Transformatorul de curent - TRANSFORMATORUL TRIFAZAT - ELEMENT DE RETEA

Transformatorul de curent

Transformatorul de curent este o solutie simpla de masurare izolata galvanic in cazul particular, dar des intalnit, al curentului alternativ pur sinusoidal. La fel cu senzorii de curent magnetici acesta este construit de obicei pe un tor din material feromagnetic (fig. 11A). Transformatorul de curent functioneaza ca orice transformator, curentii din infasurarile primar si secundar fiind legati de relatia:

i _S N_S = i _P N_P (4)

unde    i_P = curentul din primar;
i_S = curentul din secundar;
N_P = numarul de spire din primar;
N_S = numarul de spire din secundar (fig. 11B).

Curentul din primar induce in secundar un curent care este transformat de rezistenta de sarcina R_L intr-o tensiune (fig. 11C). In aplicatiile tipice ale transformatorului de curent secundarul are mai multe spire decat primarul care de obicei are o singura spira. Astfel curentul din secundar are valori substantial mai mici si mai usor de masurat decat cele din primar.

Transformatorul de curent este o solutie simpla de masurare izolata galvanic in cazul curentului alternativ (A). Curentii primar si secundar sunt dati de relatia i_P N_P = i_S N_S (B). Utilizarea corecta presupune o rezistenta de valoare mica pe bornele infasurarii secundare.R_T .

Un transformator de curent ideal nu apare ca o sarcina inductiva, asa cum apare senzorul de curent cu efect Hall, ci ca un rezistor in serie cu infasurarea primara. Valoarea acestui rezistor este data de relatia:

R_P = R_S (N_P / N_S)²

Rezistenta parazita produce in circuitul primar o cadere de tensiune la fel ca o rezistenta reala de aceasi valoare in serie cu primarul.

Comportarea neideala a transformatorului de curent necesita cateva precizari. In masuratorile de curenti la frecvente joase pana la moderate (<10 kHz) conteaza cuplajul mutual si reactanta secundarului. Cuplajul mutual reprezinta gradul in care fluxul generat de primar trece prin secundar si invers. Un transformator eficient are un cuplaj mutual mare. Miezurile toroidale si cele tip E favorizeaza cuplajul mare.

Reactanta secundarului este necesar sa fie, la frecventele de interes, semnificativ mai mare decat rezistenta sa totala (X_LS > 10 R_S) pentru a avea in secundar un curent care sa reflecte cu precizie curentul primar. Reactanta se poate calcula cu formula:

Z_L = 2p f N² A_L / 10⁹

unde    f = frecventa de lucru in Hz:
N = numarul de spire;
A_L = inductanta caracteristica in mH/1000 spire
Z_R = reactanta inductiva in Ohm-i.

Fenomenul de saturatie se poate manifesta si in transformatoarele de curent, dar curentul alternativ necesar saturatiei este semnificativ mai mare decat cel din curent continuu deoarece curentul indus in secundar genereaza un flux magnetic in opozitie cu cel din primar (legea Lenz). Trebuie avut grija sa nu existe componente continui suprapuse peste curentul alternativ fiindca acestea pot satura rapid miezul si distorsiona masuratorile.

TRANSFORMATORUL TRIFAZAT - ELEMENT DE RETEA

Transformatorul este un element component al retelei electrice. Prin intermediul

transformatoarelor electrice se transforma o putere electrica alternativa cu anumiti

parametrii intr-o alta putere electrica alternativa de aceeasi frecventa dar cu parametrii electrici modificati.

Elementele caracteristice sau datele de catalog ale unui transformator sunt:

• Puterea nominala aparenta, S_nT;
• Tensiunile nominale primare . i secundare, U₁ , U₂;
• Raportul de transformare, K₁₂;
• Impedanta de scurtcircuit, Z_sc;
• Tensiunile relative de scurtcircuit, u_sc;
• Curentul de mers in gol, I₀;
• Pierderile in scurtcircuit, ∆p_sc;
• Pierderile la mersul in gol, ∆p₀;
• Numerele caracteristice.

Infasurarea care primeste energia se numeste infasurare primara iar infasurarea care cedeaza (alimenteaza) energia se numeste infasurare secundara.

CLASIFICAREA TRANSFORMATOARELOR

Dupa functia pe care o au in cadrul sistemului electric, se disting urmatoarele categorii de transformatoare:

• Transformatoare de putere;
• Transformatoare auxiliare;
• Transformatoare de separare;
• Autotransformatoare.

CONEXIUNILE TRANSFORMATOARELOR

Conexiunea unui transformator reprezinta schema de conexiuni a infasurarilor

sale si precizarea unghiului de defazaj al fazorului tensiunii secundare de linie fata de fazorul tensiunii primare corespunzatoare. Pentru transformatoarele trifazate de putere se folosesc trei conexiuni de baza: in stea, in triunghi . i in zig-zag.

Conexiunile in stea, triunghi si in zig-zag se reprezinta conventional prin literele

Y, D si Z, pentru infasurarile de inalta tensiune si prin literele y, d si z pentru

infasurarile de joasa tensiune. Cand una din infasurari are nulul accesibil si legat direct la pamant la simbolul respectiv se adauga cifra 0, de exemplu Y₀, sau y₀.

Alegerea grupei de conexiuni a transformatorului se face in functie de conditiile

de functionare ale transformatorului. Astfel pentru transformatoarele din statiile

centralelor electrice infasurarile pe partea centralei se adopta in triunghi iar pe partea retelei in stea. Pentru transformatoarele din statiile de conexiuni se adopta conexiunea stea-stea.

SCHEMELE ECHIVALENTE ALE TRANSFORMATOARELOR

In cadrul studiilor de sistem, un transformator electric poate fi considerat ca si o

cutie neagra, cu o intrare si o iesire. Terminalele de la intrare sunt legate la retea si au un anumit nivel de tensiune, iar iesirea este legata la sarcina electrica cu un alt nivel de tensiune.

Parametrii electrici din schema electrica echivalent . a transformatorului se

numesc constantele transformatorului. Acestea caracterizeaza regimul de functionare al transformatorului. Constantele transformatorului se determina practic din incercarile transformatorului, sau prin masuratori pe transformatoarele existente. In functie de reteaua de secventa ce se construieste, se disting schemele electrice echivalente de secventa ale transformatoarelor si corespunzator constantele de secventa. Acestea sunt constantele de secventa directa/pozitiva, inversa/negativa si homopolara/zero.

Schemele electrice echivalente de secventa directa si inversa sunt identice, iar constantele transformatorului de secventa directa si inversa sunt egale. Schema electrica echivalenta de secventa. homopolara depinde de tipul constructiv al transformatorului, de schema de conexiuni a infasurarilor si de puterea transformatorului. Un transformator trifazat, in regim de incarcare simetrica si echilibrata poate fi reprezentat printr-o schema electrica echivalenta monofazata raportata la tensiunea nominala a infasurarii primare sau secundare. Aceasta reprezentare, pentru schema de secventa directa si inversa poate fi in T, _PI ori , dupa cum este reprezentata in figurile 1.11, -a si b si 1.12.

Rezistenta R_T si reactanta X_T definesc parametrii longitudinali ai transformatorului, iar conductanta G_T si susceptanta inductiva B_T formeaza. parametrii transversali ai transformatorului.

PARAMETRII/CONSTANTELE TRANSFORMATOARELOR CU DOUA

INFASURARI

Parametrii de secventa directa si inversa

Transformatorul fiind un element static (fara elemente in miscare),

Parametrii / constantele lui de secventa direct . sunt egali cu parametrii de secventa inversa.

Schema si constantele unui transformator sunt complet determinate daca se cunosc

urmatoarele marimi:

S_N - puterea aparenta nominala, in VA, KVA sau MVA;

U_N - tensiunile nominale primare, respectiv secundare, in V sau KV;

∆P_scn - pierderile nominale de putere in cupru (sau pierderile in scurtcircuit),

corespunz . tor regimului de scurtcircuit, in W sau KW;

∆P_Fe - pierderile nominale de putere corespunzatoare regimului de mers in gol, in W sau KW; U_sc - tensiunea nominala de scurtcircuit, in %;