שנאי מתח מכשירים
מטרת ועיקרון הפעולה של שנאי המתח
שנאי המתח המדידה משמש להורדת המתח הגבוה המסופק במתקני AC למונים וממסרים להגנה ואוטומציה.
חיבור ישיר למתח גבוה ידרוש מכשירים וממסרים מסורבלים מאוד בשל הצורך ליישם אותם עם בידוד מתח גבוה. ייצור ושימוש בציוד כזה הוא כמעט בלתי אפשרי, במיוחד במתחים של 35 קילו וולט ומעלה.
השימוש בשנאי מתח מאפשר שימוש במכשירי מדידה סטנדרטיים למדידת מתח גבוה, תוך הרחבת גבולות המדידה שלהם; סלילי ממסר המחוברים באמצעות שנאי מתח יכולים לקבל גם גרסאות סטנדרטיות.
בנוסף, שנאי המתח מבודד (מפריד) את מכשירי המדידה והממסרים מהמתח הגבוה, ובכך מבטיח את בטיחות השירות שלהם.
שנאי מתח נמצאים בשימוש נרחב במתקנים חשמליים במתח גבוה, הדיוק תלוי בפעולתם מדידות חשמל ומדידות חשמל, כמו גם האמינות של הגנת ממסר ואוטומציה לשעת חירום.
שנאי המדידה של מתח, על פי עקרון התכנון, אינו שונה מ שנאי אספקת חשמל מטה... הוא מורכב מליבת פלדה המורכבת מלוחות פלדה חשמליים, פיתול ראשוני ופיתול משני אחד או שניים.
באיור. 1a מציג תרשים סכמטי של שנאי מתח עם סלילה משנית אחת. מתח גבוה U1 מופעל על הפיתול הראשוני ומכשיר מדידה מחובר למתח המשני U2. תחילת הפיתולים הראשוניים והמשניים מסומנים באותיות A ו-a, הקצוות ב-X ו-x. ייעודים כאלה מיושמים בדרך כלל על גוף שנאי המתח ליד המסופים של פיתוליו.
היחס בין המתח הנקוב של הראשוני למתח המדורג של המשני נקרא המתח הנקוב. גורם טרנספורמציה שנאי מתח Kn = U1nom / U2nom
אורז. 1. סכימה ודיאגרמת וקטור של שנאי המתח: א - דיאגרמה, ב - דיאגרמת וקטור מתח, ג - דיאגרמת וקטור מתח
כאשר שנאי מתח פועל ללא שגיאות, המתחים הראשוניים והמשניים שלו תואמים בפאזה והיחס בין הערכים שלהם שווה ל-Kn. עם גורם טרנספורמציה Kn = 1 מתח U2= U1 (איור 1, ג).
אגדה: H - מסוף אחד מקורקע; O - חד פאזי; T - תלת פאזי; K - מפל או עם סליל פיצוי; F - s בידוד חיצוני פורצלן; M - שמן; C - יבש (עם בידוד אוויר); E - קיבולי; D הוא מחלק.
המסופים העיקריים המתפתלים (HV) מסומנים A, X עבור חד פאזי ו-A, B, C, N עבור שנאים תלת פאזיים. המסופים הראשיים של הפיתול המשני (LV) מסומנים בהתאמה a, x ו-a, b, c, N, המסופים של הפיתול המשנית הנוספת - ad tech.
בהתחלה הפיתולים הראשוניים והמשניים מחוברים לטרמינלים A, B, C ו- a, b, c בהתאמה. הפיתולים המשניים העיקריים מחוברים בדרך כלל בכוכב (קבוצת חיבור 0), בנוסף - על פי ערכת הדלתא הפתוחה. כפי שאתה יודע, במהלך פעולה רגילה של הרשת, המתח במסופים של הפיתול הנוסף קרוב לאפס (מתח לא מאוזן Unb = 1 - 3 V), ועבור תקלות אדמה הוא שווה פי שלושה מהערך של מתח 3UО עם שלב UО ברצף אפס.
ברשת עם נייטרלי מוארק, הערך המרבי הוא 3U0 שווה למתח הפאזה, עם מתח מתח תלת פאזי מבודד. בהתאם לכך, פיתולים נוספים של מתח נקוב Unom = 100 וולט ו-100/3 וולט מבוצעות.
טלוויזיה במתח מדורג הוא פיתול המתח המדורג הראשי שלה; ערך זה עשוי להיות שונה מדרגת הבידוד. ההנחה היא שהמתח הנומינלי של הפיתול המשני הוא 100, 100/3 ו- 100/3 V. בדרך כלל, שנאי מתח פועלים במצב ללא עומס.
שנאי מתח מכשירים עם שתי פיתולים משניים
שנאי מתח עם שני פיתולים משניים, בנוסף למטרים וממסרים, מיועדים להפעיל התקני איתות תקלות אדמה ברשת עם נייטרלי מבודד או להגנה מפני תקלות אדמה ברשת עם נייטרלי מוארק.
תרשים סכמטי של שנאי מתח עם שתי פיתולים משניים מוצג באיור. 2, א. המסופים של הפיתול השני (הנוסף), המשמשים לאיתות או הגנה במקרה של תקלות אדמה, מסומנים ad ו-xd.
באיור. 2.6 מציג תרשים של הכללת שלושה שנאי מתח כאלה ברשת תלת פאזית. הפיתולים המשניים הראשוניים והמשניים הראשיים מחוברים לכוכבים. הנייטרלי של הפיתול הראשוני מקורקע. ניתן להחיל שלושה שלבים ונייטרליים על מטרים וממסרים מהפיתולים המשניים הראשיים. פיתולים משניים נוספים מחוברים בדלתא פתוחה. מתוך אלה, סכום מתחי הפאזה של כל שלושת הפאזות מוזן למכשירי האיתות או המגן.
בפעולה רגילה של הרשת בה מחובר שנאי המתח, סכום וקטור זה הוא אפס. ניתן לראות זאת מהדיאגרמות הווקטוריות באיור. 2, c, כאשר Ua, Vb ו-Uc הם הוקטורים של מתחי פאזה המופעלים על הפיתולים הראשוניים, ו-Uad, Ubd ו-Ucd - וקטורי מתח של הפיתולים הנוספים הראשוניים והמשניים. מתחים של הפיתולים הנוספים המשניים, חופפים בכיוון עם הווקטורים של הפיתולים הראשוניים המקבילים (זהה באיור 1, ג).
אורז. 2. שנאי מתח עם שני פיתולים משניים. a - דיאגרמה; ב - הכללה במעגל תלת פאזי; c - דיאגרמת וקטור
סכום הוקטורים Uad, Ubd ו-Ucd מתקבל על ידי שילובם על פי סכמת חיבור פיתולים נוספים, בעוד ההנחה היא שהחצים של הווקטורים של המתח הראשוני והמשני כאחד תואמים לתחילת פיתולי השנאי.
המתח המתקבל 3U0 בין סוף פיתול שלב C לתחילת פיתול שלב A בתרשים הוא אפס.
בתנאים בפועל, קיים בדרך כלל מתח חוסר איזון זניח במוצא של דלתא פתוחה, שאינו עולה על 2 עד 3% מהמתח הנקוב. חוסר איזון זה נוצר על ידי אסימטריה קלה הקיימת תמיד של מתחי הפאזה המשנית וסטייה קלה של צורת העקומה שלהם מהסינוסואיד.
המתח המבטיח את הפעולה האמינה של הממסרים המופעלים על מעגל הדלתא הפתוח מופיע רק במקרה של תקלות אדמה בצד הפיתול הראשוני של שנאי המתח. כיוון שתקלות אדמה קשורות למעבר זרם דרך הנייטרלי, המתח המתקבל במוצא הדלתא הפתוחה לפי שיטת הרכיבים הסימטריים נקרא מתח רצף אפס והוא מסומן 3U0. בסימון זה, המספר 3 מציין שהמתח במעגל זה הוא סכום של שלושה שלבים. הייעוד 3U0 מתייחס גם למעגל הפלט הדלתא הפתוח המופעל על ממסר האזעקה או ההגנה (איור 2.6).
אורז. 3. דיאגרמות וקטוריות של המתחים של הפיתולים הנוספים הראשוניים והמשניים עם תקלת אדמה חד פאזית: a - ברשת עם נייטרלי מוארק, b - ברשת עם נייטרלי מבודד.
למתח 3U0 יש את הערך הגבוה ביותר עבור תקלת הארקה חד פאזית.יש לקחת בחשבון שהערך המרבי של המתח 3U0 ברשת עם נייטרלי מבודד גבוה בהרבה מאשר ברשת עם נייטרלי מוארק.
תוכניות מיתוג כלליות של שנאי מתח
התוכנית הפשוטה ביותר באמצעות אחד שנאי מתח חד פאזימוצג באיור. 1, a, משמש בעת הפעלת ארונות מנוע ובנקודות מיתוג 6-10 קילו וולט כדי להפעיל את מד המתח וממסר המתח של מכשיר הרסיבר.
איור 4 מציג את דיאגרמות החיבור לשנאי מתח חד פאזיים מפותלים לאספקת מעגלים משניים תלת פאזיים. קבוצה של שלושה שנאים חד פאזיים כוכבים המוצגים באיור. 4, א, משמש להנעת מכשירי מדידה, מכשירי מדידה ומדדי מתח לניטור בידוד במתקנים חשמליים של 0.5-10 קילו וולט עם רשת נייטרלית מבודדת ובלתי מסועפת, שבה לא נדרש איתות על התרחשות הארקה חד פאזית.
על מנת לזהות "אדמה" על מדי מתח אלו, עליהם להראות את גודל המתחים הראשוניים בין הפאזות לאדמה (ראה תרשים וקטור באיור 3.6). לשם כך, הנייטרלי של פיתולי ה-HV מוארק ומדדי המתח מחוברים למתחי הפאזה המשניים.
מכיוון שבמקרה של תקלות הארקה חד-פאזיות, ניתן להפעיל שנאי מתח לאורך זמן, המתח הנקוב שלהם חייב להתאים למתח הקו הראשון. כתוצאה מכך, במצב רגיל, כאשר פועלים במתח פאזה, ההספק של כל שנאי, ולפיכך של הקבוצה כולה, יורד פעם אחת ב-√3. מכיוון שלמעגל יש אפס פיתולים משניים מקורקעים, נתיכים משניים מותקנים בכל שלושת השלבים .
אורז. 4.דיאגרמות חיבור של שנאים למדידת מתח חד פאזיים עם סלילה משנית אחת: a - מעגל כוכב כוכב עבור מתקנים חשמליים של 0.5 - 10 קילו וולט עם אפס מבודד, b - מעגל דלתא פתוח למתקנים חשמליים 0.38 - 10 קילו וולט, c - זהה עבור מתקנים חשמליים 6 - 35 קילו וולט, ד - הכללת שנאי מתח 6 - 18 קילו וולט לפי ערכת הכוכבים המשולשים להפעלת התקני ARV של מכונות סינכרוניות.
באיור. שנאי 4.6 ושנאי מתח המיועדים להפעלת התקני מדידה, מונים וממסרים המחוברים למתח פאזה מחוברים במעגל דלתא פתוח. סכימה זו מספקת מתח סימטרי בין הקווים Uab, Ubc, U°Ca בעת הפעלת שנאי מתח בכל סוג של דיוק.
פונקציה מעגל דלתא פתוח זה שימוש לא מספק בכוחם של שנאים, מכיוון שההספק של קבוצה כזו של שני שנאים קטן מההספק של קבוצה של שלושה שנאים המחוברים במשולש שלם לא פי 1.5, אלא ב- √3 פעם אחת.
התרשים באיור. 4, b משמש לאספקת מעגלי מתח לא מסועפים של מתקנים חשמליים 0.38 -10 קילו וולט, המאפשר התקנת הארקה של המעגלים המשניים ישירות לשנאי המתח.
במעגלים המשניים של המעגל המוצג באיור. 4, ג, במקום נתיכים, מותקן מפסק כפול קוטבי, כאשר הוא מופעל, המגע של הבלוק סוגר את מעגל האות «הפרעת מתח»... ההארקה של הפיתולים המשניים מתבצעת על המגן ב שלב B, אשר מקורקע בנוסף ישירות לשנאי המתח באמצעות נתיך כשל.המתג מבטיח ניתוק של המעגלים המשניים של שנאי המתח עם הפסקה גלויה. תוכנית זו משמשת במתקנים חשמליים 6 - 35 קילו וולט בעת הזנת מעגלים משניים מסועפים משני או יותר שנאי מתח.
באיור. 4, שנאי מתח g מחוברים בהתאם למעגל הדלתא - כוכב, המספק מתח על הקו המשני U = 173 V, הדרוש להפעלת התקני בקרת עירור אוטומטית (ARV) של גנרטורים ומפצים סינכרוניים. כדי להגביר את האמינות של פעולת ARV, נתיכים במעגלים המשניים אינם מותקנים, מה שמותר PUE עבור מעגלי מתח לא מסועפים.