Конструкция трансформаторов тока: Устройство трансформатора тока | Полезные статьи

Необходимо прочитать:

Необходимо прочитать:

Необходимо прочитать:

Необходимо прочитать:

Заключение:

Теперь здесь мы изучили Трансформатор тока — работа, типы и конструкция .Вы можете скачать эту статью в формате pdf, ppt.

Комментарий ниже для любых запросов.

Трансформатор тока

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

Трансформаторы тока (ТТ)

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

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

Наверх

Принцип работы трансформаторов тока

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

И1Н1 = И2Н2

И1/И2 = Н2/Н1

I1/I2 = n

Это называется коэффициентом трансформации трансформатора тока.

Где I1 и I2 — ток первичной и вторичной обмотки соответственно

N1 и N2 — первичные и вторичные витки соответственно, а

n — соотношение витков вторичной и первичной обмотки.

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

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

Наверх

Строительство трансформаторов тока

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

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

Наверх

Типы трансформаторов тока

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

Внутренние трансформаторы тока

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

Наверх

Трансформаторы тока для наружной установки

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

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

Наверх

Втулочные трансформаторы тока

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

Наверх

Портативные трансформаторы тока

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

Наверх

Ошибки в трансформаторе тока

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

Рассмотрим векторную диаграмму трансформатора тока, показанную ниже,

где

Io = ток без нагрузки

Im = составляющая намагничивания тока холостого хода

Ie = ваттная составляющая тока холостого хода

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

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

Ip и Is = первичный ток и вторичный ток

Rs = сопротивление вторичной обмотки

Xs = реактивное сопротивление вторичной обмотки

β = Ошибка фазового угла

n = Передаточное отношение = N2/N1

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

Ошибка соотношения

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

Ошибка тока или коэффициента = (Номинальный коэффициент – Фактический коэффициент) / Фактический коэффициент

= (Kn – R) / R × 100 %

Ошибка фазового угла

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

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

Наверх

Применение трансформаторов тока

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

• Расширение ассортимента измерительных приборов, таких как амперметр, счетчик электроэнергии, кВА-метр, ваттметр и т. д.
• Дифференциальные системы защиты от контурных токов.
• Дистанционная защита в системах электропередачи.
• Защита от перегрузки по току.

Наверх

Приборный трансформатор — ваш гид по электрике

Для измерения больших токов и высоких напряжений в цепях переменного тока используются специально сконструированные точные трансформаторы коэффициента трансформации в сочетании с приборами переменного тока низкого диапазона. Эти специально сконструированные трансформаторы известны как измерительные трансформаторы .

Существует два типа измерительных трансформаторов.Это:

• Трансформаторы напряжения (PT)
• Трансформаторы тока (CT)

Эти измерительные трансформаторы также используются в энергосистеме в сочетании с защитными реле. В целях безопасности вторичные обмотки этих трансформаторов заземлены.

Трансформаторы тока применяются в силовых цепях переменного тока для питания катушек тока измерительных и измерительных приборов (амперметров, ваттметров, электросчетчиков) и реле защиты.Эти трансформаторы делают обычные слаботочные приборы пригодными для измерения больших токов и изолируют их от высокого напряжения.

Трансформатор тока в основном состоит из железного сердечника, на котором намотаны первичная и одна или две вторичные обмотки. Первичная обмотка имеет один или два витка толстого провода и включается последовательно с нагрузкой. Он несет фактический ток энергосистемы. Номинальные значения первичного тока варьируются от 10 А до 3000 А и более.

Вторичная обмотка имеет большое количество витков тонкого провода.Включается через токовые катушки приборов индикации и учета и реле защиты. Номинальные вторичные токи имеют порядок 5 А, 1 А и 0,1 А. Последний используется для статических реле.

Если по какой-либо причине прибор, подключенный к вторичной обмотке ТТ, должен быть удален, то вторичная обмотка ТТ должна быть закорочена достаточно толстым проводом.

Отношение первичного тока к вторичному току известно как коэффициент трансформации ТТ.Коэффициент трансформации ТТ обычно высок.

Произведение напряжения и тока на вторичной стороне, когда она обеспечивает максимальное номинальное значение тока, известно как номинальная нагрузка и измеряется в вольт-амперах (ВА). Вольт-амперный номинал ТТ низкий (5 – 150 ВА) по сравнению с силовыми трансформаторами.

Кроме того, ток во вторичной обмотке трансформаторов тока определяется током в первичной обмотке, т. е. током силовой цепи. Но в случае силовых трансформаторов он определяется импедансом нагрузки.

Амперметры клещевые

Трансформатор тока в сочетании с мостовым выпрямителем и миллиамперметром постоянного тока дает очень полезный измеритель, известный как клещевой амперметр. Сердечник трансформатора можно разделить с помощью триггерного переключателя. И поэтому сердечник можно очень легко зажать вокруг проводника под напряжением для измерения тока.

Таким образом, такое расположение позволяет избежать необходимости размыкания цепи для вставки амперметра для измерения величины протекающего тока.При изменении шунтирующего сопротивления цепи миллиамперметра колеблется от 0 – 5 А до 0 – 600 А.   

Пример : Трансформатор 100 : 5 используется вместе с 5-амперным амперметром. Если последний показывает 3,5 А, найдите линейный ток.

Решение : Здесь соотношение 100 : 5 означает отношение первичных и вторичных токов, т.е. I ₁ /I ₂ = 100/5

∴ Первичный (или линейный) ток = 3,5 × (100/5) = 70 А

Пример : Требуется измерить линейный ток порядка от 2000 А до 2500 А.Если стандартный амперметр на 5 ампер должен использоваться вместе с трансформатором тока, каков должен быть коэффициент трансформации последнего? На какой коэффициент нужно умножить показания амперметра, чтобы получить линейный ток в каждом случае?

Раствор : I ₁ /I ₂ = 2000/5 = 400 или 2500/5 = 500.

Поскольку I ₁ /I ₂ = N ₂ /N ₁ , следовательно, N ₂ /N ₁ = 400 в первом случае и 500 во втором случае.

Это означает, что N ₁ : N ₂ = 1 : 400 или 1 : 500.

Коэффициент умножения в первом случае равен 400, а во втором случае 500.

Трансформаторы напряжения Применяются в силовых цепях переменного тока для питания катушек напряжения измерительных и измерительных приборов (вольтметров, ваттметров, электросчетчиков) и реле защиты. Эти трансформаторы делают обычные низковольтные приборы пригодными для измерения высокого напряжения и изолируют их от высокого напряжения.

Трансформаторы PT представляют собой высокоточные понижающие трансформаторы.Его первичная обмотка имеет большое количество витков и всегда подключена через сеть питания. Его вторичная обмотка имеет малое число витков и подключена к обмотке потенциала приборов индикации и учета и реле защиты.

В основном они относятся к оболочечному типу и мало чем отличаются от обычных двухобмоточных трансформаторов, разве что их номинальная мощность крайне мала.

Первичные обмотки PT рассчитаны на напряжение от 400 В до нескольких тысяч вольт, а вторичные обмотки всегда на 110 В.До напряжения 5000 В трансформаторы напряжения обычно бывают сухого типа, между 5000 и 13800 вольт они могут быть либо сухими, либо масляными, хотя для напряжения выше 13800 они всегда масляные.

Отношение номинального первичного напряжения к номинальному вторичному напряжению известно как виток или коэффициент трансформации PT .

Нагрузка  – это общая внешняя вольт-амперная нагрузка на вторичной обмотке при номинальном вторичном напряжении.

Номинальная нагрузка PT – это нагрузка ВА, которая не должна превышать, если трансформатор должен работать с номинальной точностью.

Максимальная нагрузка — это наибольшая ВА нагрузка, при которой ПТ будет работать непрерывно, не перегревая свою обмотку сверх допустимых пределов.

Пусть измеряемое напряжение энергосистемы равно 11 кВ. Непосредственно вольтметром измерить такое высокое напряжение невозможно. Таким образом, PT с соотношением витков вторичной и первичной обмотки 1:100 используется в сочетании с вольтметром, который понижает напряжение с 11 кВ до 110 В, как показано на рисунке.

Для измерения мощности в энергосистеме высокого напряжения используются как ТТ, так и ТТ. CT используется для понижения тока системы, а PT используется для понижения напряжения системы до требуемого значения.

Потенциальная катушка (PC) ваттметра подключена через вторичную обмотку PT. А токовая катушка (CC) ваттметра подключена через вторичную обмотку ТТ, как показано на рисунке.

Конденсаторный трансформатор напряжения

Обсуждаемые выше обычные трансформаторы напряжения становятся очень дорогими для измерения напряжения, превышающего 100 кВ, из-за требований к изоляции.Так для измерения напряжения выше 100 кВ применяют емкостной трансформатор напряжения.

Это комбинация емкостного делителя потенциала и магнитного трансформатора, известного как промежуточный трансформатор с относительно небольшим коэффициентом.

Пакет высоковольтных конденсаторов образует делитель потенциала. С ₁ и С ₂ — конденсаторы двух секций, а Z — нагрузка. Напряжение, подаваемое на первичную обмотку промежуточного трансформатора, обычно составляет около 10 кВ.

Чтобы получить удовлетворительную производительность всего устройства, промежуточный трансформатор должен иметь очень малую погрешность коэффициента трансформации и фазового угла.

Преимущества измерительных трансформаторов

Приборные трансформаторы широко используются как для очень точных, так и для рутинных измерений. Они настолько важны для изоляции и расширения диапазона, что без них трудно представить себе работу высоковольтной системы. У них много преимуществ, а это:

1 .При использовании приборов совместно с измерительными трансформаторами их показания не зависят от их постоянных (R, L, C), как в случае с шунтами и умножителями. Приборные трансформаторы дают одинаковые показания прибора независимо от констант или количества приборов, подключенных к цепи.

2 . Мы можем использовать счетчики среднего размера для измерений, то есть 5 А для тока и от 100 до 120 В для измерения напряжения.

3 .Приборы и счетчики могут быть стандартизированы, что позволит сократить общие затраты. Замена поврежденных инструментов становится легкой.

4 . Цепь учета изолирована от цепей высокого напряжения. Таким образом, обеспечивается безопасность операторов.

5 . Потребляемая мощность в цепи учета становится низкой.

6 . Несколько приборов могут работать от одного измерительного трансформатора.

 Спасибо, что прочитали о «инструментальном трансформаторе».

Трансформатор тока – Конструкция, вектор и ошибки

представляет собой измерительный трансформатор, который понижает высокое значение тока до низкого значения тока, подходящего для измерительных устройств. Он широко используется в энергосистеме для измерения и защиты. Мы не можем думать о производстве, передаче или распределении электроэнергии без использования трансформатора тока.

В трансформаторе тока есть две обмотки, намотанные вокруг магнитного сердечника.Обмотка с меньшим количеством витков называется первичной обмоткой, а обмотка с большим количеством витков называется вторичной обмоткой. Первичная обмотка подключается последовательно с первичной цепью, т. е. цепью, в которой измеряется ток. Так как количество витков в первичной обмотке очень мало, то в этой обмотке нет заметного падения напряжения.

Вторичная обмотка соединена с катушкой амперметра/ваттметра/реле защиты. Поскольку импеданс реле измерения/защиты очень мал, можно сказать, что ТТ работает в условиях короткого замыкания.

В зависимости от конструкции существует два типа трансформаторов тока. Один из них — Live Tank CT, а другой — Dead Tank CT. В обоих типах сердечник и обмотки заключены в фарфоровую конструкцию. Эта конструкция заполнена маслом, которое обеспечивает необходимое охлаждение сердечника и обмотки. Крафт-бумага обеспечивает изоляцию между сердечником и обмоткой. На рисунке ниже три техники впереди — боевой танк СТ.

Трансформатор тока показан ниже.

На приведенном выше рисунке ТТ определяется клеммами P1 и P2 и соотношением 100/1. Первичная цепь, к которой подключен ТТ, показана с током 200 А. Вторичный ток ТТ будет 200/100 = 2 А.

Трансформатор тока определяется его коэффициентом трансформации тока, классом точности, коэффициентом предельной точности, коэффициентом надежности прибора (ISF) и т. д. Класс точности определяется погрешностью фазового угла и погрешностью коэффициента.В этом посте мы обсудим основы. Прежде чем перейти к дальнейшему обсуждению, лучше понять некоторые основные, но важные параметры. Есть следующие:

• Коэффициент витков определяется как отношение числа витков вторичной обмотки к числу витков первичной обмотки. Его часто обозначают буквой n и называют
.

        n = количество витков вторичной обмотки / количество витков первичной обмотки

• Коэффициент трансформации определяется как отношение тока первичной обмотки к току вторичной обмотки.Он обозначается буквой R и дается как
.

         R = ток первичной обмотки / ток вторичной обмотки

Вы можете подумать, что n и R должны быть равны. Да, правильно, но это идеальный случай, а идеального не бывает. Всегда есть некоторые потери, связанные с CT, и, следовательно, коэффициент поворота и коэффициент трансформации не равны. Это привело к ошибке соотношения. Мы обсудим это позже в этом посте.

• Нагрузка определяется как вольт-ампер (ВА) подключенной нагрузки на клеммах вторичной обмотки ТТ.

Эквивалентная схема и векторная диаграмма трансформатора тока показаны на рисунке ниже.

Где

n = коэффициент поворота

r _s = сопротивление вторичной обмотки

x _с = реактивное сопротивление вторичной обмотки

r _e = сопротивление нагрузки, подключенной к вторичной обмотке

x _e = реактивное сопротивление, если нагрузка подключена к вторичной обмотке

E _p = ЭДС индукции в первичной обмотке ТТ

E _s = Наведенное напряжение во вторичной обмотке ТТ

N _p =

N _s = витки вторичной обмотки ТТ

I _p = ток первичной обмотки ТТ

I _s = Ток вторичной обмотки ТТ

Ø = Поток в сердечнике ТТ

ɵ = Фазовый угол ТТ

I ₀ = Ток возбуждения ТТ

I _м = Ток намагничивания ТТ

Внимательно следите за тем, чтобы эквивалентная схема и векторная диаграмма были такими же, как у силового трансформатора.Векторная диаграмма построена в предположении, что подключенная нагрузка имеет отстающий коэффициент мощности. Поскольку ТТ включен последовательно с первичной цепью, ток которой необходимо измерить, это означает, что первичный ток I _p ТТ не зависит от вторичной нагрузки, а определяется током первичной цепи.

Из приведенного выше вектора мы рассчитаем коэффициент трансформации и фазовый угол CT.

Для нахождения коэффициента трансформации нам необходимо рассчитать первичный ток I _p в соответствии с определением, а затем разделить его на вторичный ток I _s .Давайте рассмотрим часть фазора, которая важна для вычисления I _p , как показано ниже.

Из приведенного выше вектора легко заметить, что первичный ток I _p является суммой векторов nI _s и I ₀ . Угол между и составляет (90-α-δ). (Как?)

Это потому, что I ₀ и ac являются параллельными линиями, а третья линия oa пересекает эту параллельную линию. Следовательно, соответствующие углы будут равны.

Следовательно, первичный ток Ip можно рассчитать по формуле сложения векторов.

I _P = [(Ni _S ) ² + (I ₀ ) ² + 2ni _S I ₀ COS (90-α-Δ)] ^1/2

   = [(nI _s ) ² +(I ₀ ) ² +2nI _s I ₀ Sin(α+δ)] 60 0 8

Следовательно,

Коэффициент трансформации,

R = I _p /I _s

= [(Ni _S ) ² + (I ₀ ) ² + 2Ni _S I ₀ Sin (α + Δ)] ^1/2 / I _S

Поскольку ток намагничивания I ₀ очень мал по сравнению с первичным током I _p , поэтому для аппроксимации мы можем действовать, как показано ниже,

r = [(Ni _S ) ² + (I ₀ ) ² + 2Ni _S I ₀ SIN (α + Δ)] ^1/2 / I _S

    = [(nI _s ) ² +(I ₀ Sin(α+δ)) ² +2nI _s I ₀ Sin(α+85)] 1906 я _с

    = [{nI _s + I ₀ Sin(α+δ)} ² ] ^1/2 / I _s

    = [nI _с + I ₀ Sin(α+δ)] / I _с

    = n + (I ₀ / I _s )Sin(α+δ)

Таким образом.

 В приведенном выше выражении следует отметить следующие моменты:

1. Коэффициент трансформации не равен коэффициенту поворота ТТ.
2. Коэффициент трансформации зависит от тока возбуждения и угла возбуждения.
3. Чтобы коэффициент трансформации был равен коэффициенту поворота, α = δ =0. Это означает, что в трансформаторе тока не должно быть потерь в сердечнике, а нагрузка должна быть чисто резистивной.

Фазовый угол трансформатора тока представляет собой угол между первичным током I _p и вторичным током I _s при реверсировании. На приведенной выше векторной диаграмме θ — фазовый угол.

В приведенном выше векторе рассмотрим прямоугольный треугольник obc

tanθ = bc/ob

        = I ₀ Sin(90-α-δ) / (oa+ab)

        = I ₀ Cos(α+δ) / [nI _с +I ₀ Sin(α+δ)]

Так как θ очень мало, то tanθ будет примерно равно θ.Поэтому мы можем написать,

Θ = I ₀ Cos(α+δ) / [nI _с +I ₀ Sin(α+δ)]

Кроме того, I ₀ очень-очень мало, поэтому I ₀ Sin(α+δ)<<< s , пренебрегая I ₀ Sin(α+δ)

Θ = I ₀ Cos(α+δ) / nI _с

   = [I ₀ CosαCosδ – I ₀ SinαSinδ] / nI _с

Из фазора, I _m = I ₀ Cosα и I _e = I ₀ Sinα, следовательно,

Θ = [I _м Cosδ – I _e Sinδ] / nI _с Радиан

    = (180/π) [I _m Cosδ – I _e Sinδ] / nI _с градусов

Ошибка отношения определяется как единичное отклонение коэффициента трансформации от номинального коэффициента.Выражается в процентах.

Ошибка процентного соотношения E

= (Номинальный коэффициент – Коэффициент трансформации) x 100 / Коэффициент трансформации

Поскольку нагрузка трансформатора тока обычно резистивная, коэффициент мощности нагрузки почти равен единице. Отсюда δ=0,

R = n + (I ₀ Sinα / I _s ), но I ₀ Sinα = I _e

   = n + I _e /I _s

Таким образом, можно легко вычислить ошибку процентного соотношения.

В идеале угол между первичным и вторичным током должен составлять 180 градусов. Но есть некоторое отклонение от 180 градусов. Это отклонение называется ошибкой фазового угла. Как видно из фазора, это отклонение составляет угол θ. Это означает,

Разность фаз между первичным и вторичным током = θ

Поскольку нагрузка трансформатора тока обычно резистивная, коэффициент мощности нагрузки почти равен единице.Следовательно, δ=0. Поэтому

Ошибка фазового угла θ = (180/π) I _м / nI _с градусов

Вторичная обмотка трансформатора тока никогда не должна оставаться разомкнутой. Обрыв вторичной обмотки ТТ вызывает высокое напряжение на клеммах вторичной обмотки ТТ, что может привести к повреждению оборудования/персонала.

Что такое трансформатор тока (ТТ)? Конструкция и типы

Определение :

Трансформатор тока — это тип измерительного трансформатора, используемый для понижения сильного тока до такого более низкого значения, которое подходит для целей измерения, управления и защиты.Проще говоря, они обеспечивают удобный способ измерения больших токов с помощью измерительного прибора (амперметра), подключенного к их вторичной обмотке.

Зачем нужны трансформаторы тока?

Предположим, что мы хотим измерить большой ток, протекающий по линии передачи. Однако мы не можем измерить ток большой величины по следующим причинам;

Стандартный токоизмерительный прибор амперметр такого высокого номинала очень дорог и громоздок.Также будут большие потери.

Амперметр необходимо подключить последовательно с цепью. Это просто означает, что нам нужно сломать линию, что невозможно.

Следовательно, трансформаторы тока используются для снижения токов высокого уровня до гораздо более низкого значения и позволяют устройствам измерения тока контролировать фактический электрический ток, протекающий по линиям электропередач. Амперметр подключается к вторичной клемме трансформатора тока и настраивается в зависимости от соотношения витков для измерения первичного тока.

Конструкция трансформатора тока:

Трансформатор тока состоит из кольцевого сердечника из кремнистой стали, обмотанного множеством витков медной проволоки. Проводник, по которому течет первичный ток, проходит через кольцо, как показано на рис. Первичная обмотка трансформатора состоит из одного или нескольких витков и последовательно подключается к измеряемой токоведущей линии. Поскольку первичная обмотка соединена последовательно с измеряемым проводником с током. Следовательно, трансформатор тока также называется трансформатором серии .

Вторичная обмотка с другой стороны имеет большое количество витков катушки из тонкого провода, рассчитанного на стандартные 5ампер или 1ампер. Амперметр подключается непосредственно через вторичную обмотку трансформатора. Так как амперметр используется на вторичной стороне для измерения тока и его сопротивление очень низкое. Следовательно, мы можем сказать, что вторичная сторона имеет короткое замыкание.

Как работают трансформаторы тока?

в основном представляет собой повышающий трансформатор (т.е. поднять напряжение). Он используется для измерения и защиты в энергосистеме. Это уменьшит большой первичный ток до стандартного вторичного 1 или 5 ампер. Например, предположим, что у нас есть трансформатор тока с коэффициентом 1000:5. Это означает, что трансформатор тока рассчитан на 1000 ампер первичной обмотки при полной нагрузке и будет производить 5 ампер вторичного тока, когда 1000 ампер протекают через первичную обмотку. Проще говоря, он понижает ток от первичной обмотки к вторичной в соотношении 1000:5.

Коэффициент трансформации тока, как и любой другой трансформатор, подчиняется уравнению ампер-витка. Уравнение коэффициента трансформации для трансформатора тока выглядит следующим образом;

оборотов =

Где

N1= Количество первичных витков.

N2= Количество вторичных витков.

I1= первичный ток

I2= Вторичный ток

Из приведенного выше уравнения коэффициента трансформации мы можем сказать, что, зная коэффициент тока и показания амперметра, можно получить фактический линейный ток, протекающий через первичную обмотку.Позвольте понять это на следующем примере.

Используется трансформатор тока с коэффициентом 1000:5. Какой будет сила тока в линии, если показания амперметра 3,2 А?

Решение:

По заданному условию,

Поскольку амперметр включен последовательно со вторичной обмоткой, I2= 3,2 А.

Подставив значение I2, получим

.

Таким образом, ток линии составляет 640 ампер.

Нагрузка трансформатора тока:

Значение нагрузки, подключенной к вторичной обмотке, называется нагрузкой.Он выражается в ВА (т.е. произведение вторичного напряжения и тока). В нагрузку (нагрузку) трансформатора тока входят защитные реле, соединительные провода и сопротивление вторичной обмотки.

Номинальная нагрузка:

Удельная нагрузка ВА при номинальном вторичном токе, при котором трансформатор тока работает с заданной точностью, называется номинальной нагрузкой. Это указано для того, чтобы ошибки в измерениях не превышали пределов. Допустимая нагрузка называется нагрузкой трансформатора тока.Выражается в ВА или омах при номинальной вторичной цепи.

Соединения трансформатора тока:

Следует отметить, что вторичная обмотка трансформатора тока никогда не должна оставаться разомкнутой, когда на первичную обмотку подается напряжение. Если трансформатор тока работает без нагрузки (нагрузки) на его вторичной обмотке, ток через вторичную обмотку становится равным нулю, что означает, что ампер-витки вторичной обмотки становятся равными нулю. Практически вторичные ампервитки противостоят первичным ампервиткам (магнитодвижущая сила).Если вторичная обмотка остается открытой, в сердечнике создается высокий поток, поскольку нет непротиворечивых вторичных ампер-витков, противодействующих первичной магнитодвижущей силе. Это приведет к индуцированию огромных ЭДС как на первичной, так и на вторичной стороне. Это приведет к чрезмерным потерям в сердечнике, а также увеличит нагрев сердечника за его пределы. Это просто приведет к повреждению изоляции и подвергнет опасности людей (оператора) рядом с ней.

Отсюда важно, чтобы вторичка была соединена последовательно с низкоомными катушками амперметра (приборов) или просто закорочена.Кроме того, большинство трансформаторов тока также имеют цепь короткого замыкания, которая должна быть замкнута, если вторичная сторона трансформатора тока должна быть разомкнута для обслуживания реле. Схема подключения трансформатора тока приведена ниже.

Еще один момент, на который следует обратить внимание при подключении трансформатора тока, это то, что он должен быть установлен вокруг одного фазного провода. Подключение трансформатора с несколькими фазными и нейтральными проводниками приведет к аннулированию потока, из-за чего амперметр показывает нулевое значение.

Трансформатор тока с обмоткой:

В трансформаторах тока намотанного типа первичная обмотка более одного полного витка намотана на сердечник. В качестве материала сердечника обычно используется никелево-железный сплав или ориентированная электротехническая сталь. На самом деле, сталь разработана таким образом, что она обеспечивает малую площадь гистерезиса, что просто приводит к низким потерям мощности↗ в сердечнике.

Для трансформатора тока с обмоткой низкого напряжения вторичная обмотка намотана на бакелитовый каркас.Бакелит — это пластик, используемый для электропроводности и термостойких свойств. В то время как первичная обмотка намотана поверх вторичной с подходящей изоляцией между ними.

Трансформатор тока стержневого типа:

В трансформаторе тока стержневого типа первичная обмотка стержневого типа подходящего размера. Первичный элемент стержневого типа представляет собой бакелизированную бумажную трубку, обладающую хорошими электрическими и механическими свойствами. Кроме того, внешний диаметр бакелизированной бумажной трубки остается большим, чтобы избежать коронного эффекта.Вторичная обмотка и сердечник одинаковы в трансформаторе стержневого типа. Обмотки стержневого типа расположены близко друг к другу, чтобы свести к минимуму реактивное сопротивление рассеяния.

При малых линейных напряжениях для изоляции используется лента и лак. При линейном напряжении выше 7 кВ применяются маслонаполненные или заполненные компаундом трансформаторы тока.

Что такое коэффициент мощности?↗

Типы изоляторов, используемых в линиях электропередачи↗

Как работает генератор?↗

Конструкция трансформаторов тока стержневого типа, электротехника, распределительное устройство и защита, энергосистемы III, конспект лекций, pdf

Строительство трансформаторов тока

Трансформаторы тока бывают двух типов:

1.Тип раны                                 2. Тип стержня

Трансформатор тока стержневого типа

В этом типе трансформатора тока первичная обмотка представляет собой не что иное, как стержень подходящего размера. Конструкция показана на рис. 1.

Рис. 1 Трансформатор тока стержневого типа

Изоляция первичной обмотки стержневого типа представляет собой бакелизированную бумажную трубку или смолу, отформованную непосредственно на стержне.Первичная обмотка такого типа является неотъемлемой частью трансформатора тока. Сердечник и вторичная обмотка одинаковы в трансформаторе стержневого типа.

Штамповки, используемые для ламинирования трансформаторов тока, должны иметь большую площадь поперечного сечения, чем у обычных трансформаторов. За счет этого сопротивление чередующихся уголков остается максимально низким. Следовательно, соответствующий ток намагничивания также мал. Обмотки расположены очень близко друг к другу, чтобы уменьшить реактивное сопротивление рассеяния.Чтобы избежать эффекта короны, в трансформаторе стержневого типа внешний диаметр трубки поддерживается большим.