Els transformadors són els dispositius passius electromagnètics que funcionen segons el principi de inducció electromagnètica , que transfereix magnèticament energia elèctrica d’un circuit a un altre. Consta de dues bobines, una és primària i una altra és secundària. Tant el bobinatges (bobines) estan acoblades magnèticament entre si sense cap nucli magnètic i separades elèctricament. El transformador transmet l’energia elèctrica (tensió / corrent) d’un bobinatge a un altre (bobina) mitjançant una inducció mútua. No hi ha canvis de freqüència durant la transformació de l’energia. Els transformadors es classifiquen en dos tipus segons la construcció del nucli, com ara els transformadors de tipus nucli i els transformadors de tipus shell. Basats en la conversió del nivell de tensió i els guanys, són transformadors progressius i transformadors reduïts. Hi ha diferents tipus de transformadors que s’utilitzen als circuits de corrent altern, com ara transformadors de potència, transformador de potencial, transformador trifàsic i autotransformador.
Què és un transformador potencial?
Definició: Potencial transformadors també es coneixen com transformadors de baixa tensió o transformadors de tensió o transformador d’instruments , en què la tensió d’un circuit es redueix a una tensió inferior per mesurar. El dispositiu electromagnètic utilitzat per a la transformació de la tensió més alta del circuit a la tensió inferior s’anomena transformador de potencial. Es pot mesurar la sortida d’un circuit de baixa tensió voltímetres o wattmeters. Aquests són capaços d'augmentar o disminuir els nivells de tensió d'un circuit, sense cap canvi en la seva freqüència i bobinatges. El principi de funcionament, la construcció d’un transformador de potencial, és similar al transformador de potència i al transformador convencional.
Transformador de potencial
Diagrama del circuit del transformador potencial
El transformador de potencial consisteix en bobinatge primari amb més girs i bobinat secundari amb menys nombre de girs. La tensió de corrent altern d’entrada elevada es dóna al bobinatge primari (o es connecta al circuit d’alta tensió per mesurar). La tensió de sortida més baixa es pren a través del bobinatge secundari mitjançant un voltímetre. Els dos bobinatges estan acoblats magnèticament entre si sense cap connexió entre ells.
Construcció d’un transformador de potencial
Diagrama del circuit del transformador potencial
Els transformadors potencials es construeixen amb alta qualitat per funcionar a baixa densitat de flux, baix corrent magnètic i càrrega mínima. En comparació amb un transformador convencional, utilitza grans conductors i un nucli de ferro. Es pot dissenyar en forma de nucli i tipus de carcassa per garantir la màxima precisió. Normalment, es prefereixen transformadors de potencial tipus nucli per transformar l’alta tensió a la baixa.
Utilitza bobinatges coaxials per reduir la reactància de fuita. Com que els transformadors de potencial funcionen a altes tensions, el bobinatge primari d’alta tensió es divideix en petites voltes / bobines per reduir el cost d’aïllament i els danys. El desplaçament de fase entre una tensió d’entrada i una tensió de sortida s’ha de controlar amb cura per mantenir una tensió més baixa variant la càrrega. Bobinatges coberts amb càncer i cinta adhesiva de cotó per reduir el cost d'aïllament.
Per separar les bobines s’utilitzen separadors de fibra dura. S’utilitzen casquilles plenes d’oli per connectar els transformadors de potencial d’alta tensió (superiors a 7 KV) a les línies principals. El bobinat primari d’un transformador de potencial té un gran nombre de voltes mentre que el bobinat secundari té menys voltes. El multímetre o voltímetre s’utilitza per mesurar la tensió de sortida més baixa.
Funcionament del transformador potencial
El transformador de potencial connectat al circuit de potència el voltatge del qual s’ha de mesurar està connectat entre la fase i la terra. Això significa que el bobinat primari d’un transformador de potencial està connectat al circuit d’alta tensió i el bobinat secundari d’un transformador està connectat a un voltímetre. A causa de la inducció mútua, els dos bobinats s’acoblen magnèticament entre si i funcionen segons el principi d’inducció electromagnètica.
La tensió disminuïda es mesura a través del bobinatge secundari respecte al voltatge a través del bobinatge primari mitjançant un multímetre o voltímetre. A causa de l’alta impedància del transformador de potencial, el petit corrent flueix a través del bobinat secundari i funciona de manera similar al transformador ordinari sense càrrega baixa o baixa. Per tant, aquest tipus de transformadors funcionen a un rang de tensió de 50 a 200VA.
Segons el transformador de convenció, la relació de transformació és
V2 = N1 / N2
‘V1’ = tensió del bobinatge primari
‘V2’ = tensió del bobinatge secundari
'N1' = nombre de voltes del bobinatge primari
'N2' = nombre de voltes del bobinatge secundari
L'alt voltatge d'un circuit es pot determinar utilitzant l'equació anterior.
Tipus de transformadors de tensió o de potencial
En funció de la funció d’un transformador de potencial, n’hi ha de dos tipus:
- Mesurament de transformadors de tensió
- Transformadors de tensió de protecció
Estan disponibles en monofàsic o trifàsic i funcionen amb la màxima precisió. S’utilitzen per accionar i controlar dispositius de mesura, relés i altres dispositius. En funció de la construcció, n’hi ha
Transformadors de potencial electromagnètic
Aquests són similars al transformador primari.l on els enrotllaments primaris i secundaris són enrotllats en un nucli magnètic. Funciona amb una tensió superior o inferior a 130KV. El bobinatge primari està connectat a fase i el bobinatge secundari està connectat a terra. S’utilitzen en circuits de mesura, relés i alta tensió.
Transformadors de potencial capacitius
Aquests també es coneixen com a divisors capacitius de potencial o tipus d'acoblament o transformadors de potencial capacitius de tipus casquillo. La sèrie de condensadors estan connectats al bobinatge primari o secundari. Es mesura la tensió de sortida a través del bobinatge secundari. S'utilitza amb finalitats de comunicació amb la companyia elèctrica i és més costós.
transformador-potencial capacitiu
Errors en els transformadors potencials
Al transformador primari, la tensió de sortida del bobinatge secundari és exactament proporcional a la tensió del transformador secundari. En els transformadors de potencial, la tensió cau a causa de la reactància i resistència en primària i secundària i també el factor de potència en secundari provoca un desplaçament de fase errors i errors de tensió.
diagrama fasorial
El diagrama fasorial anterior explica els errors dels transformadors de potencial.
'És': corrent secundari
'Es': emf induïda al bobinatge secundari
'Vs': tensió terminal del bobinatge secundari
'Rs': resistència al bobinatge secundari
'Xs': reactància sinuosa de secundària
‘Ip’: corrent primari
'Ep': emf induït del bobinatge primari
‘Vp’: tensió terminal del bobinatge primari
'Rp': sinuós resistència del bobinatge primari
'Xp': reactància del bobinat primari
'Kt': relació de girs
‘Io’: corrent d’excitació
'Im': corrent magnetitzant d'Io
'Iw': component de pèrdua principal d'Io
‘Φm’: flux magnètic
'Β'- phase angle error
La tensió primària induïda EMF és la resta de caigudes de resistència i reactància (IpXp, IpRp) del voltatge de Vp primari. La tensió cau a causa de la reactància i la resistència del bobinatge primari.
La CEM induïda a la primària es transforma en secundària per una inducció mútua i forma la CEM induïda a la E secundària. El voltatge de sortida a través del bobinatge secundari a causa de la caiguda de la resistència emfatitzada i de la reactància és Vs. La tensió de sortida del secundari s’obté mitjançant la resta de les reactàncies i les caigudes de resistència (IsXs, IsRs) de la CEM induïda a Es secundària.
Prenem el flux principal com a referència. El corrent en Ip primari s’obté a partir de la suma vectorial del corrent d’excitació Io i del corrent secundari invers Is, que es multiplica per 1 / Kt. Vp és la tensió primària aplicada del transformador de potencial.
Ip = (Io + Is) / Kt
Error de relació
Si la proporció normal del transformador de potencial es diferencia de la proporció real del transformador de potencial a causa de les caigudes de resistència i reactància, es produeix un error de relació.
Error de tensió
Si hi ha una diferència entre la tensió ideal i la tensió real, es produeix l’error de tensió. El percentatge d'error de tensió és
[(Vp - Kt Vs) / Vp] x 100
Error d'angle de fase
Si hi ha una diferència entre l’angle de fase entre la tensió primària ‘Vp’ i la tensió secundària inversa, es produeix l’error de l’angle de fase.
Causes dels errors
A causa de la impedància interna, la tensió cau a la primària i es transforma proporcionalment a la seva relació de girs i bobinatge secundari. De la mateixa manera, passa el mateix en el bobinatge secundari.
Reducció d'errors
Els errors dels transformadors potencials es poden reduir o evitar millorant la precisió en el disseny, les magnituds de reactància i resistència dels bobinats primaris i secundaris i la mínima magnetització del nucli.
Aplicacions dels transformadors potencials
Les aplicacions són
- S'utilitza en circuits de relé i mesura
- Usos en circuits de comunicació de portadors de línia elèctrica
- S'utilitza en sistemes de protecció elèctricament
- S’utilitza per protegir els alimentadors
- S'utilitza per a la protecció de la impedància al generadors
- S'utilitza en la sincronització de generadors i alimentadors.
- S'utilitza com a transformadors de tensió de protecció
Preguntes freqüents
1). Quin és el transformador potencial?
Els transformadors de potencial també es coneixen com a transformadors reduïts de tensió o transformadors de tensió o transformador d’instruments, en els quals la tensió d’un circuit es redueix a una tensió inferior per mesurar-la.
2). Quins són els tipus de transformador de potencial?
Transformadors de potencial capacitius i transformadors de potencial electromagnètics
3). Quins són els errors dels transformadors potencials?
Errors de relació, errors de tensió, errors d’angle de fase
4). Quin és el propòsit d’un transformador potencial?
Per reduir el voltatge més alt a un voltatge més baix d’un circuit de potència per a la mesura.
5). Quines són les altres formes de transformadors potencials?
Transformador escalonat o Transformador d’instruments
Per tant, el funcionament, la construcció, els errors i les aplicacions dels transformadors potencials es discuteixen més amunt. L’objectiu del transformador de potencial és convertir alta tensió en baixa tensió. Aquí teniu una pregunta: 'Quins avantatges i desavantatges tenen els transformadors potencials?'
