Transformator separacyjny w warsztacie elektronika
Do czego służy transformator separacyjny
Transformator separacyjny stosuje się aby odseparować odbiornik od źródła zasilania.
Separacja powoduje, że odbiornik jest galwanicznie odizolowany od instalacji zasilającej.
Wartość prądu pierwszego zwarcia jest zależna od kilku czynników:
– stanu instalacji;
– długości instalacji;
– napięcia instalacji.
Dla przykładu:
Przy napięciu 230V, transformatorze separacyjnym 800VA i długości instalacji około 5m prąd 1 zwarcia jest mniejszy od 0,5 mA.
Jednak w przypadku rozległych instalacji lub kiedy transformator lub instalacja jest w złym stanie prąd może być dużo większy.
Transformator separacyjny zasadą działania nie różni się od zwykłego transformatora.
Różnice w budowie polegają zwykle na rozdzieleniu uzwojenia i pierwotnego w taki sposób, aby uszkodzenie izolacji przewodów nawojowych, np. na wskutek przegrzania transformatora nie spowodowało zwarcia między stroną pierwotną i wtórną.
Między uzwojeniem pierwotnym i wtórnym może znajdować się uziemiony ekran, który w razie powyższej sytuacji powoduje zadziałanie zabezpieczenia.
Ekran ten powoduje zmniejszenie pojemności międzyuzwojeniowej.
Wnętrze mojego transformatora separacyjnego.
Od lewej strony widać wyłącznik nadprądowy – fabrycznie zamontowany był bezpiecznik, taki jak po prawej stronie.
Ograniczenie prądu zwarciowego
Stan zwarcia dla transformatora jest zjawiskiem z którym wiąże się parametr „napięcie zwarcia”.
Z definicji napięcie zwarcia jest to napięcie przyłożone do zacisków pierwotnych transformatora, przy jednocześnie zwartych zaciskach strony wtórnej powodujący przepływ prądu znamionowego.
W zależności od konstrukcji transformatora wartość ta mieści się w zakresie od kilku do kilkudziesięciu procent.
Im większa moc transformatora, tym większy prąd zwarciowy przy tym samym napięciu zwarcia.
Dla przykładu wyznaczanie napięcia zwarcia transformatora 800VA:
Przy wyłączonym zasilaniu zaciski wtórne zostały zwarte amperomierzem.
Powoli zwiększano napięcie autotransformatorem na zaciskach pierwotnych transformatora badanego.
Woltomierzem mierzono napięcie pierwotne.
Przy prądzie znamionowym odczytano napięcie:
39,2V / 3,5A
Jeśli ktoś nie posiada autotransformatora, wystarczy do tego transformator obniżający napięcie.
Zależność napięcia zwarcia jest liniowa, w związku z tym parametr ten można określić dla wartości mniejszej niż znamionowa (nie ma też znaczenia, czy wymusza się od strony pierwotnej, a zwiera od wtórnej, czy na odwrót)
Przykładowy transformator sep. 800VA posiada napięcie zwarcia :
\(u_{z%}=\frac{U_1}{U_n}*100% = \frac{39,2}{230}*100%=17%\)Uz% – procentowe nap. zwarcia [-]
U1 – zmierzone napięcie zwarcia probierczego [V]
Un – napięcie znamionowe transformatora [V]
Mocno upraszczając obliczenia ograniczenie prądu przez takie trafo wyniesie:
Iz – szacowany prąd zwarcia [A]
I2 – prąd zwarcia probierczego [A]
W sieciach odbiorczych TN prąd zwarcia zwykle osiąga wartości rzędu 200-500A.
Prąd powodujący szybkie zadziałanie wyłącznika nadprądowego zaczyna się od 30A (dla wyłącznika B10).
Podczas zwarcia metalicznego bez transformatora separacyjnego prąd rzędu 200A spowoduje zadziałanie zabezpieczenia B10.
Takie samo zwarcie, jednak z transformatorem separacyjnym który stanowi znaczną impedancję w obwodzie spowoduje przepływ prądu mniejszego niż 20,54 A, czyli znacznie poniżej progu zadziałania członu szybkiego zabezpieczenia instalacyjnego.
W tym miejscu chciałem zwrócić uwagę na zasadność zabezpieczenia na wejściu transformatora, gdyż przy czasie trwania przeciążenia 40s i prądzie 20A (odczytane z charakterystyki zabezpieczenia B10) transformator 800VA najprawdopodobniej uległby termicznemu uszkodzeniu.
Przekładnia napięciowa transformatora separacyjnego
Transformator z przykładu posiada przekładnie napięciową 220/220 V/V, można się domyślać, że ilość zwoi w uzwojeniu pierwotnym i wtórnym jest taka sama, co nie jest jednak prawdą.
W celu kompensacji spadków napięć na impedancji uzwojeń podczas przepływu prądu roboczego uzwojenie wtórne ma kilka uzwojeń więcej. Łatwo to wykryć badając przekładnie napięciową „w dwie strony”.
Czy transformator separacyjny eliminuje ryzyko porażenia prądem elektrycznym?
W obwodzie zasilanym przez transformator separacyjny istnieje realne zagrożenie porażenia prądem.
Należy kontrolować stan izolacji transformatora, sieci, urządzeń odbiorczych, gdyż pogorszenie się ich właściwości izolacyjnych skutkuje zwiększeniem się prądu zwarciowego.
Najgorszym przypadkiem jest zwarcie jednego z przewodów czynnych do ziemi. Prąd pierwszego zwarcia wynikający z impedancji sieci jest za mały, aby spowodować zadziałanie zabezpieczenia nadprądowego.
Doziemienie np. fazy L1 transformatora trójfazowego spowoduje pojawienie się napięcia 400V na fazie L2 i L3 względem ziemi, oraz 230V względem przewodu neutralnego (w sieciach IT przewód N nie jest uziemiany bezpośrednio).
Jakie jest Twoje doświadczenie z transformatorami separacyjnymi?
Podziel się opinią w formularzu poniżej:)
