Konstruktion av Spänningsomvandlare

En spänningstransformator är en nedtrappande transformator som används för att omvandla höga spänningsvärden till fraktionella värden. Mätinstrument som amperometrar, voltmeter och wattmeter är utformade för lågspänningsdrift. Om dessa mätinstrument ansluts direkt till högspänningslinjer för mätning kan de brinna ut eller skadas. Därför används en spänningstransformator för mätändamål.

Spänningstransformatorns primärsvirke är direkt kopplat till den mätbara linjen, och dess sekundära terminaler är kopplade till mätinstrumentet. Spänningstransformatorn omvandlar den höga spänningen i den mätbara linjen till ett fraktionellt värde som är lämpligt för mätinstrumentet.

Konstruktionen av en spänningstransformator är nästan identisk med den av en effekttransformator, men det finns några mindre skillnader:

• Konstruktionen av en spänningstransformator tar hänsyn till faktorer som kostnad, effektivitet och reglering. I kontrast utformas en spänningstransformator med fokus på prestandaparametrar. Specifikt hålls förhållandet mellan spänning och antal varv konstant, och fasförskillnaden mellan ingångs- och utgångssignaler minimeras.

• Effekttransformatorer kan stöta på temperaturhöjningsproblem på grund av överbelastning. Eftersom utmatningen från en spänningstransformator är relativt liten uppstår inte problemet med överhettning i den.

Delar av en spänningstransformator
Följande är de viktigaste komponenterna i en spänningstransformator.

Kärna

Kärnan i en spänningstransformator kan vara antingen av typen kärntyp eller skaltyp. I en kärntypstransformator omger virkarna kärnan. Å andra sidan omger kärnan virkarna i en skaltypstransformator. Skaltypstransformatorer är utformade för lågspänningsdrift, medan kärntypstransformatorer används för högspänningsapplikationer.
Virkningar

Primär- och sekundärvirkningarna i en spänningstransformator är arrangerade koaxiellt. Denna konfiguration antas för att minimera läckagereaktansen.
Notering om läckagereaktans: Inte all flux genererad av primärvirkningen i en transformator är kopplad till sekundärvirkningen. En liten andel av fluxen är associerad endast med en av virkningarna, och detta kallas läckageflux. Läckageflux inducerar självraktans i den virkning den länkar sig till. Raktans, i allmänhet, hänvisar till motståndet som erbjuds av en kretsdel mot förändringar i spänning och ström. Denna självraktans kallas läckagereaktans.
I en lågspänningstransformator placeras isolering intill kärnan för att minska isoleringsrelaterade problem. En enda spole fungerar som primärvirkning i en lågpotentiell transformator. Men i en stor potentiell transformator delas den enskilda spolen in i mindre delar för att reducera isoleringskraven mellan lager.

Isoleringsmaterial

Bombazinband och kambricmaterial används vanligtvis som isolering mellan virkningarna i en spänningstransformator. I lågspänningstransformatorer används sällan komplex isolering. Högspänningstransformatorer använder olja som isoleringsmedium. Transformatorer med en effektklass över 45 kVA använder porcelän som isolerare.

Bushing
En bushing är ett isolerat enhet som möjliggör anslutningen av transformatorn till den externa kretsen. Bushingarna i en transformator är vanligtvis gjorda av porcelän. Transformatorer som använder olja som isoleringsmedium använder oljefyllda bushingar.
En tvåbushing-transformator används i system där den linje den är ansluten till inte har jordpotential. Transformatorer anslutna till jordneutral kräver bara en högspänningsbushing.
Anslutning av spänningstransformator
Primärvirkningen i en spänningstransformator är ansluten till den högspänningsöverföringslinje vars spänning ska mätas. Sekundärvirkningen i transformatorn är ansluten till mätinstrumentet, vilket bestämmer magnituden av spänningen.