Принцип работы трансформатора тока простым языком. Принцип работы трансформатора тока: устройство, схемы и применение

Как устроен трансформатор тока. Какие бывают виды трансформаторов тока. Для чего используются трансформаторы тока в электротехнике. Каков принцип работы трансформатора тока. Какие существуют схемы подключения трансформаторов тока.

Устройство и принцип работы трансформатора тока

Трансформатор тока — это измерительный трансформатор, предназначенный для преобразования больших токов в токи, подходящие для измерительных приборов. Его основные элементы:

• Магнитопровод из электротехнической стали
• Первичная обмотка с малым числом витков
• Вторичная обмотка с большим числом витков

Принцип работы трансформатора тока основан на явлении электромагнитной индукции. Когда по первичной обмотке протекает измеряемый ток, он создает переменное магнитное поле в магнитопроводе. Это поле индуцирует ЭДС во вторичной обмотке, в результате чего в ней возникает ток, пропорциональный первичному току.

Основные виды трансформаторов тока

В зависимости от конструкции и назначения различают следующие виды трансформаторов тока:

• Опорные — устанавливаются на изоляторы
• Проходные — первичная обмотка проходит через окно магнитопровода
• Шинные — первичной обмоткой служит токоведущая шина
• Встроенные — встраиваются в корпуса других аппаратов
• Разъемные — с разъемным магнитопроводом для монтажа на существующие цепи

Выбор типа трансформатора тока зависит от условий эксплуатации и особенностей электроустановки.

Применение трансформаторов тока в электротехнике

Трансформаторы тока широко используются в различных областях электротехники:

• Для подключения измерительных приборов (амперметров, ваттметров, счетчиков)
• В схемах релейной защиты и автоматики
• Для контроля нагрузки и учета электроэнергии
• В системах мониторинга качества электроэнергии

Они позволяют безопасно измерять большие токи и гальванически развязывать измерительные цепи от силовых.

Схемы включения трансформаторов тока

Существует несколько основных схем подключения трансформаторов тока:

• Одиночное включение — для измерения тока в одной фазе
• Схема полной звезды — для трехфазных цепей
• Схема неполной звезды — экономичный вариант для трехфазных цепей
• Дифференциальная схема — для защиты от замыканий

Выбор схемы зависит от задач измерения и требуемой точности. При монтаже важно соблюдать полярность подключения.

Особенности эксплуатации трансформаторов тока

При работе с трансформаторами тока необходимо соблюдать ряд правил:

• Нельзя размыкать вторичную цепь под нагрузкой
• Вторичная обмотка должна быть заземлена
• Нагрузка не должна превышать номинальную
• Следует избегать перегрузки по току в первичной цепи

Несоблюдение этих правил может привести к повреждению трансформатора и опасным перенапряжениям. Регулярное обслуживание увеличивает срок службы трансформаторов тока.

Как выбрать трансформатор тока для конкретного применения?

При выборе трансформатора тока необходимо учитывать следующие параметры:

• Номинальный первичный ток
• Номинальный вторичный ток (обычно 1 или 5 А)
• Класс точности
• Номинальная вторичная нагрузка
• Рабочее напряжение установки
• Конструктивное исполнение

Важно правильно определить требуемый коэффициент трансформации и класс точности в зависимости от решаемых задач. Для коммерческого учета обычно требуется более высокая точность.

Проверка и испытания трансформаторов тока

Для обеспечения надежной работы трансформаторы тока подвергают различным проверкам:

• Измерение сопротивления изоляции
• Определение полярности выводов
• Снятие вольт-амперной характеристики
• Проверка коэффициента трансформации
• Испытание изоляции повышенным напряжением

Периодичность и объем испытаний определяются нормативными документами. Своевременная диагностика позволяет выявить дефекты на ранней стадии.

Новые технологии в производстве трансформаторов тока

Современные разработки в области трансформаторов тока направлены на:

• Применение новых магнитных материалов
• Создание цифровых трансформаторов тока
• Разработку компактных конструкций
• Повышение точности измерений
• Расширение динамического диапазона

Это позволяет создавать более точные и надежные устройства, отвечающие растущим требованиям современных электроэнергетических систем. Цифровые трансформаторы тока обеспечивают удобную интеграцию в системы автоматизации.

Как работает трансформатор, его принцип действия и устройство на простом языке. « ЭлектроХобби

Обычный силовой трансформатор является достаточно важным и распространенным электротехническим устройством. Он позволяет преобразовывать напряжение и ток в нужные величины. Конструктивно он прост, имеется магнитный сердечник определенной формы, на который наматываются обмотки изолированного провода (медный, чаще всего). Эти обмотки делятся на первичную (входную) и вторичную (выходная). Их может быть не две (входная и выходная), а более двух (несколько входных и выходных) в зависимости от конкретного назначения силового трансформатора.

В основе работы любого трансформатора заложен один простой принцип, точнее электро физическое явление — это электромагнитная индукция. Что это такое? Все очень просто! Электрический ток представляет собой упорядоченное движение заряженных частиц (в твердых телах это электроны. а в жидких и газообразных это ионы). При движении заряда по проводнику вокруг него образуется магнитное поле (именно движущегося заряда, вокруг не движущегося имеется только электрическое поле). Магнитное поле также существует вокруг постоянных магнитов. Так вот, если взять кусок изолированного провода, намотать из него катушку, подсоединить к концам этой катушки вольтметр, после чего быстро провести возле катушки магнитом, то мы на вольтметре увидим скачок электрического напряжения. Получается, что если постоянно воздействовать на катушку магнитным полем (движущемся), то можно из нее получить некий источник или преобразователь электрической энергии.

В трансформаторе одна катушка (первичная, входная) выполняет роль источника магнитного поля. Стоит учесть, что магнитное поле должно быть обязательно переменным (постоянно меняющееся в направлении и величине). На эту входную катушку подается переменное напряжение определенной величины (то, на которую рассчитана эта катушка, чтобы основная часть электрической энергии тратилось именно на создание магнитного поля, и лишь минимальная его часть тратилась на выделение тепла, это неизбежные потери).

В результате вокруг этой входной катушки образуется переменное магнитное поле, которое по сердечнику передается на вторую катушку. Как было сказано выше, если воздействовать на проводник переменным магнитным полем, на нем индуцируется электродвижущая сила (ЭДС). То есть, на выходной катушке появляется напряжение. Вот и получаем простой электромагнитный преобразователь электрической энергии.

Материал сердечника трансформатора подбирается так, чтобы он максимально хорошо проводил через себя электромагнитные поля, усиливая их. В итоге мы имеем несколько цепей. Первая — электрическая, которая образована движением зарядов по первичной обмотке. Она вокруг себя образовывает магнитное поле, которое замыкается по контуру магнитного сердечника, и это вторая цепь (электромагнитная, смещена на 90 градусов). Ну, а третья цепь опять электрическая, которая образована вторичной обмоткой (где индуцируется напряжение) и подключенной к ней нагрузкой (она также смещена на 90 градусов относительно магнитной цепи).

От количества витков на катушке зависит напряжение, а от сечения провода этой катушки зависит сила тока. То есть, если первичная и вторичная катушка будут иметь одинаковое количество витков — выходное напряжение будет такое же как и входное. Если вторичную обмотку намотать в два раза больше (по количеству витков), то и выходное напряжение увеличится вдвое (относительно входного). От диаметра провода катушки зависит выходной ток. При большой нагрузке и слишком малом сечении провода будет происходит нагрев катушки, что может привести к перегреву, повреждению изоляции и выходу из строя трансформатора.

Существуют специальные таблицы, в которых указаны нужные сечения проводов с учетом определенной плотности тока в них. При расчете трансформатора и выборе сечения провода под нужный выходной ток необходимо брать данные с этих таблиц.

Что касается магнитопровода, который замыкает магнитные поля на себе. Чем лучше материал магнитопровода проводит через себя электромагнитные поля, тем выше коэффициент полезного действия трансформатора. Следовательно, существуют специальные сплавы, имеющие лучшие электромагнитные характеристики, которые и используют в сердечнике трансформаторов. Помимо этого в трансформаторе не должны быть зазоров между частями магнитопровода (на пути течения магнитного поля). Только лишь при полной замкнутости магнитопровода можно получить минимальные потери при трансформации электрической энергии.

Работа трансформатора также зависит от частоты тока, который подается на входную обмотку. Чем выше частота тока, тем лучше происходит трансформация энергии. То есть, с повышением частоты будут уменьшаться размеры трансформатора при тех же выходных мощностях. Если взять обычный трансформатор, который рассчитан на сетевое напряжение стандартной частоты в 50 герц, то он по размерам будет значительно больше того, который будет работать на килогерцовых частотах. Но там уже и магнитопровод используется из других ферромагнитных материалов.

Более короче работу трансформатора можно выразить так — на входную обмотку подается переменное напряжение (которое должно быть изначально рассчитано), в катушке начинает течь переменный ток, который образовывает переменное магнитное поле вокруг себя. Это магнитное поле начинает протекать по магнитопроводу сердечника трансформатора проходя также через выходную катушку. В результате на этой выходной обмотке образуется переменное напряжение, величина которого зависит от количества витков катушек. При подключении нагрузки к выходной обмотки мы получаем течение переменного тока в выходной цепи.

P.S. В нынешнее время все чаще стали использовать электрические схемы, где для источников питания делается специальный модуль, работающий на более высоких частотах, отличных от стандартных 50 герц. То есть, если раньше повсеместно для блоков питания использовали обычные силовые трансформаторы, имеющие железный магнитопровод, рассчитанный на сетевую частоту, имеющие только выпрямительный диодный мост и фильтрующий конденсатор электролит, то сейчас схемы блоков питания более сложнее. Они уже содержать выпрямитель, фильтр, электронный преобразователь напряжения и частоты (на транзисторах, микросхемах), стабилизатор, обратную связь (гальваническую развязку) и т. д. Размеры, масса и выходные характеристики таких источников питания гораздо выше, чем у их предшественников (обычных силовых трансформаторов). Хотя по надежности все же классический вариант блоков питания будет получше.

Для чего нужен Трансформатор, из чего состоит. Устройство Тр-ра

Виды трансформаторовТрансформаторы напряжения, Устройство трансформаторов4 комментария к записи Назначение и устройство трансформаторов

Содержание:

Трансформатор  –  это статическое электромагнитное устройство предназначенное для преобразование переменного тока одного напряжения той же частоты подающегося на его входную обмотку,  в другое переменное напряжение поступающиеся с его выходной обмотки.

Если на вход трансформатора поступает напряжение ниже, чем образующиеся на его выходе то такой трансформатор называют повышающим. Если на вход поступает напряжение выше чем образующие на его выходе, то это понижающий трансформатор.

Есть некая аналогия с передаточным числом шестереночной передачей.

Принцип действия трансформатора

Трансформатор  нужен  для передачи электрической энергии на значительные расстояния от электростанций к различным потребителям: промышленным предприятиям, населению и т.п, с помощью электродвижущей силы и магнитной индукции.

Трансформаторы позволяют значительно экономить на стоимости проводов, а также снижают потери электроэнергии в линиях электропередач. Так как от силы тока зависит сечение проводов то, увеличивая напряжение и снижая силу тока (не снижая при этом передаваемую мощность) можно эффективно предавать напряжение на значительные расстояния.

Повышая напряжение (U), и снижая силу тока (I), передаваемая мощность (Р) остается неизменна.

Формула мощности  P = U * I или P = U2 / I

передача электроэнергии трансформаторами

Это позволяет экономить  на линиях электропередач:

1. Используя провода с меньшим поперечным сечение, снижается расход  цветных металлов;
2. Уменьшаются потери мощности при передаче электроэнергии на большие расстояния.

На электростанциях вырабатывается электрическая энергия посредством синхронных генераторов и составляет от 11 кВ до 20кВ, в некоторых случаях может применяться напряжение 30-35 кВ.  Эти величины не подходят как в быту, так и на промышленном производстве из-за слишком высокого напряжения. Но эти напряжения также недостаточны для экономичной передачи электроэнергии на расстояния. Поэтому на выходе из электростанций ставятся повышающие трансформаторы, которые повышают напряжение до 750 кВ, U=750kV напряжение которое непосредственно передается по линиям электропередач.

Приемники электрической энергии: различные бытовые приборы, электродвигатели, станки на производстве из-за соображения безопасности и конструктивными сложностями изготовления (требования к усиленной изоляции), также не могут работать с такими высокими напряжениями.  Они рассчитываются на более низкое напряжения, как правило, это 220V в быту и 380V на производстве.

Для понижения напряжения  используются различные понижающие трансформаторы.

Любой трансформатор можно использовать как для повышения, так и для понижения напряжения.

Повышающие трансформаторы используют для передачи электроэнергии на большие расстояния, понижающие для распределения электроэнергии в точке разветвления потребителей.

Электрическая энергия по пути движения от электростанции до потребителя может трансформироваться 3 или 4 раза. Преобразование электроэнергии происходит с помощью магнитопровода трансформатора и переменного магнитного поля.

Трансформатор работает только с переменным напряжением, на постоянном токе не работает, так как не будет создаваться переменного магнитного поля, которое и составляет принцип работы любого трансформатора.

Изобретение трансформатора

Трансформатор изобрел выдающийся русский ученый П.И. Яблочковым в 1876г. Он использовал индукционную катушку с двумя обмотками для питания своей знаменитой лампы, «свечи Яблочкова». Это был первый генератор переменного тока. Этот трансформатор имел незамкнутый сердечник. Замкнутые сердечники, которые используются сейчас, появились только в 1884 г.

В 1889 году русский ученый М. О. Доливо-Добровольским изобрел трехфазную систему переменного тока и построил первый трехфазный асинхронный двигатель и первый трехфазный трансформатор.

С 1891г, он демонстрирует на электротехнической выставке в Франкфурте-на-Майне передачу высоковольтного трехфазного тока на расстояние более 100 км. Его трехфазный генератор имел мощность 230 кВА и напряжение U =95V. С помощью трехфазного трансформатора напряжение повышалось до 15 кВ и понижалось в точке приема до 65V (фазное напряжение), питая трехфазный асинхронный двигатель мощностью 75 кВт насосной установки. С помощью последовательного включения двух обмоток высокого напряжения удалось повысить 28 кВ и увеличить КПД электропередачи до 77%, что в то время было достаточно высоким.

Как устроен трансформатор

Принцип работы трансформатора

Простейший трансформатор – это две обмотки катушек, намотанные на магнитопроводе (замкнутом сердечнике трансформатора) с изоляцией по которым пропускают переменный ток.
Для наглядности обмотки расположены на разных стержнях стального сердечника. На самом деле часть обмоток может находится на одном стержне, а часть на другом. Такое расположение обмоток улучшает магнитную связь и снижает потери на магнитный поток рассеяния. Обмотка, на которую подают напряжение, называют первичной обмоткой, а обмотка трансформатора, с которой снимают напряжение, называют вторичной.

Изображение трансформатора на схеме

Обычно в быту для питания различных устройств, применяют понижающие трансформаторы, где напряжение первичной обмотки всегда больше напряжения на вторичной обмотке.
Трансформаторы предназначены не только для передачи электроэнергии, но и служат в различных электронных устройствах: компьютерах, телевизорах и осветительной аппаратуре. В современном мире трансформаторы являются наиболее употребительными и универсальными устройствами.

Видео: ПРОСТЫМ ЯЗЫКОМ: Что такое трансформатор

Простое объяснение принципа работы трансформатора

Чтобы понять, что такое трансформатор, попробуем собрать его, попутно разбираясь в каждом шаге.

 

Для начала соберем электромагнит. Самый простейший электромагнит это кусок ферромагнетика, например гвоздь (сотка), вокруг которого намотана проволока. (катушка).

катушка индуктивности

Намотайте катушку, скажем витков 20-30 на гвоздь, подключите к батарейке или любому блоку питания постоянного напряжения (например 9 вольт).

При подаче тока на катушку, гвоздь усиливает свое магнитное свойство и становится постоянным электромагнитом — полной копией простого магнита.

Количеством витков, их толщиной (сечением провода), напряжением и током, материалом сердечника, способом намотки (например в два провода) Вашей катушки — Вы можете регулировать степень магнитной силы Вашего электромагнита.

А подключением намотки Вы можете регулировать положение полюсов Вашего электромагнита. (это важно)

При подключении катушки к батарейке у гвоздя, т. е. у Вашего электромагнита образовывается, как и у простого магнита два полюса, условно северный (он же плюс) и южный (он же минус).

Поднесите к Вашему электромагниту простой магнит любым из полюсов. Вы увидите электромагнитное взаимодействие. Магнит будет отталкиваться Вашим электромагнитом.

Теперь поменяйте провода от Вашей батарейки местами, т. е. плюс на минус. При этом Вы заметите, что электромагнит поменял направление силы — теперь он наоборот притягивает.

Чем чаще Вы переключаете плюс на минус, тем чаще Ваш магнит будет менять направление силы. Иными словами электромагнит будет притягивать отталкивать с частотой питающей его сети.

Северный и южный полюса магнита будут меняться между собой, потому что ВЫ создали переменное напряжение с частотой Вашего переключения плюс на минус.

Теперь на гвозде намотайте вторую точно такую же катушку и Вы получите простейший трансформатор.

Трансформатор это прибор, который трансформирует напряжение и ток одной величины в напряжение и ток другой величины.

Первая катушка называется первичной обмоткой, а вторая катушка вторичной обмоткой.

Итак соберите такую конструкцию.

• Гвоздь, на нем две одинаковые катушки.
• Подключите первичную обмотку к блоку питания с возможностью менять направление тока.
• Ко второй катушке подключите мультиметр.

Теперь включите блок питания и начинайте переключать полярность с некоторой частотой. На второй катушке у Вас начнет появляться напряжение, которое передается посредством того, что называют электромагнитной индукции. В итоге на Вашем гвозде у Вас работают два электромагнита, на первый вы подаете ток и напряжение, а на втором электромагните этот ток и напряжение индуктируются.

Виды трансформаторов

Силовой трансформатор

Так выглядит силовой трансформатор

Эти виды трансформаторов относится к трансформаторам работающих в сетях промышленных и бытовых установках частотой питающей сети 50-60 Гц. Силовые трансформаторы предназначены для преобразование электрической энергии для передачи ее по ЛЭП например, с 38 кВ до 6кВ, 380V на 220V (380/220В). Электро цепи где используется высокое напряжение принято называть в электротехнике силовыми цепями, а трансформаторы соответственно силовые трансформаторы.

Конструкция силового трансформатора состоит из двух или трёх обмоток, возможно больше. Располагаются обмотки на броневом сердечнике, изготавливаемом из листов электротехнической стали. Некоторые силовые трансформаторы (с расщепленными обмотками) могут иметь несколько обмоток с низшего напряжения (НН) которые запитаны параллельно. Это позволяет получать напряжение больше чем от одного генератора и передавать больше электроэнергии, тем самым повышая КПД электроустановки.

Мощные силовые трансформаторы очень часто делают масляными, то есть его обмотки помещают в бак со специальным трансформаторным маслом. Трансформаторное масло служит для активного охлаждения и одновременной изоляции его обмоток.
Трансформаторы мощностью 400 кВА обладают большим весом и монтируются на специальных платформах или помещениях. Они поступают с завода в собранном состоянии, готовыми к подключению нагрузки на подстанциях или электростанциях. Основное исполнение силовых трансформаторов – это трехфазные трансформаторы. это связно с тем, что потери КПД однофазных трансформаторов на 15% больше.

Сетевые трансформаторы

сетевой трансформатор

Сетевые трансформаторы это самый распространенный вид трансформаторов, который можно встретить практически в любом бытовом электроприборе. Все сетевые трансформаторы, как правило, делают однофазными. Эти трансформаторы служат для преобразования высокого напряжение сети 220V до приемлемого напряжения, используемого в том или ином электроприборе. Понижающее напряжение может быть: 220/12V или 220/9V, 220/36V и т.д.

Многие изготавливают сетевые трансформатор не с одной, а с несколькими вторичными обмотками, что делает трансформатор более универсальным, часто используемый на разное напряжение одновременно.

Например, часть схемы запитана напряжение 12 Вольт, а другая 3 Вольта от одного трансформатора с несколькими обмотками.

конструкция магнитопроводов трансформатора

Изготавливают сетевые трансформаторы чаще всего из электротехнической стали на Ш – образных или стержневых сердечниках. Встречаются тороидальные сердечники. Ш-образный сердечник набирается из пластин, на которые надевают каркас на который наматываются обмотки трансформатора.

Тороидальный трансформатор имеет преимущества из-за своего более компактного вида и обладают более лучшими характеристиками. Обмотки тороидального трансформатора полностью охватывают магнитопровод, нет пустого пространства незанятого обмоткой в отличие от стержневых или броневых трансформаторов.

Сварочные трансформаторы также можно отнести к сетевым, мощность которых не превышает 6 кВт. Все сетевые трансформаторы работают на низкой частоте равной 50-60 Гц.

Автотрансформатор

схема понижающего автотрансформатора

Автотрансформатор – это трансформатор где обмотки низшего напряжения являются частью обмотки высшего. Обмотки автотрансформатора имеют прямую электрическую связь, а не только посредством магнитопровода. Делая отводы от одной обмотки можно получить различное напряжение. Отличить обмотки низшего и высшего напряжение можно по различному сечению использованного для намотки провода.

Преимущество автотрансформатора – это меньшие размеры, меньше использованного провода, меньше сердечник, меньше затрачено стали на его изготовление в итоге меньшая цена автотрансформатора.

Главный недостаток трансформатора — это гальваническая связь обмоток низшего и высокого напряжения. Возможность попадания сети высшего напряжения в сеть низшего. Невозможность применение автотрансформаторов в сетях с заземлением.
Автотрансформаторы применяют в сетях трехфазного тока с соединением обмоток в чаще всего в звезду, реже в треугольник.

Автотрансформаторы часто применяют в устройствах управления напряжением, в высоковольтных установках, в промышленности для пуска мощных асинхронных электродвигателей переменного тока. Мощность автотрансформаторов может быть до 100 МВт.

Преимущество автотрансформаторов увеличивается с увеличением коэффициента трансформации близкими (К=1-2).

Лабораторный автотрансформатор (ЛАТР)

Латр

Разновидностью автотрансформатора можно назвать лабораторный трансформатор (ЛАТР). Его основное назначение — это плавная регулировка напряжения, подающаяся к нагрузке, к любому потребителю электроэнергии. Конструкция автотрансформатора представляет собой тороидальный трансформатор у которого есть только одна обмотка, по которой бежит ползунок (угольный роликовый контакт) подключающий каждый виток не изолируемой обмотки (дорожки) автотрансформатора к схеме. Таким образом, создается регулирующий эффект.

При замыкании соседних витков роликовым ползунком в ЛАТР, не происходит межвитковых замыканий, так как токи питающей сети и нагрузки автотрансформатора в общей обмотке близки друг к другу и направлены встречно. Самые распространенные ЛАТРы регулируют напряжение от 0 до 250V. Трехфазные регулируют от 0/450 вольт. Автотрансформаторы ЛАТРы часто используют в научно исследовательских лабораториях для пусконаладочных работ различного назначения.

Трансформаторы тока

Трансформатор тока служит в основном в измерительной технике. Первичную обмотку такого трансформатора подключают к источнику тока, вторичная обмотка используется для различных измерительных приборов при небольшом внутреннем сопротивлении (R вн).
Первичная обмотка – это, как правило, всего виток провода включенного последовательно с измеряемой цепью переменного тока. Ток первичной обмотки прямо пропорционален току вторичной, в чем и достигается измерение величины силы тока (А).

Главная особенность трансформаторов тока состоит в том, что вторичная обмотка должна быть всегда нагружена, иначе происходит пробой изоляции высоким напряжением, также при отключенной нагрузке магнитопровод трансформатора тока просто сгорает от некомпенсированных наведенных токов.

Конструктивно трансформатор тока это одна или несколько изолированных обмоток намотанных на шихтованную холоднокатаную электротехническую сталь называемую сердечником. Первичная обмотка может быть просто провод, который пропущенный через окно магнитопровода трансформатора тока который измеряет силу тока проходящий через этот провод или шину. Коэффициент трансформации здесь 100/5, безопасны, так как отсутствует гальваническая связь между обмотками.

Применение трансформаторов тока: измерения силы тока в схемах релейной защиты, в измерительной аппаратуре. Выпускают с 1-2 группами вторичных обмоток. Одна группа может, подсоединяется к защитным устройствам, другая к измерительным приборам и счетчикам.

Трансформаторы напряжения

Трансформатор напряжения НОМ-3

Трансформаторы напряжения – это трансформаторы, преобразующие высокие напряжения пропорционально и точно в соответствии с фазами в величины, пригодные для измерения. Трансформаторы среднего напряжения имеют единственный магнитопровод и могут быть выполнены с одной или несколькими вторичными обмотками. Заземляемые трансформаторы напряжения по желанию помимо измерительной или защитной обмотки могут быть выполнены с дополнительной обмоткой для регистрации замыкания на землю.

Импульсный трансформатор тока

импульсный трансформатор тока

Применяются для измерения направления или силы тока в импульсных схемах. Импульсный трансформатор состоит из кольцевого ферритового сердечника с одной обмоткой. Измеряемый провод проходит сквозь кольцо, обмотку подключают к сопротивлению нагрузки (Rн).
Если обмотка содержит 1000 витков провода, то ток, проходящий через измеряемый провод будет равен 1000\1, то есть на сопротивлении нагрузки будет ток, который в 1000 раз меньше тока проходящего через измеряемый провод.

Производители трансформаторов тока изготовляют импульсные трансформаторы тока с различным коэффициентом трансформации. Инженеру проектировщику нужно лишь рассчитать сопротивление нагрузки и соответствующую схему измерения.
Если нужно измерить направление тока, то вместо сопротивления нагрузки подключают два стабилитрона с встречным включением.

Импульсный трансформатор

Распространен во всех современных электронных схемах. Импульсный трансформатор предназначен для сварочных устройств, блоков питания, импульсных преобразователей. Заменили в настоящее время низкочастотные трансформаторы с сердечниками из шихтованной стали, которые имели больше габариты и вес.

Состоит из ферритового магнитопровода различной формы: кольцо, чашечка, стержень, Ш — образный, П – образный. Ферритовый сердечник импульсных трансформаторов дает им несравненное преимущество перед старыми трансформаторами из стали в том, что они могут работать на частотах до и свыше 500 000 гц.

Импульсный трансформатор – это ВЧ (высокочастотный) трансформатор габариты и вес, которого с ростом частоты становиться только меньше!
Обмотка требует меньшего количества витков, а для регистрации высокочастотного тока достаточно полевого или биполярных транзисторов включенных по специальной схеме:

• Прямоходовая;
• Двухтактная;
• Полумостовая;
• Мостовая схема

Применяют импульсные трансформаторы и дроссели на феррите в энергосберегающих лампах, зарядных для мобильных устройств, в мощных инверторах тока, сварочных аппаратах.

Трансформатор Тесла

Трансформатор Николы Теслы — это аппарат, с помощью которого получают токи высокой частоты. Реализовывается при помощи первичной и вторичной обмотки, но первичная обмотка получает питание на частоте резонанса вторичной обмотки, при этом напряжение на выходе возрастает в десятки раз.

По мнению специалистов, Тесла изобретал трансформатор для решения глобального вопроса передачи электрической энергии из одного пункта в другой без применения проводов. Для того чтобы получилась задуманная изобретателем передача энергии при помощи эфира, необходимо на двух удаленных точках иметь по одному мощному трансформатору, которые работали бы на одной частоте в резонансе. сли проект реализовать, тогда не понадобятся гидроэлектростанции, мощные ЛЭП, наличие кабельных линий, что, конечно, противоречит монопольному владению электрической энергией разными компаниями.

С проектом Николы Теслы каждый гражданин общества мог бесплатно воспользоваться электричеством в нужный момент в любом месте, где бы он ни находился.

С точки зрения бизнеса эта система нерентабельна, так как она не окупится, ведь электричество становится бесплатным, именно по этой причине патент №645576 до сих пор ожидает своих инвесторов.

• См. трансформатор тесла принцип работы

Видео: Принцип работы трансформатора

Основы — как работает трансформатор, первичная и вторичная обмотка, каким образом понижается или повышается напряжение у трансформатора за счет магнитного поля, для чего нужен магнитопровод и что такое взаимоиндуктивность — обо всем этом смотрите в видео!

Трансформатор?. для чего нужен ? трансформатор? устройтво и принцип действия трансформаторов

Эксперименты с индукторами

После своего открытия Фарадей не стал детально исследовать открытое явление, полагая, что его работу продолжат другие. Однако в действительности оказалось, что в течение нескольких последующих десятилетий устройства, подобные трансформаторам, не нашли широкого практического применения.

Особый интерес представляли первые эксперименты с «индукторами», состоящими из провода, намотанного на железный сердечник, в частности, изучение способности этих устройств порождать искры, когда ток в обмотке прерывался.

Среди известных ученых, занимавшихся этим явлением, был американец Джозеф Генри, первый секретарь и директор Смитсоновского института (Smithsonian Institution).

В этих экспериментах выяснилось, что токи, циркулирующие в сплошных металлических сердечниках, рассеивали энергию. Чтобы свести к минимуму эти так называемые вихревые токи, сердечники стали делать непроводящими в направлении, перпендикулярном магнитным силовым линиям трансформатора. Теперь сердечники представляли собой «связку» изолированных железных проводов.

Трансформатор что это такое

Само название данного технического приспособления пошло от латинского термина transformare, что означает – преобразовывать, изменять, превращать. Трансформатором называется устройство статического электромагнитного типа, которое выполняет задачу преобразования напряжения переменного типа, а также служит для осуществления гальванической развязки в электрических схемах.

В последнем случае имеется ввиду такой тип передачи электрической энергии или информационного сигнала, при котором между контактирующими деталями нет непосредственного электрического контакта.

Трансформатор может быть однофазным или же трехфазным, хотя по особенностям конструкции они и не слишком сильно отличаются.

Данное устройство было изобретено, основываясь на работах великого ученого Фарадея (по другим версиям – он его и изобрел), который открыл явление электромагнитной индукции. В 1831 году М. Фарадей и другой ученый Д. Генри разработали первое схематическое изображение рассматриваемого прибора.

Позже, в 1876 году, русский изобретатель П. Н. Яблочков запатентовал первый трансформатор переменного тока.

Расположение магнитной цепи

Стержневые трехфазные трансформаторы подразделяются на трансформаторы с симметричной магнитной цепью и трансформаторы с несимметричной магнитной цепью. Расположение стержней в одной плоскости приводит к тому, что магнитное сопротивление для потока средней фазы меньше, нежели для потоков крайних фаз.

Действительно магнитные потоки крайних фаз проходят по несколько более длинным путям, чем поток средней фазы. Кроме того, поток крайних фаз, выйдя из своих стержней, проходит в одной половине ярма полностью, и только в другой половине (после ответвления в средний стержень) проходит его половина. Поток же средней фазы по выходе из вертикального стержня тотчас же разветвляется на две половины, и потому в обеих частях ярма проходит лишь половина потока средней фазы.

Таким образом потоки крайних фаз насыщают ярмо в большей степени, чем поток средней фазы, а потому магнитное сопротивление для потоков крайних фаз больше, чем для потока средней фазы.

Следствием неравенства магнитных сопротивлений для потоков разных фаз трехфазного трансформатора является неравенство токов холостой работы в отдельных фазах при одном и том же фазном напряжении. Однако при небольшой насыщенности железа ярма и хорошей сборке железа стержней это неравенство токов незначительно.

Так как конструкция трансформаторов с несимметричной магнитной цепью значительно проще, чем трансформатора с симметричной магнитной цепью, то первые трансформаторы и нашли себе преимущественное применение. Трансформаторы с симметричною магнитною цепью встречаются редко.

Будет интересно Что нужно знать о трансформаторах тока

Основные виды устройства

Основную группу трехфазных трансформаторов составляют броневые трансформаторы. Броневой трехфазный трансформатор можно рассматривать как бы состоящим из трех однофазных броневых трансформаторов, приставленных один к другому своими ярмами. Он может быть разбит на три однофазных броневых трансформатора, магнитные потоки которых могут замыкаться каждый по своей магнитной цепи.

У стержневых трансформаторов обмотки почти целиком открыты и потому более доступны для осмотра и ремонта, а также и для охлаждающей среды. Есть ряд преимуществ и недостатков, по которым выбирают тип трансформатора.

Плюсы и минусы броневых трансформаторов перед стержневыми трансформаторами.

Устройства коммутируются по различным схемам соединения обмоток. Групповые трехфазные трансформаторы применяются при наличии очень больших мощностей, от 630кВА на каждую фазу.

Использование при таких условиях группового трансформатора целесообразно потому, что габариты и масса изделия существенно меньше аналогичного агрегата, работающего на общую мощность группы.

Тем более что при использовании одиночного трансформатора для обладания резервной мощностью приходится устанавливать еще один подобный прибор, а в групповом трансформаторе в качестве резервного можно задействовать один из трех однофазных.

Этим и обуславливается выбор групповых трансформаторов для озвученных целей, несмотря на то что они по сравнению с одиночными аналогами имеют меньший КПД, большие габариты и несколько дороже.

Какие существуют основные типы обмоток трансформатора: определим общепринятую классификацию

Чтобы правильно выполнить расчет обмоток трансформатора, прежде нужно понимать, с чем придется иметь дело и какой тип обмотки внедрен в агрегат, какие он имеет преимущества. Постараемся в этом детально разобраться.

Итак, какие существуют типы обмоток трансформаторов?

• Одно-двухслойная обмотка цилиндрической формы, изготовленная из прямоугольного провода. Это элементарный образец обмотки трансформатора, который отличается простотой технологии изготовления, должной и надежной системой охлаждения, но при этом имеет один немаловажный недостаток – низкую механическую прочность, поэтому быстро изнашивается от агрессивного воздействия окружающей среды, а перепады в сети могут вообще стать губительными для энергосистемы, в которой применен агрегат с подобной обмоткой.
• Многослойная обмотка трансформатора цилиндрической формы, созданная из прямоугольного провода. Данный образец обмотки отличается нормальным сопротивлением первичной обмотки трансформатора, высоким функционалом магнитной системы и элементарной технологией изготовления. Но вот при длительной эксплуатации агрегата могут возникать проблемы, связанные с малой эффективностью системы охлаждения. Основная причина такого недостатка теплоотдачи – отсутствие радиальных каналов на обмотке.

Интересно знать! В классификации обмоток также упоминаются многослойные обмотки. А в чем их особенность! Все просто. В процессе их формирования обязательно слои располагаются концентрически, в соответствии с заданным количеством слоев, но при этом развернутая длина остается одинаковой, без нарушения заводских параметров. Все «наматывается» правильно по отношению к полю рассеяния трансформатора. А когда необходимо переходит при обмотке на новый слой, то используемые провода не обрываются, не заламываются, только на новом витке меняется направление укладки слоя.

Многослойная обмотка или катушка, также имеющая форму цилиндра, но уже изготовленная из круглого провода. В этой ситуации агрегат отличается повышенной мощностью, но при этом проигрывает в функционале теплоотдачи и не может похвастаться механической прочностью. Из-за этого износ оборудования значительно ускоряется, требуя от обслуживающего персонала частых контролей оборудования и профилактических осмотров комплектующих.

Интересно знать!Почему некоторые обмотки называют цилиндрическими, то есть имеющими форму цилиндра. Секрет кроется в особенностях витков и слоев. Когда начинают формировать цилиндрическую обмотку, то для ее правильного создания на цилиндрическую поверхность наносят слои витков плотно, ни в коем случае не допуская интервалов.

• Винтовая обмотка, созданная из прямоугольного провода. Трансформатор с такой катушкой будет стоить дороже, но отличаться высокой механической прочностью, надежной защитной изоляцией. А во время длительной работы агрегата даже не стоит думать о его системе охлаждения. Все сработает на 100%, как это заложено в технические характеристики трансформатора с данным видом обмоток.
• катушечная обмотка непрерывного типа, когда материалом служит прямоугольный провод. Существует и такой образец обмоток, которые отличаются высокой механической и электрической прочностью и степенью нагревостойкостью. Многие посчитают данный образец идеальной находкой, которую так и хочется ввести в эксплуатацию для эффективной работы предприятия.
• многослойная катушечная цилиндрическая обмотка, сформированная из алюминиевой фольги. Имеет данный образец только положительные отзывы, но такая эффективность достигнута максимальными усилиями и внедрением сложных технологий изготовления, когда изоляция обмоток трансформатора внушает доверие и веру в длительную и эффективную эксплуатацию. А что еще нужно для успешного предприятия, где создается современная энергосистема или, по крайней мере, модернизируется.

Таким образом, можно сделать вывод, что классификация типов обмоток зависит от конструктивных особенностей детали трансформатора, материла и метода изготовления, а по сложности обмотки различают на простые, многослойные, многослойные, но уже изготовленные из фольги, а не провода.

Трёхфазный трансформатор

Среди электромагнитных устройств данного типа выделяется трёхфазный трансформатор. Он имеет магнитную и гальваническую связи фаз. Наличие схемы первого типа обусловлено соединением магнитопроводов в одну систему. При этом потоки магнитного воздействия расположены относительно друг друга под углом 120 °. Стержень в данной системе не нужен, так как при объединении центров трёх фаз сумма электромагнитных русел равняется нулю вне зависимости от времени. Благодаря этому схема с шестью стержнями преобразуется в трёхстержневую.

В соединении обмоток устройства можно использовать схемы трёх типов:

• Соединение в виде звезды может осуществляться с выводом от общих точек или же без него. Здесь каждую обмотку соединяют с нейтральной точкой.
• По треугольной схеме фазы соединяются последовательно.
• Зигзаг-это схема, которая чаще всего применяется во время отвода от общей точки. В ней соединяются три обмотки, расположенные на разных стержнях магнитопроводов.

Применение трёхфазного трансформатора является более экономичным, чем использование соединённых однофазных конструкций.

Нагрузка трансформаторов напряжения

Вторичная нагрузка трансформатора напряжения—это мощность внешней вторичной цепи. Под номинальной вторичной нагрузкой понимают наибольшую нагрузку, при которой погрешность не выходит за допустимые пределы, установленные для трансформаторов данного класса точности.

Конструкции трансформаторов напряжения

В установках напряжением до 18 кВ применяются трехфазные и однофазные трансформаторы, при более высоких напряжениях — только однофазные.

При напряжениях до 20 кВ имеется большое число типов трансформаторов напряжения: сухие (НОС), масляные (НОМ, ЗНОМ, НТМИ, НТМК), с литой изоляцией (ЗНОЛ). Следует отличать однофазные двухобмоточные трансформаторы НОМ от однофазных трехобмоточных трансформаторов ЗНОМ. Трансформаторы типов ЗНОМ-15, -20 -24 и ЗНОЛ-06 устанавливаются в комплектных токопроводах мощных генераторов. В установках напряжением 110 кВ и выше применяют трансформаторы напряжения каскадного типа НКФ и емкостные делители напряжения НДЕ.

Измерительные трансформаторы напряжения

Измерительные трансформаторы напряжения предназначены для уменьшения первичных напряжений до значений, наиболее удобных для подключения измерительных приборов, реле защиты, устройств автоматики. Применение измерительных трансформаторов обеспечивает безопасность работающих, так как цепи высшего и низшего напряжения разделены, а также позволяет унифицировать конструкцию приборов и реле.

Видео: Трансформаторы напряжения

Технические характеристики трансформаторов напряжения, схемы включения. Факторы, влияющие на класс точности. Виды трансформаторов напряжения, расшифровка маркировки.

Трансформатор напряжения принцип работы

Для непосредственного включения на высокое напряжение потребовались бы очень громоздкие приборы и реле вследствие необходимости их выполнения с высоковольтной изоляцией. Изготовление и применение такой аппаратуры практически неосуществимо, особенно при напряжении 35 кВ и выше.

Применение трансформаторов напряжения позволяет использовать для измерения на высоком напряжении стандартные измерительные приборы, расширяя их пределы измерения; обмотки реле, включаемых через трансформаторы напряжения, также могут иметь стандартные исполнения.

Кроме того, трансформатор напряжения изолирует (отделяет) измерительные приборы и реле от высокого напряжения, благодаря чего он обеспечивает безопасность их обслуживания на подстанции.

В то же время, если силовые трансформаторы предназначены для передачи транспортируемой мощности с минимальными потерями, то измерительные трансформаторы напряжения конструируются с целью высокоточного повторения в масштабе векторов первичного напряжения.

измерительный трансформатор напряжения

Принципы работы трансформатора напряжения

Конструкцию трансформатора напряжения, как и трансформатора тока, можно представить магнитопроводом с намотанными вокруг него двумя обмотками:

• первичной;
• вторичной.

Специальные сорта стали для магнитопровода, а также металл их обмоток и слой изоляции подбираются для максимально точного преобразования напряжения с наименьшими потерями. Число витков первичной и вторичной катушек рассчитывается таким образом, чтобы номинальное значение высоковольтного линейного напряжения сети, подаваемое на первичную обмотку, всегда воспроизводилось вторичной величиной 100 вольт с тем же направлением вектора для систем, собранных с заземленной нейтралью.

Если же первичная схема передачи энергии создана с изолированной нейтралью, то на выходе измерительной обмотки будет присутствовать 100/√3 вольт.

Для создания разных способов моделирования первичных напряжений на магнитопроводе может располагаться не одна, а несколько вторичных обмоток.

Устройство однофазного трансформатора напряжения

устройство однофазного трансформатора напряжения

Устройство однофазного трансформатора напряжения:

• а — общий вид трансформатора напряжения;
• б — выемная часть;
• 1,5 — проходные изоляторы;
• 2 — болт для заземления;
• 3 — сливная пробка;
• 4 — бак;
• 6 — обмотка;
• 7 — сердечник;
• 8 — винтовая пробка;
• 9 — контакт высоковольтного ввода

Однофазные трансформаторы напряжения получили наибольшее распространение. Они выпускаются на рабочие напряжения от 380 В до 500 кВ.

Конструктивные размеры и масса ТН определяются не мощностью, как у силовых трансформаторов, а в основном объемом изоляции первичной обмотки и размерами её выводов высокого напряжения.

Трансформаторы напряжения с номинальным напряжением от 380 В до 6 кВ имеют исполнение с сухой изоляцией (обмотки выполняются проводом марки ПЭЛ и пропитываются асфальтовым лаком).

Свердловский завод трансформаторов тока выпускает трансформаторы напряжения на 6, 10, 35 кВ с литой изоляцией.

У трансформаторов напряжением 10 — 500 кВ изоляция масляная (магнитопровод погружен в трансформаторное масло).

Пример назначение и область применение трансформаторов напряжения ЗНОЛ-НТЗ

Трансформаторы предназначены для наружной установки в открытых распределительных устройствах (ОРУ). Трансформаторы обеспечивают передачу сигнала измерительной информации измерительным приборам и устройствам защиты и управления, предназначены для использования в цепях коммерческого учета электроэнергии в электрических установках переменного тока на класс напряжения 35 кВ. Трансформаторы выполнены в виде опорной конструкции.

Корпус трансформаторов выполнен из компаунда на основе гидрофобной циклоалифатической смолы «Huntsman», который одновременно является основной изоляцией и обеспечивает защиту обмоток от механических и климатических воздействий. Рабочее положение трансформаторов в пространстве — вертикальное, высоковольтными выводами вверх.

схема включения обмоток трансформатора напряжения ЗНОЛ-НТЗ

См.  трансформаторы ЗНОЛ, схемы характеристики в таблице

Устройство трансформатора.

2.1. Магнитопровод. Магнитные материалы.

Назначение магнитопровода

заключается в создании для магнитного потока замкнутого пути, обладающего минимальным магнитным сопротивлением. Поэтому магнитопроводы для трансформаторов изготавливают из материалов, обладающих высокой магнитной проницаемостью в сильных переменных магнитных полях. Материалы должны иметь малые потери на вихревые токи, чтобы не перегревать магнитопровод при достаточно больших значениях магнитной индукции, быть достаточно дешевыми и не требовать сложной механической и термической обработки.

Магнитные материалы

, используемые для изготовления магнитопроводов, выпускаются в виде отдельных листов, либо в виде длинных лент определенной толщины и ширины и называютсяэлектротехническими сталями . Листовые стали (ГОСТ 802-58) изготавливаются методом горячей и холодной прокатки, ленточные текстурованные стали (ГОСТ 9925-61) только методом холодной прокатки.

Также применяют железноникелевые сплавы с высокой магнитной проницаемостью, например, пермаллой, перминдюр и др. (ГОСТ 10160-62), и низкочастотные магнитомягкие ферриты.

Для изготовления разнообразных относительно недорогих трансформаторов широко применяются электротехнические стали

, имеющие небольшую стоимость и позволяющие трансформатору работать как при постоянном подмагничивании магнитопровода, так и без него. Наибольшее применение нашли холоднокатаные стали, имеющие лучшие характеристики по сравнению со сталями горячей прокатки.

Сплавы с высокой магнитной проницаемостью

применяют для изготовления импульсных трансформаторов и трансформаторов, предназначенных для работы при повышенных и высоких частотах 50 – 100 кГц.

Недостатком таких сплавов является их высокая стоимость. Так, например, стоимость пермаллоя в 10 – 20 раз выше стоимости электротехнической стали, а пермендюра – в 150 раз. Однако в ряде случаев их применение позволяет существенно снизить массу, объем и даже общую стоимость трансформатора.

Другим их недостатком является сильное влияние на магнитную проницаемость постоянного подмагничивания, переменных магнитных полей, а также низкая стойкость к механическим воздействиям – удар, давление и т.п.

Из магнитомягких низкочастотных ферритов

с высокой начальной проницаемостью изготавливаютпрессованные магнитопроводы , которые применяют для изготовления импульсных трансформаторов и трансформаторов, работающих на высоких частотах от 50 – 100 кГц. Достоинством ферритов является невысокая стоимость, а недостатком является низкая индукция насыщения (0,4 – 0,5 Т) и сильная температурная и амплитудная нестабильность магнитной проницаемости. Поэтому их применяют лишь при слабых полях.

Выбор магнитных материалов производится исходя из электромагнитных характеристик с учетом условий работы и назначения трансформатора.

Контроль работы устройства

Во время сервисных работ строго запрещается заглядывать внутрь бака, сливать полностью масла и проводить какие-либо манипуляции с содержимым корпуса трансформатора. Работоспособность изделия проверяется путем химической оценки пробы масла и холостого подключения аппарата. В результате удается узнать, насколько трансформатор работоспособен в данный момент времени.

Даже к месту монтажа привозят уже готовую конструкцию, которую остается только подключить к сети. Заливка маслом производится на заводе, не говоря уже о более сложных процедурах. Для доставки оборудования используется специализированная техника.

Изобретение Голара и Гиббса

Новым шагом в использовании трансформаторов с разомкнутым сердечником для распределения электроэнергии явилась «система распределения электричества для производства света и двигательной силы», запатентованная во Франции в 1882 году Голаром и Гиббсом. Запатентованное ими устройство они назвали – «вторичный генератор».

Видео 2. Вторичный генератор Голарда и Гиббса

Французский изобретатель Люсьен Голар и английский промышленник Джон Гиббс воспользовались трансформаторами для подсоединения ламп накаливания к осветительной системе на дуговых лампах. Поскольку дуговые лампы соединялись последовательно, первичные обмотки трансформаторов находились в последовательном соединении с дуговыми лампами.

То есть трансформаторы Голара и Гиббса предназначались уже для преобразования напряжения, и имели коэффициент трансформации отличный от единицы. Трансформаторы с разомкнутым сердечником в 1883 году устанавливаются на подстанциях Лондонского метрополитена, а 1884 году – в Турине (Италия).

Вторичный генератор не нашел широкого применения, однако он стимулировал создание других устройств.

Среди тех, кто заинтересовался работой Голара и Гиббса, были три венгерских инженера Микша Дери, Отто Титус Блажи и Карой Циперновский, из будапештской фирмы Ganz and Company. Они присутствовали при демонстрации действия вторичного генератора в Италии и пришли к выводу, что последовательное соединение имеет серьезные недостатки.

По возвращении в Будапешт Дери, Блажи и Циперновский сконструировали и изготовили несколько трансформаторов для систем параллельного соединения с генератором.

Их трансформаторы (с замкнутыми железными сердечниками, которые значительно лучше подходили для параллельного соединения, чем «связки» железных проводов с открытыми концами) были двух типов. В первом типе провод наматывался на тороидальный сердечник, во втором, наоборот, железные провода сердечника наматывались вокруг тороидальной «связки» проводников.

В мае 1885 г. Дери, Блажи и Циперновский продемонстрировали на национальной выставке в Будапеште свою систему, которую принято считать прототипом современных осветительных систем. Она состояла из 75 параллельно соединенных трансформаторов, подводивших питание к 1067 лампам накаливания Эдисона от генератора переменного тока с напряжением 1350 В. Трансформаторы имели тороидальные железные сердечники.

Нужно отметить, что впервые предложения о параллельном включении трансформаторов высказал Р. Кеннеди в 1883 году, но более всесторонне этот способ соединения был все же изучен Микшей Дери, который в 1885году получил патент на параллельное включение первичных и вторичных обмоток трансформаторов и показал преимущество такого включения.

Независимо от него аналогичный патент в Англии получил Себастиан Циани Ферранти.

Система Голара и Гиббса произвела также впечатление на американца по имени Джордж Вестингауз. В 80-х годах Вестингауз был уже признанным изобретателем и промышленником. В то время он работал над системой распределения природного газа для освещения. После успехов, достигнутых Эдисоном, Вестингауз заинтересовался новым источником энергии, но сомневался в возможности ее широкого применения.

Его скептицизм был в достаточной степени оправданным. В параллельных системах увеличение нагрузки требовало увеличения силы тока, а нагрузка в масштабах целого города потребовала бы колоссальных токов. Однако передача электроэнергии при больших токах неэффективна. Нужно было либо передавать ток по очень толстым медным проводам, либо строить электростанции в непосредственной близости от потребителя, разбросав множество мелких генераторов по всей территории города.

Устройство защитного отключения – назначение, принцип действия, типы, правильный выбор

Само название УЗО говорит о его назначении — Устройство Защитного Отключения. Именно оно, а конкретнее — автоматическое отключение питания должно защищать нас с Вами от поражения электрическим током при повреждении изоляции (согласно ПУЭ-7 п.1.7.51) при косвенном прикосновении. Косвенное прикосновение — это электрический контакт человека с токопроводящими частями, оказавшимися под напряжением при повреждении изоляции (например замыкание фазного провода на корпус электроплиты). Так же согласно ГОСТ 50571.3-94 устройство защитного отключения служит как дополнительная защита от электропоражения уже при прямом прикосновении к токоведущим частям. Другими словами — даже в случае прикосновения к оголенному проводу, находящемуся под опасным потенциалом — УЗО спасет нам жизнь.

Кроме защиты от электрического тока УЗО выполняет так же и противопожарные функции, поэтому п.7.1.84 ПУЭ-7 рекомендует применять УЗО для повышения уровня защиты от возгорания при замыканиях на заземленные части. Дело в том, что мощности электрической дуги всего в 40-50 ватт уже бывает достаточно для возгорания некоторых строительных материалов. И возникает такая дуга именно при ухудшении изоляции проводов и кабелей электропроводки зданий, когда, если говорить простым языком — «электрический ток идет не туда куда надо». То есть не только по замкнутой электрической цепи от источника — к нагрузке, но еще и «ответвляется» в сторону на корпуса электроприборов или заземленные части. В этом случае УЗО — единственное эффективное средство способное почувствовать утечку тока и как следствие — появление пожароопасной электродуги и обесточить опасный участок.

Вкратце можно подытожить: назначение УЗО — защищать человека и его имущество от неприятностей, которые могут возникнуть при ухудшении изоляции токоведущих частей (например — может возникнуть пожар) и УЗО это современное, высокоэффективное средство от электротравматизма. В современных условиях применение УЗО позволяет обеспечить электробезопасность действием защиты — автоматического отключения источника питания.

Многие даже и не догадываются, что УЗО изобрели еще в прошлом веке, а именно – 8 апреля 1928 года был получен патент за номером 552 678 на первое в мире устройство защиты от поражения человека электрическим током. Патент выдан германской фирме «RWE». С тех пор УЗО получило широкое распространение в европейских странах и Америке, у нас же такие устройства стали применяться значительно позже. Принцип работы УЗО кардинальным образом отличается от работы автоматического выключателя и заключается вреагировании на появление разностного тока. Для сравнения возьмем однофазный однополюсный автоматический выключатель и однофазное УЗО. Так вот, если автомат можно включить только в фазный провод эл. цепи нагрузки, а нулевой рабочий провод будет подключен напрямую, то УЗО так подключить не получится.

Для этого потребуется обязательно оба провода питания — и фазный и нулевой рабочий. При этом УЗО сравнивает, что бы по фазному проводу на нагрузку ушло электроэнергии столько же, сколько вернется обратно по нулевому рабочему проводу. Если происходит утечка электрического тока, появляется разностный ток, УЗО сразу реагирует и отключает нагрузку.

Есть и трехфазные УЗО, но принцип работы у них точно такой же, отличаются они от однофазных только количеством полюсов (четыре полюса) и тем, что сквозь ТТНП проходит не два проводника, а четыре — три фазы и рабочий ноль.

Трехфазное УЗО

Рассмотрим устройство и принцип работы УЗО более подробно. Устройство защитного отключения состоит из:

1. Дифференциального трансформатора тока, который в свою очередь состоит из тороидального магнитопровода, первичной и вторичной обмоток.
2. Пусковой орган (электромеханическое реле или электронная схема у электронных УЗО).
3. Исполнительный механизм, состоящий из механизма привода, спускового механизма и силовых контактов.
4. Цепь тестирования — кнопка, резистор, защитный контакт. Эта цепь необходима для проверки работоспособности УЗО в процессе эксплуатации. При нажатии на кнопку «Тест» через резистор искусственно создается отключающий дифференциальный ток и УЗО должно отключиться — разомкнуть силовые контакты.

Основной элемент УЗО — это реагирующий на разностный ток дифференциальный трансформатор тока или еще его называют трансформатор тока нулевой последовательности (ТТНП). У электромеханических УЗО ТТНП представляет из себя тороидальный магнитопровод с намотанной вторичной обмоткой. В качестве первичной обмотки выступают фазные и нулевые провода, подключенные на нагрузку и проходящие обязательно сквозь магнитопровод.

Принцип УЗО

В магнитопроводе от каждого проходящего сквозь него проводника (фазного и нулевого) наводится свой магнитный поток (ФL и ФN см.рисунок), эти наводящиеся магнитные потоки направлены навстречу друг другу и взаимно компенсируются, общий магнитный поток Фобщ. равен нулю, поэтому во вторичной обмотке в итоге электрический ток не наводится и срабатывания УЗО не происходит. Как только появляется ток утечки — например, из-за повреждения изоляции, значение электрического тока по одному из проходящих через УЗО проводов становится больше, магнитный поток от этого провода так же увеличивается и между двумя магнитными потоками появляется некоторая разность, то есть потоки уже не компенсируются друг другом, и этой разности хватает, что бы во вторичной обмотке ТТНП за счет взаимоиндукции навёлся электрический ток Iдиф. определенного значения. И когда значение этого вторичного тока Iдиф. достигнет определенных пределов — происходит срабатывание электромеханического реле Р прямого действия и УЗО с помощью механизма привода – размыкает силовые контакты. У электронных УЗО процесс работы аналогичен с той лишь разницей, что вторичная обмотка дифференциального трансформатора подключена к электронной схеме и уже сама электроника управляет механизмом привода. Тут следует отметить большой недостаток электронных УЗО — для их работы требуется напряжение питания (для электронной схемы).

Типы УЗО

Различные типы УЗО делятся по следующим основным техническим параметрам:

1. Номинальному отключающему дифференциальному току IDn: 6, 10, 30, 100, 300, 500 мА
2. По назначению: а) обычное УЗО — выключатель дифференциального тока (ВДТ) б) комбинированное УЗО — автоматический выключатель дифференциального тока (АВДТ), по сути это УЗО и автоматический выключатель в одном корпусе, то есть АВДТ так же защищает нагрузку от токов перегрузки и короткого замыкания и имеет в своем устройстве тепловой и электромагнитный расцепитель. В свою очередь АВДТ подразделяются, так же как и автоматические выключатели, по характеристике расцепителя — В, С и D.
3. Электромеханические и электронные. Самые надежные УЗО — электромеханического типа, это уже подтверждено многолетней практикой применения.
4. Стационарные и мобильные. Стационарные устанавливаются в различных щитах и сборках, а мобильные — применяются для переносных электроустройств для шнурового соединения.
5. По определению формы волны электрического тока, на который реагирует УЗО:

• АС — УЗО реагирует только на переменный синусоидальный разностный ток, медленно нарастающий или возникающий толчком.
• А — реагирует как на синусоидальный, так и на пульсирующий постоянный (выпрямленный) разностный ток. Именно такое УЗО сейчас надо устанавливать в офисах, квартирах и производственных помещениях, так как из-за использования компьютеров, телевизоров и другой офисной техники, имеющих импульсные блоки питания, а так же безтрансформаторные схемы питания — в случае утечки тока появляется именно пульсирующий разностный ток, на который не реагирует УЗО типа АС.
• В — реагирует на синусоидальный, пульсирующий постоянный, пульсирующий постоянный с наложенной сглаженной пульсацией постоянного тока от 6мА, медленно нарастающие или возникающие толчком. УЗО этого типа очень чувствительны к току утечки широкого спектра частот в диапазоне от практически нуля до 1МГц. Применяются такие УЗО в схемах с инверторами, частотными преобразователями и источниками бесперебойного питания.

По выдержке времени на отключение: обычные — без выдержки времени и селективные – тип S или G с выдержкой времени срабатывания.

Более подробно с параметрами, типами и требованиями к УЗО можно ознакомиться в ГОСТ Р 50807-95, ГОСТ Р 51326.1-99 и ГОСТ Р 51327.1-99

Выбор УЗО

Отметим самые важные условия выбора УЗО. Технические характеристики УЗО должны соответствовать параметрам электрической сети и нагрузке, к которой подключается УЗО. Например, если УЗО рассчитано на напряжение сети до 240В переменного тока, то естественно его нельзя применять при 380В:

В зависимости от нагрузки УЗО выбирается по номинальному току силовых контактов. Конечно глупо будет выбирать УЗО с ном. током в 25А например на электрокотел с током 40А, в этом случае силовые контакты УЗО просто не выдержат перегрузки и разрушатся. В этом примере правильно будет выбрать УЗО на 63А, то есть на одну ступень выше номинального тока нагрузки, а перед УЗО установить автоматический выключатель на 40А — для защиты УЗО от перегрузки. В любом случае если последовательно в УЗО установлен автоматический выключатель для защиты УЗО, то по номинальному току УЗО должно быть как минимум на одну ступень выше. Естественно это относится только к обычным УЗО — (ВДТ), если УЗО комбинированное (АВДТ) то дополнительно защищать его от перегрузки и токов КЗ не требуется.

Следующее условие выбора УЗО — по дифференциальному отключающему току. Здесь выбирается требуемый параметр – 10, 30 мА или выше. Следует учитывать важную деталь: в целях электробезопасности применяют УЗО до 30 мА. В целях пожарной безопасности – с диф. током от 100мА и выше.

Выбор по времени срабатывания (селективности) — нужен например, если последовательно установлены несколько УЗО. Например — вводное УЗО и после него идут групповые УЗО. Если все УЗО на 30мА то при утечке тока может отключиться вводное УЗО и полностью обесточить объект. Что бы этого не произошло, устанавливают на вводе селективное УЗО с буквой (S или G) и тогда сначала отключаются групповые УЗО, а неповрежденные участки электросети остаются включенными. К сожалению, в рамках одной статьи невозможно полностью осветить выбор УЗО, поэтому здесь указаны только самые важные пункты, по которым выбирается устройство защитного отключения.

Оставляйте Ваши вопросы и комментарии и, конечно же — обращайтесь к нам, получите оптимальные решения для Вас и Вашего бизнеса по технологии ПССГ®!

Возврат к списку

устройство и принцип работы, назначение, схемы, фото и видео-инструкция как сделать и подключить трансформатор своими руками

Автор Aluarius На чтение 7 мин. Просмотров 2.3k. Опубликовано 18. 11.2015

Содержание

• 1 Устройство и принцип работы
• 2 Условные обозначения и параметры
• 3 Как сделать самостоятельно
• 4 Как правильно подключить
• 5 Схема замещения
• 6 Фазировка
• 7 Заключение по теме

Вопрос, что такое трансформатор, для опытных и даже начинающих электриков совершенно простой. Но обычные обыватели, которые с электрикой не дружат, даже и не представляют, как выглядит трансформатор, для чего он необходим, а тем более, не осведомлены о его конструкции и принципе работы. Поэтому в этой статье будем разбираться с этим прибором, рассмотрим вопрос, а можно ли сделать трансформатор своими руками, и так далее. Итак, трансформатор – это электромагнитное устройство, которое  может изменять напряжение переменного тока (увеличивать или уменьшать).

Трансформаторы тока

Устройство и принцип работы

Итак, конструкция трансформатора достаточно проста и состоит из сердечника и двух катушек из медной проволоки. В основе принципа работы лежит электромагнитная индукция. Чтобы вы поняли, как работает этот прибор, рассмотрим, как магнитное поле, образуемое в катушках (обмотках) устройства, изменяет показатель напряжения.

Подаваемый на первую обмотку электрический ток (он переменный, поэтому изменяется по направлению и величине) образует в катушке магнитное поле (оно также переменное). В свою очередь магнитное поле образует во второй катушке электрический ток. Такой своеобразный обмен параметрами. Но просто так изменение напряжения не произойдет, оно зависит от того, сколько витков медной проволоки в каждой обмотке. Конечно, величина изменения магнитного поля (скорость) также влияет на величину напряжения.

Что касается количества витков, то получается так:

• если число витков в первичной катушке больше, чем во вторичной, то это понижающий трансформатор;
• и, наоборот, если количество витков во вторичной обмотке больше, чем в первичной, то это повышающий трансформаторный прибор.

Поэтому существует формула, которая определяет так называемый коэффициент трансформации. Вот она:

k=w1/w2, где w – это число витков в катушке с соответствующим номером.

Внимание! Любой трансформатор может быть и понижающим, и повышающим, все зависит от того, к какой обмотке (катушке) подсоединяется питающий кабель сети переменного тока.

И еще один момент, касающийся устройства. Это сердечник трансформатора. Все дело в том, что существуют разные виды этого устройства, в которых сердечник присутствует или отсутствует.

• Так вот, в тех видах, где сердечник трансформатора отсутствует или изготовлен из феррита или альсифера называются высокочастотными (выше 100 кГц).
• Приборы с сердечником из стали, феррита или пермаллои – низкочастотные (ниже 100 кГц).

Первые используются в радио- и электросвязи. Вторые в для усиления звуковых частот, к примеру, в телефонии. Со стальным сердечником используется в электротехнике (в бытовых приборах в том числе).

Условные обозначения и параметры

Приобретая трансформатор, необходимо понимать, что написано на его корпусе или в сопроводительных документах. Ведь существует определенная маркировка трансформаторов, которые определяют его назначение. Основное, на что необходимо обратить внимание, до какого показателя этот прибор может снизить напряжение. К примеру, 220/24 говорит о том, что на выходе получится ток напряжением 24 вольта.

А вот буквенные обозначения чаще всего говорят о типе устройства. Кстати, имеется в виду буквы, стоящие после цифр. К примеру, О или Т – одно- или трехфазный соответственно. То же самое можно сказать о количестве обмоток, о типе охлаждения, о способе и месте установки (внутренние, наружные и прочее).

Расшифровка маркировки трансформатора

Что касается параметров трансформатора, то существует определенный стандартный ряд, который и определяет характеристики прибора. Их несколько:

• Напряжение в первичной катушке.
• Напряжение во вторичной катушке.
• Первичная сила тока.
• Вторичная сила тока.
• Общая мощность аппарата.
• Коэффициент трансформации.
• КПД.
• Коэффициент мощности и нагрузки.

Есть так называемая внешняя характеристика трансформатора. Это зависимость вторичного напряжения от вторичной силы тока, при условии, что сила тока первичной обмотки будет номинальной, а cos φ= const. По-простому – чем выше сила тока, тем ниже напряжение. Правда, второй параметр изменяется всего лишь на несколько процентов. При этом внешняя характеристика трансформатора определяется относительными характеристиками, а именно коэффициентом загрузки, который определяется по формуле:

Обозначение на схемах

K=I2/I2н, где второй показатель силы – это сила тока при номинальном напряжении.

Конечно, характеристики трансформатора – это достаточно большой ряд всевозможных показателей, от которых зависит сама работа прибора. Здесь и мощность потерь, и внутреннее сопротивление в обмотке.

Как сделать самостоятельно

Итак, как сделать трансформатор самому? Зная, принцип работы установки и его конструктивные особенности, можно собрать своими руками простейший аппарат. Для этого вам понадобится любое металлическое кольцо, на котором надо накрутить два участка обмотки. Самое важно – обмотки не должны касаться друг друга, а место их намотки не зависит конкретно от их расположения. То есть, они могут быть размещена напротив друг друга или рядом. Важно – даже небольшое расстояние между ними.

Внимание! Трансформатор работает только от сети переменного тока. Так что не стоит подключать к вашему устройству батарейку или аккумулятор, где присутствует ток постоянный. Работать от этих источников электроэнергии он не будет.

Как уже было сказано выше, количество витков в обмотках определяет, какой прибор вы собираете – понижающий или повышающий. К примеру, если вы на первичной обмотке соберете 1200 витков, а на вторичной всего лишь 10, то на выходе вы получите напряжение 2 вольта. Конечно, при подключении первичной катушки к напряжению 220-240 вольт. Если фазировка трансформатора будет заменена, то есть, провести подсоединение 220 вольт к вторичной обмотке, то на выходе первичной получится ток напряжением 2000 вольт. То есть, к назначению трансформатора надо подходить осторожно, учитывая тот самый коэффициент трансформации.

Как правильно подключить

Что касается монтажа трансформатора, особенно его понижающего типа в быту дома, то необходимо знать некоторые нюансы проводимого процесса.

• Во-первых, это касается самого устройства. При монтаже трансформатора иногда появляется необходимость подключения не одного потребителя, а сразу нескольких. Поэтому обращайте внимание на количество выходных клемм. Конечно, необходимо знать, что суммарная потребляемая мощность потребителей не должна быть больше мощности самого трансформаторного устройства. Во всяком случае, специалисты рекомендуют, чтобы второй показатель был всегда больше первого на 15-20%.
• Во-вторых, подключение трансформатора производится электрической проводкой. Так вот ее длина и до прибора, и после не должна быть очень большой. К примеру, понижающий аппарат для светодиодного освещения предполагает наличие проводки от него до светильников не больше двух метров. Это позволит избежать больших потерь мощности.

Схема подключения понижающего трансформатора

Внимание! Нельзя процесс монтажа трансформатора проводить и в том случае, если потребляемая мощность потребителей будет меньше мощности самого агрегата.

• В-третьих, место установки электрического понижающего прибора должно быть выбрано правильно. Самое важное, чтобы до него всегда можно было бы добраться просто, особенно когда есть необходимость провести демонтаж со следующей заменой и монтажом трансформатора. Поэтому перед тем как подключить трансформатор, необходимо определиться с его местом установки.

Схема замещения

Буквально несколько слов о том, что такое схема замещения трансформатора. Начнем с того, что две катушки соединены между собой магнитным полем, поэтому проанализировать работы трансформатора, а тем более его характеристики, очень сложно. Поэтому для этих целей сам прибор заменяют моделью, которая и называется схема замещения трансформатора.

По сути, все переводится на математический уровень, а точнее, в уравнения (токов и электрического состояния). Здесь важно, чтобы все уравнения, касающиеся прибора и его модели, совпадали. Кстати, для многих схема замещения трансформатора достаточно сложна, поэтому существует упрощенный вариант, в котором нет тока холостого хода, ведь на него приходится незначительная часть.

Фазировка

Фазировка трансформатора – это испытание его выходов, когда в одну цепь подключены несколько приборов параллельно. Ведь обязательное условие эффективной работы цепи с отсутствием больших потерь мощности – это правильное соединение фаз между собой, чтобы образовался замкнутый контур.

Если фазы не совпадут, то падает мощности и растет нагрузка. Если не совпадает чередование фаз, то произойдет короткое замыкание.

Заключение по теме

Итак, был сделан небольшой обзор всего, что касается трансформаторных установок, поэтому будем считать, что вопрос, зачем нужны трансформаторы, исчерпан, хотя и не полностью. Об этом приборе можно говорить долго. К примеру, самые простые варианты: как разобрать трансформатор, как прозвонить его, как подключить или демонтировать самому дома.

Трансформатор тока

ТТ для работы в сети 110 кВ

А трансформатор тока (CT) является разновидностью трансформатор который используется для уменьшения или умножения переменный ток (AC). Он производит ток во вторичной обмотке, который пропорционален току в первичной обмотке.

Трансформаторы тока, наряду с трансформаторами напряжения или потенциала, измерительные трансформаторы. Измерительные трансформаторы масштабируют большие значения напряжения или тока до небольших стандартизованных значений, с которыми легко обращаться с измерительными приборами и защитные реле. Измерительные трансформаторы изолируют цепи измерения или защиты от высокого напряжения первичной системы. Трансформатор тока обеспечивает вторичный ток, который точно пропорционален току, протекающему в его первичной обмотке. Трансформатор тока представляет незначительную нагрузку на первичную цепь.^[1]

Трансформаторы тока являются устройствами измерения тока в энергосистеме и используются на генерирующих станциях, электрических подстанциях, а также в промышленных и коммерческих системах распределения электроэнергии.

Содержание

• 1 Функция
• 2 Использовать
• 3 Безопасность
• 4 Точность
  • 4.1 Бремя
  • 4.2 Напряжение насыщения сердечника в точке колена
  • 4.3 Сдвиг фазы
• 5 строительство
• 6 Особые типы
• 7 Стандарты
• 8 Типы высокого напряжения
• 9 Смотрите также
• 10 использованная литература
• 11 внешние ссылки

Функция

Основные операции трансформатора тока

SF₆ Трансформатор тока 110 кВ серии ТГФМ, Россия

Трансформаторы тока, используемые в измерительное оборудование для трехфазный Электроснабжение на 400 ампер

Трансформатор тока нулевой последовательности

Трансформатор тока имеет первичную обмотку, сердечник и вторичную обмотку, хотя в некоторых трансформаторах, включая трансформаторы тока, используется воздушный сердечник. Хотя физические принципы одинаковы, детали трансформатора «тока» по сравнению с трансформатором «напряжения» будут отличаться из-за различных требований приложения. Трансформатор тока предназначен для поддержания точного соотношения между токами в первичной и вторичной цепях в определенном диапазоне.

В переменный ток в первичной производит переменный магнитное поле в сердечнике, который затем индуцирует переменный ток во вторичной обмотке. Первичный контур практически не зависит от вставки трансформатора тока. Для точных трансформаторов тока необходима тесная связь между первичной и вторичной обмотками, чтобы гарантировать, что вторичный ток пропорционален первичному току в широком диапазоне токов. Ток во вторичной обмотке — это ток в первичной обмотке (при условии, что первичная обмотка имеет один виток), деленное на количество витков вторичной обмотки. На рисунке справа «I» — это ток в первичной обмотке, «B» — магнитное поле, «N» — количество витков на вторичной обмотке, а «A» — амперметр переменного тока.

Трансформаторы тока обычно состоят из кремнистая сталь кольцевой сердечник, намотанный множеством витков медной проволоки, как показано на рисунке справа. Проводник, по которому проходит первичный ток, пропускается через кольцо. Таким образом, первичная обмотка трансформатора тока состоит из одного витка. Первичная «обмотка» может быть постоянной частью трансформатора тока, то есть тяжелой медной шиной, по которой ток проходит через сердечник. Также распространены оконные трансформаторы тока, в которых кабели цепи могут проходить через середину отверстия в сердечнике, чтобы обеспечить одновитковую первичную обмотку. Для обеспечения точности первичный провод должен быть отцентрирован в апертуре.

ТТ определяются их текущим соотношением от первичной к вторичной. Номинальный вторичный ток обычно составляет 1 или 5 ампер. Например, вторичная обмотка ТТ 4000: 5 будет обеспечивать выходной ток 5 ампер, когда ток первичной обмотки составляет 4000 ампер. Это соотношение также можно использовать для определения импеданса или напряжения на одной стороне трансформатора, учитывая соответствующее значение на другой стороне. Для ТТ 4000: 5 вторичный импеданс можно найти как Z_S = NZ_п = 800Z_п, а вторичное напряжение можно найти как V_S = NV_п = 800 В_п. В некоторых случаях вторичный импеданс равен сослался к первичной стороне и находится как Z_S′ = N²Z_п. Обращение к импедансу выполняется простым умножением начального значения вторичного импеданса на коэффициент тока. Вторичная обмотка трансформатора тока может иметь отводы для обеспечения диапазона соотношений, пять отводов являются общими.^[1]

Формы и размеры трансформаторов тока различаются в зависимости от конечного пользователя или производителя коммутационного оборудования. Измерительные трансформаторы тока с одинарным коэффициентом низкого напряжения имеют кольцевой или пластиковый корпус.

Трансформаторы тока с разъемным сердечником имеют либо сердечник, состоящий из двух частей, либо сердечник со съемной частью. Это позволяет размещать трансформатор вокруг проводника без предварительного его отключения. Трансформаторы тока с разъемным сердечником обычно используются в слаботочных измерительных приборах, часто переносных, работающих от батарей и переносных (см. Рисунок внизу справа).

Использовать

Многие цифровые клещи использовать трансформатор тока для измерения переменный ток (AC).

Трансформаторы тока широко используются для измерения тока и контроля работы Энергосистема. Наряду с выводами напряжения, коммерческие трансформаторы тока управляют энергосистемой. счетчик ватт-часов на многих крупных коммерческих и промышленных предприятиях.

Трансформаторы тока высокого напряжения монтируются на фарфоровых или полимерных изоляторах, чтобы изолировать их от земли. Некоторые конфигурации трансформатора тока скользят вокруг проходного изолятора высоковольтного трансформатора или автоматический выключатель, который автоматически центрирует проводник внутри окна CT.

Трансформаторы тока могут быть установлены на выводах низкого или высокого напряжения силового трансформатора. Иногда часть шины может быть удалена для замены трансформатора тока.

Часто несколько трансформаторов тока устанавливаются в виде «стека» для различных целей. Например, устройства защиты и коммерческое измерение могут использовать отдельные трансформаторы тока для обеспечения изоляции между цепями измерения и защиты и позволяют использовать трансформаторы тока с различными характеристиками (точность, характеристики перегрузки) для устройств.

Импеданс нагрузки (нагрузки) не должен превышать указанное максимальное значение, чтобы вторичное напряжение не превысило пределы для трансформатора тока. Номинальный ток первичной обмотки трансформатора тока не должен быть превышен, иначе сердечник может войти в нелинейную область и в конечном итоге насыщать. Это может происходить ближе к концу первой половины каждой половины (положительной и отрицательной) синусоидального сигнала переменного тока в первичной обмотке и может снизить точность.^[1]

Безопасность

Трансформаторы тока часто используются для контроля больших токов или токов при высоких напряжениях. Технические стандарты и методы проектирования используются для обеспечения безопасности установок, использующих трансформаторы тока.

Вторичная обмотка трансформатора тока не должна отключаться от нагрузки, пока ток находится в первичной обмотке, так как вторичная обмотка будет пытаться продолжать управлять током до эффективного бесконечного сопротивление вплоть до напряжения пробоя изоляции, что снижает безопасность оператора. Для некоторых трансформаторов тока это напряжение может достигать нескольких киловольт и вызывать дуга. Превышение вторичного напряжения также может снизить точность трансформатора или вывести его из строя. Включение трансформатора тока с разомкнутой вторичной обмоткой эквивалентно включению трансформатора напряжения (нормального типа) с короткозамкнутой вторичной обмоткой. В первом случае вторичная обмотка пытается произвести бесконечное напряжение, а во втором случае вторичная обмотка пытается произвести бесконечный ток. Оба сценария могут быть опасными и повредить трансформатор. ^[1]

Точность

На точность КТ влияет ряд факторов, в том числе:

• Бремя
• Класс нагрузки / класс насыщения
• Фактор рейтинга
• Загрузить
• Внешний электромагнитные поля
• Температура
• Физическая конфигурация
• Выбранный ответвитель для ТТ с несколькими коэффициентами
• Изменение фазы
• Емкостная связь между первичной и вторичной обмотками
• Сопротивление первичного и вторичного
• Ток намагничивания сердечника

Классы точности для различных типов измерений и при стандартных нагрузках во вторичной цепи (нагрузки) определены в МЭК 61869-1 как классы 0,1, 0,2 с, 0,2, 0,5, 0,5 с, 1 и 3. Обозначение класса является приблизительной мерой. точности КТ. Погрешность отношения (первичного к вторичному току) ТТ класса 1 составляет 1% при номинальном токе; погрешность отношения ТТ класса 0,5 составляет 0,5% или меньше. Ошибки по фазе также важны, особенно в схемах измерения мощности. Каждый класс имеет допустимую максимальную фазовую ошибку для указанного импеданса нагрузки. ^[1]

Трансформаторы тока, используемые для защитных реле, также имеют требования к точности при токах перегрузки, превышающих номинальные, чтобы гарантировать точную работу реле при сбоях в системе. Для трансформатора тока с номиналом 2,5L400 выходной ток вторичной обмотки в двадцать раз превышает номинальный вторичный ток (обычно 5 А × 20 = 100 А) и 400 В (падение IZ) его выходная точность будет в пределах 2,5%.

Бремя

Вторичная нагрузка трансформатора тока называется «нагрузкой», чтобы отличить ее от первичной нагрузки.

Нагрузка при измерении ТТ электрическая сеть в значительной степени резистивный сопротивление представлена ​​его вторичная обмотка. Типичная нагрузка для трансформаторов тока IEC составляет 1,5.VA, 3 ВА, 5 ВА, 10 ВА, 15 ВА, 20 ВА, 30 ВА, 45 ВА и 60 ВА. Рейтинги нагрузки ANSI / IEEE: B-0.1, B-0.2, B-0.5, B-1.0, B-2.0 и B-4.0. Это означает, что ТТ с номинальной нагрузкой B-0,2 будет поддерживать заявленную точность с точностью до 0,2Ω на вторичном контуре. На этих диаграммах характеристик показаны параллелограммы точности на сетке, включающие шкалы погрешности амплитуды и угла сдвига фаз при номинальной нагрузке трансформатора тока. Элементы, которые увеличивают нагрузку на схему измерения тока, — это блоки переключателей, счетчики и промежуточные устройства. проводники. Наиболее частой причиной избыточного импеданса нагрузки является провод между метр и КТ. Когда счетчики подстанции расположены далеко от шкафов счетчиков, чрезмерная длина кабеля создает большое сопротивление. Эту проблему можно уменьшить, используя более толстые кабели и трансформаторы тока с более низкими вторичными токами (1 А), что приведет к меньшему падению напряжения между трансформатором тока и его измерительными устройствами. ^[1]

Напряжение насыщения сердечника в точке колена

В напряжение в точке перегиба трансформатора тока — величина вторичного напряжения, выше которой выходной ток перестает линейно следовать за входным током с заявленной точностью. При испытании, если на вторичные клеммы подается напряжение, ток намагничивания будет увеличиваться пропорционально приложенному напряжению, пока не будет достигнута точка перегиба. Точка перегиба определяется как напряжение, при котором увеличение приложенного напряжения на 10% увеличивает ток намагничивания на 50%.^[2] Для напряжений, превышающих точку перегиба, ток намагничивания значительно увеличивается даже при небольших приращениях напряжения на клеммах вторичной обмотки. Напряжение точки перегиба в меньшей степени применимо для измерения трансформаторов тока, поскольку их точность обычно намного выше, но ограничена в очень небольшом диапазоне номинальных значений трансформатора тока, обычно в 1,2–1,5 раза превышающем номинальный ток. Однако концепция напряжения в точке перегиба очень уместна для трансформаторов тока защиты, поскольку они обязательно подвергаются токам короткого замыкания, в 20-30 раз превышающим номинальный ток.^[3]

Сдвиг фазы

В идеале первичный и вторичный токи трансформатора тока должны быть синфазными. На практике это невозможно, но при нормальных частотах мощности фазовые сдвиги достижимы несколько десятых градуса, тогда как более простые трансформаторы тока могут иметь фазовый сдвиг до шести градусов.^[4] Для измерения тока фазовый сдвиг не имеет значения, поскольку амперметры отображать только величину тока. Однако в ваттметры, счетчики энергии, и фактор силы метров, сдвиг фазы вызывает ошибки. Для измерения мощности и энергии ошибки считаются незначительными при единичном коэффициенте мощности, но становятся более значительными, когда коэффициент мощности приближается к нулю. При нулевом коэффициенте мощности любая указанная мощность полностью связана с фазовой ошибкой трансформатора тока.^[4] Введение электронных счетчиков мощности и энергии позволило откалибровать погрешность фазы тока.^[5]

строительство

Трансформаторы тока стержневого типа имеют клеммы для подключения источника и нагрузки первичной цепи, а корпус трансформатора тока обеспечивает изоляцию между первичной цепью и землей. Благодаря использованию масляной изоляции и фарфоровых вводов такие трансформаторы могут применяться при самых высоких напряжениях передачи.^[1]

Трансформаторы тока кольцевого типа устанавливаются над шиной или изолированным кабелем и имеют только низкий уровень изоляции на вторичной обмотке. Для получения нестандартных соотношений или для других специальных целей через кольцо можно пропустить более одного витка первичного кабеля. Если в оболочке кабеля имеется металлический экран, он должен быть заделан так, чтобы ток сетевой оболочки не проходил через кольцо, чтобы обеспечить точность. Трансформаторы тока, используемые для измерения токов замыкания на землю (нулевой последовательности), например, в трехфазной установке, могут иметь три первичных проводника, пропущенных через кольцо. Только чистый несимметричный ток производит вторичный ток — его можно использовать для обнаружения короткого замыкания между проводником под напряжением и землей. В кольцевых трансформаторах обычно используются системы сухой изоляции с кожухом из твердой резины или пластика поверх вторичных обмоток.

Для временных подключений трансформатор тока с разъемным кольцом можно надеть на кабель, не отключая его. Этот тип имеет многослойный железный сердечник с шарнирной секцией, которая позволяет устанавливать его поверх кабеля; сердечник связывает магнитный поток, создаваемый однооборотной первичной обмоткой, с намотанной вторичной обмоткой с множеством витков. Поскольку зазоры в навесном сегменте вносят неточность, такие устройства обычно не используются для коммерческого учета.

Трансформаторы тока, особенно те, которые предназначены для обслуживания подстанций высокого напряжения, могут иметь несколько ответвлений на вторичных обмотках, что обеспечивает несколько передаточных отношений в одном устройстве. Это может быть сделано для уменьшения количества запасных частей или увеличения нагрузки на установку. Трансформатор тока высокого напряжения может иметь несколько вторичных обмоток с одной и той же первичной обмоткой, что позволяет использовать отдельные схемы измерения и защиты или для подключения к разным типам защитных устройств. Например, одна вторичная обмотка может использоваться для максимальной токовой защиты ответвления, в то время как вторая обмотка может использоваться в схеме дифференциальной защиты шины, а третья обмотка — для измерения мощности и тока.^[1]

Особые типы

Специально построенный широкополосный трансформаторы тока также используются (обычно с осциллограф ) измерять формы волны из высокая частота или импульсные токи внутри импульсная мощность системы. В отличие от трансформаторов тока, используемых для силовых цепей, широкополосные трансформаторы тока рассчитаны на выходное напряжение на ампер первичного тока.

Если нагрузочное сопротивление намного меньше индуктивного импеданса вторичной обмотки на частоте измерения, то ток во вторичной обмотке отслеживает первичный ток, и трансформатор обеспечивает выходной ток, пропорциональный измеренному току. С другой стороны, если это условие не выполняется, то трансформатор является индуктивным и дает дифференциальный выход. В Пояс Роговского использует этот эффект и требует внешнего интегратор чтобы обеспечить выходное напряжение, пропорциональное измеренному току.

Стандарты

В конечном итоге, в зависимости от требований клиента, существует два основных стандарта, по которым проектируются трансформаторы тока. IEC 61869-1 (в прошлом IEC 60044-1) и IEEE C57.13 (ANSI), хотя канадские и австралийские стандарты также признаются.^[1][6]

Типы высокого напряжения

Трансформаторы тока используются для защиты, измерения и контроля в высоковольтных электрических сетях. подстанции и электрическая сеть. Трансформаторы тока могут быть установлены внутри распределительного устройства или в вводы аппаратов, но очень часто используются отдельно стоящие трансформаторы тока наружной установки. На подстанции, живой танк Трансформаторы тока имеют значительную часть корпуса, находящегося под напряжением сети, и должны быть установлены на изоляторах. Мертвый танк Трансформаторы тока изолируют измеряемую цепь от корпуса. ТТ резервуара под напряжением полезны, потому что первичный проводник короткий, что обеспечивает лучшую стабильность и более высокий номинальный ток короткого замыкания. Первичная обмотка может быть равномерно распределена по магнитному сердечнику, что обеспечивает лучшую производительность при перегрузках и переходных процессах. Поскольку основная изоляция трансформатора тока с трансформатором тока под напряжением не подвергается воздействию тепла первичных проводов, срок службы изоляции и термическая стабильность повышаются.^[1]

Трансформатор тока высокого напряжения может содержать несколько сердечников, каждый со вторичной обмоткой, для различных целей (например, для измерительных цепей, управления или защиты).^[7] Трансформатор тока нейтрали используется в качестве защиты от замыкания на землю для измерения любого тока короткого замыкания, протекающего через нейтральную линию от нейтральной точки звезды трансформатора.

Смотрите также

• Приборы
• Типы трансформаторов
• Текущие методы зондирования

использованная литература

• Коварство, А . Руководство по применению защитных реле(The General Electric Company Limited of England, 1975), страницы 78-87.

внешние ссылки

• Введение в трансформаторы тока
• Испытания трансформаторов тока

Трансформатор тока – конструкция, принцип работы и типы

27 января 2021 г.

Важно контролировать ток и напряжение на подстанциях и электростанциях, которые имеют высокие значения. В цепях постоянного тока легко измерять большие токи, добавляя подходящие шунты к амперметрам низкого диапазона. Тогда как при переменном питании трудно измерять большие токи и опасно для оператора при работе с системой с большими токами (более 100А).

Для этой цели используется прибор под названием «Трансформатор тока» для измерения больших токов. Трансформатор тока также называют измерительным трансформатором с точным соотношением токов первичной и вторичной обмоток. Давайте посмотрим на конструкцию трансформатора тока.




Конструкция трансформатора тока :

Большие переменные токи, которые невозможно измерить напрямую с помощью обычных амперметров или ваттметров, можно измерить с помощью трансформатора тока. Большая часть конструктивной части трансформатора тока аналогична обычному трансформатору.

По сути, это понижающий трансформатор (по току), состоящий из двух обмоток, первичной и вторичной, без электрического соединения между ними. Магнитный сердечник, состоящий из пластин из кремнистой стали, соединяет обе обмотки, обеспечивая путь с низким магнитным сопротивлением, как показано ниже.

Первичная обмотка трансформатора тока намотана несколькими витками (одним или несколькими) проводом толстого сечения. Вторичная обмотка намотана большим числом витков из проводника малого сечения. Первичная обмотка подключается последовательно к линии, в которой измеряется ток, а вторичная подключается к амперметру с низким диапазоном (диапазон 0–5 А).

Как правило, ток вторичной обмотки трансформатора тока составляет 5 А. В зависимости от конструкции существует два типа трансформаторов тока, используемых для измерения больших токов.

Трансформатор тока с обмоткой :

Как следует из названия, у трансформаторов тока с обмоткой первичная и вторичная обмотки имеют подходящее число витков. Материал сердечника может иметь форму прямоугольника или кольца из никелевого сплава или стали, как показано ниже.

В конструкции кольцевого сердечника вторичная обмотка наматывается на внутренний сердечник бакелитового каркаса. Поверх вторичной обмотки первичная обмотка наматывается на внешний сердечник с подходящей изоляцией между двумя обмотками.




Трансформатор тока стержневого типа :

В конструкции стержневого сердечника первичная обмотка не имеет витков. Первичная обмотка состоит из стержневого провода подходящего сечения. Вторичная обмотка намотана на круглом сердечнике, который окружает первичный стержневой проводник, как показано ниже. Бумажная изоляция держится на шине, т. е. между первичной и вторичной обмотками.

Расстояние между двумя обмотками очень маленькое, чтобы уменьшить утечку потока. Так измеренные показания получаются с высокой точностью. Трансформатор тока, подключенный к небольшой системе сетевого напряжения, использует ленту или лак в качестве изоляции. В сетях высокого напряжения используются масляные трансформаторы тока.

Работа трансформатора тока :

Работа или работа трансформатора тока аналогична работе обычного двухобмоточного трансформатора. Когда большие токи проходят через первичную обмотку, во вторичной обмотке индуцируются малые токи (в зависимости от соотношения витков). Затем эти малые токи во вторичной обмотке измеряются низкочастотным амперметром, подключенным к ней. В трансформаторе тока существует обратно пропорциональная зависимость между током и числом витков в первичной и вторичной обмотках.

Что касается номинального напряжения, трансформатор тока индуцирует большее напряжение на вторичной обмотке по сравнению с первичной. Следовательно, он действует как повышающий трансформатор по отношению к напряжению.




Let,

• N ₁ = Number of primary turns
• N ₂ = Number of secondary turns
• I ₁ = Primary current
• I ₂ = Secondary current

For a трансформатор, коэффициент трансформации дается как,

Следовательно, когда коэффициент тока трансформатора тока известен, мы можем определить линейный ток на первичной стороне путем измерения тока на вторичной стороне.

Например, трансформатор тока имеет коэффициент 200:1. Если амперметр на вторичной обмотке показывает 1,5 ампера, т. е. I ₂ = 1,5А. Тогда первичный ток или ток нагрузки I ₁ задается как

Здесь мы также можем сказать, что трансформатор тока имеет соотношение витков первичной и вторичной обмотки 1:200. Кроме того, напряжение во вторичной обмотке будет в 200 раз больше, чем в первичной.

Почему вторичный ТТ не должен быть разомкнут?

Вторичная цепь трансформатора тока не должна быть разомкнута в любое время, когда первичная обмотка находится под напряжением. В трансформаторе тока ток в первичной обмотке зависит от линейного тока или тока нагрузки, к которой подключена первичная обмотка, но от нагрузки, подключенной к вторичной обмотке ТТ.

Таким образом, если вторичная обмотка разомкнута, во вторичной обмотке нет противодействующей МДС, противодействующей первичной МДС. Теперь весь первичный ток действует как ток намагничивания и индуцирует большие напряжения во вторичной обмотке. Это вызывает чрезмерные потери в сердечнике и выделяет избыточное тепло. Эти очень высокие опасные напряжения повредят изоляцию обмотки и могут привести к смертельному исходу для оператора. Таким образом, ТТ нельзя размыкать в рабочем состоянии, он всегда должен быть заземлен.




Также проверьте —

• Ошибки, характеристики и уменьшение ошибок в трансформаторе тока.
• Трансформатор потенциала или напряжения.

Трансформатор тока

Почти все защитные реле переменного тока в различных системах защиты приводятся в действие током, подаваемым трансформаторами тока. Это не простой способ измерения переменного тока большой величины с помощью амперметров малого диапазона. Кроме того, реле должны быть рассчитаны на высокие токи, чтобы срабатывать при этих высоких переменных токах. Таким образом, трансформатор тока выполняет преобразование больших токов в измеряемый диапазон токов. Конкретное применение трансформаторов тока связано с различными соображениями, такими как тип механической конструкции, соотношение первичных и вторичных токов, тип изоляции (масляная или сухая), тепловые условия, точность, тип обслуживания и т. д.

[адсенс1]

Краткое описание

Трансформаторы тока (ТТ)

Это тип преобразователя тока, который выдает ток во вторичной обмотке, величина которого пропорциональна току, протекающему через первичную обмотку. Они используются для преобразования высоких токов от силовой цепи в измеряемый диапазон токов приборов и устройств управления. Кроме того, они обеспечивают изоляцию амперметров, других измерительных приборов и устройств управления от силовых цепей высокого напряжения. Это самый дешевый и простой метод измерения тока по сравнению с цифровыми счетчиками и крыльчатыми счетчиками с подвижной катушкой.

Первичная обмотка трансформатора тока состоит из одного или нескольких витков с большой площадью поперечного сечения и последовательно соединена с цепью, в которой должен измеряться ток. В ТТ стержневого типа первичная обмотка имеет только один виток, что означает, что сам проводник действует как первичная обмотка. Вторичная обмотка выполнена с большим числом витков из тонкого провода, имеющего малую площадь поперечного сечения. Эта обмотка подключается либо к рабочей катушке реле, либо к токовой катушке приборов, как показано на рисунке. Очень часто трансформаторы тока проектируются таким образом, что вторичные клеммы обеспечивают ток 5 А или 1 А при полном или номинальном первичном токе.

Вернуться к началу

Принцип работы трансформаторов тока

Работа трансформатора тока аналогична работе обычного силового трансформатора. Трансформаторы тока в основном являются повышающими трансформаторами напряжения, с другой стороны, это понижающие трансформаторы с точки зрения тока. Это связано с тем, что на стороне высокого напряжения ток будет ниже, а на стороне низкого напряжения ток выше. Когда первичная часть ТТ находится под напряжением, амперные витки первичной стороны создают магнитное поле в сердечнике. Этот магнитный поток, связанный со вторичной обмоткой, индуцирует ЭДС, и эта ЭДС вызывает ток во вторичной обмотке ТТ. Ток во вторичной обмотке пытается уравновесить первичные ампер-витки. Следовательно, отношение между первичным и вторичным задается как

I1N1 = I2N2

I1 / I2 = N2 / N1

I1/I2 = n

Это называется коэффициентом трансформации трансформатора тока.

Где I1 и I2 — ток первичной и вторичной обмотки соответственно.

N1 и N2 — витки первичной и вторичной обмотки соответственно, а

n — соотношение витков вторичной и первичной обмотки.

Трансформатор тока

Например, типичный трансформатор тока на 100–5 А имеет номинальное соотношение один первичный виток к 20 вторичным виткам или 1:20. Из приведенного выше уравнения, зная коэффициенты тока и тока вторичного амперметра, мы можем легко определить ток, протекающий через первичную обмотку, которая подключена к основной линии. В силовом трансформаторе первичный ток зависит от вторичного тока. Напротив, первичная обмотка ТТ соединена непосредственно последовательно с силовой цепью, а также падение напряжения на ней очень меньше, и, следовательно, первичный ток не зависит от вторичного тока.

[адсенс2]

Следует отметить, что вторичная обмотка трансформатора тока не должна оставаться разомкнутой, пока на первичную обмотку подается питание. Если вторичная обмотка остается открытой, вторичный ток становится равным нулю, но практически вторичные амперные витки противодействуют первичным амперным виткам. Следовательно, непротиворечивая первичная МДС создает большой магнитный поток в сердечнике, поскольку нет противодействующей вторичной МДС. Это приводит к большим потерям в сердечнике и, таким образом, увеличивает нагрев сердечника. Кроме того, это приводит к возникновению высоких ЭДС как на первичной, так и на вторичной стороне, что приводит к повреждению изоляции. Следовательно, очень важно, чтобы вторичная обмотка была соединена последовательно с катушками тока низкого сопротивления приборов или просто закорочена. А также, во избежание опасности поражения электрическим током, вторичная сторона должна быть заземлена. На практике трансформаторы тока снабжены выключателем короткого замыкания на клеммах вторичной обмотки.

Вернуться к началу

Конструкция трансформаторов тока

Конструкция трансформатора тока может быть намоточного или стержневого типа. ТТ с обмоткой подобен двухобмоточному обычному трансформатору. Первичная обмотка состоит из более чем одного полного витка или нескольких витков, намотанных на сердечник. Для ТТ с обмоткой низкого напряжения вторичные витки наматываются на бакелитовый каркас, а первичные обмотки с подходящей изоляцией между ними наматываются непосредственно на верхнюю часть вторичной обмотки. В зависимости от структуры сердечника это могут быть кольцевые, прямоугольные или оконные трансформаторы тока. В ТТ стержневого типа первичная обмотка представляет собой не что иное, как одиночный стержень, который проходит через центр сердечника и образует одновитковую первичную обмотку.

Плотность потока, используемая в ТТ, намного меньше по сравнению с силовыми трансформаторами. Поэтому материалы сердечника выбираются таким образом, чтобы обеспечить низкое сопротивление, низкие потери в сердечнике, а также работать с низкой плотностью потока. Поскольку кольцевые сердечники имеют меньше соединений и прочны, они обладают низким сопротивлением. Обычные материалы, используемые для сердечников, включают горячекатаную кремнистую сталь, холоднокатаную текстурированную кремнистую сталь и сплавы железа и никеля. Для обеспечения высокой точности измерения сердцевина CT изготовлена ​​из легированной стали очень высокого качества, называемой мукой. Для обеспечения изоляции применяют лакокрасочные и ленточные материалы при малых линейных напряжениях. Но для высоких линейных напряжений используются ТТ, заполненные компаундом или маслом. В случае ТТ, используемых при более высоких напряжениях передачи, для изоляции между вторичными обмотками и высоковольтными проводниками используется бумага, пропитанная маслом. Опять же, конструкция таких CT может быть как в форме живого, так и мертвого резервуара.

Вернуться к началу

Типы трансформаторов тока

Трансформаторы тока подразделяются на различные типы в зависимости от таких факторов, как тип использования, напряжение в цепи, способ монтажа и т. д. Некоторые из этих типов включают

Внутренние трансформаторы тока

Они обычно используются для низковольтных цепей и далее подразделяются на трансформаторы обмоточного, стержневого и оконного типа. Как и обычный трансформатор, трансформатор с обмоткой имеет как первичную, так и вторичную обмотку. Они используются при очень низких коэффициентах тока, таких как суммирующие приложения. Из-за более высоких значений первичных амперных витков с помощью этих трансформаторов тока можно достичь высокой точности. ТТ стержневого типа состоят из стержневого первичного контура, который является составной частью ТТ с вторичными сердечниками. Точность ТТ стержневого типа снижается из-за намагничивания сердечника, что требует большой доли общего ампер-витка при низких номинальных токах. ТТ оконного типа устанавливаются вокруг первичного проводника (или линейного проводника), поскольку они не имеют первичной обмотки. Это наиболее распространенные трансформаторы тока, доступные в конструкциях с цельным и разъемным сердечником. Перед установкой ТТ со сплошным окном необходимо отсоединить первичный проводник, в то время как в случае разъемного сердечника его можно установить непосредственно вокруг проводника, не отсоединяя его.

трансформаторы тока

Вернуться к началу

Трансформаторы тока наружной установки

Они обычно используются в цепях гораздо более высокого напряжения, таких как распределительные устройства и подстанции. Эти трансформаторы тока снабжены масляной или элегазовой изоляцией. По сравнению с заполненными маслом ТТ, ТТ с элегазовой изоляцией легче по весу. Верхний бак соединен с первичным проводником, поэтому они называются ТТ конструкции бака под напряжением. Используются небольшие вводы, потому что первичный проводник и бак имеют одинаковый потенциал. Этот бак установлен на конструкции изолятора, как показано на рисунке. В основании вторичные клеммы расположены в клеммной коробке. Кроме того, в основании предусмотрена клемма заземления.

OutdoorCurrentTransformer

Для многоступенчатых трансформаторов тока первичная обмотка раздельного типа. Так на баке предусмотрены отводы для первичной обмотки. Используя эти трансформаторы, можно получить переменный коэффициент тока, обеспечивая отводы как на первичной, так и на вторичной обмотках. При подаче на вторичную обмотку рабочие ампер-витки изменяются при подаче на первичную, большая часть медного пространства остается неиспользованной, за исключением самого нижнего диапазона.

Вернуться к началу

Втулочные трансформаторы тока

ТТ проходного типа также подобен ТТ стержневого типа, в котором сердечник и вторичная обмотка монтируются вокруг первичного проводника. Вторичная обмотка намотана на сердечник круглой или кольцевой формы, который устанавливается в высоковольтный ввод силовых трансформаторов, автоматических выключателей, генераторов или распределительных устройств. Проводник проходит через втулку, действует первичная обмотка, а сердечник расположен так, что огибает изоляционную втулку. Из-за меньшей стоимости проходные ТТ в основном используются для релейной защиты в цепях высокого напряжения.

Втулочные трансформаторы тока

Вернуться к началу

Переносные трансформаторы тока

Это трансформаторы тока с высокой прецессией, используемые для высокоточных амперметров и анализаторов мощности. Они могут быть с разъемным сердечником, гибкими и зажимными портативными ТТ. Типичный диапазон измерения тока портативных трансформаторов тока составляет от 1000 до 1500 А, а также эти трансформаторы тока обеспечивают изоляцию измерительных приборов от высоковольтных цепей.

Портативные трансформаторы тока

Наверх

Ошибки в трансформаторе тока

В идеальном трансформаторе тока отношение первичных и вторичных токов точно равно соотношению витков вторичной и первичной обмотки, а также токи в каждой обмотке создают равные МДС точно в противофазе. Однако на практике соотношение токов отличается от соотношения витков, а также между ними существует некоторый фазовый угол от противодействия. Они называются ошибками соотношения и ошибками фазового угла. В случае ТТ, которые используются для высокоточного измерения и измерения, эти ошибки должны быть как можно меньше.

Рассмотрим векторную диаграмму трансформатора тока, показанную ниже,

, где

Io = ток холостого хода

Im = намагничивающая составляющая тока холостого хода

Ie = ваттная составляющая тока холостого хода

Es и Ep = наведенные напряжения во вторичной и первичной обмотках соответственно

Np и Ns = количество витков в первичной и вторичной обмотках соответственно

Ip и Is = ток первичной и вторичной обмотки

Rs = сопротивление вторичной обмотки

Xs = Реактивное сопротивление вторичной обмотки

β = Погрешность фазового угла

n = Коэффициент трансформации = N2/N1

Чтобы поддерживать возбуждение железного сердечника, ТТ потребляет первичный ток. Этот текущий ток возбуждения состоит из двух компонентов, т. е. намагничивающей составляющей и ваттной составляющей, как показано на рисунке. ЭДС, индуцированная во вторичной обмотке, обеспечивает циркуляцию вторичного тока через нагрузку и из-за собственного сопротивления и реактивного сопротивления вторичной обмотки вызывает падение напряжения во вторичной обмотке. В приведенном выше векторе I2 относится к первичному току (показан пунктирной линией), поэтому существует угол бета между первичным и вторичным токами.

Ошибка соотношения

В приведенном выше векторе I1 или первичный ток состоит из составляющей тока возбуждения. Отсюда, рассматривая треугольник OBC, мы можем получить реальную ошибку отношения по векторным компонентам I2, Io (в свою очередь зависит от намагничивающей и ваттной составляющих) и I1. Кроме того, на вторичный ток влияют сопротивление и реактивное сопротивление обмотки, а также коэффициент мощности нагрузки. Но номинальный или номинальный коэффициент тока точно равен отношению вторичных витков к первичным. Следовательно, погрешность коэффициента трансформации ТТ определяется как отклонение фактического коэффициента трансформации от номинального коэффициента.

Ошибка тока или отношения = (Номинальное отношение – Фактическое отношение) / Фактическое отношение

= (Kn – R) / R × 100 %

Ошибка фазового угла

180 градусов от основного тока. Другими словами, должен быть нулевой фазовый угол между первичным током и обратным вторичным током. На приведенной выше векторной диаграмме реверсивный вторичный ток опережает первичный ток на определенный угол, следовательно, возникает ошибка фазового угла. Если реверсивный вторичный ток отстает от первичного тока, смещение фаз отрицательное, в то время как опережающий, фазовый угол положительный.

Чтобы уменьшить эти ошибки в ТТ, ток возбуждения или ток нагрузки должен быть небольшим, а также угол нагрузки вторичной нагрузки должен быть небольшим. Для выполнения этих требований сердечник должен иметь малые потери в сердечнике и низкое сопротивление, чтобы свести к минимуму ваттную и намагничивающую составляющие тока возбуждения. Кроме того, за счет уменьшения количества витков во вторичной обмотке и уменьшения импеданса вторичной обмотки эти ошибки сводятся к минимуму.

Вернуться к началу

Применение трансформаторов тока

Трансформаторы тока используются в самых разных областях, от управления энергосистемой до точного измерения тока в промышленных, медицинских, автомобильных и телекоммуникационных системах. Некоторые из приложений включают

• Расширение диапазона измерительных приборов, таких как амперметр, счетчик электроэнергии, счетчики кВА, ваттметр и т. д.
• Системы дифференциальной защиты от контурных токов.
• Дистанционная защита в системах электропередачи.
• Защита от перегрузки по току.

Вернуться к началу

Конструкция, типы и применение

Трансформатор тока (ТТ), также известный как инструментальный трансформатор, используется для уменьшения или увеличения первичного тока во вторичной обмотке. Ток, создаваемый на вторичной клемме, прямо пропорционален первичной обмотке. В цепях большой мощности напряжение на первичной стороне уменьшено до минимального значения, что помогает безопасно измерить фактический ток передачи переменного тока с помощью стандартного амперметра. В этой статье можно ознакомиться с подробной теорией о трансформаторе тока, простой схемой его принципа работы, различными типами, ошибками, преимуществами и его типичными применениями. Подобно трансформатору напряжения и мощности, этот трансформатор состоит из первичной и вторичной обмотки с минимумом или всего несколькими витками на первичной обмотке. Вторичная обмотка состоит из большего количества витков, чтобы выдерживать максимальное напряжение и ток. С приведенным выше кратким описанием трансформатора тока читатель может получить вопрос, чтобы узнать стандартное определение «Что такое трансформатор тока?»

Определение: Говоря техническим языком, трансформатор тока определяется как единица измерения, которая преобразует ток высокого уровня в уровень, подходящий для работы в нормальных условиях. Это может варьироваться в зависимости от типа приложений, требований, основанных на сообществе, таких как промышленные и бытовые цели, и так далее. Надлежащая функциональность, управление оборудованием и система рабочих данных могут быть легко обеспечены за счет использования трансформатора тока последовательно с первичной цепью. Этот трансформатор в основном делится на два типа, а именно: измерительные ТТ (преобразовывает ток в измеряемый диапазон счетчиков и приборов) и защитные ТТ (интегрированные с защитными реле для правильной работы в переходных условиях).

Схема трансформатора тока состоит из первичной и вторичной катушек с одним или несколькими витками в поперечном сечении. В некоторых случаях этот трансформатор подключается последовательно с главной цепью, а другой включает в себя стержневой кожух, который действует как первичная цепь, а катушка — как вторичная цепь. Число витков с точной настройкой площади поперечного сечения рассчитано как вторичная обмотка трансформатора тока. Максимальный ток цепи 5А.

трансформатор тока

Принцип работы/работа трансформатора тока

Обычно используется для повышения или понижения входного напряжения и тока первичной цепи. Но в приложениях реального времени этот трансформатор используется в приложениях высокого напряжения; следовательно, это снижает ток до значительной величины.

Стандартная формула для расчета количества витков:0239

Где,

I ₁ = ток через первичную обмотку

I ₂ = ток через вторичную обмотку

N2 = вторичные повороты

N ₁ = Первичные повороты. P = VI—(2)

Где P = мощность

В = напряжение

I = ток

Согласно уравнению расчета мощности (2), напряжение и ток прямо пропорциональны друг другу. Требуется увеличить количество витков вторичной обмотки, которое должно быть высоким, что, в свою очередь, снижает напряжение, ток и позволяет легко измерять ток.

Конструкция трансформатора тока

Как обсуждалось в предыдущих разделах, трансформаторы тока делятся на три типа, а именно:

• Трансформатор стержневого типа
• Трансформатор с обмоткой
• Трансформатор тороидального типа

Трансформатор стержневого типа

Шина или провод под напряжением считается первичной обмоткой трансформатора тока. Обычно он состоит только из одного витка на первичной стороне и изолирован от конца к концу, чтобы выдерживать высокие условия эксплуатации. Внешний сердечник действует как вторичная обмотка. По сравнению с обычным трансформатором имеется большое количество штамповок, которые покрывают большую площадь поперечного сечения сердечника и пластин. Этот процесс обеспечивает низкое магнитное сопротивление, и в углах вторичной стороны 9 индуцируется небольшой ток намагничивания.0005

Расстояние между отдельными обмотками поддерживается небольшим, чтобы свести к минимуму эффект сопротивления, и большим внешним диаметром для устранения фактора коронного разряда. Кроме того, полная схема спроектирована таким образом, чтобы избежать короткого замыкания внутри катушки.

Трансформатор с обмоткой

В этом типе один полный виток сердечника намотан первичной цепью. Бакелитовый каркас трансформатора тока низкого напряжения покрыт вторичной обмоткой. При подходящем коэффициенте изоляции первичная обмотка наматывается над вторичной обмоткой, а изоляция между этими обмотками рассчитывается в зависимости от применения. Другая процедура включает в себя отдельную врезку первичного материала с изолированной жилой.

Обычно в качестве основного материала используется ориентированная электротехническая сталь или железоникелевый сплав. Торцевые манжеты и периферийные обертки прессованного картона считаются изоляционным материалом перед установкой вторичной обмотки. Этот процесс обеспечивает дополнительную изоляцию обмоток и защиту от неконтролируемых воздействий, таких как повреждения острыми углами.

Трансформатор тороидального типа

Для этого типа трансформатора первичная обмотка не требуется. Токоведущая линия, направленная внутрь сети, продевается через окно тороидальной катушки. Следовательно, его также называют «окном-трансформером». Некоторые из этих типов также состоят из разъемного сердечника, который можно открывать, закрывать и устанавливать без удаления соединений из цепи.

Типы трансформаторов тока

В зависимости от области применения этот трансформатор можно разделить на два типа: внутренние и наружные трансформаторы тока.

При использовании внутри помещений отсутствие первичного проводника приводит к размещению первичной изоляции над сборной шиной или проводником. В зависимости от применения он подразделяется на материалы с изоляцией из литой смолы и с ленточной изоляцией. Точно так же наружный тип спроектирован и изготовлен с учетом внешних особенностей и функциональных характеристик.

В частности, чтобы выдерживать хрупкие условия износа. Охлаждение и изоляция достигаются за счет использования трансформаторного масла или других подходящих жидкостей. Разработан уникальный КТ с погружением в жидкость, который работает в герметичной среде и имеет минимальную связь с внешней средой.

Маслонаполненные трансформаторы тока для наружной установки подразделяются на следующие категории:

• Трансформатор тока бакового типа
• Трансформатор тока бакового типа

Трансформатор тока бакового типа чаще всего встречается в распределительных системах. Сердечник трансформатора погружается внутрь масляного бака для гашения выделяющегося тепла или искры. Вводы действуют как изолятор для разделения первичной клеммы. Втулки более подвержены повреждениям, так как они гибкие и переходят к центру тяжести с большей высоты.

В трансформаторе тока бакового типа сердечник, окруженный маслом, находится под потенциалом земли. В этом типе центр тяжести низкий или незначительный, что позволяет избежать повреждений при транспортировке. Вводы компактны и легко монтируются рядом с наружной стальной конструкцией автоматических выключателей.

• Согласно теоретическим расчетам, его конструкция в основном зависит от четырех факторов, а именно:
• Первичное и вторичное передаточное число (например, 1200/1).
• Нагрузочная способность : Нормальная нагрузка в ВА, которую трансформатор может эффективно выдерживать без какой-либо нагрузки.
• Коэффициенты точности трансформатора как в переходных, так и в установившихся режимах.
• Параметры физической конфигурации, такие как количество витков первичной и вторичной обмоток, форма, размер и т. д.

Ошибки в трансформаторе тока

В приложениях реального времени трансформатор не будет работать в соответствии с теоретическими ожиданиями. Причина в внешнем климатическом воздействии, долговечности материалов, связности с другими сетями. Как правило, ошибка фактического трансформатора тока рассчитывается на основе векторной диаграммы.

текущий трансформатор-phasor-diagram

Let,

I _S = вторичный ток

E _S = индуцированная EMF через вторичный терминал

I _P = ток через первичную оморочную ветку

E _P = ток через первичную оморосту _P = ЭДС индукции на клемме первичной обмотки

K _T = Отношение количества витков (т. е. количество витков вторичной обмотки по сравнению с витками первичной обмотки)

I _o = Минимальный ток возбуждения

I _м = составляющая намагничивания относительно I_o

I _w  = потери в сердечнике относительно I_o

ϕ _м = основной поток

E _S и E _P отстают на 90 градусов, а величина пропорциональна первичному и вторичному коэффициенту поворота. I _o рассчитывается с использованием компонентов I _m и I _w . ϕ _s – угловая разность между вторичным током и вторичной ЭДС индукции. Отрицательный фактор I _S и его умножение на соотношение витков K _T дает общий ток, передаваемый через первичную сторону.

Векторная сумма K _T I _S и I _o представляет собой общий ток через первичную обмотку. Вывод из приведенной выше векторной диаграммы показывает, что I _P не является фактическим значением согласно расчету. Разница вносит вклад в ток возбуждения сердечника и приводит к ошибке отношения в трансформаторе тока
.

Текущая ошибка (%) = (|I _P |-|K _T .I _S |)/I _P   *100

вектор вторичного тока и вектор первичного тока. В идеальных условиях значение равно нулю, но всегда есть составляющая питания для тока возбуждения, которая приводит к этому типу ошибки. Кроме того, часть тока, потребляемого на возбуждение сердечника, также будет приводить к возникновению ошибки.

Снижение ошибок в трансформаторе тока

В любой электрической, электронной и механической системе максимальная эффективность может быть достигнута при минимальных ошибках. Было отмечено несколько предупредительных мер для уменьшения ошибок, и они заключаются в следующем:

• Учет магнитных материалов с высокой магнитной проницаемостью и низкими потерями на гистерезис во время строительства.
• Разница между номинальной нагрузкой и фактической нагрузкой должна быть как можно меньше или равна нулю.
• Длина пути прохождения потока и соединительные соединения должны быть минимальными.
• Уменьшение вторичного внутреннего сопротивления.

Преимущества

Преимущества:

• Большие значения тока можно легко измерить.
• Его способность изолировать высокое напряжение и ток до низких значений обеспечивает
  безопасную работу и безопасное обращение с оборудованием.
• Его можно использовать в качестве управляющего устройства для управления защитными устройствами, такими как реле и сигнальные лампы.
• Многочисленные приборы могут питаться от одного трансформатора.

Применение трансформатора тока

Недостатки:

• Он широко используется для преобразования и измерения тока, протекающего через электросеть.
• Высокая точность позволила пользователям подключаться в точках учета.
• Используется для расчета гармоник и контроля качества электроэнергии в цикле частотной характеристики.
• Он подходит для применения в преобразователях на подстанциях, проектах HVDC, в фильтрах переменного и постоянного тока.
• В качестве защитного устройства в сетях и подстанциях высокого напряжения.
• Используется как встроенный защитный модуль в емкостных батареях.
• В приложениях учета доходов.

Перейдите по этой ссылке, чтобы узнать больше о потенциальном трансформаторе и градирне.

В целом, трансформатор тока позволяет пользователям обнаруживать большой ток в цепи. Хотя это выгодно в приложениях реального времени, получение точных показаний без гармоник и ошибок тока является важной задачей. Более того, с ростом спроса разработка точных автоматических цифровых трансформаторов тока снижает потери мощности во время передачи, а также передает или рассчитывает потребность в нагрузке в соответствии с требованиями пользователя в данный момент времени. Вот вопрос к вам, каковы основные особенности трансформатора тока?

Трансформатор тока | Medium

Трансформатор тока является неотъемлемой частью энергосистемы. В этой статье будут обсуждаться основы трансформатора тока, включая конструкцию, применение, принцип работы.

​Трансформатор тока представляет собой «приборный» трансформатор, который понижает высокие значения тока до более низких значений.

1. Изолирует систему защиты от высоких напряжений и токов, что приводит к снижению стоимости и стоимости средств защиты
2. Выход трансформатора тока является стандартным (т. е. 1 А или 5 А), что устраняет необходимость в реле защитного оборудования с разнообразными рабочими параметрами.

Мы только что запустили нашу серию Power Systems Engineering Vlog , и в этой серии мы собираемся рассказать о всевозможных исследованиях и комментариях по инженерным системам питания. Мы рассмотрим различные блоги, написанные AllumiaX. Это весело, это живо, по сути это видеоблог. Зарегистрируйтесь сейчас и получите 30-дневную БЕСПЛАТНУЮ пробную версию .

Конструкция трансформатора тока (ТТ):

Трансформатор тока (ТТ) в основном имеет первичную обмотку из одного или нескольких витков большой площади поперечного сечения. Вторичная обмотка трансформатора тока состоит из большого количества витков тонкой проволоки с малой площадью поперечного сечения. Можете ли вы угадать, каков текущий рейтинг нормального Трансформера? Нажмите здесь, чтобы продолжить чтение.

Переменный ток в первичных обмотках индуцирует магнитный поток в сердечнике, который передается на вторичные обмотки и также индуцирует там переменный ток. Эти трансформаторы в основном являются повышающими трансформаторами, то есть повышают напряжение от первичной обмотки к вторичной.

• Измерительный ТТ: ​

Трансформатор тока, используемый для измерительных и цепей индикации, обычно называют измерительным ТТ . У них низкая точка насыщения.

• ТТ защиты: ​ ​

Трансформатор тока, используемый вместе с защитными устройствами, называется ТТ защиты . Поскольку он работает при значениях тока выше номинального значения, его ядро ​​имеет высокую точку насыщения.

• ​ Трансформатор тока стержневого типа:

Этот тип трансформатора тока использует кабель или шину главной цепи в качестве первичной обмотки, что эквивалентно одному витку. Они полностью изолированы от высокого рабочего напряжения

• Трансформатор тока обмотки: ​

Первичная обмотка трансформатора физически соединена последовательно с проводником, по которому течет измеряемый ток в цепи.

• Тороидальный/оконный трансформатор тока: ​

Не содержат первичной обмотки. Вместо этого линия, по которой протекает ток в сети, продевается через окно или отверстие в тороидальном трансформаторе. Можете ли вы угадать преимущества Трансформера, обладающего «Раздельный сердечник» ?

ТТ достаточно просто подключить к однофазной системе, но для трехфазной системы есть два способа подключения ТТ. A Соединение звездой (звездой) и Соединение треугольником .

Нормальной практикой является подключение трансформаторов тока в треугольник, если он со стороны трансформатора соединен звездой, и наоборот.

Полярность относится к мгновенному направлению первичного тока по отношению к вторичному току и определяется способом вывода выводов трансформатора из корпуса.

Заземление трансформатора тока очень важно для безопасности и правильной работы защитных реле.

Нагрузка трансформатора тока определяется как нагрузка, подключенная к его вторичной обмотке. Обычно выражается в ВА (вольт-ампер).

Узнайте больше об этом всесторонне здесь .

90% ВЫКЛ. — Основы защиты энергосистемы

Коэффициент трансформации трансформатора тока представляет собой отношение входного тока первичной обмотки к выходному току вторичной обмотки при полной нагрузке.

Коэффициент трансформации = первичный ток/вторичный ток

Трансформатор тока имеет две ошибки — ошибку коэффициента и ошибку фазового угла.

Ошибки коэффициента тока​

В основном из-за энергетической составляющей тока возбуждения и задается как вторичный ток.

Ошибка фазового угла

В идеальном трансформаторе тока угол вектора между первичным и обратным вторичным токами равен нулю. Но в реальном трансформаторе тока существует разность фаз между первичным и вторичным током, потому что первичный ток также обеспечивает составляющую тока возбуждения.

Пожалуйста, посетите наш подробный блог, чтобы всесторонне узнать о векторных диаграммах идеального и фактического ТТ , а также о модели обычного ТТ .

Исследования вспышек дуги — это первый шаг к созданию безопасной среды без опасения неисправности оборудования или сбоя системы. Поддержание хорошо оборудованной сети электропередачи требует эффективного анализа вспышки дуги, который должен выполнить профессиональный инженер по энергосистемам.

Дайте нам знать, если у вас есть какие-либо вопросы по этой теме, и оставьте нам свой отзыв в комментариях.

Наем профессионального инженера-электрика для проведения анализа вспышки дуги и исследования короткого замыкания — отличный способ обеспечить безопасность вашего объекта и рабочих от нежелательных инцидентов.

AllumiaX, LLC является одним из ведущих поставщиков исследований энергосистем на северо-западе. Наши непревзойденные услуги и опыт сосредоточены на предоставлении надлежащего анализа дугового разряда, устойчивости переходных процессов, потока нагрузки, снабберной цепи, короткого замыкания, координации, заземления и качества электроэнергии.

Чтобы узнать больше об AllumiaX, подпишитесь на нас в Facebook, LinkedIn и Twitter и будьте в курсе всех последних новостей в области электротехники.
Позвоните нам: (206) 552–8235

Абдур Рехман является профессиональным инженером-электриком с более чем восьмилетним опытом работы с оборудованием от 208 В до 115 кВ в коммунальных, промышленных и коммерческих помещениях. Он уделяет особое внимание защите энергетических систем и инженерным исследованиям.

Абдур Рехман является генеральным директором и соучредителем allumiax.com и создателем GeneralPAC от AllumiaX . Он активно участвовал в различных должностях в IEEE Seattle Section , IEEE PES Seattle, IEEE Region 6 и IEEE MGA.

Как работает трансформатор тока? Технически объяснил!

Энергоэффективность Минимальные затраты и высокая доступность системы теперь представляют собой три основных аспекта управления предприятием. Для их достижения необходимо знать, когда, где и как расходуется энергия. Вот почему измерение и контроль основных электрических параметров сети становятся все более важными. Трансформатор тока является одним из основных элементов электроэнергетических систем. Все типы устройств защиты и управления нуждаются в трансформаторах тока. По этой причине все профессионалы должны знать его основы. Прочитав эту статью, вы получите базовые знания о трансформаторе тока.

Трансформатор тока представляет собой особый тип электрооборудования, который понижает высокие первичные токи до низких вторичных токов. Первичная обмотка подключается к измеряемому току, а вторичная обмотка к измерительным приборам.

Трансформатор тока может использоваться в следующих устройствах:

• Амперметры
• Ваттметры
• Варметры
• Киловатт-часы
• Измерители коэффициента мощности
• Реле управления
• Измерительные преобразователи

Первичная обмотка трансформатора тока состоит из нескольких витков и включена последовательно с линией тока. Вторичная обмотка имеет большее число витков и связана с приборами.

Трансформатор тока используется для измерения и защиты. Используя трансформатор тока, мы можем легко измерять большие токи. Трансформаторы тока рекомендуется применять на токи 40 А и выше.

Трансформаторы тока выполняют две основные функции:

• Ограничение и минимизация тока для измерительных и защитных устройств.
• Изоляция силовых цепей от измерительной и/или защитной цепи.

Трансформатор тока состоит из первичной обмотки, вторичной обмотки, магнитопровода и изолированного корпуса. Сердечник из высококачественной кремнистой стали отжигается, покрывается лаком, а затем изолируется крышками сердечника из поликарбоната. Вторичная обмотка намотана тороидально на высокоточном полуавтоматическом оборудовании. Для трансформатора тока кольцевого типа с ленточной обмоткой обмотки с покрытием PEW затем покрываются слоновой бумагой, покрываются лаком и дважды обматываются лентами PVS. Обмотки заключены в компактный и термостойкий разъемный колпачок для герметизированного трансформатора тока.

Содержание

Трансформатор тока служит для преобразования или изменения величины переменного тока (50…400 Гц) в системе, обычно от более высокого значения тока к более низкому значению тока. Преобразование или количество изменений зависит от количества витков как первичного, так и вторичного проводников. ТТ состоит из трех основных компонентов: первичной обмотки, сердечника и вторичной обмотки.

Соотношение или соотношение между числом витков в первичной и вторичной обмотках отвечает за уменьшение или понижение тока в системе до значения, которое можно использовать в устройстве контроля тока, таком как реле перегрузки или продукт для мониторинга мощности. Следующая формула показывает, как соотношение между обмотками может снизить ток:

Коэффициент трансформации тока

Коэффициент трансформации трансформатора тока представляет собой отношение входного тока первичной обмотки к выходному току вторичной обмотки при полной нагрузке. Например, трансформатор тока с коэффициентом 300:5 рассчитан на 300 ампер первичной обмотки при полной нагрузке и будет производить 5 ампер вторичного тока, когда 300 ампер протекают через первичную обмотку.

Если первичный ток изменяется, вторичный токовый выход изменяется пропорционально. Например, если 150 ампер протекают через первичную обмотку с номиналом 300 ампер, выходной ток вторичной обмотки будет 2,5 ампер (150:300 = 2,5:5)

Точность трансформатора тока

Точность трансформатора тока определяется его сертифицированным классом точности, который указан на заводской табличке. Например, класс точности ТТ 0,3 означает, что ТТ сертифицирован изготовителем с точностью до 0,3 процента от его номинального значения коэффициента для первичного тока, равного 100 процентам от номинального коэффициента.

Трансформатор тока с номинальным коэффициентом 200/5 и классом точности 0,3 будет работать в пределах 0,45% от его номинального значения коэффициента для первичного тока 100 А. Чтобы быть более точным, первичный ток 100 А сертифицирован для создания вторичного тока между 2,489ампер и 2,511 ампер.

Полярность трансформатора тока

Полярность трансформатора тока определяется направлением намотки катушек вокруг сердечника ТТ (по часовой стрелке или против часовой стрелки) и способом вывода выводов, если таковые имеются, из корпус трансформатора.

Все трансформаторы тока имеют вычитательную полярность и будут иметь следующие обозначения для правильной установки:

(h2) первичный ток, направление к линии; (h3) первичный ток, направление нагрузки; и (X1) вторичный ток.

Соблюдение полярности важно при установке и подключении трансформаторов тока к реле учета электроэнергии и защитным реле.

Модели

Существует несколько различных моделей трансформаторов тока, каждая из которых обеспечивает понижение и измерение тока, но способ, которым это достигается, может различаться. Ниже поясняются характеристики трех основных моделей трансформаторов тока.

Раневой

Трансформатор тока с обмоткой имеет первичную обмотку, состоящую более чем из одного полного витка, намотанную на сердечник. Первичная и вторичная обмотки намотанного трансформатора тока изолированы друг от друга и состоят из одного или нескольких витков, опоясывающих сердечник. Сконструированы как ТТ с несколькими коэффициентами за счет использования отводов на вторичной обмотке. Раневой тип обеспечивает отличные характеристики в широком рабочем диапазоне.

Тороидальный

Тороидальный трансформатор тока не содержит первичной обмотки. Вместо этого линия, по которой протекает ток в цепи, проходит через окно или отверстие в тороидальном трансформаторе. Некоторые трансформаторы тока имеют «разъемный сердечник», что позволяет их открывать, устанавливать и закрывать без отключения цепи, к которой они подключены.

Стержневой

Стержневой трансформатор тока использует кабель или сборную шину главной цепи в качестве первичной обмотки, эквивалентной одному витку. Имеются стержневые типы с более высоким уровнем изоляции, которые обычно крепятся болтами к текущему устройству ухода.

Соединение

Трансформатор тока с одним коэффициентом

Трансформатор тока с несколькими коэффициентами

ТРАНСФОРМАТОР ТОКА (ТТ) — электрическая волна

3 Определение0239 — Трансформатор тока — это устройство, которое используется для создания слабого переменного тока во вторичной обмотке, пропорционального высокому переменному току в первичной обмотке.

Используется как для системы измерения, так и для системы защиты. Таким образом, с помощью ТТ можно легко измерить высокое значение тока, используя счетчики низкого значения.

 

Конструкция – состоит из первичной и вторичной обмотки. Первичная обмотка может представлять собой проводник, полосу и т. д., ток в котором необходимо уменьшить. Вторичная обмотка намотана на сердечник. Количество витков вторичной обмотки зависит от первичного тока и выхода вторичного тока. Стандартный вторичный выходной ток составляет 1 А или 5 А.

Принцип работы – Работает по принципу трансформатора; Это похоже на небольшой повышающий трансформатор, который уменьшает ток во вторичной обмотке и увеличивает вторичное напряжение. В ТТ первичная обмотка имеет несколько витков, например, один или два витка и т. д.

CTR (КОЭФФИЦИЕНТ ТРАНСФОРМАТОРА ТОКА) –

CTR означает коэффициент трансформации тока. Это отношение между первичным и вторичным током трансформатора тока. Например, ТТ доступен на 100/5 А, где 100 А представляет максимальное значение первичного тока, а 5 А представляет максимальное значение вторичного тока. Значение вторичного тока изменяется пропорционально первичному току. Итак, здесь CTR равен 20 (100/5 = 20). Это означает, что первичный ток в 20 раз больше, чем вторичный ток.

Для ТТ 400/5А, CTR = 80 (400/5 = 80), это означает, что первичный ток в 80 раз больше, чем вторичный ток. Поскольку ТТ подобен любому другому трансформатору, он должен удовлетворять следующему уравнению –

T.R = Np/Ns = Is/Ip

Где Np = количество витков первичной обмотки,

Ns = количество витков вторичной обмотки,

Ip = ток в первичной обмотке,

Is = ток во вторичной обмотке,

ВЛИЯНИЕ КОЛИЧЕСТВА ВИТКОВ ПЕРВИЧНОЙ ОБМОТКИ –

TYPES OF CURRENT TRANSFORMER –

There are three types of Current Transformer available – a) Wound CT, b) Toroidal CT & c) Bar-type CT  –

• Трансформатор тока обмотки . Первичная обмотка трансформатора физически соединена последовательно с проводником, по которому течет измеряемый ток в цепи. Величина вторичного тока зависит от коэффициента трансформации трансформатора.
• Тороидальный трансформатор тока — не содержат первичной обмотки. Вместо этого линия, по которой протекает ток в сети, продевается через окно или отверстие в тороидальном трансформаторе. Некоторые трансформаторы тока имеют «разъемный сердечник», что позволяет открывать, устанавливать и закрывать их без отключения цепи, к которой они подключены.
• Трансформатор тока стержневого типа — В этом типе трансформатора тока в качестве первичной обмотки используется настоящий кабель или шина главной цепи, что эквивалентно одному витку. Они полностью изолированы от высокого рабочего напряжения системы и обычно крепятся болтами к токоведущему устройству.

ВАЖНЫЕ ПОЛОЖЕНИЯ, СВЯЗАННЫЕ С ТТ КТ. Он представлен ВА. Номинальная мощность ВА указывает нагрузку, которую может выдержать трансформатор.

ТТ никогда не должен быть нагружен на 100 %, так как нагрузка на ТТ может увеличиваться с возрастом из-за увеличения сопротивления соединительных проводов, изменения температуры, ослабления соединений и т. д.

Точность ТТ – Точность определяет максимальную допустимую процентную погрешность при номинальном токе. Трансформаторы подразделяются на две категории: а) измерительные трансформаторы тока и трансформаторы защиты.

Измерительный ТТ – Высокоточные ТТ используются для измерения, так как имеют низкую точку насыщения. ТТ доступны в следующих классах точности – 0,1, 0,2, 0,5,1,3,5. Эти значения показывают процентную ошибку при номинальном первичном токе. Это означает, что ТТ 50/5 А с точностью 0,1 будет иметь максимальную ошибку 0,1, когда ток 50 А проходит через первичную обмотку.

Измерительные ТТ сконструированы таким образом, что ТТ не повреждается большим током во время неисправности. Во время неисправности ТТ насыщается, а выходной сигнал остается в диапазоне измерительных приборов.

Защитный ТТ – Защитные ТТ имеют характеристики, отличные от измерительных ТТ. Защитные ТТ имеют высокую точку насыщения, так как они должны постоянно определять ток короткого замыкания даже во время неисправности. Эти ТТ имеют низкую точность и классифицируются как 5P10, 10P10 и т.д.

Пример — ТТ класса 10P10 — Где первая буква 10P указывает на максимальную (10%) процентную погрешность, а последняя цифра 10 указывает, во сколько раз превышается номинальный ток.

Применение трансформаторов тока –

• Класс 0.1 или 0.3 – для технологических измерений,
• Класс 0,5 или 1,0 – для коммерческого учета,
• Класс 1 или 3 – для амперметров,
• Класс 5Р10 или 5Р20 – для защиты,

НАПРЯЖЕНИЕ НАСЫЩЕНИЯ В ТОЧКЕ ИЗЛОМА –

Определение – Определяется как напряжение, при котором увеличение напряжения вторичной обмотки ТТ на 10 % приводит к увеличению тока вторичной обмотки на 50 %.

Давайте поймем это с помощью этого метода – Переменное напряжение, подаваемое на вторичную обмотку ТТ с разомкнутой первичной обмоткой, когда напряжение увеличивается на 10 %, что вызывает увеличение тока намагничивания на 50 %. Это происходит потому, что E ₂ άØ (магнитный поток) как E ₂ = 4,44 ØfT2, где Ø создается током возбуждения (Ie). Существует нелинейная зависимость между Ø и Ie, после определенного периода тока возбуждения поток не будет увеличиваться так быстро, поскольку сердечник ТТ изготовлен из стального материала CRGO, который имеет собственный уровень насыщения.

Это важный фактор для защиты. ТТ и защитные ТТ также называются PS (класс защиты). Это связано с насыщением ядра. Точка перегиба очень важна для дифференциальной защиты и схем ограниченной защиты от замыканий на землю , поскольку не должно происходить отключения трансформатора, когда замыкание происходит за пределами зоны защиты. Даже если обычные ТТ обеспечиваются с высокой точностью (не номиналом PS) и КЗ возникает за пределами зоны защиты, ток КЗ будет течь в сторону защищенной зоны (со стороны вторичной обмотки), а затем из-за различного напряжения насыщения точки перегиба обоих обычных ТТ, силового трансформатора может споткнуться. Вот почему очень важно, чтобы для дифференциальной защиты и защиты REF использовались только те же номиналы PS.

КОЭФФИЦИЕНТ ЗАЩИТЫ ИНСТРУМЕНТА (ISF) ТРАНСФОРМАТОРА ТОКА –

ISF представляет собой отношение приложенного максимального первичного тока к номинальному первичному току трансформатора тока. Приложенный максимальный первичный ток — это значение, при превышении которого сердечник ТТ становится насыщенным. ISF является важным фактором ТТ при выборе прибора, который должен быть подключен к вторичной обмотке ТТ. Низкое значение ISF всегда лучше.

Ex – ISF-1.5 и ISF-2. Предположим, что ТТ с коэффициентом 100/5А имеет ISF 1,5, это означает, что ТТ насыщается при первичном токе 150А (100X1,5). Точно так же ТТ насыщается при 200 А с помощью ISF-2. Другими словами, мы можем сказать, что в случае ISF – 1,5 прибор, подключенный к вторичной обмотке, получит максимум 7,5 А и 10 А, в случае ISF – 2 ТТ, потому что после 7,5 А и 10 А ТТ насыщается, а вторичный ток не будет увеличиваться с первичным током после 150 Ом. % (для ISF 1.5) и 200 % (ISF – 2). Коэффициент ISF полезен в условиях перегрузки и короткого замыкания.

КОЭФФИЦИЕНТ ПРЕДЕЛА ТОЧНОСТИ (ALF) ТТ –

Связан с насыщением сердечника для защитных ТТ. Это значение первичного тока, выше которого начинается насыщение сердечника. Как только сердечник ТТ насыщается, ток во вторичной обмотке не будет увеличиваться с увеличением первичной обмотки. Таким образом, предел насыщения сердечника должен быть многократно (не бесконечным) в защитных ТТ, поскольку ТТ должен следовать за током короткого замыкания для срабатывания реле. Низкое значение ALF используется для измерения трансформаторов тока.

ТРАНСФОРМАТОР БАЛАНСИРОВОЧНОГО ТОКА (CBCT) – Трансформатор тока, используемый для защиты от замыканий на землю. Он использует все фазы цепи в качестве первичной обмотки, когда нет неисправности, векторная сумма всех трех фаз равна нулю, поэтому во вторичной обмотке нет тока. Но в случае замыкания на землю сумма векторов всех трех фаз не останется равной нулю, и несбалансированный результирующий ток создаст поток в сердечнике, и ток будет течь во вторичной обмотке. В КЛКТ используются только 3-фазные 3-жильные или 3-жильные одножильные кабели, которые проходят через отверстие КЛКТ.

CBCT изготавливаются с одним сердечником и одной вторичной обмоткой. Количество витков вторичной обмотки не обязательно соотносить с номинальным током фидера/кабеля, поскольку при нормальных сбалансированных условиях вторичный ток не протекает.

ВЫБОР КЛКТ – Следующие пункты, которые следует помнить при покупке КЛКТ –

• Размер или диаметр кабеля, так как кабель должен проходить через отверстие КЛКТ,
• Минимальная обнаруживаемая утечка на землю и комбинация реле,
• Спецификация реле, включая диапазон уставок и нагрузку,
• Расстояние между реле и CBCT (если больше 10 метров).
• Проверьте передаточное отношение реле, например, 12,5/5 А или 25/5 А…….

ТТ С ДВОЙНЫМ СООТНОШЕНИЕМ/CORE –

Это два типа ТТ – 1) ТТ с двойным коэффициентом и 2) Двухъядерный ТТ.

• ТТ с двойным коэффициентом трансформации – Этот тип ТТ имеет вторичную обмотку с отводом от середины. Это применимо, когда требуется два вторичных выхода от одного трансформатора тока. Это достигается добавлением ленты во вторичную обмотку, и коэффициент, полученный лентой, составляет половину полной вторичной обмотки.

В этом ТТ нельзя одновременно использовать полную и половинную вторичную обмотку. Одновременно будет использоваться только одна обмотка, либо полная, либо наполовину.

• Двухъядерный ТТ – Такой тип ТТ имеет два сердечника, это означает, что ТТ имеет две вторичные обмотки и одну первичную обмотку. Двухъядерный ТТ можно использовать одновременно для двух приложений, таких как измерение и релейная защита.