ŠPECIÁLNE TRANSFORMÁTORY

Transcript

1 ŠPECIÁLNE TRANSFORMÁTORY Špeciálne transformátory neslúžia na rozvod elektrickej energie, ale sú jednoúčelové: 1. Transformátory pre oblúkové pece. Sú jedno- alebo trojfázové. Na sekundárnej strane majú nízke napätie, ale vysoký prúd potrebný na horenie oblúka. Na prívodoch k elektródam sú problémy s reaktančným úbytkom a vírivými prúdmi. Toto sa odstraňuje prestriedaním káblov jednotlivých fáz. 2. Pecové transformátory indukčné, pre 50Hz. Sekundárne vinutie tvorí priamo roztavená vsádzka. Pretože roztavený kov musí byť umiestnený v ohňovzdornom vyložení a musí byť dokonale tepelne izolovaný, sú vzdialenosti medzi primárnym a sekundárnym vinutím značné. Z toho pramení veľký rozptyl transformátora. Preto má zariadenie nízky účinník a pre jeho zlepšenie sa používa nižšia frekvencia f, t.j. zníži sa rozptylová reaktancia X σ. 3. Stredofrekvenčné indukčné pece (2kHz-10kHz). Nemajú feromagnetický obvod a skladajú sa zo vstupnej cievky obklopujúcej nádobu s taveninou. Sekundárnym obvodom je samotná tavenina, ak je nádoba z ohňovzdorného izolačného materiálu. Nádoba môže byť aj z elektricky vodivého materiálu, potom tvorí závit nakrátko. 4. Rozptylové transformátory. Majú úmyselne zväčšený rozptyl a tým aj vnútornú reaktanciu (impedanciu). Používajú sa tam kde sa vyskytujú časté skraty, pri ktorých sa žiada obmedzený skratový prúd. Ich výstupné napätie s rastúcim prúdom rýchlo klesá pôsobením X σ. Príkladom rozptylového transformátora je zvárací transformátor. Rozptyl sa zväčší zasúvaním rozptylového stĺpca do magnetického obvodu alebo odďaľovaním vzdialeností oboch cievok Obr.1 Riadenie zváracieho prúdu

2 1 2 3 Obr.2 Vonkajšia charakteristika pre tri polohy cievky Iným typom použitia rozptylového transformátora je výbojová lampa výbojka. Pracovné napätie výbojky je nižšie ako zapaľovacie napätie. Ak je U zap =U sieť, stačí výbojke predradiť tlmivku, ktorá zrazí U sieť na U prac. Ak je U zap iné než U sieť, možno použiť rozptylový transformátor, pričom rozptyl sa nastaví tak, aby po zapálení kleslo napätie na pracovnú hodnotu. Sklon vonkajšej charakteristiky je miernejší ako pri zváracom transformátore. Obr. 3 Vonkajšia charakteristika tlmivky 5. Transformátory pre odporové zváranie na tupo, bodové, alebo švové majú na výstupnej strane len jeden závit s malým napätím (asi 10 V) a obrovskými prúdmi (100 ka). Na sekundárnej strane preto musia mať minimálny odpor aj reaktanciu a krátke prívody. Zaťaženie je krátkodobé, preto môžu pripustiť veľké zaťažovacie prúdy. 6. Spúšťacie transformátory. Sú určené na spúšťanie veľkých synchrónnych a asynchrónnych motorov, aby sa zmenšili prúdové nárazy pri zábere. Tieto transformátory možno použiť ak ide o ľahký rozbeh alebo rozbeh naprázdno. Obvykle sa znižuje napätie na polovicu. Pretože ide o krátkodobé preťaženie, možno spúšťacie transformátory prúdovo preťažiť a tým dosiahnuť malú typovú veľkosť. 7. Skúšobné transformátory. Slúžia ako zdroje vysokého napätia pre účely napäťových skúšok. Ich výkon závisí od veľkosti potrebného skúšobného napätia a záťažového prúdu. Do 150kV možno vystačiť s jedným transformátorom, pre vyššie skúšobné napätia je ekonomickejšie zostaviť transformátor ako dekádu z viacerých členov.

3 8. Tlmivky a reaktory. Radíme ich k transformátorom vzhľadom k podobnosti ich usporiadania, aj keď v nich nejde o princíp transformácie, lebo majú len jedno vinutie. Tlmivky v zariadeniach s f=50 Hz majú feromagnetický obvod, prerušovaný medzerami neferomagnetickým materiálom, aby magnetizačná charakteristika bola priamková (Obr.4). bez Obr. 4 Magnetizačná charakteristika tlmivky U X = x = tgα I, t.j. reaktancia je konštantná (1) Podľa účelu sa tlmivky delia na predradné, uzemňovacie, spúšťacie, vyrovnávacie, uzlové, zhášacie. Tlmivky bez železného jadra sú reaktory. V rozvodných zariadeniach pôsobí ako reaktancia obmedzujúca skratové prúdy. V reaktoroch sa požaduje, aby ich reaktancia X bola stála i pri skrate, čo je splnené, pretože neobsahuje Fe. 9. Magnetické zosilňovače (transduktory). Sú to statické prístroje podobné transformátorom. Majú pracovné vinutie pripojené na sieť striedavého prúdu a vinutie riadiace, cez ktoré preteká jednosmerný prúd. Pomocou neho sa ovláda výkon striedavej siete. Základným prvkom týchto zariadení sú presytky, t.j. tlmivky, ktorých jadro je predmagnetizované jednosmerným prúdom. skut. Obr. 5 B-H krivka presytky

4 Pokiaľ je feromagnetikum v nenasýtenom stave, vykazuje presytka veľký odpor, takže prúd pracovným vinutím je veľmi malý. Ak sa dostane presytka do oblasti nasýtenia feromagnetika, indukčný odpor klesne a pracovným vinutím prechádza veľký prúd. V minulosti sa presytky používali v zabezpečovacích zariadeniach. 10. Prístrojové transformátory Obr.6 Schéma paralelného transduktora Je súhrný názov pre istiace a meracie transformátory. Meracie transformátory- transformujú prúd alebo napätie, aby sa tie mohli odmerať. Napájajú meracie prístroje a tie potom v určitom prevode merajú a ukazujú hodnotu meranej veličiny (Obr.9). Istiace transformátory- napájajú istiace prístroje, relé a pod. Teória je podobná teórii normálnych transformátorov, výkony sú malé, dôraz sa kladie na dodržiavanie predpísaného prevodového pomeru Merací transformátor prúdu Vstupné vinutie je súčasťou elektrického obvodu v ktorom prúd meriame a je doňho zapojený sériovo. Obr.7 Merací transformátor prúdu Prúdový transformátor nesmie byť nikdy v stave naprázdno. Na svorky k,l je pripojený ampérmeter, prúdová cievka wattmetra, alebo istiace a signalizačné prístroje. Menovitý výstupný prúd je normalizovaný na hodnotu 5A. Tento transformátor pracuje takmer v chode nakrátko, takže predpokladá nepatrné magnetické nasýtenie feromagnetika. Preto tento transformátor nemôže byť na sekundárnej strane rozpojený. Vstupné vinutie by svojím veľkým magnetizačným prúdom, ktorý je vlastne meraný prúd presýtilo magnetický obvod, ktorý by mal značné straty a ohrieval by sa. Na otvorenom výstupnom vinutí by sa objavilo

5 vysoké napätie, na ktoré nie je dimenzovaná izolácia. Tá by sa mohla porušiť a zničiť transformátor. Okrem toho by vysoké napätie mohlo byť nebezpečné pre ostatné prístroje zapojené v rozvode nízkeho napätia. Preto sa do obvodov transformátora prúdu nesmú dávať tavné poistky. Ak sa má vymeniť prístroj, musí sa najprv vyskratovať sekundárna strana Merací transformátor napätia Vstupné vinutie je pripojené na napätie, ktoré sa má merať. Transformátor smie byť prechodne v stave naprázdno, nesmie však byť v stave nakrátko. Preto je na sekundári istený tavnými poistkami. Obr. 8 Merací transformátor napätia. Menovité výstupné napätie je jednotne 100V (v zahraničí 110V). Na rozdiel od meracieho transformátora prúdu môže byť transformátor zapojený do hviezdy alebo trojuholníka. Na sekundárnej strane môže byť zapojená napäťová cievka wattmetra (Obr.9). Obr.9. Zapojenie meracích transformátorov napätia a prúdu