hz).
11. Schéma et groupe de connexion des enroulements du transformateur.
12. Tension de court-circuit (%).
13. Type d'installation (interne ou externe).
14. Méthode de refroidissement.
15. Masse totale du transformateur (kg ou t).
16. Masse d'huile (kg ou t).
17. Masse de la partie active (kg ou t).
18. Positions de l'interrupteur indiquées sur son variateur.

Pour un transformateur avec refroidissement artificiel par air, sa puissance est en outre indiquée lorsque le refroidissement est éteint. Le numéro de série du transformateur est également marqué sur la cuve sous le blindage, sur le couvercle à proximité de l'entrée HT de la phase A et à l'extrémité gauche. étagère supérieure poutre de culasse du circuit magnétique. Le symbole du transformateur se compose de parties alphabétiques et numériques. Les lettres signifient ce qui suit :

T - triphasé,
O - monophasé,
M - refroidissement naturel de l'huile,
D - refroidissement de l'huile par soufflage (air artificiel et circulation naturelle d'huile),
C - refroidissement de l'huile avec circulation forcée d'huile à travers un refroidisseur d'eau,
DC - huile avec soufflage et circulation d'huile forcée,
G - transformateur anti-foudre,
H en fin de désignation - transformateur avec régulation de tension en charge,
H en deuxième place - rempli de diélectrique liquide ininflammable,
T en troisième place est un transformateur à trois enroulements.

Le premier numéro après désignation de la lettre transformateur, montre puissance nominale(kVA), le deuxième chiffre est la tension nominale de l'enroulement HT (kV). Ainsi, le type TM 6300/35 désigne un transformateur triphasé à deux enroulements avec refroidissement naturel par huile d'une puissance de 6300 kVA et une tension d'enroulement HT de 35 kV. La lettre A dans la désignation du type de transformateur signifie autotransformateur. Dans la désignation des autotransformateurs à trois enroulements, la lettre A est placée en premier ou en dernier. Si le circuit de l'autotransformateur est le principal (les enroulements HT et MT forment un autotransformateur, et l'enroulement BT est supplémentaire), la lettre A est placée en premier si le circuit de l'autotransformateur est supplémentaire, la lettre A est placée en dernier ;

Objectif du transformateur. Un transformateur est un dispositif électromagnétique statique qui convertit le courant alternatif d'une tension en courant alternatif d'une autre tension de même fréquence.

Les transformateurs peuvent augmenter considérablement la tension produite par les sources CA installées sur centrales électriques, et réaliser le transport d'électricité sur de longues distances à haute tension (110, 220, 500, 750 et 1150 kV). Grâce à cela, les pertes d'énergie dans les fils sont considérablement réduites et il est possible de réduire considérablement la section transversale des fils des lignes de transport d'électricité.

Dans les endroits où l'électricité est consommée, la haute tension fournie par les lignes électriques à haute tension est à nouveau réduite par les transformateurs à des valeurs relativement faibles (127, 220, 380 et 660 V) auxquelles les consommateurs électriques installés dans les usines, usines, dépôts et les immeubles résidentiels fonctionnent. Un. p.s. Les transformateurs CA sont utilisés pour réduire la tension fournie par le réseau de contacts aux moteurs de traction et aux circuits auxiliaires.

En plus des transformateurs utilisés dans les systèmes de transport et de distribution d'énergie, l'industrie produit des transformateurs : de traction (pour l'alimentation électrique), pour les unités de redressement, des transformateurs de laboratoire avec régulation de tension, pour l'alimentation des équipements radio, etc. Tous ces transformateurs sont appelés transformateurs de puissance.

Les transformateurs sont également utilisés pour connecter des instruments de mesure électriques à des circuits haute tension (on les appelle instruments de mesure), pour le soudage électrique et à d'autres fins. Transe-

Les formateurs sont monophasés et triphasés, à deux et multi-enroulements.

Le principe de fonctionnement du transformateur. L'action du transformateur est basée sur le phénomène induction électromagnétique. Le transformateur le plus simple se compose d'un noyau magnétique en acier 2 (Fig. 212) et de deux enroulements 1 et 3 situés dessus. Les enroulements sont constitués de fil isolé et ne sont pas connectés électriquement. L'énergie électrique est fournie à l'un des enroulements à partir d'une source de courant alternatif. Cet enroulement est appelé primaire. Vers un autre enroulement appelé secondaire, connectez les consommateurs (directement ou via un redresseur).

Lorsqu'un transformateur est connecté à une source de courant alternatif (réseau électrique), un courant alternatif i 1 circule dans les spires de son enroulement primaire, formant un flux magnétique alternatif F. Ce flux traverse le noyau magnétique du transformateur et, pénétrant dans les spires des enroulements primaire et secondaire, induit une alternance e. d.s. e1 et e2. Si un récepteur est connecté à l'enroulement secondaire, alors sous l'influence de e. d.s. Le courant e 2 i 2 traverse son circuit.

La force électromotrice induite dans chaque spire des enroulements primaire et secondaire du transformateur, selon la loi de l'induction électromagnétique, dépend du flux magnétique traversant la spire et de la vitesse de sa variation. Le flux magnétique de chaque transformateur est une certaine valeur qui dépend de la tension et de la fréquence du courant alternatif dans la source à laquelle le transformateur est connecté. Le taux de variation du flux magnétique est également constant ; il est déterminé par la fréquence de variation du courant alternatif. Par conséquent, le même e est induit à chaque tour des enroulements primaire et secondaire. d.s. En conséquence de cela rapport des valeurs efficaces de e. d.s. E 1 et E 2 induits dans les enroulements primaire et secondaire du transformateur seront égaux au rapport du nombre de tours? 1 et ? 2 de ces enroulements, soit

E1 / E2 = ? 1/? 2.

Attitude e. d.s. E dans enroulements haute tension à e. d.s. E nn les enroulements basse tension (ou le rapport du nombre de leurs tours) sont appelés rapport de transformation,

n = E dans / E nn = ? vn /? nn.

Le coefficient de transformation est toujours supérieur à un. Si nous négligeons les chutes de tension dans les enroulements primaire et secondaire du transformateur (dans les transformateurs de moyenne et haute puissance, elles ne dépassent généralement pas 2 à 5 % des valeurs de tension nominale U 1 et U 2), alors nous pouvons supposer que le rapport de la tension U 1 de l'enroulement primaire à la tension U 2 de l'enroulement secondaire est approximativement égal au rapport du nombre de leurs tours, c'est-à-dire

U1 / U2 ? ? 1/? 2

Ainsi, en sélectionnant le rapport requis entre les nombres de tours des enroulements primaire et secondaire, vous pouvez augmenter ou diminuer la tension au niveau du récepteur connecté à l'enroulement secondaire. S'il est nécessaire d'obtenir une tension sur l'enroulement secondaire supérieure à celle fournie au primaire, on utilise alors des transformateurs élévateurs, dans lesquels le nombre de spires dans l'enroulement secondaire est supérieur à celui du primaire.

Dans les transformateurs abaisseurs, au contraire, le nombre de tours de l'enroulement secondaire est inférieur à celui du primaire.

Le transformateur ne peut pas convertir la tension CC. Lorsque son enroulement primaire est connecté à un réseau DC, un flux magnétique constant en amplitude et en direction est créé dans le transformateur, qui ne peut pas induire e. d.s. dans les enroulements primaire et secondaire. Il n’y aura donc aucun transfert d’énergie électrique du primaire au secondaire.

Lorsque l'enroulement primaire d'un transformateur est connecté à un réseau de courant alternatif, un certain courant traverse cet enroulement, appelé courant à vide. Lorsque la charge est allumée, le courant commence à circuler dans l'enroulement secondaire du transformateur et le courant traversant l'enroulement primaire augmente également. Comment plus de charge transformateur, c'est-à-dire puissance électrique et le courant i 2 donné par son enroulement secondaire aux récepteurs qui y sont connectés, plus la puissance électrique et le courant i 1 provenant du réseau vers l'enroulement primaire sont importants.

Etant donné que les pertes de puissance dans un transformateur sont généralement faibles, on peut supposer approximativement que les puissances dans les enroulements primaire et secondaire sont les mêmes. Dans ce cas, on peut supposer que les courants dans les enroulements du transformateur sont approximativement inversement proportionnels aux tensions : I 1 /I 2 ? U 2 /U 1 ou que les courants dans les enroulements du transformateur sont inversement proportionnels au nombre de tours des enroulements primaire et secondaire : I 1 /I 2 ? ? 2/? 1. Cela signifie que dans un transformateur élévateur, le courant dans l'enroulement secondaire est inférieur à celui du primaire (autant de fois que la tension U 2 est supérieure à la tension U 1), et dans un transformateur abaisseur, le courant dans l'enroulement secondaire est plus grande que dans l'enroulement primaire. Par conséquent, dans les transformateurs, les enroulements à haute tension sont constitués de fils plus fins que les enroulements à basse tension.

Le principe de fonctionnement du transformateur repose sur la fameuse loi de l’induction mutuelle. Si vous allumez l'enroulement primaire de celui-ci, alors un courant alternatif commencera à circuler à travers cet enroulement. Ce courant va créer un flux magnétique alternatif dans le noyau. Ce flux magnétique va commencer à pénétrer dans les spires de l'enroulement secondaire du transformateur. Une force électromotrice alternative (force électromotrice) sera induite sur cet enroulement. Si vous connectez (court-circuitez) l'enroulement secondaire à une sorte de récepteur d'énergie électrique (par exemple, pour lampe ordinaire incandescente), puis sous l'influence de la force électromotrice induite, un courant électrique alternatif circulera à travers l'enroulement secondaire jusqu'au récepteur.

Dans le même temps, le courant de charge circulera dans l’enroulement primaire. Cela signifie que l'électricité sera transformée et transmise de l'enroulement secondaire à l'enroulement primaire à la tension pour laquelle la charge est conçue (c'est-à-dire le récepteur d'électricité connecté au réseau secondaire). Le principe de fonctionnement du transformateur repose sur cette simple interaction.

Pour améliorer la transmission du flux magnétique et renforcer le couplage magnétique, l'enroulement du transformateur, tant primaire que secondaire, est placé sur un noyau magnétique en acier spécial. Les enroulements sont isolés à la fois du circuit magnétique et les uns des autres.

Le principe de fonctionnement du transformateur varie en fonction de la tension des enroulements. Si la tension des enroulements secondaire et primaire est la même, alors il y aura égal à un, et alors la signification même du transformateur en tant que convertisseur de tension dans le réseau est perdue. Transformateurs abaisseurs et élévateurs séparés. Si la tension primaire est inférieure à la tension secondaire, alors cela appareil électrique sera appelé un transformateur élévateur. Si le secondaire est inférieur, alors vers le bas. Cependant, le même transformateur peut être utilisé à la fois comme transformateur élévateur et abaisseur. Un transformateur élévateur est utilisé pour transférer l'énergie vers différentes distances, pour le transit et d'autres choses. Les abaisseurs sont principalement utilisés pour redistribuer l'électricité entre les consommateurs. Le calcul est généralement effectué en tenant compte de son utilisation ultérieure comme abaisseur ou élévateur de tension.

Comme mentionné ci-dessus, le principe de fonctionnement du transformateur est assez simple. Cependant, sa conception présente quelques détails intéressants.

Dans les transformateurs à trois enroulements, trois enroulements isolés sont placés sur un noyau magnétique. Un tel transformateur peut recevoir deux différentes tensions et transmettre de l'énergie à deux groupes de récepteurs d'électricité à la fois. Dans ce cas, ils disent qu'en plus des enroulements basse tension, un transformateur à trois enroulements possède également un enroulement moyenne tension.

Les enroulements du transformateur sont de forme cylindrique et sont complètement isolés les uns des autres. Avec un tel enroulement, la section transversale de la tige aura une forme ronde pour réduire les interstices non magnétisés. Moins ces espaces sont petits, plus la masse de cuivre est petite et, par conséquent, la masse et le coût du transformateur.

Les générateurs situés dans les centrales électriques produisent une CEM très puissante. En pratique, une telle tension est rarement nécessaire. Cette tension doit donc être convertie.

Transformateurs

Des appareils appelés transformateurs sont utilisés pour convertir la tension. Les transformateurs peuvent soit augmenter la tension, soit la diminuer. Il existe également des transformateurs stabilisateurs qui n'augmentent ni ne diminuent la tension.

Considérez la conception du transformateur dans la figure suivante.

image

Conception et fonctionnement du transformateur

Le transformateur se compose de deux bobines avec des enroulements de fils. Ces bobines sont placées sur un noyau en acier. Le noyau n'est pas monolithique, mais est assemblé à partir de plaques minces.

L'un des enroulements s'appelle le primaire. Connectez-vous à cet enroulement tension alternative, qui vient du générateur et qui doit être converti. L’autre enroulement est appelé enroulement secondaire. Une charge y est connectée. La charge correspond à tous les appareils et appareils qui consomment de l'énergie.

La figure suivante montre symbole transformateur.

image

Le fonctionnement d’un transformateur repose sur le phénomène d’induction électromagnétique. Lorsqu'un courant alternatif traverse l'enroulement primaire, un flux magnétique alternatif est créé dans le noyau. Et comme le noyau est commun, le flux magnétique induit un courant dans l’autre bobine.

L'enroulement primaire du transformateur a N1 tours, son FEM totale l'induction est égale à e1 = N1*e, où e est la valeur instantanée de la force électromotrice induite dans tous les tours. e est le même pour tous les tours des deux bobines.

L'enroulement secondaire a N2 tours. La FEM e2 = N2*e y est induite.

Ainsi:

Nous négligeons la résistance du bobinage. Par conséquent, les valeurs de la force électromotrice induite et de la tension seront à peu près égales en ampleur :

Lorsque le circuit de l'enroulement secondaire est ouvert, aucun courant n'y circule, donc :

Les valeurs emf instantanées e1, e2 oscillent en une seule phase. Leur rapport peut être remplacé par le rapport des valeurs des fem efficaces : E1 et E2. Et remplaçons le rapport des valeurs de tension instantanées valeurs efficaces tension. On obtient :

E1/E2 ≈U1/U2 ≈N1/N2 = K

K – coefficient de transformation. À K>0 le transformateur augmente la tension lorsque K<0 – le transformateur réduit la tension. Si une charge est connectée aux extrémités de l'enroulement secondaire, un courant alternatif apparaîtra dans le deuxième circuit, ce qui provoquera l'apparition d'un autre flux magnétique dans le noyau.

Ce flux magnétique réduira la modification du flux magnétique du noyau. Pour chargé transformateur, la formule suivante sera valable :

U1/U2 ≈ I2/I1.

Autrement dit, lorsque la tension augmente plusieurs fois, nous réduirons le courant du même montant.