Budowa Przekształtnika Napięciowego

Transformator napięcia lub napięciowy jest transformatorem obniżającym, który służy do przekształcania wartości wysokiego napięcia w ułamkowe wartości. Urządzenia pomiarowe, takie jak amperometry, woltomierze i watmierze, są zaprojektowane do pracy przy niskim napięciu. Bezpośrednie podłączenie tych urządzeń do linii wysokiego napięcia do pomiarów może spowodować ich przepalenie lub uszkodzenie. Dlatego do celów pomiarowych używa się transformatora napięciowego.

Obręcz pierwotna transformatora napięciowego jest bezpośrednio połączona z linią mierzoną, a jego końcówki wtórne są podłączone do urządzenia pomiarowego. Transformator napięciowy przekształca wysokie napięcie linii mierzonej w wartość ułamkową odpowiednią dla urządzenia pomiarowego.

Konstrukcja transformatora napięciowego jest niemal identyczna z konstrukcją transformatora mocy, jednak istnieją pewne drobne różnice:

• Konstrukcja transformatora napięciowego uwzględnia czynniki takie jak koszt, wydajność i regulacja. Natomiast transformator napięciowy jest zaprojektowany z uwzględnieniem parametrów wydajności. Szczególnie, stosunek napięcia do liczby zwitków pozostaje stały, a faza między sygnałami wejściowymi i wyjściowymi jest minimalizowana.

• Transformatory mocy mogą napotkać problemy z wzrostem temperatury z powodu przeciążenia. Ponieważ wydajność transformatora napięciowego jest stosunkowo mała, problem przegrzewania nie występuje.

Części transformatora napięciowego
Poniżej przedstawiono kluczowe komponenty transformatora napięciowego.

Serce

Serce transformatora napięciowego może być typu sercowego lub typu obudowy. W transformatorze typu sercowego, zwitki otaczają serce. Z drugiej strony, w transformatorze typu obudowy, serce otacza zwitki. Transformatory typu obudowy są zaprojektowane do operacji przy niskim napięciu, podczas gdy transformatory typu sercowego są używane w aplikacjach wysokiego napięcia.
Zwitki

Zwitki pierwotne i wtórne transformatora napięciowego są ułożone współosiowo. Ta konfiguracja jest stosowana, aby zminimalizować indukcyjność przeciekową.
Uwaga dotycząca indukcyjności przeciekowej: Nie wszystko pole magnetyczne generowane przez zwitek pierwotny transformatora jest sprzężone z zwitkiem wtórnym. Mała część pola magnetycznego jest związana tylko z jednym ze zwitków, i to nazywane jest polem przeciekowym. Pole przeciekowe indukuje samoczynną indukcyjność w zwitku, z którym jest związane. Indukcyjność, ogólnie rzecz biorąc, odnosi się do oporu, jaki element obwodu stawia zmianom napięcia i prądu. Ta samoczynna indukcyjność jest znana jako indukcyjność przeciekowa.
W transformatorze niskiego napięcia izolacja jest umieszczona obok serca, aby ograniczyć problemy związane z izolacją. Jeden cewnik pełni rolę zwitki pierwotnej w transformatorze o niskim potencjale. Jednak w dużym transformatorze napięciowym, pojedynczy cewnik jest dzielony na mniejsze części, aby zmniejszyć wymagania dotyczące izolacji między warstwami.

Izolacja

Taśmy bawełniane i materiał lniany są często używane jako izolacja między zwitkami transformatora napięciowego. W transformatorach niskiego napięcia zazwyczaj nie stosuje się złożonej izolacji. Transformatory wysokiego napięcia używają oleju jako środka izolacyjnego. Transformatory o mocy przekraczającej 45 kVA używają porcelany jako izolatora.

Gniazdo
Gniazdo to urządzenie izolowane, które umożliwia połączenie transformatora z zewnętrznym obwodem. Gniazda transformatora są zwykle wykonane z porcelany. Transformatory, które używają oleju jako środka izolacyjnego, stosują gniazda wypełnione olejem.
Transformator z dwoma gniazdami jest używany w systemach, gdzie linia, do której jest podłączony, nie jest w potencjale ziemi. Transformatory podłączone do neutralnej ziemi wymagają tylko jednego gniazda wysokiego napięcia.
Połączenie transformatora napięciowego
Zwitek pierwotny transformatora napięciowego jest podłączony do linii wysokiego napięcia, której napięcie ma być zmierzone. Zwitek wtórny transformatora jest podłączony do urządzenia pomiarowego, które określa wielkość napięcia.