Vitambulisho vya transformer katika mfumo wa umeme

I. Msemaji wa Umbo (VT)

Msemaji wa umbo (Potential Transformer, ulimwengu kama PT; Voltage Transformer, ulimwengu kama VT) ni kifaa cha umeme linalotumika kutransform na viwango vya umbo katika mzunguko wa umeme.

1. Sera ya Kufanya Kazi

Msemaji wa umbo huchukua sera ya induki ya umeme na una muundo mfano wa transformer wa kawaida, unajumuisha kuu kubwa, kuu ndogo, na chanzo. Kuu kubwa unachanganyikiwa na mzunguko mkubwa wa umeme unaotathmini na una majengo mengi.

Kuu ndogo, una majengo machache, unachanganyikiwa na vifaa vya kutathmini, relays za usalama, na zao la mzunguko. Katika hali ya kufanya kazi kawaida, upande wa ndogo unahusika kuwa kwenye hali ya circuit wazi. Kulingana na sheria ya induki ya umeme, uwiano wa umbo wa kuu kubwa na kuu ndogo unafanana na uwiano wa majengo (U₁/U₂ = N₁/N₂). Hii inafanya iwe inaweza kutarajihi umbo mkubwa kwa ukurasa wa umbo mdogo (kawaida 100V au 100/√3 V), ikifanya iwe salama na ifai kwa vifaa vya kutathmini na usalama.

Alama yake ya umeme ni ifuatayo:

2. Fungu

• Tathmini ya Umbo: Hutarajihi umbo wa mzunguko mkubwa kwa ukurasa wa umbo mdogo (mfano, 100V au 100/√3 V) kwa matumizi ya voltmeters, energy meters, na vifaa vingine vya kutathmini, kukidhibiti uwasilishaji wa umeme wa mzunguko.
• Usalama wa Relay: Hupeleka ishara ya umbo inayoweza kutumika kwa relays za usalama kwa ajili ya huduma za overvoltage, undervoltage, na fungu zingine. Wakati umbo unabadilika, mfumo wa usalama hujaibu haraka, kutuma amri ya kutoka kwenye mzunguko wa hitilafu na kuhakikisha usalama wa mfumo na vifaa.
• Mtathmini na Malipo ya Umeme: Huchanganya na energy meters kuthibitisha tathmini sahihi ya matumizi ya umeme katika mzunguko mkubwa. Inaumia kama msingi muhimu wa malipo ya utility na malipo ya umeme.

3. Matukio

• Ukadirisha: Msemaji wa umbo wa kiwango cha kutathmini ana daraja ya ukadirisha ya juu (mfano, 0.2, 0.5) ili kutathmini umbo kwa uhakika na mtathmini wa umeme. Msemaji wa VT wa usalama wanapendekeza majibu mara moja na wanaweza kuwa na daraja ya ukadirisha chache (mfano, 3P, 6P).
• Maelezo ya Insulation: Msemaji wa umbo wa kiwango cha juu yanapaswa kukabiliana na viwango vya juu na mara nyingi hutumia insulation ya mafuta, SF₆ gas, au resin nguvu kwa kutoa ufanisi na ustawi. Msemaji wa umbo wa kiwango cha chini mara nyingi ni dry-type, na muundo wa chache na rahisi kutengeneza.
• Upande wa Ndogo Haipaswi Kutolewa Short-Circuit: Short-circuit kwenye upande wa ndogo unaweza kujenga current sana, ambayo inaweza kupaka na kuharibu majengo. Hivyo basi, mzunguko wa ndogo lazima uwe na protection ya fuses au miniature circuit breakers.

4. Senario za Matumizi

• Matumizi ya Kiwango Cha Juu: Vinapatikana kwenye mzunguko wa transmission lines na substations yenye viwango vya 1 kV na zaidi (mfano, 10 kV, 35 kV, 110 kV systems). Vinatumika kudhibiti busbar au line voltages na kutumia input kwa mfumo wa usalama, kukuhakikisha ufanisi na ustawi wa grid.
• Matumizi ya Kiwango Cha Chini: Vinapatikana kwenye distribution systems yenye viwango vya chini ya 1 kV (mfano, 220V residential circuits, 380V industrial systems). Vinapatikana kwenye low-voltage switchgear kudhibiti consumer-side voltage au kutumia kwa energy meters kwa matumizi ya power measurement.

II. Msemaji wa Current (CT)

Msemaji wa current (CT), pia unatafsiriwa kama current transducer, ni instrument transformer ambaye, kwenye hali ya kufanya kazi kawaida, anaproduce secondary current sana proportional to the primary current, na tofauti ya phase inaingia zero wakati unachanganyikiwa vizuri.

1. Sera ya Kufanya Kazi

Msemaji wa current huchukua sera ya induki ya umeme na una muundo mfano wa transformer wa kawaida, unajumuisha kuu kubwa, kuu ndogo, na chanzo. Kuu kubwa unachanganyikiwa kwa series na mzunguko unaotathmini na una majengo machache (marani tu moja), unaleta currenti ya kuu kubwa.

Kuu ndogo, una majengo mengi, unachanganyikiwa kwa series na vifaa vya kutathmini, relays za usalama, na zao la mzunguko, kunazamia closed loop. Kwenye hali ya kufanya kazi kawaida, upande wa ndogo unahusika kuwa kwenye hali ya short-circuit. Kulingana na induki ya umeme, uwiano wa currenti ya kuu kubwa na kuu ndogo unafanana na mwisho wa majengo (I₁/I₂ = N₂/N₁). Hii inafanya iwe inaweza kutarajihi currents sana kwa ukurasa wa currents mdogo (kawaida 5A au 1A), kukidhibiti tathmini, monitoring, na usalama.

Alama yake ya umeme ni ifuatayo:

Uwiano wa rated current ya kuu kubwa na kuu ndogo wa current transformer unatafsiriwa kama current transformation ratio (Ke). Equation ya current transformation ratio ni:

Note:

• W₁, W₂ ni idadi ya majengo kwa kuu kubwa na kuu ndogo wa transformer, kwa kuzoto;
• I₁ₑ, I₂ₑ ni rated currents kwa kuu kubwa na kuu ndogo, kwa kuzoto;
• I₁, I₂ ni currenti halisi kwa kuu kubwa na kuu ndogo, kwa kuzoto.

2. Fungu

• Tathmini ya Current: Hutarajihi currenti ya kuu kubwa kwa ukurasa wa currenti mdogo (mfano, 5A au 1A), kukidhibiti ammeters, energy meters, na vifaa vingine vya kutathmini load current kwa real time.
• Usalama wa Relay: Hupeleka ishara za current kwa relays za usalama kwa ajili ya overcurrent, differential, na distance protection. Wakati hitilafu kama short circuits au overloads zinatokea, mfumo wa usalama hutuma ishara ya kutoka kwenye mzunguko, kukidhibiti udharau wa vifaa na ustawi wa mfumo.
• Isolation ya Umeme: Hupewa galvanic isolation kati ya mzunguko wa kuu kubwa na mzunguko wa kuu ndogo wa kutathmini, kudhibiti, na usalama. Hii hukidhibiti usalama wa watu na vifaa vya kuu ndogo.

3. Matukio

• Uaminifu: Yanapaswa kukabiliana na stress ya mechanical na thermal wakati wa short-circuit events. CTs zimeundwa na dynamic na thermal stability nzuri ili kuendelea kwa utaratibu wakati wa hitilafu kwa wingi.
• Design ya Multiple Windings: Msemaji wa umeme wa kiwango cha juu mara nyingi huna multiple secondary windings—moja kwa metering (high accuracy, mfano, class 0.5) na nyingine kwa usalama (wide range na fast response, mfano, class 5P au 10P). Msemaji wa umeme wa kiwango cha chini mara nyingi huna single au dual windings kufanya kazi kwa mahitaji ya msingi.
• Upande wa Ndogo Haipaswi Kutolewa Open-Circuited: Open circuit kwenye upande wa ndogo unaweza kujenga umbo sana (hadithi hadi kadhaa kV) kwenye winding, kukidhibiti hatari ya insulation breakdown, udharau wa vifaa, na shock ya umeme. Hivyo basi, mzunguko wa ndogo lazima uwe closed during operation—opening it is strictly prohibited.

4. Senario za Matumizi

• Matumizi ya Kiwango Cha Juu: Vinapatikana kwenye mzunguko wa transmission lines na substations yenye viwango vya 1 kV na zaidi (mfano, 10 kV, 35 kV, 110 kV systems). Vinatumika sana kwenye monitoring na usalama ya vifaa muhimu kama transformers, circuit breakers, na busbars, kukidhibiti ustawi na usalama wa grid.
• Matumizi ya Kiwango Cha Chini: Vinapatikana kwenye distribution systems yenye viwango vya chini ya 1 kV (mfano, industrial workshops, commercial buildings, residential complexes). Vinapatikana kwenye low-voltage switchboards au distribution panels kudhibiti branch circuit, mtathmini wa umeme, au kutumia kwa residual current devices (RCDs) na smart meters kuidhibiti matumizi ya umeme salama na efficient.