Skiriamasis transformatorius – kam jis naudojamas?

Elektros sistemose transformatoriai atlieka įvairias funkcijas – nuo įtampos keitimo iki elektros įrenginių apsaugos ir atskirų grandinių izoliavimo. Vienas iš specifinių transformatorių tipų yra skiriamasis transformatorius, naudojamas tais atvejais, kai svarbu elektriškai atskirti vieną grandinę nuo kitos. Toks sprendimas gali būti naudojamas pramonėje, remonto dirbtuvėse, laboratorijose, valdymo sistemose ir kitose srityse, kuriose reikalingas galvaninis atskyrimas. Tačiau skiriamasis transformatorius nėra universalus apsaugos įtaisas, tinkantis kiekvienai elektros sistemai. Jo paskirtis ir techniniai parametrai turi būti vertinami pagal konkrečią naudojimo situaciją.

Šiame straipsnyje aptarsime, kas yra skiriamasis transformatorius, kaip jis veikia, kuo skiriasi nuo įprasto transformatoriaus ir kada jo naudojimas gali būti reikalingas.

Kas yra skiriamasis transformatorius?

Skiriamasis transformatorius – tai transformatorius, kurio viena pagrindinių funkcijų yra užtikrinti elektrinį, arba galvaninį, atskyrimą tarp pirminės ir antrinės elektros grandinės. Jo konstrukcijoje pirminė ir antrinė apvijos nėra tiesiogiai elektriškai sujungtos. Energija tarp jų perduodama elektromagnetinės indukcijos būdu. Tai reiškia, kad prie transformatoriaus pirminės pusės prijungtas elektros tinklas ir antrinėje pusėje esanti grandinė yra galvaniškai atskirtos. Ši savybė ir lemia pagrindines skiriamųjų transformatorių panaudojimo sritis.

Kaip veikia skiriamasis transformatorius?

Transformatoriaus veikimo principas pagrįstas elektromagnetine indukcija. Prie pirminės apvijos prijungta kintamoji įtampa sukuria kintantį magnetinį lauką transformatoriaus šerdyje. Šis magnetinis laukas antrinėje apvijoje indukuoja įtampą. Taigi elektros energija perduodama iš vienos grandinės į kitą be tiesioginio elektrinio ryšio tarp apvijų. Svarbu suprasti, kad transformatorius veikia su kintamąja srove. Nuolatinė įtampa įprastam transformatoriui nėra perduodama tokiu pačiu principu.

Ar skiriamasis transformatorius visada keičia įtampą?

Nebūtinai. Tai vienas svarbiausių skirtumų, kurį verta suprasti. Įprastas transformatorius dažnai pirmiausia siejamas su įtampos pakeitimu – pavyzdžiui, iš aukštesnės į žemesnę. Skiriamasis transformatorius gali turėti vienodą pirminės ir antrinės apvijų vijų santykį. Tokiu atveju nominalioji įėjimo ir išėjimo įtampa gali būti tokia pati, pavyzdžiui, 230 V pirminėje ir 230 V antrinėje pusėje. Jo pagrindinė paskirtis tokiu atveju yra ne pakeisti įtampos dydį, o užtikrinti galvaninį grandinių atskyrimą. Tačiau gaminami ir kitokio transformacijos santykio skiriamieji transformatoriai. Todėl renkantis įrenginį reikia vertinti konkretaus modelio techninius parametrus.

Kas yra galvaninis atskyrimas?

Galvaninis atskyrimas reiškia, kad tarp dviejų grandinių nėra tiesioginio elektrai laidaus ryšio, nors energija arba signalas tarp jų gali būti perduodamas kitu būdu. Skiriamajame transformatoriuje energija perduodama per magnetinį lauką. Toks atskyrimas naudojamas įvairiais tikslais – elektros saugai, skirtingų elektros sistemos dalių atskyrimui, tam tikrų trikdžių poveikio mažinimui ar specifinių įrenginių maitinimui. Tačiau galvaninis atskyrimas neturėtų būti suprantamas kaip absoliuti apsauga nuo visų elektros pavojų. Saugus transformatoriaus naudojimas priklauso nuo visos sistemos įrengimo, prijungimo ir konkrečiai taikomų apsaugos priemonių.

Kur naudojami skiriamieji transformatoriai?

Skiriamieji transformatoriai gali būti naudojami labai skirtingose elektros sistemose.

Jie sutinkami:

• elektros ir elektronikos remonto dirbtuvėse;
• bandymų ir laboratorinėje įrangoje;
• pramoninėse elektros sistemose;
• automatikos ir valdymo grandinėse;
• tam tikrai jautriai elektroninei įrangai maitinti;
• techninės priežiūros ir diagnostikos vietose;
• specialios paskirties elektros sistemose.

Konkrečiam panaudojimui gali būti taikomi skirtingi reikalavimai, todėl vien tai, kad transformatorius yra „skiriamasis“, dar nereiškia, kad jis tiks bet kokiai iš šių sričių.

Kodėl skiriamieji transformatoriai naudojami remonto dirbtuvėse?

Viena gerai žinomų skiriamųjų transformatorių panaudojimo sričių – elektros ir elektroninės įrangos diagnostika bei remontas. Kai remontuojamas iš elektros tinklo maitinamas įrenginys, galvaninis atskyrimas tam tikrose darbo situacijose gali būti svarbi pasirinktos elektros saugos ir bandymų schemos dalis. Tačiau čia būtina pabrėžti, kad skiriamasis transformatorius nepaverčia darbo su įtampa savaime saugiu. Antrinėje transformatoriaus grandinėje vis tiek gali būti pavojinga įtampa. Palietus du skirtingo potencialo antrinės grandinės taškus galima patirti elektros smūgį. Todėl transformatorius turi būti naudojamas pagal jo paskirtį ir kartu su kitomis konkrečiam darbui reikalingomis saugos priemonėmis.

Kuo skiriamasis transformatorius skiriasi nuo autotransformatoriaus?

Tai svarbus skirtumas, nes šių dviejų įrenginių nereikėtų painioti. Autotransformatoriuje pirminė ir antrinė pusės turi bendrą apvijos dalį. Dėl tokios konstrukcijos tarp įėjimo ir išėjimo nėra tokio galvaninio atskyrimo, kokį suteikia tinkamai sukonstruotas skiriamasis transformatorius. Skiriamajame transformatoriuje pirminė ir antrinė apvijos elektriškai atskirtos. Todėl jeigu konkrečiam sprendimui reikalingas būtent galvaninis atskyrimas, autotransformatorius negali būti laikomas tiesioginiu skiriamojo transformatoriaus pakaitalu.

Ar skiriamasis transformatorius apsaugo nuo elektros smūgio?

Šį klausimą reikia vertinti atsargiai. Skiriamasis transformatorius gali būti naudojamas kaip tam tikrų apsaugos nuo elektros smūgio sprendimų dalis, nes antrinė grandinė yra galvaniškai atskirta nuo pirminės elektros tinklo pusės. Tačiau tai nereiškia, kad antrinės grandinės laidininkus galima saugiai liesti. Pavojus išlieka, jeigu žmogus vienu metu paliečia du skirtingo potencialo antrinės grandinės taškus. Be to, apsaugos veiksmingumas priklauso nuo to, kaip įrengta ir naudojama visa sistema. Netinkamas antrinės pusės prijungimas gali pakeisti numatytas apsaugines savybes. Todėl skiriamasis transformatorius turi būti parenkamas ir įrengiamas pagal konkrečios sistemos techninius bei saugos reikalavimus.

Ar skiriamasis transformatorius gali sumažinti elektrinius trikdžius?

Galvaninis atskyrimas tam tikrose sistemose gali padėti mažinti kai kurių trikdžių perdavimą tarp elektros grandinių. Tačiau rezultatas priklauso nuo transformatoriaus konstrukcijos ir trikdžių pobūdžio. Specialūs transformatoriai gali turėti papildomus elektrostatinius ekranus ar kitus konstrukcinius sprendimus, skirtus trikdžių perdavimui mažinti. Todėl nereikėtų manyti, kad kiekvienas skiriamasis transformatorius automatiškai pašalins visas elektros tinklo kokybės problemas. Jeigu pagrindinė problema yra harmonikos, viršįtampiai, įtampos svyravimai ar elektros tiekimo nutrūkimai, gali būti reikalingi visai kiti sprendimai.

Kokie svarbiausi skiriamojo transformatoriaus parametrai?

Renkantis transformatorių nepakanka žinoti tik jo paskirtį. Reikia įvertinti ir techninius parametrus.

Svarbiausi iš jų gali būti:

• pirminė įtampa;
• antrinė įtampa;
• vardinė galia, VA arba kVA;
• fazių skaičius;
• transformacijos santykis;
• dažnis;
• izoliacijos charakteristikos;
• apsaugos klasė ir konstrukcija;
• montavimo bei eksploatavimo sąlygos.

Ypač svarbu tinkamai įvertinti galią. Prie transformatoriaus prijungtos apkrovos poreikis neturi viršyti įrenginiui numatytų eksploatavimo parametrų. Jeigu maitinamas įrenginys paleidimo metu pasižymi didele pradine srove, vien jo nominalios galios įvertinimo taip pat gali nepakakti.

Vienfazis ar trifazis skiriamasis transformatorius?

Skiriamieji transformatoriai gali būti vienfaziai arba trifaziai. Vienfaziai sprendimai dažniau naudojami mažesnės galios įrangai, laboratorijose, remonto vietose, valdymo grandinėse ir kitose panašiose sistemose. Trifaziai transformatoriai aktualūs pramonėje ir kituose objektuose, kuriuose reikia galvaniškai atskirti trifazes elektros grandines arba maitinti didesnės galios trifazę įrangą. Pasirinkimas priklauso ne nuo to, kuris variantas „geresnis“, o nuo elektros sistemos, prie kurios transformatorius bus jungiamas, ir jo maitinamos įrangos parametrų.

Kaip pasirinkti tinkamą skiriamojo transformatoriaus galią?

Vienas svarbiausių parametrų renkantis skiriamąjį transformatorių yra jo vardinė galia. Ji paprastai nurodoma voltamperais (VA) arba kilovoltamperais (kVA).

Transformatoriaus galia turi būti parenkama pagal prie jo jungiamos apkrovos poreikius. Tačiau vien sudėti visų įrenginių vardines galias ne visada pakanka. Reikia atsižvelgti ir į apkrovos pobūdį, darbo režimą bei galimas paleidimo sroves.

Pavyzdžiui, elektros varikliai, transformatoriniai maitinimo šaltiniai ar kita tam tikro tipo įranga įjungimo momentu gali pareikalauti didesnės srovės nei nusistovėjusio darbo metu. Jei transformatorius parinktas be reikiamo rezervo, paleidimo metu gali pernelyg sumažėti jo antrinė įtampa, suveikti apsauga arba transformatorius gali būti perkraunamas. Kita vertus, nepagrįstai didelio transformatoriaus pasirinkimas taip pat nėra optimalus. Todėl galia turėtų būti nustatoma pagal realius konkrečios sistemos parametrus.

Ar galima prie vieno skiriamojo transformatoriaus jungti kelis įrenginius?

Techniškai tam tikrose sistemose prie vieno transformatoriaus galima prijungti daugiau nei vieną apkrovą, jeigu tai leidžia transformatoriaus parametrai ir konkrečiam sprendimui taikomi reikalavimai. Tačiau kai skiriamasis transformatorius naudojamas kaip apsaugos priemonė elektriniam atskyrimui užtikrinti, situacija tampa sudėtingesnė. Kelių įrenginių prijungimas gali pakeisti visos apsaugos sistemos veikimo sąlygas, todėl negalima automatiškai manyti, kad bet kokį skaičių prietaisų saugu prijungti prie vienos antrinės grandinės. Dėl to transformatoriaus prijungimo schema turi būti parenkama pagal jo paskirtį ir taikomus elektros saugos reikalavimus.

Kuo skiriamasis transformatorius skiriasi nuo valdymo transformatoriaus?

Šios sąvokos kartais gali būti painiojamos, nes abu įrenginiai konstrukcijos požiūriu yra transformatoriai. Valdymo transformatorius pirmiausia naudojamas tinkamai įtampai valdymo grandinėse gauti. Pavyzdžiui, pramoniniame elektros skyde gali būti reikalinga atskira įtampa kontaktorių, relių ar kitų valdymo komponentų grandinėms. Skiriamojo transformatoriaus pagrindinė akcentuojama funkcija – galvaninis pirminės ir antrinės grandinės atskyrimas. Konkretaus transformatoriaus konstrukcija gali atlikti daugiau nei vieną funkciją, todėl renkantis įrenginį svarbu remtis jo techninėmis charakteristikomis ir gamintojo nurodyta paskirtimi, o ne vien produkto pavadinimu.

Kuo skiriamasis transformatorius skiriasi nuo UPS?

Skiriamasis transformatorius ir UPS atlieka skirtingas funkcijas. Skiriamasis transformatorius pirmiausia naudojamas galvaniniam grandinių atskyrimui. Nutrūkus elektros tiekimui jis pats savaime negali toliau maitinti prijungtos įrangos, nes neturi energijos kaupimo šaltinio. UPS, arba nepertraukiamo maitinimo šaltinis, turi energijos kaupimo sistemą ir gali tam tikrą laiką maitinti prijungtus įrenginius nutrūkus elektros energijos tiekimui. Todėl jeigu pagrindinis tikslas yra apsaugoti įrangą nuo netikėto maitinimo nutrūkimo, reikėtų vertinti ne skiriamąjį transformatorių, o atitinkamą UPS sprendimą.

UPS – kas tai ir kada jis reikalingas?

Ar skiriamasis transformatorius apsaugo nuo viršįtampių?

Skiriamasis transformatorius neturėtų būti laikomas viršįtampių apsaugos įtaiso pakaitalu. Nors jo konstrukcija gali turėti įtakos tam tikrų trikdžių perdavimui tarp pirminės ir antrinės grandinės, tai nereiškia, kad prijungta įranga automatiškai apsaugoma nuo visų impulsinių viršįtampių. Apsaugai nuo viršįtampių elektros sistemose naudojami tam skirti viršįtampių ribotuvai ir kiti pagal konkrečią sistemą parenkami apsaugos sprendimai. Todėl pirmiausia reikia nustatyti, kokią problemą norima išspręsti. Galvaninis atskyrimas, atsarginis maitinimas ir apsauga nuo viršįtampių yra skirtingos funkcijos, kurioms gali būti reikalinga skirtinga įranga.

Į ką atkreipti dėmesį prieš perkant skiriamąjį transformatorių?

Renkantis įrenginį vien užrašo „skiriamasis transformatorius“ nepakanka. Jo parametrai turi atitikti konkrečios elektros sistemos poreikius.

Prieš pasirinkimą verta įvertinti:

• pirminę ir antrinę įtampą;
• vardinę galią;
• vienfazį ar trifazį maitinimą;
• tinklo dažnį;
• apkrovos tipą;
• galimas paleidimo sroves;
• transformatoriaus konstrukciją;
• montavimo būdą;
• eksploatavimo aplinką;
• apsaugos ir izoliacijos charakteristikas;
• konkrečią transformatoriaus paskirtį.

Jeigu įrenginys bus naudojamas specifinėmis sąlygomis, gali būti svarbios ir papildomos techninės charakteristikos. Todėl prieš užsakant transformatorių verta turėti kuo daugiau informacijos apie sistemą, kurioje jis bus naudojamas.

Kodėl svarbios transformatoriaus eksploatavimo sąlygos?

Net tinkamos galios transformatorius gali veikti netinkamai, jeigu neatsižvelgiama į jo aplinkos sąlygas.

Transformatoriaus veikimui gali būti svarbi:

• aplinkos temperatūra;
• ventiliacija;
• drėgmė;
• dulkių kiekis;
• montavimo vieta;
• aušinimo sąlygos;
• mechaninis poveikis.

Eksploatacijos metu transformatorius išskiria šilumą, todėl turi būti užtikrintos konkrečiam modeliui numatytos aušinimo sąlygos. Ypač svarbu neblokuoti ventiliacijos ir nemontuoti įrenginio vietoje, neatitinkančioje jo techniniuose dokumentuose nurodytų sąlygų.

Kokios dažniausios skiriamųjų transformatorių pasirinkimo klaidos?

Viena dažniausių klaidų – transformatorių rinktis tik pagal jo įėjimo ir išėjimo įtampą. Pavyzdžiui, faktas, kad įrenginys turi 230 V įėjimą ir 230 V išėjimą, dar neparodo, ar jis tinkamas konkrečiai apkrovai.

Taip pat pasitaiko kitų klaidų:

• pasirenkama per maža vardinė galia;
• neįvertinamos paleidimo srovės;
• supainiojamas skiriamasis transformatorius ir autotransformatorius;
• neatsižvelgiama į vienfazę ar trifazę sistemą;
• ignoruojamos aplinkos ir aušinimo sąlygos;
• transformatorius laikomas universalia apsauga nuo visų elektros tinklo problemų;
• netinkamai įrengiama antrinė grandinė;
• neatsižvelgiama į konkrečiam naudojimui taikomus saugos reikalavimus.

Ypač pavojinga manyti, kad galvaninis atskyrimas reiškia, jog transformatoriaus antrinėje pusėje nebėra pavojingos įtampos. Tinkamai naudojamas transformatorius gali būti elektros saugos sprendimo dalis, tačiau jis nepanaikina būtinybės laikytis saugaus darbo reikalavimų.

Kada skiriamasis transformatorius iš tiesų reikalingas?

Skiriamasis transformatorius turėtų būti naudojamas ne „dėl visa ko“, o tada, kai konkrečiai elektros sistemai reikalingas galvaninis atskyrimas arba kita funkcija, kurią užtikrina pasirinkto tipo transformatorius.

Jis gali būti aktualus pramoninėse sistemose, elektros ir elektronikos įrangos remonto bei bandymų vietose, valdymo sistemose ir kitose specializuotose srityse.

Tačiau kiekvienu atveju reikia įvertinti:

Kokią problemą norime išspręsti?

Jeigu reikia atsarginio maitinimo, gali būti reikalingas UPS arba generatorius. Jeigu problema yra impulsiniai viršįtampiai – atitinkami viršįtampių apsaugos įtaisai. Jeigu reikalingas galvaninis dviejų grandinių atskyrimas – tuomet gali būti tinkamas skiriamasis transformatorius. Toks požiūris padeda išvengti situacijos, kai perkamas techniškai geras, tačiau konkrečiai problemai netinkamas įrenginys.

Skiriamieji transformatoriai pramonėje

Pramoniniuose objektuose elektros sistemos dažnai yra sudėtingesnės nei gyvenamuosiuose pastatuose. Jose veikia elektros varikliai, automatikos sistemos, valdymo įranga, matavimo prietaisai ir įvairios technologinės sistemos. Tam tikrose jų dalyse gali būti reikalingas elektrinis atskyrimas arba atskiras maitinimo sprendimas. Tokiu atveju svarbu vertinti ne tik patį transformatorių, bet ir visą elektros sistemą: iš kur jis maitinamas, kokia apkrova bus prijungta antrinėje pusėje, kokios apsaugos naudojamos ir kokios eksploatavimo sąlygos numatytos.

Skiriamasis transformatorius yra elektrotechninis įrenginys, kurio viena pagrindinių funkcijų – užtikrinti galvaninį pirminės ir antrinės grandinės atskyrimą. Dėl šios savybės jis naudojamas pramonėje, remonto ir bandymų vietose, valdymo sistemose bei kitose specializuotose elektros sistemose. Tačiau skiriamasis transformatorius nėra universalus UPS, viršįtampių apsaugos ar kitų elektros saugos įtaisų pakaitalas. Norint pasirinkti tinkamą įrenginį, reikia įvertinti jo galią, įtampas, fazių skaičių, apkrovos pobūdį ir naudojimo sąlygas. Svarbiausia pirmiausia nustatyti, kokią funkciją transformatorius turi atlikti konkrečioje sistemoje, ir tik tada rinktis jo techninius parametrus.

Domitės elektros instaliacijos sprendimais ar planuojate elektros darbus? Prisijunkite prie mūsų bendruomenės Facebook platformoje ir pirmieji sužinokite apie naujienas, produktus bei naudingus patarimus.