Классификация трансформаторов тока: Назначение и классификация трансформаторов тока

Содержание

Типы и классификация трансформаторов

Трансформаторы – особый вид оборудования, применяемый для изменения показателей напряжения в электросетях с переменным током. В основе его работы лежит такое явление как электромагнитная индукция – первичная обмотка присоединяется к источнику тока, после чего в ней начинает генерироваться магнитное поле, и во вторичных обмотках возникает электродвижущая сила.

Конструктивные особенности трансформаторов

В основе конструкции прибора находятся вторичные и первичные обмотки, сердечник из ферромагнитного сплава (обычно замкнутого типа). Обмотки располагают на магнитном проводе, они связаны между собой индуктивным способом. Благодаря наличию магнитопривода аккумулируется значительная часть магнитного поля, и КПД устройства возрастает. Сам магнитопровод представляет собой комплекс металлических пластин, покрытых изоляцией. Изоляция нужна для предотвращения появления паразитных токов в сердечнике.

Принципы классификации трансформаторов

Трансформаторы классифицируются по следующим принципам:

  1. Назначение (лабораторные, защитные, промежуточные, измерительные).
  2. Напряжение (низко- и высоковольтные).
  3. Способ установки (переносные, стационарные, наружные и внутренние, опорные, шинные).
  4. Количество ступеней (одно- и многоступенчатые).
  5. Характер изоляции обмотки (сухая, компаундная, бумажно-масляная).

Каждый тип прибора имеет свои особенности и преимущества, о которых мы поговорим далее. Ремонт трансформаторов всех видов должен производиться профессиональными мастерами с применением соответствующего оборудования.

Типы трансформаторов

Самой распространенной категорией электрических трансформаторов являются силовые трансформаторы – они различаются между собой по количеству фаз, показателям номинального напряжения. Назначение – изменение напряжения тока в сетях освещения, питания оборудования, энергосистем.

Второй по популярности тип оборудования – измерительный. Он используется для контроля рабочих показателей напряжения, фазы или тока в первичной цепи. На измеряемую сеть работа прибора влияния практически не оказывает.

Третий тип – автотрансформаторы, обмотки в которых соединяются между собой гальваническим способом. Коэффициент трансформации невысокий, поэтому установка имеет сравнительно небольшие размеры и недорого стоит. Устанавливаются в стабилизаторах напряжения, системах релейной защиты, запуска крупных электроустановок, работающих от сети с переменным током.

Импульсные трансформаторы оборудуются феррогмагнитным сердечником, который изменяет напряжения и импульсы тока. Данный тип оборудования применяется в вычислительных устройства электронного типа, системах радиолокации, импульсной связи, в качестве главного измерителя в электросчетчиках.

Пик-трансформаторы преобразуют напряжение синусоидального типа в импульсное. Разделительные устройства отличаются от остальных тем, что в них первичная обмотка со вторичными не связана. Назначение прибора – гальваническая развязка электроцепей.

Согласующий трансформатор согласует показатели сопротивления каскадов схем таким образом, что сигнал практически не искажается. Согласующий трансформатор между рабочими участками создает схемы гальванической развязки.

Сдвоенный дроссель оснащается двумя идентичными обмотками. За счет взаимной индукции катушек дроссель имеет отличную эффективность, хотя имеет стандартные размеры. Используется в звуковой технике, в качестве фильтров блока питания. Для хранения информации обычно используется трансфлюксор – трансформатор с большой остаточной намагниченностью магнитопровода.

Трансформаторы: классификация

ТРАНСФОРМАТОРЫ   

 

 

Классификация силовых трансформаторов


Рис. 1. - Краткая классификация трансформаторов по назначению

 

     О появлении и развитии трансформаторов, как электротехнических устройств, можно прочитать в статье Яна Шнейберга "Трансформация трансформатора".

Здесь же мы остановимся на классификации трансформаторов с практическими целями.

     Классификация трансформаторов может быть произведена по нескольким различным признакам: по габаритам, назначению и т.д. С точки зрения снабженца наиболее востребована классификация трансформаторов по назначению. В настоящее время по назначению обычно выделяют трансформаторы силовые, измерительные и специального назначения.

Измерительные трансформаторы включают в себя:
- трансформаторы тока;
- трансформаторы напряжения.

Подробнее об измерительныных трансформаторах Вы можете прочитать в соответствующем разделе нашего сайта, перейдя по ссылкам ниже:

     

Измерительные трансформаторы тока

     

Измерительные трансформаторы напряжения

     Силовые трансформаторы могут быть выполнены либо однофазными, либо трехфазными на промышленную частоту 50Гц.

Кроме того, каждый силовой трансформатор может быть либо масляным, где для охлаждения и изоляции используется специальное трансформаторное масло, либо сухим, не содержащими масло.

Более подробно с силовыми трансформаторами Вы можете ознакомиться по ссылкам ниже:

     Что касается специальных трансформаторов, то они могут быть выполнены с различным количеством обмоток, отводов, на различное количество фаз и на различные частоты (могут быть на 50Гц, на 400Гц и на любую другую частоту по заказу). Специальные трансформаторы, как правило, изготавливаются на заказ в течение 45-60 рабочих дней. На складе они практически не бывают, т.к. изготавливаются для конкретных агрегатов и имеют большую специфику применения.

К специальным трансформаторам относятся в том числе и преобразовательные трансформаторы ТРСЗП.


Специальные силовые преобразовательные трансформаторы

 

Для грамотного заказа специальных необходимо заполнение опросного листа.

Посмотреть цены на трансформаторы в прайс-листе>>>

классификация и устройство преобразователей напряжения и тока

Измерительный трансформатор — электромагнитное устройство, установленное в контролируемую электрическую цепь и предназначенное для измерения и наблюдения за показаниями напряжения, тока или фазы. В основном применяется в случаях, когда невозможно произвести измерения электрических показателей непосредственным подключением измерительных приборов. Рассчитывают их таким образом, чтобы обеспечить минимальное влияние на измеряемую цепь.

Устройство электрических аппаратов

Основным назначением измерительных трансформаторов является понижение первичного тока до значения, позволяющего осуществить подключение электрических измерительных приборов, защитных систем и т. д.

Кроме этого, они обеспечивают гальваническую развязку между высоким и низким напряжением, позволяющую безопасно работать обслуживающему персоналу.

Состоит этот аппарат из следующих составляющих:

  • первичной обмотки с рассчитанным количеством витков;
  • вторичной обмотки;
  • изготовленного из специальной стали сердечника.

Электрические провода первичной обмотки подключают последовательно к эксплуатируемой цепи, в которой проводят проверку показаний. К проводам вторичной обмотки подключают измерительные приборы, комплекс автоматических устройств для защиты цепи от повреждений, различные системы автоматики и т. д.

Чтобы не происходило коротких замыканий между обмотками и витками в них, обязательно наличие изоляции. А также проводят обязательное заземление вторичной обмотки на случай замыкания между катушками.

Классификация агрегатов

Все аппараты разделяют на измерительные трансформаторы тока и напряжения. Причем токовые устройства существуют двух видов: для постоянного и переменного тока. По методу трансформации их разделяют на преобразователи тока в ток, тока в напряжение и тока в не относящуюся к электричеству функцию (например, световой поток).

При этом трансформаторы разделяют на аналоговые и дискретные (в зависимости от метода получения информации). Все измерительные аппараты классифицируются по следующим признакам:

  • по виду установки;
  • по ее способу;
  • по числу коэффициентов трансформации;
  • по количеству ступеней преобразования;
  • по виду первичной обмотки;
  • по роду изоляции;
  • по принципу трансформации тока.

Эти агрегаты предназначены для работы под открытым небом, в закрытых помещениях. Они бывают непосредственно встроены в электрооборудование и специальные установки (на судах, в шахтах, электровозах и др.).

Непосредственно их устанавливают в проемах стен, потолков или в специальных металлических конструкциях, если они предназначены для использования в качестве ввода. Опорные измерительные преобразователи монтируются на ровную плоскость, а встроенные трансформаторы устанавливают непосредственно в плоскость электрооборудования.

Существуют разновидности аппаратов как с одним коэффициентом трансформации, так и с несколькими, которые получают методом изменения количества витков первичной или вторичной обмотки.

Различают их и по способу изготовления изоляции, которая бывает твердой, вязкой и комбинированной. Все измерительные трансформаторы делятся на электромагнитные и оптико-электронные, в зависимости от способа преобразования тока.

Преобразователи для измерения напряжения

Используются такие аппараты для понижения напряжения в первичном контуре от 6 кВ и выше, до 100 В во вторичной обмотке. Они способны преобразовывать эти показания в первичном контуре в стандартный электрический ток и обеспечивать защиту подключенных электроприборов от перегрузок.

Кроме этого, такие агрегаты обеспечивают обслуживающему персоналу безопасную работу. Эта техника взаимодействует с переменным и постоянным током, а по своему функционированию она приближается к режиму холостого хода, так как не происходит передачи мощности. По своим функциональным действиям эти аппараты практически ничем не отличаются от силовых трансформаторов.

Различают несколько их видов:

  1. Заземляемый аппарат — представляет собой преобразователь с одной фазой, находящейся под напряжением и заземленным одним концом первичного контура. В трехфазных агрегатах заземляется нейтральный провод первичной катушки.
  2. Трансформаторы без заземления — все части первичной катушки, в том числе и контакты, изолированы от соединения с землей до рекомендуемого уровня, соответствующего классу напряжения.
  3. Емкостные аппараты — в конструкцию включены конденсаторы, обеспечивающие понижение напряжения.
  4. Каскадные трансформаторы — первичный контур обладает несколькими частями, соединяющимися со вторичным контуром связующими и выравнивающими обмотками.

А также существуют аппараты как с одним вторичным контуром, так и с двумя: основным и дополнительным.

Трансформаторы тока

Этими измерительными преобразователями выполняют ряд особых функций. К ним подключают измерительные приборы, способные снимать показания в различных режимах.

Основными функциями агрегата являются:

  1. Преобразование переменного тока к значениям в 1 или 5 А.
  2. В обычном режиме предохраняет вторичный контур от высоковольтной первичной обмотки.
  3. Работа осуществляется в защитном режиме вторичного контура от перегрузок.

Помимо этого, такие трансформаторы имеют в своей конструкции выпрямители, а вторичные цепи обязательно заземляются в одной точке. Конструктивные особенности этого агрегата запрещают разрывать вторичную цепь, находящуюся под напряжением, так как в этот момент происходит нарушение изоляции, сердечник нагревается и происходит нарушение нормального режима работы.

Перед установкой и запуском измерительного преобразователя, обязательно проводят его проверку. Производят диагностику его работы на всех режимах и проверяют состояние изоляции. В условиях длительной эксплуатации периодически проводят техническое обслуживание агрегатов, что позволяет избежать непредвиденных поломок.

Измерительные трансформаторы тока: особенности применения

Измерительный трансформатор тока — это специальный прибор узкого направления, который предназначен для измерения переменного тока и его контроля. Чаще всего применяется в системах релейной защиты (автоматики) и измерительных приборов. Его использование необходимо тогда, когда непосредственное присоединение прибора для измерения, к электрической сети с переменным напряжением невозможно или небезопасно для персонала обслуживающего его. А также для организации гальванической развязки первичных силовых цепей от измерительных. Расчёт и выбор измерительного трансформатора тока выполняется таким образом, чтобы изменения формы сигнала были сведены к нулю, а влияние на силовую контролируемую цепь было минимальным.

Назначение измерительных трансформаторов

Главная функция этого измерительного прибора — это отображение изменений тока, максимально пропорционально. Трансформаторы тока гарантируют полную безопасность измерений, отделяя измерительные цепи от первичных с опасным высоким напряжением, которое чаще всего составляют тысячи вольт. Требования, предъявляемые к их классу точности очень велики, так как от этого зависит работа дорогостоящего мощного оборудования.

Принцип действия и конструкция

Трансформаторы измерительные выпускают с двумя и больше группами вторичных обмоток. Первая применяется для включения устройств релейной защиты и сигнализации. А другая, с большим классом точности, для подключения устройств точного измерения и учёта. Они помещены на специально изготовленный ферромагнитный сердечник, который набран из листов специальной электротехнической стали довольно тонкой толщины. Первичную обмотку непосредственно включают последовательно в измеряемую сеть, а ко вторичной обмотке подключают катушки различных измерительных приборов, чаще всего амперметров и счетчиков электроэнергии.

В трансформаторах тока, как и в большем количестве других таких электромагнитных устройств, величина первичного тока больше, чем вторичного. Первичная обмотка исполняется из провода разного сечения или же шины, в зависимости от номинального значения тока. В трансформаторах тока 500 А и выше, первичная обмотка чаще всего выполнена из 1-го единственного витка. Он может быть в виде прямой шины из меди или алюминия, которая проходит через специальное окно сердечника. Корректность измерений любого измерительного трансформатора характеризуется погрешностью значения коэффициента трансформации. Для того чтобы не перепутать концы, на них обязательно наносится маркировка.
Аварийная небезопасная работа, связана с обрывом вторичной цепи ТТ при включенной в цепь первичной, это приводит к очень сильному намагничиванию сердечника и даже при обрывe вторичной обмотки. Поэтому при включении без нагрузки вторичные обмотки соединяются накоротко.
По классу точности все измерительные ТТ разделены на несколько уровней. Особенно точные, называются лабораторные и имеют классы точности не больше 0,01–0,05;

Схемы соединений

Схемы соединений, представленные ниже, дают возможность персоналу контролировать токи в каждой из фаз.

В целях безопасности персонала, низковольтного измерительного оборудования и приборов один вывод вторичной обмотки, а также корпус заземляют.

Классификация и выбор

По конструкции и исполнению трансформаторы тока используемые в измерительных цепях делятся на:

  • Встроенные. Первичная обмотка у них служит элементом для другого устройства. Они устанавливаются на вводах и имеют только вторичную обмотку. Функцию первичной обмотки выполняет другой токоведущий элемент линейного ввода. Конструктивно это магнитопровод кольцевого типа, а его обмотки имеют отпайки, соответствующие разным коэффициентам трансформации;
  • Опорные. Предназначенные для монтажа и установки на опорной ровной плоскости;
  • Проходной. По своей структуре это тот же встроенный, только вот находиться он может снаружи другого электрического устройства;
  • Шинный. Первичной обмоткой служит одна или несколько шин включенных в одну фазу. Их изоляция рассчитывается с запасом, что бы он мог выдержать даже многократное увеличение напряжения;
  • Втулочный. Это одновременно и проходной, и шинный трансформатор тока;
  • Разъемный. Его магнитопровод состоит из разборных элементов;
  • Переносной. Это устройство электрики называют токоизмерительные клещи. Они являются переносным и удобным измерительным трансформатором тока, у которого магнитная система размыкается и замыкается уже вокруг того провода в котором и нужно измерять значение тока.

При выборе трансформатора тока стоит знать главное, что при протекании по первичной обмотке номинального тока в его вторичной обмотке, которая замкнута на измерительный прибор, будет обязательно 5 А. То есть если нужно проводить измерение токовых цепей где его расчётная рабочая величина будет примерно равна 200 А. Значит, при установке измерительного трансформатора 200/5, прибор будет постоянно показывать верхние приделы измерения, это неудобно. Нужно чтобы рабочие пределы были примерно в середине шкалы, поэтому в этом конкретном случае нужно выбирать трансформатор тока 400/5. Это значит что при 200 А номинального тока оборудования на вторичной обмотке будет 2,5 А и прибор будет показывать эту величину с запасом в сторону увеличения или уменьшения. То есть и при изменениях в контролируемой цепи будет видно насколько данное электрооборудование вышло из нормального режима работы.

Вот основные величины, на которые стоит обратить внимание при выборе измерительных трансформаторов тока:

  1. Номинальное и максимальное напряжение в первичной обмотке;
  2. Номинальное значение первичного тока;
  3. Частота переменного тока;
  4. Класс точности, для цепей измерения и защиты он разный.

Техническое обслуживание

Эксплуатация измерительных трансформаторов не является очень сложным и трудоёмким процессом. Действия персонала заключаются, в основном, в надзоре за исправностью его вторичных цепей, наличием защитных заземлений и показаниями приборов контроля, а также счётчиков. Осмотр чаще всего производится визуальный, из-за опасности поражения человека высоким напряжением, вход за ограждения, где установлены трансформаторы строго запрещён. Однако, это касается в большей степени систем с напряжением выше 1000 Вольт. Для низковольтных цепей визуальный осмотр на наличие нагрева соединений, а также коррозии контактных зажимов является неотъемлемой работой электротехнического персонала. Самый часто применяемый прибор для измерения тока в цепях 0,4 кВ это токоизмерительные клещи. Так как при расчёте и разработке пусковой аппаратуры очень редко используются стационарные трансформаторы для измерения.

В любом случае нужно обращать внимание и принимать меры к устранению обнаруженных дефектов таких как:

  1. Обнаружение трещин в изоляторах и фарфоровых диэлектрических элементах;
  2. Плохое состояние армированных швов;
  3. Потрескивания и разряды внутри устройства;
  4. Отсутствие заземления корпуса или вторичной обмотки.

Проводя обслуживание измерительных трансформаторов, на щитах где установлены приборы, нужно смотреть не только за показаниями приборов, а ещё и за контактными соединениями проводов, которые подключаются к ним. Кстати, их сечение не должно быть меньше 2,5 мм² для медных проводов, и 4 мм² для алюминиевых.

Проверка измерительных трансформаторов

Испытание измерительных трансформаторов сводится к измерению сопротивления изоляции и коэффициента трансформации, который определяется по следующей схеме.

При этом в первичную обмотку от специального нагрузочного трансформатора или автотрансформатора подаётся ток не меньше 20% от номинального. Как известно, коэффициент трансформации будет равен соотношению тока в первичной обмотке к току во вторичной. После чего это значение сравнивается с номиналом. Если трансформатор имеет несколько вторичных обмоток, то необходимо проверит каждую. И также нельзя забывать о наличии правильной маркировки.

Выбор нужно трансформатора тока, а также их испытательные характеристики определяют в лабораторных условиях специальный высококвалифицированный электротехнический персонал, где и выдаётся соответствующий документ по его результатам.

Классификация и принцип работы трансформатора тока

Трансформаторы тока классифицируются:

  • по числу коэффициентов трансформации: с одним коэффици­ентом трансформации; с несколькими коэффициентами трансфор­мации, получаемыми изменением числа витков первичной или вторичной обмотки, или обеих обмоток, или применением нескольких вторичных обмоток с различным числом витков, соот­ветствующим различному номинальному вторичному току;
  • по числу ступеней трансформации: одноступенчатые; кас­кадные (многоступенчатые), т. е. с несколькими ступенями транс­формации тока;
  • по выполнению первичной обмотки: одновитковые; многовитковые.

Схема подключения трёхфазного электросчётчика через трансформаторы тока.

Одновитковые трансформатоьры тока имеют 2 разновидности:без собственной первичной обмотки; с собственной первичной обмоткой. Одновитковые трансформаторы тока, не имеющие собственной первичной обмотки, выполняются встроенными, шинными или разъемными.

Встроенный трансформатор тока представляет собой магнитопровод с намотанной на него вторичной обмоткой. Он не имеет собственной первичной обмотки. Ее роль выполняет токоведущий стержень проходного изолятора. Этот трансформатор тока не имеет изоляционных элементов между первичной и вто­ричной обмотками. Их роль выполняет изоляция проходного изо­лятора.

Трансформатор тока ТПЛ-10: 1 – сердечник Р; 2 – сердечник класса 0,5; 3 – литой корпус; 4 – выводы первичной обмотки; 5 – выводы вторичных обмоток; 6 – крепежный уголок; 7 – заземляющий болт; 8 – паспортный щиток; 9 – предупредительная табличка.

Собственная первичная обмотка ТТ – токоведущий стержень проходного изолятора (шина). В шинном трансформаторе тока роль первичной обмотки выполняют одна или несколько шин распределительного устрой­ства, пропускаемые при монтаже сквозь полость проходного изоля­тора. Последний изолирует такую первичную обмотку от вто­ричной.

Разъемный трансформатор тока 2 тоже не имеет собственной первичной обмотки. Его магнитопровод состоит из 2-х частей, стягиваемых болтами. Он может размыкаться и смыкаться вокруг проводника с током, являющимся первичной обмоткой этого ТТ. Изоляция между первичной и вторичной обмотками наложена на магнитопровод со вторичной обмоткой.

Одновитковые ТТ, имеющие собственную первичную обмотку, выполняются со стержневой первичной обмоткой или с U-образной.

Трансформатор тока 3 имеет первичную обмотку в виде стержня круглого или прямоугольного сечения, закрепленного в проход­ном изоляторе.

Трансформатор тока 4 имеет U-образную первичную обмотку, выполненную таким образом, что на нее наложена почти вся внутренняя изоляция ТТ.

Многовитковые трансформаторы тока изготовляются с катушечной первичной обмоткой, надеваемой на магнитопровод; с петлевой первичной обмоткой 5, состоящей из нескольких витков; со звеньевой первичной обмот­кой 6, выполненной таким образом, что внутренняя изоляция трансформатора тока конструктивно распределена между первич­ной и вторичной обмотками, а взаимное расположение обмоток напоминает звенья цепи; с рымовидной первичной обмоткой, выполненной таким образом, что внутренняя изоляция трансфор­матора тока нанесена в основном только на первичную обмотку, имеющую форму рыма.

Основными параметрами и характеристиками трансформатора тока в соответствии с ГОСТ 7746—78 «Трансформаторы тока. Общие технические требования» являются:

Электромагнитная схема трансформатора.

  1. Номинальное напряжение — действующее значение ли­нейного напряжения, при котором предназначен работать трансформатор тока, указываемое в паспортной таблице трансформатора тока. Для отечественных трансформаторов тока принята следующая шкала номинальных на­пряжений, кВ: 0,66; 6; 10; 15; 20; 24; 27; 35; 110; 150; 220; 330; 500; 750; 1150.
  2. Номинальный первичный ток I1н, указываемый в паспортной таблице трансформатора тока, – ток, проходящий по первичной обмотке, при котором предусмотрена продолжительная работа трансформатора тока. Для оте­чественных трансформаторов тока принята следующая шкала номинальных первичных токов, А: 1; 5; 10; 15; 20; 30; 40; 50; 75; 80; 100; 150; 200; 300; 400; 500; 600; 750; 800; 1000; 1200; 1500; 2000; 3000; 4000; 5000; 6000- 8000; 10 000; 12 000; 14 000; 16 000; 18 000; 20 000; 25 000; 28 000 ; 32 000, 35 000; 40 000. В трансформаторах тока, предназначенных для комплектова­ния турбо- и гидрогенераторов, значения номинального тока свыше 10 000 А могут отличаться от приведенных в данной шкале зна­чений. Трансформаторы тока, рассчитанные на номинальный первич­ный ток 15; 30; 75; 150; 300; 600; 750; 1200; 1500; 3000 и 6000 А, должны допускать неограниченно длительное время наибольший рабочий первичный ток, равный соответственно 16; 32; 80; 160; 320, 630; 800; 1250; 1600; 3200 и 6300 А. В остальных случаях наибольший первичный ток равен номинальному первичному току.
  3.  Номинальный вторичный ток I2н, указываемый в пас­портной таблице трансформаторов тока, –  ток, проходящий по вторичной обмотке. Номинальный вторичный ток принимается равным 1 или 5 А, причем ток 1 А допускается только для трансформаторов тока с номинальным пер­вичным током до 4000 А. По согласованию с заказчиком допу­скается изготовление трансформатора тока с номинальным вторичным током 2 или 2,5 А.
  4.  Вторичная нагрузка трансформатора тока z2н соответствует полному сопро­тивлению его внешней вторичной цепи, выраженному в омах, с указанием коэффициента мощности. Вторичная нагрузка может также характеризоваться полной мощностью в вольт-амперах, потребляемой ею при данном коэффициенте мощности и номиналь­ном вторичном токе. Вторичная нагрузка с коэффициентом мощности cos ср2 = 0,8, при которой гарантируется установленный класс точности трансформатора тока или предельная кратность первичного тока относительно его но­минального значения, называется номинальной вто­ричной  нагрузкой  трансформатора тока  z2н. 2.
  5. Коэффициент трансформации трансформатора тока  равен отношению первич­ного тока ко вторичному. В расчетах трансформаторов тока применяются 2 величины: действительный коэффициент трансформации n и номинальный коэффициент трансформации nн. Под действительным коэффици­ентом трансформации n понимается отношение действительного первичного тока к действительному вторичному. Под номиналь­ным коэффициентом трансформации nн понимается отношение номинального первичного тока к номинальному вторичному.
  6. Стойкость трансформатора тока к механическим и тепловым воздействиям характеризуется током электродинамической стойкости и током термической стойкости.

Измерительный трансформатор тока. Схема включения.

Ток электродинамической стойкости Iд равен наибольшей амп­литуде тока короткого замыкания за все время его протекания, которую трансформатор выдерживает без повреждений, препятствующих его дальнейшей исправной работе. Ток Iд характеризует способность трансформатора тока противостоять механическим (электродинамическим) воздей­ствиям тока короткого замыкания.

Электродинамическая стой­кость может характеризоваться также кратностью Kд, представля­ющей собой отношение тока электродинамической стойкости к амплитуде номинального первичного тока. Требования электро­динамической стойкости не распространяются на шинные, встроенные и разъемные трансформаторы тока.

Ток термической стойкости Itт равен наибольшему действую­щему значению тока короткого замыкания за промежуток Tт, которое трансформатор тока выдерживает в течение всего промежутка времени без нагрева токоведущих частей до температур, превышающих допу­стимые при токах короткого замыкания   и без повре­ждений, препятствующих его дальнейшей работе.

Элементами, участвующими в преобразо­вании тока, являются пер­вичная 1 и вторичная 2 об­мотки, намотанные на один и тот же магнитопровод 3. Первичная обмотка включается последовательно (в рас­сечку токопровода высокого напряжения 4), т. е. обтекается током линии I1. Ко вторичной обмотке подключаются измерительные приборы (амперметр, токовая обмотка счетчика) или реле. При ра­боте трансформатора тока вторичная обмотка всегда замкнута на нагрузку.

Первичную обмотку совместно с цепью высокого напряжения называют первичной цепью, а внешнюю цепь, получаю­щую измерительную информацию от вторичной обмотки трансфор­матора тока (т. е. нагрузку и соединительные провода), называют вторичной цепью. Цепь, образуемую вторичной об­моткой и присоединенной к ней вторичной цепью, называют ветвью вторичного тока.

Из принципиальной схемы трансформатора видно, что между первичной и вторичной обмотками не имеется электрической связи. Они изолированы друг от друга на полное рабочее напря­жение. Это и позволяет осуществить непосредственное присоеди­нение измерительных приборов или реле ко вторичной обмотке и тем самым исключить воздействие высокого напряжения, при­ложенного к первичной обмотке, на обслуживающий персонал. Так как обе обмотки наложены на один и тот же магнитопровод, то они являются магнитно-связанными.

Рисунок 1. Схема трансформатора тока.

На рис. 1 изображены только те элементы трансформатора тока, которые участвуют в преобразовании тока. Конечно, трансформатор тока  имеет много других элементов, обеспечивающих требуемый уро­вень изоляции, защиту от атмосферных воздействий, надлежащие монтажные и эксплуатационные характеристики. Однако они не принимают участия в преобразовании тока и будут рассмат­риваться ниже в соответствующих главах.

Перейдем к рассмотрению принципов действия трансформатора тока. По первичной обмотке 1 трансформатора про­ходит ток I1  называемый первичным. Он зависит только от параметров первичной цепи. Поэтому при анализе явлений, происходящих в трансформаторе тока, первичный ток можно считать заданной величиной. При прохождении первичного тока по первичной обмотке в магнитопроводе создается перемен­ный магнитный поток Ф1, изменяющийся с той же частотой, что и ток I1. Магнитный поток Ф1 охватывает витки как первичной, так и вторичной обмоток.

Пересекая витки вторичной обмотки, магнитный поток Ф1 при своем изменении индуцирует в ней элект­родвижущую силу. Если вторичная обмотка замкнута на некото­рую нагрузку, т. е. к ней присоединена вторичная цепь, то в такой системе «вторичная обмотка — вторичная цепь» под действием индуцируемой э. д. с. будет проходить ток. Этот ток согласно закону Ленца будет иметь направление, противоположное на­правлению первичного тока I1.

Ток, проходящий по вторичной обмотке, создает в магнитопроводе переменный магнитный поток Ф2, который направлен встречно магнитному потоку Ф1. Вследствие этого магнитный поток в магнитопроводе, вызванный первичным током, будет уменьшаться. В результате сложения магнитных потоков Ф1 и Ф2 в магнитопроводе устанавливается результирующий магнитный поток Ф0 = Ф1 — Ф2, составляющий несколько процентов магнитного по­тока Ф1. Поток Ф0 и является тем звеном, посред­ством которого осуществляется передача энергии от первичной обмотки ко вторичной в процессе преобразования тока.

Результирующий магнитный поток Ф0, пересекая витки обеих обмоток, индуцирует при своем изменении в первичной обмотке противо-э. д. с. Ех, а во вторичной обмотке — э. д. с. Ей. Так как витки первичной и вторичной обмоток имеют примерно одинаковое сцепление с магнитным потоком в магнитопроводе (если прене­бречь рассеянием), то в каждом витке обеих обмоток индуцируется одна и та же э. д. с. Под воздействием э. д. с. Е2 во вторичной обмотке протекает ток I2, называемый вторичным током.

Понижающий трансформатор напряжения.

Если обозначить число витков первичной обмотки через W1, а вторичной обмотки — через W2, то при протекании по ним соот­ветственно токов I1 и I2 в первичной обмотке создается магнито­движущая сила F1 = I1*W1, называемая первичной маг­нитодвижущей силой (м. д. с), а во вторичной обмотке — магнитодвижущая сила F2 = I2*W2, называемая вто­ричной м. д. с. Магнитодвижущая сила измеряется в ам­перах.

При отсутствии потерь энергии в процессе преобразования тока магнитодвижущие силы F1 и F2 должны быть численно равны, но направлены в противоположные стороны. Трансформатор тока, у которого процесс преобразования тока не сопровождается потерями энергии, называется и де а л ь н ы м. Для идеального трансформатора тока справедливо следую­щее векторное равенство:

F1=-F2 или  I1W1=I2W2

Из этого равенства следует ,что I1/I2=W2/W1=n  т. е. токи в обмотках идеального трансформатора тока обратно пропорциональны числам витков.

Отношение первичного тока ко вторичному I1/I2  или числа витков вторичной обмотки к числу витков первичной обмотки W2/W1 называется коэффициентом трансформа­ции  п идеального трансформатора тока. Учитывая  это равенство , можно написать I1=I2*W2/W1=I2*n   т. е. первичный ток I1 равен вторичному току I2, умноженному на коэффициент трансформации трансформатора тока n.

В реальных трансформаторах тока  преобразование тока сопровождается потерями энергии, расходуемой на создание магнитного потока в магнитопроводе, на нагрев и перемагничивание магнитопровода, а также на нагрев проводов вторичной обмотки и вторичной цепи. Эти потери энергии нарушают установленные выше равенства для абсолютных значений м. д. с. F1 и F2.

В реальном трансформа­торе первичная м. д. с. должна обеспечить создание необходимой вторичной м. д. с, а также дополнительной м. д. с, расходуе­мой на намагничивание магнитопровода и покрытие других по­терь энергии. Следовательно, для реального трансформатора урав­нение будет иметь следующий вид:
где  — полная м. д. с. намагничивания, затрачиваемая на про­ведение магнитного потока Фо по магнитопроводу, на нагрев и перемагничивание его.

В соответствии с этим равенство   примет вид

i1*W1=i2*W2+i0*W1

где   i0 — ток  намагничивания,  создающий  в магнитопроводе магнитный поток Ф0 и являющийся частью первичного тока 11ш. Разделив все члены уравнения  на W1, получим  i1=i2*W2/W1+i0. При первичном токе, не превышающем номинальный ток трансформатора, ток намагничивания обычно составляет не более 1—3% первич­ного тока, и им можно пренебречь. В  этом случае I1=I2*n. Таким образом, вторичный ток трансформатора пропорциона­лен первичному току.  Для понижения измеряемого тока необходимо, чтобы число витков вторичной обмотки было больше числа витков первичной обмотки.

Реальный транс­форматор тока несколько искажает результаты измерений, т. е. имеет погрешности.Иногда пользуются так называемым приведением тока к пер­вичной или вторичной обмотке I0’=I0/n.

Часть приведенного первичного тока идет на намагничивание магнитопровода, а остальная часть трансформируется во вторичную цепь, т. е. первичный ток   как бы разветвляется по 2-м параллельным цепям: по цепи нагрузки и цепи намагничивания.  Сопротивление первичной обмотки трансформатора тока на схеме замещения не показано, так как оно не оказывает влияния на работу трансформатора.

Трансформаторы тока назначение и принцип действия

Для измерения величин с большими значениями применяются трансформаторы тока. С этой целью выполняется последовательное включение первичной обмотки устройства в цепь с переменным током, значение которого необходимо измерить. Вторичная обмотка подключается к измерительным приборам. Между токами в первичной и вторичной обмотке существует определенная пропорция. Все трансформаторы этого типа отличаются высокой точностью. В их конструкцию входит две и более вторичных обмоток, к которым подключаются защитные устройства, измерительные средства и приборы учета.

Что такое трансформатор тока?

К трансформаторам тока относятся устройства, в которых вторичный ток, применяемый для измерений, находится в пропорциональном соотношении с первичным током, поступающим из электрической сети.

Включение в цепь первичной обмотки осуществляется последовательно с токопроводом. Подключение вторичной обмотки выполняется на какую-либо нагрузку в виде измерительных приборов и различных реле. Между токами обеих обмоток возникает пропорциональная зависимость, соответствующая количеству витков. В трансформаторных устройствах высокого напряжения выполняется изоляция между обмотками из расчета на полное рабочее напряжение. Как правило производится заземление одного из концов вторичной обмотки, поэтому потенциалы обмотки и земли будут примерно одинаковыми.

Все трансформаторы тока предназначены для выполнения двух основных функций: измерения и защиты. В некоторых устройствах обе функции могут совмещаться.

  • Измерительные трансформаторы передают полученную информацию к подключенным измерительным приборам. Они устанавливаются в цепях с высоким напряжением, в которые невозможно включить напрямую приборы для измерений. Поэтому только во вторичную обмотку трансформатора выполняется подключение амперметров, счетчиков, токовых обмоток ваттметров и прочих приборов учета. В результате, трансформатор преобразует переменный ток даже очень высокого значения, в переменный ток с показателями, наиболее приемлемыми для использования обычных измерительных приборов. Одновременно обеспечивается изоляция измерительных приборов от цепей с высоким напряжением, повышается электробезопасность обслуживающего персонала.
  • Защитные трансформаторные устройства в первую очередь передают полученную измерительную информацию на устройства управления и защиты. С помощью защитных трансформаторов, переменный ток любого значения преобразуется в переменный ток с наиболее подходящим значением, обеспечивающим питание устройств релейной защиты. Одновременно выполняется изоляция реле, к которых имеется доступ персонала, от цепей высокого напряжения.

Назначение трансформаторов

Трансформаторы тока относятся к категории специальных вспомогательных приборов, используемых совместно с различными измерительными устройствами и реле в цепях переменного тока. Главной функцией таких трансформаторов является преобразование любого значения тока до величин, наиболее удобных для проведения измерений, обеспечения питания отключающих устройств и обмоток реле. За счет изоляции приборов, обслуживающий персонал оказывается надежно защищен от поражения током высокого напряжения.

Измерительные трансформаторы тока предназначены для электрических цепей с высоким напряжением, когда отсутствует возможность прямого подключения измерительных приборов. Их основное назначение заключается в передаче полученных данных об электрическом токе на измерительные устройства, подключаемые к вторичной обмотке.

Немаловажной функцией трансформаторов является контроль над состоянием электрического тока в цепи, к которой они подключены. Во время подключения к силовому реле, выполняются постоянные проверки сетей, наличие и состояние заземления. Когда ток достигает аварийного значения, включается защита, отключающая все используемое оборудование.

Принцип работы

Принцип работы трансформаторов тока основан на законе электромагнитной индукции. Напряжение из внешней сети поступает на силовую первичную обмотку с определенным количеством витков и преодолевает ее полное сопротивление. Это приводит к появлению вокруг катушки магнитного потока, улавливаемого магнитопроводом. Данный магнитный поток располагается перпендикулярно по отношению к направлению тока. За счет этого потери электрического тока в процессе преобразования будут минимальными.

При пересечении витков вторичной обмотки, расположенных перпендикулярно, происходит активация магнитным потоком электродвижущей силы. Под влиянием ЭДС появляется ток, который вынужден преодолевать полное сопротивление катушки и выходной нагрузки. Одновременно на выходе вторичной обмотки наблюдается падение напряжения.

Классификация трансформаторов тока

Все трансформаторы тока можно классифицировать, в зависимости от их особенностей и технических характеристик:

  1. По назначению. Устройства могут быть измерительными, защитными или промежуточными. Последний вариант используется при включении измерительных приборов в токовые цепи релейной защиты и других аналогичных схемах. Кроме того, существуют лабораторные трансформаторы тока, отличающиеся высокой точностью и множеством коэффициентов трансформации.
  2. По типу установки. Существуют трансформаторные устройства для наружной и внутренней установки, накладные и переносные. Некоторые виды приборов могут встраиваться в машины, электрические аппараты и другое оборудование.
  3. В соответствии с конструкцией первичной обмотки. Устройства разделяются на одновитковые или стержневые, многовитковые или катушечные, а также шинные, например, ТШ-0,66.
  4. Внутренняя и наружная установка трансформаторов предполагает проходные и опорные способы монтажа этих устройств.
  5. Изоляция трансформаторов бывает сухая, с применением бакелита, фарфора, и других материалов. Кроме того, применяется обычная и конденсаторная бумажно-масляная изоляция. В некоторых конструкциях используется заливка компаундом.
  6. По количеству ступеней трансформации, устройства могут быть одно- или двухступенчатыми, то есть, каскадными.
  7. Номинальное рабочее напряжение трансформаторов может быть до 1000 В или более 1000 В.

Все характерные классификационные признаки присутствуют в условных обозначениях трансформаторов тока, состоят из определенных буквенных и цифровых символов.

Параметры и характеристики

Каждый трансформатор тока обладает индивидуальными параметрами и техническими характеристиками, определяющими область применения этих устройств.

Номинальный ток

Позволяет устройству работать в течение длительного времени без перегрева. В таких трансформаторах имеется значительный запас по нагреву, а нормальная работа возможна при перегрузках до 20%.

Номинальное напряжение

Его значение должно обеспечивать нормальную работу трансформатора. Именно этот показатель влияет на качество изоляции между обмотками, одна из которых находится под высоким напряжением, а другая заземлена.

Коэффициент трансформации

Представляет собой отношение между токами в первичной и вторичной обмотке и определяется по специальной формуле. Его действительное значение будет отличаться от номинального в связи с определенными потерями в процессе трансформации.

Токовая погрешность

Возникает в трансформаторе под влиянием тока намагничивания. Абсолютное значение первичного и вторичного тока различается между собой как раз на эту величину. Ток намагничивания приводит к созданию в сердечнике магнитного потока. При его возрастании, токовая погрешность трансформатора также увеличивается.

Номинальная нагрузка

Определяет нормальную работу устройства в своем классе точности. Она измеряется в Омах и в некоторых случаях может заменяться таким понятием, как номинальная мощность. Значение тока является строго нормированным, поэтому значение мощности трансформатора полностью зависит лишь от нагрузки.

Номинальная предельная кратность

Представляет собой кратность первичного тока к его номинальному значению. Погрешность такой кратности может достигать до 10%. Во время расчетов сама нагрузка и ее коэффициенты мощности должны быть номинальными.

Максимальная кратность вторичного тока

Представлена в виде отношения максимального вторичного тока и его номинального значения, когда действующая вторичная нагрузка является номинальной. Максимальная кратность связана со степенью насыщения магнитопровода, при котором первичный ток продолжает увеличиваться, а значение вторичного тока не меняется.

Возможные неисправности трансформаторов тока

У трансформатора тока, включенного под нагрузку, иногда возникают неисправности и даже аварийные ситуации. Как правило, это связано с нарушениями электрического сопротивления изоляции обмоток, снижением их проводимости под влиянием повышенных температур. Негативное влияние оказывают случайные механические воздействия или некачественно выполненный монтаж.

В процессе работы оборудования наиболее часто происходит повреждение изоляции, вызывающее межвитковые замыкания обмоток, что существенно снижает передаваемую мощность. Токи утечки могут появиться в результате случайно созданных цепей, вплоть до возникновения короткого замыкания.

С целью предупреждения аварийных ситуаций, специалистами с помощью тепловизоров периодически проверяется вся действующая схема. Это позволяет своевременно устранить дефекты нарушения контактов, снижается перегрев оборудования. Наиболее сложные испытания и проверки проводятся в специальных лабораториях.

Трансформаторы тока и напряжения

Перед тем, как рассказать об измерительных трансформаторах – немного теории. Трансформатор – элемент электрической цепи, преобразующий величину переменного напряжения. Трансформаторы могут быть:

  • понижающими, выдающие на выходе меньшее напряжение, чем на входе;
  • повышающими, выполняющие противоположное преобразование;
  • разделительные, не изменяющие величину напряжения, применяющиеся для гальванической развязки между участками электрической сети.

Повышающие и понижающие трансформаторы обратимы: если подать номинальное выходное напряжение трансформатора на его вторичную обмотку, на первичной мы получим номинальное входное напряжение.

С токами в обмотках происходит обратная картина. Первичная обмотка рассчитывается на ток, соответствующий номинальной мощности трансформатора. Под мощность выбирается и сечение магнитопровода, и диаметр обмоточного провода первичной обмотки.

Ток вторичной обмотки понижающего трансформатора может быть больше тока в первичной во столько раз, во сколько меньше ее напряжение. Это отношение называется коэффициентом трансформации. Поэтому сечение обмоточного провода вторичной обмотки у понижающего трансформатора больше. У понижающего – все наоборот. У разделительного – все одинаково.

Зачем нужны измерительные трансформаторы напряжения

В электроустановках до 1000 В измерение напряжения производят, подключая вольтметры непосредственно к шинам или другим контролируемым участкам сети. Но в сетях 6 кВ и выше это невозможно, потому что:

  • при измерении высокого напряжения требуется понизить его величину до размера, воспринимаемого рамкой стрелочного прибора или электронным преобразователем цифрового. Резистивные делители не выполнят задачу с требуемой точностью, а применение понижающего трансформатора сделает прибор громоздким;
  • изоляция проводников для подключения прибора должна выдерживать номинальное напряжение электроустановки. Кроме того, должны соблюдаться междуфазные расстояния, требуемые ПУЭ. Выполнить это невозможно.
Трансформатор напряжения НОЛ

Поэтому для измерений величину напряжения понижают, и для этого нужен трансформатор напряжения

Трансформаторы напряжения и их конструкция

На какое бы напряжение не была рассчитана первичная обмотка трансформатора напряжения, напряжение на вторичной его обмотке стандартно – 100 В. Это сделано для унификации: счетчику электроэнергии без разницы, в какой электроустановке работать – 6 кВ, 10 кВ или более. Если он предназначен для эксплуатации с трансформаторами напряжения, в его технических характеристиках в графе «номинальное напряжение» указано: «3х100 В». Цифра «3» означает, что для измерений к нему подключаются три фазы.

Конструктивно трансформаторы напряжения выполняются:

  • элемент преобразования одной фазы напряжения в своем корпусе, при трехфазном напряжении устанавливаются три таких трансформатора;
  • один корпус содержит трансформатор для преобразования всех трех фаз.
Трехфазный трансформатор напряжения НАМИ

Первичные обмотки трехфазных трансформаторов соединяются в звезду.

Вторичных обмоток у трансформаторов напряжения несколько:

  • обмотка для приборов учета, имеющая класс точности 0,5s;
  • обмотка для измерительных приборов – класс точности 0,5;
  • обмотка для устройств релейной защиты – класс 10Р;
  • обмотка для разомкнутого треугольника – класс 10Р.

Класс точности имеет значение при учете и измерениях. Но есть еще один нюанс: измерительная обмотка трансформатора работает в заявленном классе точности, если не превышена допустимая нагрузка на нее. Поэтому, вместе с классом, на бирке трансформатора указывается допустимая мощность, превышать которую нельзя.

Трансформатор напряжения НОМ-10

Еще один фактор, изменяющий класс точности – сопротивление соединительных проводников. Если прибор учета или амперметр находится вдали от трансформатора напряжения и подключен контрольным кабелем с жилами недостаточного сечения, то значение напряжения на нем будет меньше, чем на трансформаторе.

Выводы вторичной обмотки трансформатора напряжения, используемого для коммерческого учета, закрывают крышкой и пломбируют.

Первичные обмотки трансформаторов напряжения защищают предохранителями. Для защиты вторичных обмоток раньше тоже применяли предохранители, но теперь их заменили автоматические выключатели.

Три однофазных трансформатора ЗНОЛ, собранные вместе

А теперь – вспомним теорию в начале статьи. Основная опасность при работе на трансформаторах напряжения состоит в явлении обратной трансформации. Если по каким-то причинам на вторичную обмотку попадет напряжение 100 В, то первичная окажется под номинальным напряжением электроустановки. Работающие в ячейке люди окажутся под напряжением. Поэтому при выводе в ремонт трансформатора напряжения принимают меры. Исключающие обратную трансформацию.

Зачем нужны трансформаторы тока

Одна из причин, из-за которых в электроустановках выше 1000 В устанавливают трансформаторы тока – та же, что и для трансформаторов напряжения. Невозможно обеспечить изоляцию цепей для подключения приборов.

Но есть дополнительные факторы, вынуждающие использовать их и в электроустановках выше 1000 В:

  • максимальный ток, на который рассчитаны электросчетчики прямого включения – 100 А. Токи выше 100 А требуется понизить.
  • включение амперметров последовательно с нагрузкой снижает надежность электроснабжения;
  • вольтметр подключается к шинам через предохранители или автоматический выключатель, выводы амперметра защитить невозможно. Ток короткого замыкания в амперметре равен току КЗ на шинах. Ошибки в эксплуатации приводят к тяжелым последствиям, а неисправности прибора выводят его из строя навсегда. Поэтому и требуется выполнить гальваническую развязку амперметра с сетью.
  • Заменить амперметр прямого подключения можно, только отключив нагрузку.

Принцип действия и конструкция трансформаторов тока

Трансформатор тока тоже имеет первичную и вторичную обмотку. Но особенность его в том, что первичная обмотка имеет один или несколько витков, а в большинстве изделий представляет собой шину, проходящую через корпус трансформатора. Вариант – трансформаторы, не имеющие собственной первичной обмотки. Они надеваются на шину с измеряемым током или через них пропускается провод, жила кабеля.

Варианты конструктивного исполнения трансформаторов тока до 1000 В

Вторичная обмотка у трансформатора тока на напряжение до 1000 В одна, но у высоковольтных их – минимум две, но бывает и больше. Работает он аналогично повышающему трансформатору, поэтому – все, что сказано в начале статьи о соотношении токов в них для него справедливо.

Номинальный ток вторичной обмотки трансформатора тока всегда равен 5 А, на какой бы ток не была рассчитана первичная. Классы точности обмоток для подключения аппаратуры различаются так же, как и у трансформаторов напряжения.

Но вот подключить к трансформатору тока, используемому для учета электроэнергии, ничего больше не получится. По правилам, кроме счетчика, там не должно быть ничего. И если для аппаратов выше 1000 В это требование легко выполнить (один трансформатор имеет несколько обмоток), то для электроустановок до 1000 В при необходимости устанавливают по два трансформатора на одну фазу: один – для учета, другой – для всего остального (амперметры, ваттметры, устройства защиты, компенсация реактивной мощности). Выводы вторичной обмотки для коммерческого учета у всех трансформаторов закрываются крышкой и пломбируются.

Установка трансформаторов тока в ячейке выше 1000 В

Трансформатор тока должен работать в замкнутой на нагрузку или накоротко вторичной обмоткой. Иначе на ней наводится ЭДС далеко не безопасной величины как для людей, так и для электрооборудования. При обрыве во вторичных цепях можно получить смертельный удар током, даже проведя рукой рядом с клеммами амперметра или счетчика. А электронные схемы на входе приборов выйдут из строя под действием высокого напряжения.

Поэтому для замены амперметров и электросчетчиков в токовых цепях устанавливают специальные клеммы, на которых перед демонтажем прибора обмотку трансформатора закорачивают. Для приборов учета рядом устанавливают клеммы для отключения цепей напряжения. Это функции совмещены в специальном устройстве, называющимся «колодка клеммная измерительная». Для коммерческих цепей учета эти коробки пломбируются, для чего винт, крепящий ее крышку, имеет прорезь в головке (как у винтов крепления крышки корпуса электросчетчика).

Видео про трансформаторы тока

Почему нельзя размыкать вторичную обмотку трансформатора тока и зачем ее обязательно заземлять? Попутно вы узнаете о технических характеристиках и конструкции трансформаторов тока, особенностях их применения.

Оцените качество статьи:

Трансформаторы тока (ТТ) - рабочие, виды и подключение

Что такое трансформатор тока?

Трансформатор тока - это тип прибора, который используется для измерения или измерения больших переменных токов путем масштабирования их до меньшего, более безопасного и измеримого значения. Он преобразует первичный ток в пропорциональное вторичное значение по величине и фазе. Трансформаторы тока доступны в различных размерах и формах и используются в качестве интерфейса между высокими токами и измерительными / чувствительными устройствами.Они также известны как CTs .

Зачем нужны трансформаторы тока (ТТ)?

Трудно сделать измерительные устройства, такие как амперметр или ваттметр (кВтч), и реле защиты, которые могут выдерживать сотни или тысячи ампер. Кроме того, более высокие уровни напряжения делают эти устройства опасными для подключения. Эти препятствия можно преодолеть с помощью ТТ. Коэффициент трансформации трансформатора тока подбирается таким образом, чтобы ток полной нагрузки в его первичной обмотке давал вторичный ток 5 А или 1 А.

Символ трансформатора тока

Трансформатор тока соединен последовательно с токоведущим проводом, а амперметр - к его вторичной обмотке. Амперметр устроен так, чтобы давать полное отклонение с током 5 А или 1 А в зависимости от коэффициента трансформации трансформатора тока. Шкала амперметра настраивается в соответствии с числом оборотов.

Принцип работы

Переменный ток проходит через первичную обмотку трансформатора, а измерительное / измерительное / защитное устройство подключается к его вторичной обмотке.Первичная обмотка трансформатора тока обычно имеет только один виток, который представляет собой не что иное, как проводник с током, пропущенный через его окно. У него никогда не бывает больше, чем очень небольшое количество витков в первичной обмотке. Вторичная обмотка трансформатора имеет много витков в зависимости от величины понижаемого тока. Вторичная катушка намотана на ламинированный ферромагнитный сердечник, и измерительные устройства могут быть подсоединены к ее концам.

Переменный ток создает переменное магнитное поле в ферромагнитном сердечнике.Поскольку вторичная обмотка намотана на сердечник, в ней индуцируется переменный ток. Индуцированный переменный ток во вторичной обмотке будет пропорционален первичному току, и его величина зависит от соотношения витков.

Первичный ток и ток отклонения полной шкалы измерительных устройств определяют коэффициент трансформации трансформатора тока. В большинстве случаев вторичный ток трансформатора тока должен составлять 5А. Таким образом, в случае полых трансформаторов, предназначенных для измерения первичного тока 1000 А, соотношение витков будет 1000/5, что означает, что вторичная обмотка имеет 200 витков.

Внимание: Никогда не оставляйте вторичную обмотку трансформатора тока разомкнутой!

Если в первичной обмотке трансформатора тока протекает ток, а его вторичная обмотка остается закрытой, ток, протекающий через вторичную обмотку, создает противо-ЭДС и противодействует силе намагничивания первичной обмотки. Но если вторичная обмотка разомкнута, ток, а также обратная ЭДС прерываются. Из-за чего на вторичной обмотке трансформатора появляется чрезвычайно высокое напряжение, опасное для персонала и самого трансформатора тока.Кроме того, потери в сердечнике из-за высокой плотности потока могут вызвать нагрев сердечника и обмоток и их повреждение. По этой причине вторичная обмотка трансформатора тока всегда должна быть закорочена перед снятием устройства, подключенного к его вторичной обмотке.

Типы трансформаторов тока по конструкции

По типу конструкции трансформаторы тока подразделяются на три типа:

  • Оконный ТТ или тороидальный ТТ
  • Бар ТТ
  • Обмоточный ТТ

Оконные или тороидальные трансформаторы тока

Этот тип состоит из полого сердечника, через который пропущен токопроводящий проводник или кабель.Сам проводник действует как однооборотная первичная обмотка. Сердечник может быть сплошным или разъемным. Из-за отсутствия первичных обмоток и их простоты они очень предпочтительны в цепях низкого напряжения и распределительных щитах.

Трансформаторы тока стержневые

Они содержат медную или алюминиевую шину, окруженную вторичной обмоткой, намотанной на ферромагнитный сердечник. Сборная шина действует как однооборотная первичная обмотка. Они напрямую подключаются к токоведущему проводу.Они также известны как трансформаторы тока с первичной перемычкой.

Трансформаторы тока с обмоткой

Они имеют конструкцию, очень похожую на конструкцию обычного трансформатора. У них раздельные первичная и вторичная обмотки. Первичная обмотка должна быть физически подключена последовательно к проводнику с током.

Трансформаторы тока высокого напряжения

трансформаторы тока, используемые на подстанциях, обычно устанавливаются на открытом воздухе. Они могут содержать несколько сердечников и вторичных обмоток, а также дополнительную изоляцию.Они подразделяются на четыре основных типа: бак-шпилька, каскад / рым-болт, верхний сердечник и комбинированный ток-напряжение.

Класс точности и номинальная нагрузка

Примеры класса точности и номинальной нагрузки

Класс точности описывает, насколько точным будет преобразование тока трансформатора тока, если нагрузка находится в допустимых пределах. Классы точности определены IEC и IEEE и различаются для измерения ТТ и реле ТТ.

Классы точности для измерения ТТ: Измерительные устройства, такие как амперметры, ваттметры, счетчики энергии, кВАр и кВАр-счетчики, требуют высокой точности и имеют низкую нагрузку.Класс точности, определенный IEC, составляет 0,2 или 0,2S, 0,5 или 0,5S, а определенный IEEE - 0,15 или 0,15S, 0,3 или 0,6.

Класс точности для релейных ТТ: Релейные ТТ требуют более низкой точности. Они должны быть способны преобразовывать высокие токи короткого замыкания, чтобы реле защиты могли измерять и отключать замыкание. Класс точности, определенный IEC, составляет 5P, 10P, PR, PX или TP, а класс точности, определенный IEEE, - C 100-800.

Номинальная нагрузка - это величина нагрузки, которая может быть наложена на вторичную обмотку ТТ, не вызывая ошибки, превышающей ту, которая определяется его классом точности.Для ТТ измерительного класса нагрузка выражается в омах, а для ТТ класса защиты выражается в вольт-амперах (ВА). В ТТ класса защиты нагрузки отображаются как максимально допустимые вторичные напряжения, когда 20-кратный номинальный ток ТТ проходит через вторичную обмотку в ненормальных условиях.

Номинальные параметры трансформатора тока

  • Номинальный первичный или вторичный ток: Это номинальный ток, на который рассчитаны первичная и вторичная обмотки ТТ.
  • Номинальный коэффициент трансформации: Таким образом, соотношение первичного и вторичного номинального тока. Это не обязательно должно быть равным соотношению витков первичной и вторичной обмоток.
  • Номинальный предельный коэффициент точности (RALF): Первичный ток, до которого требуется ТТ для поддержания заданной точности с подключенной номинальной вторичной нагрузкой, выраженный как кратное номинальному первичному току.
  • Номинальная нагрузка : Как уже упоминалось выше, нагрузка - это величина нагрузки, которая может быть приложена к вторичной обмотке, не вызывая ошибки, превышающей ту, которая определяется его классом точности.Типичные нагрузки ТТ согласно IEC составляют 1,5 ВА, 3 ВА, 5 ВА, 10 ВА, 15 ВА, 20 ВА, 30 ВА, 45 ВА и 60 ВА.
  • Класс точности: Класс точности описывает, насколько точным будет преобразование тока трансформатора тока, когда нагрузка находится в допустимых пределах.
  • Сдвиг фаз: Это разница в разности фаз между первичным и вторичным токами.
  • Точка перегиба: Точка перегиба ТТ - это точка на кривой намагничивания, в которой увеличение плотности магнитного потока на 10% вызывает увеличение тока намагничивания на 50%.

Ошибка трансформатора тока

Ошибка соотношения тока, выраженная в процентах, определяется по формуле:

. Кредит: https://talema.com/introduction-current-transformers/

Где:

K n = Номинальный коэффициент трансформации
I p = Фактический первичный ток
I с = Фактический вторичный ток при протекании Ip в условиях измерения

Снижение погрешности трансформатора тока

Ошибка трансформатора тока может быть уменьшена на:

  1. Из холоднокатаной кремнистой стали с ориентированным зерном.
  2. Поддержание номинальной нагрузки измерительных устройств близкой к номинальной нагрузке ТТ.
  3. Для измерения трансформаторов тока Mumetal может использоваться для достижения тока намагничивания и низкого напряжения в точке перегиба.

Применение трансформаторов тока

  • Трансформаторы тока используются с амперметрами, счетчиками киловатт-часов, счетчиками коэффициента мощности и счетчиками энергии для измерения тока.
  • Используется для срабатывания реле защиты.
  • Используется для активации катушки отключения автоматического выключателя.
  • Токоизмерительные клещи - это специально разработанные устройства для измерения тока, которые позволяют измерять ток в проводнике, зажимая его вокруг проводника с током.

Обзор:

Трансформаторы тока используются для понижения первичного тока до легко измеряемого вторичного тока. Они изолируют измерительные и чувствительные устройства от главной цепи. ТТ состоит из одного или нескольких витков первичной обмотки и может иметь несколько сотен витков вторичной обмотки.

Первичная обмотка трансформатора тока соединена последовательно с токоведущим проводником, а измерительные устройства - с его вторичной обмоткой. Вторичная обмотка ТТ не может оставаться разомкнутой, потому что это может вызвать аномально высокое напряжение на вторичной обмотке и повредить сердечник и обмотки.

Узнайте, как определить трансформаторы тока

Контрольно-измерительные приборы и защитные трансформаторы

Трансформаторы тока используются для подачи информации на защитные реле и / или «приборы» измерения тока, мощности и энергии.Для этого они должны подавать вторичный ток, пропорциональный протекающему через них первичному току, и должны быть адаптированы к характеристикам сети: напряжение , частота и ток .

Узнайте, как определить трансформаторы тока (фото: naswgr.net)

Они определяются своим соотношением, мощностью и классом точности. Их класс (точность в зависимости от нагрузки ТТ и максимального тока) выбран в соответствии с приложением .

«Защитный» трансформатор тока (CT) должен быть достаточно высоким, чтобы обеспечить относительно точное измерение тока повреждения защитой, порог срабатывания которой может быть очень высоким.Таким образом, трансформаторы тока должны иметь предельный коэффициент точности (ALF), который обычно довольно высок. Обратите внимание, что соответствующее «реле» должно выдерживать высокие токи перегрузки.

«Приборный» трансформатор тока (CT) требует хорошей точности около номинального значения тока. Измерительные приборы не должны выдерживать такие высокие токи, как реле защиты. Вот почему «измерительные» трансформаторы тока, в отличие от «защитных» трансформаторов тока, имеют минимально возможный коэффициент безопасности (SF), чтобы защитить эти приборы от более раннего насыщения.

Некоторые трансформаторы тока имеют вторичные обмотки, предназначенные для защиты и измерения. Эти «измерительные» и «защитные» ТТ регулируются стандартом IEC 60044-1 (во Франции NF C 42-502 ).

Согласование трансформаторов тока с реле защиты требует глубокого знания трансформаторов тока. В следующем разделе дается несколько напоминаний об трансформаторах тока, соответствующих этому использованию.


Характеристики ТТ

Пример защитного ТТ //

  • Номинальный первичный ток: 200 A,
  • Номинальный вторичный ток: 5 A.
Пример защиты CT

Нагрузка точности: Pn = 15 ВА
Коэффициент предела точности ALF = 10

Для I = ALF . In, его точность составляет 5% (5P), (см. Рисунок 1)

Для упрощения, для защитного ТТ, приведенного в примере, погрешность отношения составляет менее 5% при 10 In , если реальная нагрузка потребляет 15 ВА. в В. Однако этих данных недостаточно. Также полезно знать стандартные значения.

Рисунок 1 - Пример паспортной таблички трансформатора тока с двумя вторичными обмотками

12 определений, относящихся к трансформаторам тока //


≡ Номинальный (номинальный) первичный ток I
1

Определяется стандартами, выбирается из дискретных значения: 10 - 12.5-15-20-25-30-40-50-60-75 А и их десятичные кратные.

≡ Номинальный вторичный ток I
2

Равно 1A или 5 A .

≡ Коэффициент (I
1 / I 2 )

Первичный и вторичный токи стандартные, поэтому эти значения дискретны. (Подробнее о соотношениях магнитных измерительных трансформаторов тока высокого напряжения - здесь)

≡ Погрешность нагрузки

Значение нагрузки, на котором основаны условия точности.

≡ Номинальная (номинальная) мощность точности P
n

Выраженная в ВА, это полная мощность, подаваемая во вторичную цепь для номинального (номинального) вторичного тока и нагрузки точности. Стандартные значения: 1 - 2,5 - 5 - 10 - 15 - 30 ВА .

≡ Активная мощность P
r

В этой технической статье это мощность, соответствующая реальной потребляемой нагрузке ТТ на I n .

≡ Класс точности

Этот класс определяет пределы погрешности, гарантированные по соотношению и фазовому сдвигу в указанных условиях мощности и тока.Для номинальных классов 5P и 10P таблица на рисунке 6 определяет эти пределы.

Рисунок 2 // Ошибки модуля и фазы при номинальном токе
(согласно стандарту IEC 60044-1)

Класс точности Ошибка тока для
номинальный ток в%
Фаза сдвиг для номинального тока Составные ошибки для предельного тока точности в%
Минуты Сантирадиан
5P ± 1 ± 60 ± 1.8 5
10P ± 3 - - 10
≡ Особый класс точности

Класс X - это класс BS, определенный британским стандартом . 39 Он также должен быть определен в будущем стандарте IEC 60044-1 под названием класса PX. Этот класс определяет минимальное значение напряжения точки перегиба Vk ТТ.

Он также устанавливает максимальное значение Rct (сопротивление вторичной обмотки ТТ) .Иногда он определяет максимальное значение тока намагничивания Io при напряжении точки перегиба.

Если мы рассмотрим кривую намагничивания V (Io) ТТ, то напряжение точки перегиба Vk определяется как точка на этой кривой, от которой увеличение напряжения на 10% вызывает увеличение намагничивания на 50%. текущий Ио. Класс X соответствует более высокой точности измерения, чем классы 5P и тем более 10P (см. Рисунок 3).

Рисунок 3 - Напряжения, соответствующие различным классам ТТ

Всегда можно найти эквивалентность ТТ, определенного в классе X, и ТТ 5P, а в некоторых случаях даже ТТ 10P.

≡ Фактический коэффициент точности (F
p или K r )

Это соотношение между максимальным током, соответствующим номинальной ошибке, и номинальным током ТТ, когда реальная нагрузка отличается от номинальной нагрузки.

≡ Фактор предела точности (ALF или Kn)

Это соотношение между номинальным током перегрузки (например, 10 In) и номинальным током (In).

≡ Кратковременный выдерживаемый ток

Выраженный в кА, это максимальный ток Ith, который может выдерживаться в течение одной секунды (при коротком замыкании вторичной обмотки).Он представляет собой термическую стойкость ТТ к максимальным токам (стандартные значения даны стандартами, указанными в приложении).

≡ Номинальное напряжение ТТ

Это номинальное напряжение, которому подвергается первичная обмотка ТТ. Важно помнить, что первичная обмотка находится под высоковольтным потенциалом и что одна из клемм вторичной обмотки (которую нельзя открывать) обычно заземлена.

Как и для любых устройств, также определяется максимальное выдерживаемое напряжение в течение одной минуты при промышленной частоте и максимальное выдерживаемое импульсное напряжение.Их значения определены стандартами.

Например: для номинального напряжения 24 кВ ТТ должен выдерживать 50 кВ в течение 1 минуты при 50 Гц и 125 кВ при импульсном напряжении.


ТТ с несколькими вторичными обмотками

Некоторые трансформаторы тока могут иметь несколько вторичных обмоток , предназначенных для защиты или измерения. Наиболее типичными случаями являются трансформаторы тока с двумя вторичными обмотками, реже - с тремя вторичными. Физически эти трансформаторы тока группируются в одной пресс-форме, что эквивалентно 2 или 3 отдельным трансформаторам тока, которые могут иметь разные классы и соотношения (см. Рисунок 4 ниже).

Рисунок 4 - Принцип изготовления ТТ с 3 вторичными обмотками (с 3 обмотками в одной пресс-форме)

Трансформаторы тока - ВИДЕО сеансы

Что такое ТТ и зачем их использовать?


Полярность ТТ


CTR


ТТ с подключением по схеме звезды 4

9011

8


Модель трансформатора тока

Ссылка // Cahier Technique Schneider Electric no.194 - Трансформаторы тока: как их указать в Schneider Electric

Типы, различия, преимущества и недостатки

Мы знаем, что напряжения и токи в энергосистеме очень велики. Таким образом, прямое измерение напряжения и величины с большой величиной невозможно. Таким образом, нам нужны измерительные приборы с большим диапазоном измерений, или есть другой метод, например использование свойства преобразования в пределах переменного тока, а также напряжения. Трансформатор используется для преобразования тока или напряжения вниз, когда соотношение оборотов известно после этого определения уменьшили величину, используя обычный диапазон прибора.Уникальная величина определяется простым умножением результата на коэффициент конверсии. Такой трансформатор с точным передаточным числом известен как измерительный трансформатор. В этой статье обсуждается обзор измерительного трансформатора и его работы.


Что такое измерительный трансформатор?

Определение: Трансформатор, который используется для измерения электрических величин, таких как ток, напряжение, мощность, частота и коэффициент мощности, известен как измерительный трансформатор.Эти трансформаторы в основном используются с реле для защиты энергосистемы.

измерительный трансформатор

Назначение измерительного трансформатора - понижать напряжение и ток в системе переменного тока, поскольку уровень напряжения и тока в энергосистеме чрезвычайно высок. Поэтому проектирование измерительных приборов с высоким напряжением и током сложно и дорого. Как правило, эти приборы в основном предназначены для 5 А и 110 В.

Измерение электрических величин высокого уровня может быть выполнено с помощью устройства, а именно измерительного трансформатора.Эти трансформаторы играют важную роль в существующих энергосистемах.

Типы измерительных трансформаторов

Измерительные трансформаторы подразделяются на два типа:

  • Трансформатор тока
  • Трансформатор потенциала
Трансформатор тока

Этот тип трансформатора может использоваться в энергосистемах для понижения напряжения с с высокого уровня на низкий с помощью амперметра на 5А. Этот трансформатор включает в себя две обмотки: первичную и вторичную.Ток во вторичной обмотке пропорционален току в первичной обмотке, поскольку он генерирует ток во вторичной обмотке. Принципиальная схема типичного трансформатора тока показана на следующем рисунке.

Трансформатор тока

В этом трансформаторе первичная обмотка состоит из нескольких витков и последовательно соединена с силовой цепью. Так он называется последовательным трансформатором. Точно так же вторичная обмотка включает в себя несколько витков, и она напрямую подключена к амперметру, потому что амперметр имеет небольшое сопротивление.

Таким образом, вторичная обмотка этого трансформатора работает практически в состоянии короткого замыкания. Эта обмотка включает два вывода, один из которых соединен с землей, чтобы избежать сильного тока. Таким образом, вероятность пробоя изоляции будет снижена, чтобы защитить оператора от чрезмерного напряжения.

Вторичная обмотка этого трансформатора в приведенной выше схеме закорачивается перед отключением амперметра с помощью переключателя, чтобы избежать высокого напряжения на обмотке.

Трансформатор потенциала

Этот тип трансформатора может использоваться в энергосистемах для понижения напряжения с высокого уровня на более низкий уровень с помощью небольшого номинального вольтметра, который находится в диапазоне от 110 до 120 вольт. Типовая принципиальная схема трансформатора напряжения показана ниже.

Этот трансформатор имеет две обмотки, как обычный трансформатор, например, первичную и вторичную. Первичная обмотка трансформатора включает несколько витков и включена параллельно цепи.Так он называется параллельный трансформатор.

трансформатор потенциала

Подобно первичной обмотке, вторичная обмотка включает меньшее количество витков и подключается к вольтметру напрямую, поскольку имеет большое сопротивление. Поэтому вторичная обмотка работает примерно в разомкнутой цепи. Один вывод этой обмотки соединен с землей, чтобы поддерживать напряжение относительно земли, чтобы защитить оператора от огромного напряжения.

Разница между трансформатором тока и трансформатором напряжения

Разница между трансформатором тока и трансформатором напряжения обсуждается ниже.

Трансформатор тока (CT)

Трансформатор потенциала (PT)

Подключение этого трансформатора может быть выполнено последовательно с силовой цепью Подключение этого трансформатора может быть выполнено параллельно силовой цепи
Вторичная обмотка подключена к амперметру Вторичная обмотка подключена к вольтметру
Конструкция этого может быть выполнена с помощью ламинирования кремнистой стали.

Проектирование этого может быть выполнено с использованием высококачественной стали, работающей при низкой плотности магнитного потока.
Первичная обмотка этого трансформатора проводит ток. Первичная обмотка этого трансформатора находится под напряжением

Имеет меньшее количество витков

Включает количество витков
Вторичная обмотка этого трансформатора работает

в состоянии короткого замыкания .

Вторичная обмотка этого трансформатора работает в условиях обрыва цепи.
Первичный ток в основном зависит от протекания тока в силовой цепи

Первичный ток в основном зависит от вторичной нагрузки.

Пробоя изоляции можно избежать, подключив вторичную обмотку этого трансформатора к земле. Вторичная обмотка может быть подключена к земле для защиты оператора от огромного напряжения
Диапазон этого трансформатора составляет 1 А или 5 А Диапазон этого трансформатора составляет 110 В
Этот коэффициент трансформации высокий У этого трансформатора низкий коэффициент
Вход этого трансформатора - постоянный ток Вход этого трансформатора - постоянное напряжение
Этот тип трансформаторов подразделяется на

двух типов, таких как с обмоткой и закрытый. основной.

Этот тип трансформатора подразделяется на два типа, таких как электромагнитное и конденсаторное напряжение
Полное сопротивление этого трансформатора низкое Полное сопротивление этого трансформатора высокое
Эти трансформаторы используются для измерения тока, мощности , мониторинг работы электросети и реле защиты. Эти трансформаторы используются для измерения, работы защитного реле и источника питания.

Преимущества и недостатки измерительного трансформатора

Преимущества измерительных трансформаторов:

  • Эти трансформаторы используют амперметр и вольтметр для измерения высоких токов и напряжений.
  • При использовании этих трансформаторов несколько защитных устройств могут работать как реле, иначе загораются сигнальные лампы.
  • Измерительные трансформаторы на базе трансформаторов дешевле.
  • Поврежденные детали можно легко заменить.
  • Эти трансформаторы обеспечивают гальваническую развязку измерительных приборов и силовых цепей высокого напряжения. Так что требования к электрической изоляции могут быть снижены в защитных цепях и измерительных приборах.
  • С помощью этого трансформатора можно подключать к электросети различные измерительные приборы.
  • Низкое энергопотребление в защитных и измерительных цепях из-за низкого уровня напряжения и тока.

Единственным недостатком измерительного трансформатора является то, что он может использоваться просто для цепей переменного тока, но не для цепей постоянного тока

Испытание измерительного трансформатора

Инструментальные трансформаторы, такие как трансформаторы тока или трансформаторы тока, играют важную роль при мониторинге и защите электрических цепей. энергосистемы. Эти типы измерительных трансформаторов в основном используются для изменения формы тока на уменьшенный вторичный ток с помощью реле, счетчиков, устройств управления и других инструментов.

Испытание измерительного трансформатора необходимо при измерении, перепутывании соединений и возникновении неисправности защиты, в противном случае можно резко снизить высокую степень точности. Одновременно с этим произойдут электрические изменения в трансформаторе тока.

По этим причинам необходимо проверять и настраивать трансформаторы тока вместе с подключенными к ним устройствами через нормальные интервалы времени. Для этих трансформаторов используются некоторые электрические испытания, чтобы гарантировать точность и оптимальную эксплуатационную надежность, например, соотношение, полярность, возбуждение, изоляцию, обмотку и испытание на нагрузку.

Часто задаваемые вопросы

1). Что такое CT & PT в измерительном трансформаторе?

Трансформатор тока (CT) и трансформатор напряжения (PT) являются измерительными приборами, используемыми в системах переменного тока

2). Какова функция измерительного трансформатора?

Эти трансформаторы используются для измерения и защиты оборудования

3). Что такое кВА в трансформаторах?

КВА означает киловольт-ампер, и это единица полной мощности, 1 кВА = 1000 ВА

4).Почему используется трансформатор тока?

Этот тип трансформатора используется для увеличения или уменьшения переменного тока

5). В чем преимущество измерительного трансформатора?

Этот трансформатор обеспечивает гальваническую развязку между цепями, такими как высоковольтные силовые и измерительные устройства, чтобы снизить необходимость в электрической изоляции.

Итак, это все об обзоре измерительного трансформатора. Это высокоточные электрические устройства, в основном используемые для изоляции, преобразования уровней тока или напряжения.Первичная обмотка трансформатора может быть подключена к цепи высокого напряжения или высокого тока, а реле или счетчик - к вторичной цепи. Эти трансформаторы также используются в качестве изолирующего трансформатора за счет использования вторичных величин в фазовой манипуляции, не оказывая влияния на другие устройства. Вот вам вопрос, каково основное назначение приборного трансформатора?

Что такое трансформатор тока (ТТ)? Определение, построение, векторная диаграмма и типы

Определение: Трансформатор тока - это устройство, которое используется для преобразования тока с более высокого значения в пропорциональный ток к более низкому значению.Он преобразует ток высокого напряжения в ток низкого напряжения, благодаря чему сильный ток, протекающий по линиям передачи, надежно контролируется амперметром.

Трансформатор тока используется с прибором переменного тока, измерителями или контрольной аппаратурой, где измеряемый ток имеет такую ​​величину, что измеритель или приборную катушку невозможно сделать с достаточной пропускной способностью по току. Трансформатор тока показан на рисунке ниже.

Первичный и вторичный ток трансформаторов тока пропорциональны друг другу.Трансформатор тока используется для измерения тока высокого напряжения из-за сложности с недостаточной изоляцией самого счетчика. Трансформатор тока используется в счетчиках для измерения силы тока до 100 ампер.

Строительство трансформаторов тока

Сердечник трансформатора тока изготовлен из слоистой кремнистой стали. Для получения высокой степени точности для изготовления стержней используется Permalloy или Mumetal. Первичные обмотки трансформаторов тока пропускают измеряемый ток, и он подключен к главной цепи.Вторичные обмотки трансформатора пропускают ток, пропорциональный измеряемому току, и он подключается к токовым обмоткам счетчиков или приборов.

Первичная и вторичная обмотки изолированы от сердечников и друг от друга. Первичная обмотка - это однооборотная обмотка (также называемая стержневой первичной обмоткой), по которой проходит полный ток нагрузки. Вторичная обмотка трансформаторов имеет большое количество витков.

Соотношение первичного и вторичного тока известно как коэффициент трансформатора тока цепи .Коэффициент тока трансформатора обычно высокий. Номинальные значения вторичного тока составляют 5, 1 и 0,1 А. Текущие номинальные значения первичной обмотки варьируются от 10 А до 3000 А или более. Символическое изображение трансформатора тока показано на рисунке ниже.

Принцип работы трансформатора тока немного отличается от силового трансформатора. В трансформаторе тока полное сопротивление нагрузки или нагрузка на вторичной обмотке немного отличается от силовых трансформаторов.Таким образом, трансформатор тока работает в условиях вторичной цепи.

Нагрузка на груз

Нагрузка трансформатора тока - это величина нагрузки, подключенной ко вторичному трансформатору. Он выражается как мощность в вольт-амперах (ВА). Номинальная нагрузка - это величина нагрузки, указанная на паспортной табличке ТТ. Номинальная нагрузка - это произведение напряжения и тока на вторичной обмотке, когда трансформатор тока подает на прибор или реле максимальное номинальное значение тока.

Влияние открытых вторичных обмоток трансформатора тока

В нормальных условиях эксплуатации вторичная обмотка ТТ подключена к его нагрузке и всегда замкнута. Когда ток течет через первичные обмотки, он всегда течет через вторичные обмотки, и ампер-витки каждой обмотки соответственно равны и противоположны.

Количество витков вторичной обмотки будет на 1% и 2% меньше, чем витков первичной обмотки, и разница будет использоваться в намагничивающем сердечнике. Таким образом, если вторичная обмотка разомкнута и ток течет через первичные обмотки, то размагничивающего потока из-за вторичного тока не будет.

Из-за отсутствия противоамперных витков вторичной обмотки несопротивляющийся первичный MMF создаст аномально высокий магнитный поток в сердечнике. Этот поток вызовет потери в сердечнике с последующим нагревом, и на вторичном выводе будет индуцировано высокое напряжение.

Это напряжение вызвало пробой изоляции, а также в будущем может произойти потеря точности, потому что чрезмерная MMF оставляет остаточный магнетизм в сердечнике. Таким образом, вторичная обмотка ТТ никогда не может быть разомкнута, когда по первичной обмотке проходит ток.

Векторная диаграмма трансформатора тока

Векторная диаграмма трансформатора тока показана на рисунке ниже. Основной поток взят за эталон. Наведенные напряжения в первичной и вторичной обмотках отстают от основного потока на 90º. Величина первичного и вторичного напряжений зависит от количества витков на обмотках. Ток возбуждения индуцируется составляющими намагничивающего и рабочего тока.

где, I s - вторичный ток
E s - вторичное индуцированное напряжение
I p - первичный ток
E p - первичное индуцированное напряжение
K t - коэффициент передачи, количество вторичных витков / число первичных витков
I 0 - ток возбуждения
I м - ток намагничивания
I w - рабочий элемент
Φ s - главный поток

Вторичный ток отстает от вторичного наведенного напряжения на угол θº.Вторичный ток перемещается в первичную обмотку путем реверсирования вторичного тока и умножения на коэффициент трансформации. Ток, протекающий через первичную обмотку, является суммой возбуждающего тока I 0 и произведения коэффициента трансформации и вторичного тока K t I s.

Ошибка соотношения и фазового угла CT

Трансформатор тока имеет две ошибки - ошибку соотношения и ошибку угла сдвига фаз.

Ошибки соотношения тока - Трансформатор тока в основном обусловлен энергетической составляющей тока возбуждения и обозначается как

Где I p - первичный ток.K t - коэффициент трансформации и вторичный ток.

Ошибка фазового угла - В идеальном трансформаторе тока векторный угол между первичным и обратным вторичным током равен нулю. Но в реальном трансформаторе тока существует разница фаз между первичным и вторичным токами, потому что первичный ток также обеспечивает составляющую тока возбуждения. Таким образом, разница между двумя фазами называется ошибкой фазового угла.

Типы трансформаторов тока

Трансформаторы тока в основном подразделяются на три типа, т.е.е., трансформатор тока намотки, трансформатор тока тороидальный и трансформаторы стержневого типа.

1. Трансформатор с обмоткой - В этом трансформаторе первичная обмотка расположена внутри трансформатора. Первичная обмотка имела один виток и была подключена последовательно с проводником, измеряющим ток. Трансформатор с обмоткой в ​​основном используется для измерения силы тока от 1 до 100 ампер.

2. Трансформатор тока стержневого типа - Трансформатор стержневого типа имеет только вторичные обмотки.Проводник, на котором установлен трансформатор, будет действовать как первичная обмотка трансформаторов тока.

3. Тороидальный трансформатор тока - Этот трансформатор не содержит первичных обмоток. Линия, по которой протекает ток в сети, подключается через отверстие или окно трансформаторов. Основным преимуществом этого трансформатора является то, что трансформатор имеет симметричную форму, благодаря чему он имеет низкий поток рассеяния, а значит, и меньшие электромагнитные помехи.

фактов о трансформаторах тока

Трансформатор тока имеет только один или несколько витков в качестве первичной обмотки. Эта первичная обмотка может состоять просто из шины или проводника, проходящего через центральное отверстие, или из катушки из сверхпрочного провода, намотанной вокруг сердечника. Компания Midwest Current Transformer предлагает нашим клиентам широкий спектр высоковольтных трансформаторов.

Устройство трансформатора тока

Из-за устройства, связанного с этим трансформатором тока, его часто называют последовательным трансформатором.Первичная обмотка, которая имеет максимум несколько витков, включена последовательно с током, по которому проходит проводник, обеспечивающий нагрузку.

Однако вторичная обмотка может состоять из большого количества витков, намотанных вокруг многослойного сердечника, состоящего из магнитного материала с низкими потерями. При большой площади поперечного сечения сердечника развиваемая плотность магнитного потока находится на низкой стороне, используя меньшую площадь поперечного сечения провода, в зависимости от количества тока, который должен быть понижен, поскольку он пытается вывести постоянный ток, отдельный от подключенной нагрузки.

Вторичная обмотка подает ток либо на резистивную нагрузку, либо на короткое замыкание в виде амперметра до тех пор, пока напряжение, индуцированное во вторичной обмотке, не станет достаточным, чтобы вызвать отказ из-за чрезмерного пробоя напряжения или насыщения сердечника.

Три стандартных типа трансформаторов тока: тороидальные, намотанные и стержневые.

Тороидальный трансформатор тока

Эти трансформаторы не имеют первичной обмотки. Линия, передающая ток, протекающий в сети, проходит через отверстие или окно в трансформаторе тока.Некоторые из этих трансформаторов тока имеют разъемный сердечник, который позволяет открывать, устанавливать и закрывать их без отключения цепи, к которой подключены эти трансформаторы тока.

Трансформатор тока с обмоткой

Первичная обмотка этого трансформатора физически соединена последовательно с проводником, по которому проходит измеряемый ток, протекающий по цепи. Величина вторичного тока соответствует соотношению витков трансформатора тока.

Трансформатор тока стержневого типа

В этом трансформаторе тока в качестве первичной обмотки используется настоящая шина или кабель главной цепи, что эквивалентно одному витку.Эти трансформаторы полностью изолированы от высокого рабочего напряжения системы и часто привинчиваются к устройству, передающему ток.

Чтобы узнать о специальных трансформаторах тока, которые мы предлагаем в Midwest Current Transformer, позвоните нам сегодня по телефону 800.893.4047 или по электронной почте. Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Трансформаторы тока - нагрузка и классификация

Трансформаторы тока занимают важное место в схеме измерения и защиты любой электрической установки.

Следовательно, крайне важно, чтобы выбор ТТ был сделан с полным знанием применения и количества реле и счетчиков, которые должны быть к нему подключены. Трансформатор тока с неправильной номинальной нагрузкой или неправильным классом точности серьезно снизит эффективность системы измерения или защиты.

Расчет нагрузки трансформатора тока.

Нагрузка трансформатора тока указана на его паспортной табличке. Нагрузка указана в ВА. например, 15 ВА или 25 ВА.Номинальная мощность в ВА указывает на нагрузку, которую может выдержать трансформатор.

Трансформатор тока подключается к измерительному прибору или защитному реле с помощью проводов. Нагрузка на трансформатор тока возникает из-за подключенного устройства и импеданса соединительных проводов, которые его соединяют. Нагрузка в ВА устройства может быть получена из таблицы данных, предоставленной производителем. Общая нагрузка складывается из нагрузки подключенных устройств и сопротивления проводов. Индуктивной составляющей импеданса провода обычно пренебрегают, так как она минимальна.

Нагрузка трансформатора тока со временем может увеличиваться, поскольку сопротивление соединительных проводов может немного увеличиваться из-за возраста, изменения температуры и ослабления соединений. Следовательно, трансформатор тока никогда не должен быть нагружен до 100% своей мощности.

Классификация трансформаторов тока

В зависимости от области применения трансформаторы тока можно разделить на измерительные и защитные трансформаторы тока.

Измерительные трансформаторы обладают высокой точностью.Однако у них низкая точка насыщения. Они специально сконструированы таким образом, чтобы измерительные приборы не были повреждены высокими токами во время короткого замыкания. Во время неисправности измерительные трансформаторы насыщаются, и выходной сигнал остается в пределах диапазона измерительных приборов.

Измерительные трансформаторы подразделяются на 0,1,0,3, 0,5, 1. Значения показывают погрешность в процентах при номинальном первичном токе. Таким образом, трансформатор 100/5 с точностью 0,3 будет иметь максимальную ошибку 0.3, когда через первичную обмотку проходит ток 100 А.

Трансформаторы тока, используемые для защиты, имеют меньшую точность по сравнению с измерительными трансформаторами тока. У них очень высокий предел насыщенности. Это необходимо, поскольку им необходимо продолжать измерять ток даже при высоких значениях неисправности.

Защитные трансформаторы

классифицируются как 5P10,10P10 и т. Д. Первая буква в обозначении указывает максимальную погрешность в процентах. Последнее число указывает, сколько раз превышает номинальный ток.Таким образом, трансформатор 5P10 будет показывать максимальную ошибку 5% при 10-кратном номинальном токе.

Принцип работы и классификация - TechMoran

Трансформаторы тока являются важными компонентами энергосистемы. Трансформатор - это оборудование, которое использует электромагнитную индукцию для передачи электроэнергии из одной цепи при сохранении ее частоты. Основная функция этих электронных устройств - повышать и понижать напряжение. В этом руководстве будут рассмотрены основы трансформатора, такие как принцип его работы и классификации.

Что такое трансформатор тока?

Трансформаторы тока - это измерительные трансформаторы, используемые для понижения высоких значений тока до более низких значений. В электротехнике предполагается, что часто вычисляются величины с высокими значениями, и это то, что делают трансформаторы тока. Они делают это, изолируя приборы от высоких напряжений и токов.

Почему используются трансформаторы тока?

Трансформаторы тока в основном используются для измерения тока и контроля работы сети.Эти устройства оправданы по следующим причинам:

  • Они изолируют систему защиты от высоких напряжений и токов, что приводит к уменьшению размеров и стоимости защитного оборудования.
  • Поскольку выход этих устройств стандартный (1 А или 5 А), нет необходимости в защитных приспособлениях.

Принцип работы трансформатора тока

Принцип действия трансформаторов тока основан на законе электромагнитной индукции. Напряжение внешней сети поступает на первичную силовую обмотку и преодолевает ее полное сопротивление за определенное количество витков.Следовательно, возникает магнитный поток, захваченный магнитной цепью вокруг катушки, перпендикулярной направлению тока. Поэтому потери электрического тока при преобразовании незначительны.

Электродвижущая сила помогает стимулировать магнитный поток в точке встречи переключателей вторичной обмотки, если они расположены последовательно перпендикулярно. Поток тока возникает под управлением ЭДС, которая требуется для определения полного сопротивления катушки и выходной нагрузки.На источнике вторичной обмотки одновременно регистрируется падение напряжения.

Классификация трансформаторов тока

Трансформаторы тока классифицируются в зависимости от функции или конструкции. Вот краткое понимание:

Классификация на основе функций

Измерительный трансформатор тока относится к трансформаторам тока, используемым для цепей измерения и индикации. Одна из важных особенностей этих устройств - низкая точка насыщения.Следовательно, в случае неисправности связанное с ним измерительное устройство не будет разрушено вторичной валютой, поскольку ядро ​​насыщается.

ТТ защиты относится к трансформаторам тока, используемым вместе с защитными устройствами. Эти типы трансформаторов используются для определения токов короткого замыкания в системе и передачи их на реле. Они работают на токах, значения которых превышают номинальные. Следовательно, их точка насыщения высока.

Классификация на основе конструкции

  • Трансформаторы тока с обмоткой

Первичная обмотка этих трансформаторов физически соединена последовательно с проводником, по которому проходит измеряемый ток, протекающий в цепи.

  • Тороидальный трансформатор тока

Их также называют оконными трансформаторами. У этих трансформаторов тока нет первичной обмотки. Линия с током, протекающим в сети, проходит через окно в устройстве. Те, у которых есть «разъемный сердечник», можно открывать, устанавливать и закрывать, пока цепь все еще подключена.

  • Трансформаторы тока стержневого типа

В этих трансформаторах используется фактический кабель или шина главной цепи, например, первичная обмотка, равная одному витку.Они изолированы от высокого рабочего напряжения.

Важные советы при работе с лицензированными специалистами

При приеме на работу электрика проверьте, есть ли у него вся необходимая квалификация и небольшой опыт. Опытный электрик обеспечит высочайший уровень мастерства и найдет лучшие электрические решения, включая требования к трансформаторам тока.

Вы можете полагаться на рекомендации своих близких друзей при найме профессионального электрика, чтобы не тратить слишком много времени на собеседование с длинным списком потенциальных кандидатов.

В большинстве случаев неопытный электрик потратит больше времени на диагностику и устранение неисправности, чем опытный. Работа с качественным подрядчиком может привести к тому, что ваш ремонт будет завершен в течение дня и сделан правильно с первого раза.

Читатели 2332

Нравится:

Нравится Загрузка ...

Связанные

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *