Назначение измерительных трансформаторов тока и напряжения: В чем отличие трансформатора тока от трансформатора напряжения?

Содержание

В чем отличие трансформатора тока от трансформатора напряжения?

Трансформаторы - устройства, используемые для преобразования одного из параметров электроэнергии – напряжения или силы тока.

Они относятся к пассивным электрическим устройствам, то есть не генерируют, а потребляют энергию, поэтому мощность тока в трансформаторах не может увеличиваться.

Таким образом, все трансформаторы в зависимости от преобразуемого параметра электрической энергии делятся на 2 вида:

  • трансформаторы электрического тока;
  • трансформаторы электрического напряжения.

Работа любого электрического трансформатора основана на принципе электромагнитной взаимоиндукции – способности проводника с током наводить эдс в соседнем проводнике. Проводниками в трансформаторе являются первичная (входная) и вторичная (выходная) обмотки, намотанные на магнитопровод для усиления магнитной связи между ними. Магнитопровод представляет собой замкнутый или разомкнутый сердечник из железа или композитного сплава с высокой магнитной проницаемостью.

Основными показателями трансформатора являются коэффициенты трансформации по напряжению и току:

КU=U2/U1 и KI=I2/I1

где U1,2 – напряжения в первичной и вторичной обмотке, I1,2 – силы тока в первичной и вторичной обмотке. Они показывают, во сколько раз изменяется входной ток или напряжение на выходе трансформатора. В зависимости от величины коэффициента трансформации различают повышающие (К˃1) и понижающие (К<1) трансформаторы. Если магнитная связь между обмотками не изменяется, то коэффициент трансформации будет равен соотношению количества витков во вторичной и первичной обмотке

K=w2/w1.

Особенности трансформаторов тока (ТТ)

Трансформаторы тока предназначены для преобразования силы тока без изменения его мощности. В основном они применяются для понижения тока до значений, пригодных для их измерения и используются в распределительных щитах для подключения измерительных приборов, счётчиков энергии, защитных реле. По назначению они делятся на:

  • измерительные;
  • защитные;
  • лабораторные.

В измерительных ТТ первичная обмотка может отсутствовать или представлять собой толстую шину. На шину наматывается несколько витков вторичной обмотки, в которой наводится эдс, пропорциональная силе тока в шине. Шина включается в разрыв цепи, в которой производится измерение. К вторичной обмотке ТТ подключается нагрузка и измерительный прибор.

Важно! Так как КU для ТТ имеет большие значения, то включать их в режиме холостого хода (без нагрузки) запрещается, что может повлечь высоковольтный пробой изоляции проводов и выход из строя трансформатора.

Особенности трансформаторов напряжения (ТН)

ТН предназначены для получения нужной величины напряжения от промышленной сети или другого источника переменного тока. По своему назначению они делятся на:

  • силовые;
  • измерительные;
  • согласующие;
  • лабораторные;
  • высоковольтные трансформаторы.

В быту наиболее широкое применение нашли силовые трансформаторы, используемые повсеместно для подключения бытовых приборов к электросети 220В 50Гц. Конструктивно они представляют собой классический пример устройства трансформатора, состоящего из двух, а также нескольких катушек, намотанных на железный сердечник. По форме сердечника различают:

  • стержневые;
  • кольцевые;
  • тороидальные;
  • Ш-образные трансформаторы.

В отличие от трансформаторов тока благоприятным режимом работы для ТН является режим, близкий к холостому ходу, когда нагрузка на вторичную обмотку минимальна. Оптимальный режим работы достигается, когда сопротивление нагрузки равно или до полутора раз больше сопротивления выходной обмотки трансформатора.
 

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:

Измерительные трансформаторы напряжения. Устройство и работа

Измерительные трансформаторы напряжения предназначены для возможности измерения высокого напряжения электроустановок переменного тока путем снижения этого напряжения для подачи на защитные реле, приборы измерения и системы автоматики.

При отсутствии измерительных трансформаторов понадобилось бы применять приборы и реле с большими габаритными размерами, так как необходима надежная изоляция от высокого напряжения, которая увеличивает размеры устройств. Изготовить такое оборудование практически невозможно, так как напряжения линий могут достигать величины 110 киловольт.

Измерительные трансформаторы для замера напряжения дают возможность применять стандартные обычные приборы для измерений электрических параметров, при этом увеличивая их диапазон измерения. Защитные реле, подключаемые через эти трансформаторы, могут применяться обычного исполнения.

Гальваническая развязка, которую обеспечивают трансформаторы путем отделения измерительной цепи от высокого напряжения, позволяет создать необходимый уровень безопасности обслуживающего персонала.

Такие трансформаторы нашли свою популярность в устройствах высокого напряжения. От их качественного функционирования зависит степень точности учета расхода электрической энергии и электрических измерений, а также автоматических аварийных систем и защитных реле.

Устройство и работа

Измерительные трансформаторы устроены аналогично понижающим силовым трансформаторам, и состоят из металлического сердечника, выполненного из электротехнической листовой стали, первичной и вторичной обмоток. Трансформаторы могут оснащаться несколькими вторичными обмотками, в зависимости от конструкции и предъявляемых требований к трансформатору.

К первичной обмотке подключается высокое напряжение, а с вторичной обмотки снимается напряжение измерительными устройствами. Коэффициент трансформации такого устройства равен отношению первичного высокого напряжения к номинальному значению вторичного напряжения.

Если бы трансформатор функционировал абсолютно без потерь и с абсолютной точностью, то оба напряжения на обеих обмотках совпадали бы по фазе, и коэффициент трансформации был бы равен единице. Однако на практике коэффициент трансформации всегда меньше единицы, так как всегда имеются некоторые потери энергии при работе трансформатора.

Погрешность измерительного трансформатора зависит от:
  • Величины вторичной нагрузки.
  • Магнитной проницаемости сердечника.
  • Устройства магнитопровода.

Существуют методы снижения погрешности по напряжению путем снижения числа витков первичной обмотки, добавления различных компенсирующих обмоток.

Число витков первичной обмотки намного больше, чем вторичной. Измеряемое напряжение подается на первичную обмотку, к вторичной обмотке подключают различные измерительные приборы: вольтметры, ваттметры, фазометры и т.д.

Трансформаторы напряжения эксплуатируются в режимах, подобных холостому ходу. Это объясняется тем, что подключенный к вторичной обмотке прибор, например, вольтметр, обладает большим сопротивлением, и ток, протекающий по этой обмотке, очень незначителен.

Особенности подключения

Трансформаторы могут устанавливаться как на шинах подстанции, так и на каждом отдельном объекте. Перед электрическим монтажом необходимо осмотреть трансформатор на предмет необходимого уровня масла для масляных моделей, исправности армированных швов, целостности изоляции.

При проведении монтажа обе обмотки трансформатора должны быть завернуты в изоляцию, так как случайное касание выводов вторичной обмотки с проводами, находящимися под напряжением, может привести к возникновению на первичной обмотке опасного для жизни напряжения.

Для безопасности вторичную обмотку перед подключением заземляют. Это предотвращает возможность попадания высокого напряжения в цепи низкого напряжения при возможном пробивании изоляции.

Необходимо учитывать, что если к вторичной цепи подключить слишком много измерительных и других приборов, то величина тока вторичной цепи значительно увеличится, так же как и погрешность измерения. Вследствие этого необходимо следить, чтобы общая мощность присоединенных приборов не превзошла наибольший допустимый предел мощности, определенный инструкцией или паспортом трансформатора.

При превышении общей мощности допустимой величины целесообразно подключить дополнительный трансформатор, и переключить на него несколько приборов от первого трансформатора.

Трансформаторы должны иметь защиту от короткого замыкания, в противном случае при коротком замыкании обмотки перегреются, и изоляция будет повреждена. Для этого в цепях всех незаземленных проводников подключают электрические автоматы, а также рубильники (для образования видимого разрыва цепи при ее отключении). Первичную обмотку трансформатора чаще всего защищают путем установки предохранителей.

Разновидности

Измерительные трансформаторы классифицируются по нескольким признакам и параметрам. Рассмотрим основные из таких признаков и параметров.

По числу фаз:
  • Однофазные.
  • Трехфазные.
По количеству обмоток:
  • Трехобмоточные.
  • Двухобмоточные.
По методу охлаждения:
  • С воздушным охлаждением (сухие).
  • С масляным охлаждением.
По месту монтажа:
  • Внутренние (для монтажа внутри помещений).
  • Внешние (для установки снаружи помещений).
  • Для распределительных устройств.
По классам точности: 0,2; 0,5; 1; 3.
Измерительные трансформаторы с несколькими обмотками

К таким трансформаторам есть возможность подключения сигнализирующих устройств, которые подают сигнал о замыкании цепи с изолированной нейтралью, а также защитных устройств, защищающих от замыканий в цепи с заземленной нейтралью.

На рисунке «а» изображена схема с 2-мя вторичными обмотками. На рисунке «б» показана схема 3-х трехфазных трансформаторов. В них первичные и основные вторичные обмотки соединены по схеме звезды, а нейтральный проводник соединен с землей. На приборы измерения могут подключаться три фазы и ноль от основных вторичных обмоток. Вспомогательные вторичные обмотки соединены «треугольником». От этих обмоток поступает сумма напряжений фаз на дополнительные устройства: сигнальные, защитные и другие.

Основные схемы подключения

Наиболее простая схема с применением однофазного трансформатора изображена на рисунке 4 «а». Она используется в панелях запуска электродвигателей, на пунктах переключения напряжением до 10 киловольт, для подключения реле напряжения и вольтметра.

Схема по рисунку 4 «б» используется для неразветвленных цепей в электроустановках от 0,4 до 10 киловольт. Это дает возможность установить заземление вторичных цепей возле трансформаторов.

Во вторичной цепи, изображенной на рисунке 4 «в», подключен двухполюсный автомат вместо предохранителей. При срабатывании автомата его контакт замкнет сигнальную цепь «обрыв цепи». Вторичные обмотки заземлены в фазе В на щите. Рубильником можно выключить вторичную цепь, и обеспечить при этом видимый разрыв. Такая схема используется в электроустановках от 6 до 35 киловольт при разветвленных вторичных цепях.

На рисунке 4 «г» измерительные трансформаторы подключены схемой «треугольник-звезда». Это позволяет создать вторичное напряжение, необходимое для приборов автоматической регулировки возбуждения компенсаторов. Для надежности функционирования этих приборов предохранители во вторичных цепях не подключают.

Похожие темы:

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 и напряжения

ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ ТОКА И НАПРЯЖЕНИЯ

 

В ячейках распределительного устройства, через которые под­ключаются к сборным шинам линия, генератор, силовой транс­форматор, устанавливаются трансформаторы тока (ТТ), а на каждой секции сборных шин и на выводах генераторов — транс­форматоры напряжения (ТН). Подбирая коэффициенты тран­сформации этих измерительных трансформаторов, силу тока в любой цепи можно измерить обычным амперметром, рассчи­танным на силу тока в 5 А, и любое напряжение — вольтметром, рассчитанным на напряжение в 100 В.

В электроустановках ТТ предназначены для питания токовых катушек измерительных приборов и реле, а ТН — для катушек напряжения измерительных приборов и аппаратов защиты, изме­рения и контроля за напряжением.

При этом измерительные приборы надежно изолированы от высокого напряжения, так как в трансформаторах нет элек­трической связи между обмотками высокого и низкого напряжения. Вторичные обмотки ТТ и ТН заземляют, чтобы пред­отвратить появление высокого напряжения на измерительных приборах в случае аварийного пробоя изоляции между обмот­ками высокого и низкого напряжения измерительного транс­форматора.

 

Трансформаторы тока

 

Первичная обмотка трансформатора тока (рис. 1) (стержень, шины или катушки) 1 проходит внутри фарфорового изолятора 2, на который надеты кольцевые сердеч­ники 3, 5 (один или два). Сердечники изготовляют из спиральной стальной ленты, свернутой в виде кольца. На каждом сердечнике намотана вторичная обмотка 4 из медного изолированного про­вода. ТТ изготовляются в однофазном исполнении. В РУ приме­няются ТТ классов точности 0,5; 1; 3.


Рис. 1. Принципиальная схема (а) и устройство (б) трансформатора тока, предназначенного для внутренней установки: I, II – соответственно первичная и вторичная обмотка; W – ваттметр; U – обмотка напряжения ваттметра; А – амперметр; P – реле.

 

Конструктивное исполнение ТТ весьма разнообразно.

Различают одно- и многовитковые трансформаторы тока. Применение получили одновитковые трансформаторы следую­щих характерных конструкций: стержневые, шинные и встро­енные.

Стержневые трансформаторы тока изготовляют для напряже­нии до 35 кВ и номинальных первичных токов силой от 400 до 1500 А. В качестве примера на рис. 2 показан трансформатор типа ТПОЛ-10 (П — проходной, О — одновитковый, Л — с ли­той изоляцией) для номинального напряжения 10 кВ. Первичная обмотка 1 выполнена в виде прямолинейного стержня с зажима­ми на концах. На стержень поверх изоляции надеты два коль­цевых магнитопровода 2 с вторичными обмотками. Магнитопроводы вместе с первичной и вторичной обмотками залиты эпоксидным компаундом и образуют монолитный блок 3 в виде проходного изолятора. Блок сна­бжен фланцем 4 из силумина с от­верстиями под болты для крепле­ния трансформатора. Зажимы 5 вторичных обмоток расположе­ны на боковом приливе изоляци­онного блока.


Рис. 2. Стержневой трансформатор типа ТПОЛ-10.

 

Шинные трансформаторы то­ка изготовляют для напряжений до 20 кВ и номинальных первич­ных токов силой до 18000 А клас­сом точности 0,5. При таких бо­льших токах целесообразно упро­стить конструкцию трансформа­тора, используя в качестве пер­вичной обмотки проводник (ши­на, пакет шин) соответствующего присоединения. При этом устраняются зажимы первичной об­мотки с соответствующими контактными соединениями. В каче­стве примера на рис. 3 показан трансформатор тока типа ТШЛ-20 (Ш — шинный, Л — с литой изоляцией) для напряжения 20 кВ. Магнитопроводы 2 и 5 с вторичными обмотками залиты эпоксидным компаундом и образуют изоляционный блок 3. Блок соединен с основанием 1 и с приливами 6 для крепления тран­сформатора. Проходное отверстие (окно) трансформатора тока рассчитано на установку шин. Зажимы 4 вторичных обмоток расположены над блоком 3.


Рис. 3. Шинный трансформатор типа ТШЛ-20.

 

Многовитковые ТТ изготавливают для всей шкалы номинальных напряжений и для первичных номинальных токов силой 1000 — 1600 А.

Для напряжений 6...10 кВ изготавливают катушечные и пет­левые ТТ с эпоксидной изоляцией. На рис. 4, а показан ТТ типа ТПЛ-10 (П — петлевой, Л — с литой изоляцией) для напря­жения 10 кВ.

Для напряжения 35...220 кВ изготавливают ТТ наружной уста­новки с масляной изоляцией типов ТФН, ТФНД (Ф — с фар­форовым кожухом, Н — для наружной установки, Д — с обмот­кой для релейной защиты (рис. 4, б, в).

Нагрузкой для ТТ служат сопротивления токовых обмоток измерительных приборов, реле автоматики и проводов вторич­ных цепей, включаемые последовательно. Суммарное значение этих сопротивлений не должно превышать номинального, ука­занного в каталоге на ТТ. В противном случае погрешность измерений превысит допустимую.


Рис. 4. Трансформатор тока типа ТПЛ-10 и ТПЛУ-10 (а), ТФНД-110М (б) и ТФННД220М (в): Л1, Л2 – соответственно ввод и вывод шины со стороны высокого напряжения; И1, И2 – вывод со стороны низкого напряжения.

 

В эксплуатации нельзя допускать работу ТТ с разомкнутой вторичной обмоткой, так как его магнитная система рассчитана на малую индукцию. Намагничивающая сила первичной обмотки ТТ почти полностью уравновешивается размагничивающим дей­ствием его вторичной обмотки. Если вторичная обмотка ра­зомкнута, то индукция в магнитопроводе резко возрастает, что приводит к перегреву сердечника и недопустимому повышению напряжения на зажимах разомкнутой вторичной обмотки, что создает опасность для обслуживающего персонала и изоляции обмотки.

На рис. 5 показаны схемы включения ТТ.


Рис. 5. Схема включения трансформатора тока для измерения силы тока в одной (а), двух (б) и трех (в) фазах.

 

Защита кабельных линий от однофазных замыканий на землю часто осуществляется трансформатором тока нулевой последова­тельности (ТНП, ТНП-Ш), имеющим кольцеобразную или пря­моугольную форму. Трансформатор надевается на защищаемый кабель. К обмотке трансформатора подключается защитное реле (рис. 6).


Рис. 6. Кабельный трансформатор тока.

 

 

 

Трансформаторы напряжения

 

Трансформатор напряжения конструктивно и по принципу устройства во многом похож на силовой трансформатор неболь­шой мощности для той же ступени напряжения (рис. 7).


Рис. 7. Трансформатор напряжения.

 

Номи­нальное напряжение вторичных обмоток ТН со­ставляет 100 В. Для уста­новки в РУ используются ТН классов точности 0,5; 1 и 3.

ТН выпускаются на все стандартные напряже­ния от 0,5 до 500 кВ. На напряжения до 3 кВ ТН выполняются сухими, для 6 кВ и выше — масляны­ми. ТН напряжением 35 кВ и выше выполняются для наружных установок. Схемы включения ТН при­ведены на рис. 8.


Рис. 8. Включение трансформатора напряжения: а – трехфазного трехстержневого; б – комплекта из двух однофазных трансформаторов; в – трех однофазных; г – трехфазного пятистержневого.

 

Напряжения проводов относительно земли и напряжения ну­левой последовательности используют для релейной защиты, а также для сигнализации об однофазных замыканиях в сетях, где повреждения этого вида не подлежат автоматическому отключе­нию и могут быть длительными (сети с изолированной нейтра­лью).

В схемах (см. рис. 8) при отсутствии замыкания на землю вольтметры показывают фазное напряжение, а при замыкании на землю одной из фаз вольтметр этой фазы покажет напряжение, близкое к нулю. Показания двух других вольтметров будут близ­ки к значениям линейных напряжений.

Схема г (см. рис. 8) содержит две вторичные обмотки, одна из которых служат для измерений фазных и линейных напряжений. Вторая обмотка (а1, x1.) соединена в разомкнутый треуголь­ник, на концах которого напряжение равно нулю при нормаль­ном состоянии сети, так как сумма трех фазных ЭДС, индуктиру­емых в дополнительных обмотках, равна нулю.

При однофазном замыкании в сети у зажимов разомкнутого треугольника появляется напряжение, соответствующее тройно­му напряжению нулевой последовательности.

Реле, подключенное к обмотке, подает сигнал о неисправ­ности сети. Число витков на фазу дополнительной обмотки выбирают таким образом, чтобы при замыкании в сети напряже­ние на ее зажимах составляло около 100 В.

Трансформаторы тока и напряжения: виды, конструкция, принцип действия!

Без электроснабжения невозможно представить нашу жизнь. Чтобы электрическая система работала без сбоев или не пришла в негодность из-за неисправности в кабеле или в силовом оборудовании, её параметры необходимо контролировать, замерять. Диагностика, заключающаяся в проведении электрических измерений, способна выявить причины сбоев и вовремя устранить их. Для этого применяются приборы, измеряющие величины токов, напряжений, мощности.

Но если в электроустановках с низким напряжением возможно подключение измерительных приборов напрямую, непосредственно к измеряемому узлу, то в высоковольтных цепях проблематично отследить параметры без применения измерительных трансформаторов. В электроустановках напряжение доходит до 750 кВ и выше, а токи устанавливаются в десятки килоампер и более. Для «прямого» измерения потребовались бы громоздкое и дорогое оборудование, а иногда измерения вообще не возможно было бы произвести. Также, при обслуживании приборов, напрямую подключенных к сети высокого напряжения, персонал подвергался бы опасности поражения током.

Измерительные трансформаторы тока (ТТ) и напряжения (ТН) способствуют расширению пределов измерений обычных измерительных устройств и одновременно изолируют их от цепей высокого напряжения. Измерительные трансформаторы создаются с высоким классом точности. Во время эксплуатации их метрологические характеристики подлежат первичной и периодической поверке на правильность работы.

Наиболее часто в сетях переменного тока применяются электромагнитные трансформаторы. Они состоят из магнитопровода, первичной и одной или нескольких вторичных обмоток. ТТ преобразовывает замеряемый высокий ток в малый, а ТН — измеряемое высшее напряжение в низшее. Измерительные трансформаторы включаются в цепи между высоковольтным оборудованием и контрольно-измерительными приборами: амперметрами, вольтметрами, ваттметрами, приборами релейной защиты, телемеханики и автоматики, счетчиками энергии.

Зачем нужны измерительные трансформаторы напряжения

Содержание статьи

Измерительные ТН относятся к преобразователям электрической энергии, которые:

  • трансформируют напряжение участка сети или установки в напряжение приемлемой величины для осуществления измерений с помощью стандартных измерительных устройств, питания релейной защиты, устройств сигнализации, автоматики, телемеханики;
  • изолируя вторичные приборы и цепи, защищают оборудование от высокого напряжения и персонал, имеющего доступ к обслуживанию электроустановок, от поражения током.

Подключение ТН к высоковольтной части электроустановки осуществляется соединением его первичной обмотки «в параллель» к цепи высокого напряжения. Номинал вторичных обмоток трансформатора напряжения составляет обычно 100 В. Так как сопротивление измерительных приборов, подключаемых к вторичной обмотке, велико, током можно пренебречь. Поэтому основной режим работы ТН подобен режиму холостого хода типового силового трансформатора.

Трансформаторы напряжения и их конструкция

Трансформаторы напряжения подразделяются:

  • по числу фаз: на одно- и трехфазные;
  • по числу вторичных обмоток: двухобмоточный ТН имеет одну вторичную обмотку, трехобмоточный — две: основную и дополнительную;
  • по назначению вторичных обмоток: с основной вторичной обмоткой, с дополнительной, со специальной компенсационной — для контроля изоляции цепи;
  • по особенностям исполнений — на трансформаторы защищенного типа, водозащищенного типа (защита от капель и влаги), герметичные, со встроенным предохранителем и с антирезонансной конструкцией;
  • по принципу действия и особенностям конструкций: на каскадные, ёмкостные, заземляемые и не заземляемые.

У каскадного ТН первичная обмотка разделена на несколько поочередно соединенных секций, передача энергии от которых к вторичным обмоткам происходит посредством связующих и выравнивающих обмоток. У ёмкостного ТН в конструкции имеется ёмкостный делитель. Заземляемый однофазный ТН — устройство, у которого один конец первичной обмотки должен быть заземлен. У заземляемого трехфазного ТН должна быть заземлена нейтраль первичной обмотки. Все части первичной обмотки не заземляемого ТН изолированы от земли.

Зачем нужны трансформаторы тока

Трансформатор тока — базовый измерительный аппарат в электроэнергетике, применяемый для преобразования тока первичной сети во вторичный стандартный ток величиной 5 А или 1 А. Первичная обмотка соединяется непосредственно с цепью высокого напряжения последовательным способом подключения. Вторичная обмотка включается во вторичные цепи измерений, защиты и учета. 5А — часто встречающийся номинал вторичной обмотки.

Принцип действия и конструкция трансформаторов тока

Первичная обмотка ТТ включается в разрез линейного провода (последовательно с нагрузкой), в котором измеряется сила тока. Вторичная обмотка замкнута на измерительное устройство с малым сопротивлением. Поэтому, в отличие от силового трансформатора, для которого режим короткого замыкания является аварийным, нормальным режимом для измерительного ТТ являются условия, близкие к КЗ, так как сопротивление во вторичной цепи у него мало.

Через первичную обмотку, имеющую определённое количество витков, течет ток. Вокруг катушки наводится магнитный поток, который улавливается магнитопроводом. Пересекая перпендикулярно ориентированные витки вторичной обмотки, магнитный поток формирует электродвижущую силу. Под влиянием последней возникает ток, протекающий по катушке и нагрузке на выходе. Одновременно на зажимах вторичной цепи образуется падение напряжения.

По конструктиву и применению ТТ условно подразделяются на несколько разновидностей:

    • Опорные монтируются на опорной плоскости.
    • Проходные используются в качестве ввода и устанавливаются в металлических конструкциях, в проемах стен или потолков.
    • Встраиваемые размещаются в полости оборудования: электрических выключателей, генераторов и других электроаппаратов и машин.
    • Разъемные не имеют своей первичной обмотки. Их магнитопроводы из двух половинок, стягиваемых болтами, можно размыкать и закреплять вокруг проводников под током. Эти проводники исполняют роль первичных обмоток.
    • Шинные изготавливаются тоже без первичных обмоток — их роль выполняют пропущенные сквозь окна магнитопроводов ТТ токоведущие шины распредустройств.
    • Накладные надеваются сверху на проходной изолятор.
    • Переносные предназначаются для лабораторных и контрольных измерений.

По выполнению первичной обмотки ТТ подразделяются на одновитковые и многовитковые, а по числу вторичных обмоток — на устройства с одной обмоткой и с несколькими вторичными обмотками (до четырёх, пяти). По числу ступеней трансформации — на одноступенчатые и каскадные.

К общей классификации трансформаторов обоих типов относятся: количество коэффициентов трансформации (однодиапазонные и многодиапазонные), критерии по материалу диэлектрика между первичной и вторичной обмотками и по материалу внешней изоляции — маслонаполненные, газонаполненные, сухие, с литой, фарфоровой и прессованной изоляцией, с вязкими заливочными компаундами, комбинированные бумажно-масляные. ТТ и ТН устанавливаются на открытом воздухе, в закрытых и в подземных установках, на морских и речных судах, внутри оболочек электроустановок и связываются контрольными проводами и кабелями с оборудованием вторичных цепей. По диапазону рабочего напряжения выделяют трансформаторы, функционирующие в устройствах до 1000 В и выше 1000 B. Трансформаторы также классифицируются по классу точности.

Видео про трансформаторы тока

Кратко о назначении трансформатора тока, составе и особенностях конструкции, о схеме и принципе работы. Почему нельзя допускать размыкание вторичных цепей трансформатора тока без предварительного их замыкания накоротко? Почему на напряжение выше 330 кВ изготавливаются ТТ каскадного типа? Об этом и об измерительном трансформаторе тока для подстанции 750 кВ вы узнаете из видео.

Похожие статьи

128. Назначение, принцип работы, схема замещения и погрешность измерительных трансформаторов тока и напряжения.

ТА

Принцип действия. Трансформаторы тока (ТТ) являются вспомогательными элементами, с помощью которых ИО РЗ получают информацию о значении, фазе и частоте тока защищаемого объекта. От достоверности получаемой информации зависит правильность действия устройств РЗ. Поэтому основным требованием к ТТ, питающим устройства РЗ, является точность трансформации контролируемого тока с погрешностями, не превышающими допустимых значений. Принцип устройства ТТ поясняют схемы, приведенные на рис.3.1. Заметим, что один из вторичных зажимов ТТ должен обязательно заземляться по условиям техники безопасности.

Трансформатор тока (рис.3.1, а) состоит из первичной обмотки w1, включаемой последовательно в цепь контролируемого тока, вторичной обмотки w2, замкнутой на сопротивление нагрузки Zн, состоящее из последовательно включенных элементов РЗ или измерительных приборов, и стального магнитопровода 1, с помощью которого осуществляется магнитная связь между обмотками. Первичный ток I1 проходящий по виткам первичной обмотки wl, и ток I2, индуцированный во вторичной обмотке w2, создают магнитодвижущие силы (МДС) I1wl и I2w2, которые вызывают соответственно магнитные потоки Ф1 и Ф2, замыкающиеся по стальному магнитопроводу 1. Намагничивающие силы и создаваемые ими магнитные потоки с учетом их положительных направлений, показанных на рис.3.1, геометрически вычитаются, образуя результирующую МДС Iнамw1 и результирующий магнитный поток трансформатора Фт [41]:

                                  (3.1)

                                              (3.1а)

Поток Фт, называемый рабочим или основным, пронизывает обе обмотки и наводит во вторичной обмотке ЭДС Е2, которая создает в замкнутой цепи вторичной обмотки ток I2. Поток Фт создается МДС Iнамw1 и, следовательно, током Iнам. Последний является частью тока I1 и называется намагничивающим током. Если Iнам = 0, выражение (3.1) примет вид

Ilwl = I2w2,

откуда

                                                                                                    (3.2)

где  коэффициент трансформации, называемый витковым, в отличие от номинального1. При отсутствии намагничивающего тока вторичный ток I2 (расчетный ток) равен первичному току I1 поделенному на коэффициент трансформации ТТ, равный К. В этом случае первичный ток полностью трансформируется во вторичную обмотку w2, и ТТ работает идеально без потерь и погрешностей.

Причины погрешности. В реальном ТТ Iнам 0, как это следует из (3.1). Ток IHAM является обязательной частью первичного тока I1, он образует МДС, создающую поток Ф, который и осуществляет трансформацию. Из выражения (3.1) вторичный ток реального ТТ

                                                                           (3.3)

где kI = w2/wlвитковый коэффициент трансформации.

Из выражения (3.3) следует, что действительный вторичный ток I2 отличается от расчетного (идеального) значения I1/kI, определенного по формуле (3.2), на значение Iнам/kI, которое вносит искажение в абсолютное значение и фазу вторичного тока. Таким образом, причиной, вызывающей погрешность в работе ТТ, является ток намагничивания Iнам

Векторная диаграмма и виды погрешностей ТТ. Искажающее влияние тока намагничивания на вторичный ток ТТ показано на векторной диаграмме рис.3.3, в основу которой положена схема замещения (см. рис.3.1, б).

В схеме замещения магнитная связь между первичной и вторичной обмотками ТТ заменена электрической, а все величины первичной стороны приведены к виткам вторичной обмотки: I'1= I1/KI и I'нам= Iнам/kI.

Погрешность по току ΔI (fi,) и полная погрешность ε =|Iнам| выражаются в относительных единицах или процентах как отношение действующих значений этих погрешностей к действующему значению приведенного первичного тока.

Относительная токовая погрешность

                                                                                    (3.5)

Относительная полная погрешность

                                                                                           (3.6)

  
 

* Ток I'нам имеет две составляющих: I'a нам, которая определяет потери энергии на нагрев магнитопровода вихревыми токами, и I'р нам, которая осуществляет намагничивание сердечника, т. е. создает поток Фт. Составляющая I'a нам << I'р нам, поэтому углом γ можно пренебречь и считать, что вектор I'нам совпадает по фазе с Фт и равен I'р нам.

Если вторичный ток несинусоидален, то ток намагничивания выражается как среднее квадратичное значение разности мгновенных значений реального и расчетного токов i2:

Тогда

                                                                                (3.7)

Здесь КI – номинальный коэффициент трансформации ТТ.

Погрешность по углу выражается в градусах и минутах, она считается положительной, если I2 опережает I1, как показано на рис.3.3. Относительные погрешности ε, , fi и δ увеличиваются с увеличением тока намагничивания Iнам.

           

TV

 

Информацию о контролируемом напряжении ИО РЗ получают от первичных трансформаторов напряжения (ТН). Основными параметрами ТН (рис.6.1) являются: номинальное первичное напряжение U1ном (равное номинальному напряжению контролируемой электрической сети), вторичное номинальное напряжение U2ном, значение которого обычно принимается равным 100 или 100/В. Отношение этих величин, называемое номинальным коэффициентом трансформации, КUном = U1ном/ U2ном [24].


Начала и концы первичных и вторичных обмоток ТН Н (н) и К (k) обозначаются изготовителями так же, как и у силовых трансформаторов: у первичной обмотки буквами А и X, у вторичной соответственно а и х. Для питания устройств РЗ используются в большинстве случаев ТН, установленные на сборных шинах ПС и РУ электростанций, к вторичным обмоткам которых подключаются РЗ всех присоединений (рис.6.2, а), или на каждом присоединении, питающие РЗ только этого присоединения.

 ПОГРЕШНОСТИ ТРАНСФОРМАТОРА НАПРЯЖЕНИЯ

 

Трансформатор напряжения работает с погрешностью, искажающей вторичное напряжение как по величине, так и по фазе. В "идеальном" ТН, работающем без погрешностей, вторичное напряжение

                                                                                                          (6.1)

где U1 – напряжение, подведенное к зажимам первичной обмотки; КUкоэффициент трансформации "идеального" ТН, равный отношению количества витков первичной и вторичной обмоток. Однако за счет падения напряжения ΔU (рис.6.4, б) в первичной и вторичной обмотках действительное значение вторичного напряжения будет равно:

                                                                                                      (6.2)

что вытекает из эквивалентной схемы замещения ТН и векторной диаграммы (рис.6.4, а, б). Из этой же схемы следует

                                                                                      (6.2а)

Падение напряжения в обмотках ТН ΔU обусловливает появление погрешности, искажающей значение и фазу U2 (рис.6.4, б) по сравнению с расчетным напряжением U2 = U1/KU = U'1 по выражению (6.1).


Поскольку значения Z1 и Z2, а также ток намагничивания Iнам определены конструкцией ТН, в условиях эксплуатации уменьшить его погрешность можно только уменьшением тока

нагрузки I2. Допустимые погрешности нормируются при номинальном напряжении, соответственно чему ТН подразделяются на классы: 0,2; 0,5; 1 и 3. Один и тот же ТН может работать в разных классах точности в зависимости от значения нагрузки. Заводы обычно указывают номинальную мощность, подразумевая под ней максимальную нагрузку, которую может питать ТН в гарантированном классе точности. Кроме того, для ТН указывается максимальная мощность по условиям нагрева, которая значительно превосходит его номинальную мощность. Погрешность по значению вторичного напряжения принято оценивать в процентах:

                                                                                            (6.3)

Погрешность по фазе оценивается углом сдвига δ между векторами первичного и вторичного напряжений (рис.6.4, б).

В начало

Измерительные и измерительные трансформаторы - для чего они используются?

Трансформатор тока

Трансформатор тока представляет собой измерительный трансформатор соответствующей конструкции, в котором при нормальной работе вторичный ток почти пропорционален первичному току, а его фаза отличается от фазы первичного тока на угол, близкий к нулю в случае надлежащего подключение клемм. Трансформаторы тока используются для измерения токов с высокими значениями, которые невозможно измерить прямым включением счетчиков из-за превышения их диапазонов измерения.Еще одним преимуществом измерительных трансформаторов является гальваническая развязка измерительных приборов от измерительной цепи, находящейся под высоким напряжением.

Конструкция трансформатора тока

Рис. 1. Трансформатор тока с двумя типами обмоток: первичной и вторичной

Обмотки намотаны на типичный ферромагнитный сердечник (обычно тороидальный), намотанный из одной пластины трансформатора. Первичный ток «Ip» протекает через первичную обмотку, которая трансформируется с первичной стороны на вторичную сторону трансформатора.Во вторичной обмотке протекает вторичный ток «Is», который питает электронные схемы измерительных приборов, счетчиков или реле. Обмотки трансформатора тщательно изолированы друг от друга, что защищает от разрыва высокого напряжения с первичной стороны на вторичную цепь. Сумма всех токов в магнитной цепи равна нулю, потому что вторичная цепь трансформатора тока закорочена из-за низкого импеданса, и в ней протекает ток, который почти полностью компенсирует первичный поток.

IpNp ≈ IsNs

Из приведенной выше зависимости можно рассчитать значение первичного тока «Ip» на основании измерения вторичного тока «Is» и количества первичных обмоток «Np» и вторичных «Ns».

Ip ≈ Is (Ns / Np)

Соотношение количества витков называется отношением витков трансформатора или нескорректированным соотношением витков. Коэффициент трансформации трансформатора имеет значение, аналогичное фактической передаче тока, равное отношению действующего значения токов, фактически протекающих через трансформатор.

Ki = Ip / Is

Фактическая передача «Ki» является переменной, потому что соотношение значений тока зависит от нагрузки трансформатора и значения первичного тока. Поэтому при работе трансформатора используется номинальная передача «Kn», равная отношению номинальных токов.

Kn = Ipn / Isn

Номинальные значения первичного и вторичного токов - это значения тех токов, к которым относится работа трансформатора.На практике после измерения значения вторичного тока значение первичного тока рассчитывается по следующей формуле:

Ip = KnIs

Измерительные трансформаторы используются для питания измерительных приборов и являются более точными, чем трансформаторы защиты, которые используются для питания реле защиты. Реле защиты менее точны, но они удовлетворяют требованиям в области общей погрешности в гораздо более широком диапазоне токов, которые превышают номинальные значения даже в несколько десятков раз.Благодаря этому они обеспечивают правильную работу защит в условиях перегрузок и перебоев в электросети. Однако измерительные трансформаторы более точны, но только в узком диапазоне токов и даже при токах, немного превышающих номинальные, они показывают большое отрицательное значение погрешности измерения, что эффективно защищает присоединенные к ним измерительные приборы от повреждений во время перегрузки или короткого замыкания. в электросети. Следовательно, измерительные и защитные трансформаторы не могут использоваться взаимозаменяемо, даже если они имеют одинаковую номинальную передачу и одинаковые значения предельной погрешности.

Трансформатор напряжения

Трансформаторы напряжения используются для преобразования высокого напряжения в нормированное низкое, цепи питания измерительных приборов, счетчиков, счетчиков энергии и т. Д.

Строительство трансформатора напряжения

Рис. 2. Трансформатор напряжения с двумя типами обмоток: первичной и вторичной

Индуктивные трансформаторы напряжения обычно изготавливаются однофазными. В трехфазных системах такие трансформаторы объединяются в подходящую систему или используются трехфазные трансформаторы.В зависимости от количества вторичных обмоток индуктивные трансформаторы напряжения могут иметь одну вторичную обмотку или несколько вторичных обмоток. В зависимости от назначения трансформаторы напряжения делятся на:

  • трансформаторы напряжения для измерений,
  • предназначен для питания приборов,
  • трансформаторы напряжения для безопасности,
  • Трансформаторы напряжения
  • для измерений и защиты.

В однофазных трансформаторах напряжения в качестве защиты может использоваться обмотка остаточного напряжения, предназначенная для соединения в комплекте из трех однофазных трансформаторов в открытый треугольник с целью создания нулевой составляющей напряжения в случае замыканий на землю, подавляющих феррорезонансные колебания.Основные параметры трансформаторов напряжения следующие:

  • номинальное первичное напряжение,
  • номинальное вторичное напряжение,
  • номинальная передача «Kn» ( Kn = V1n / V2n ),
  • номинальный уровень изоляции,
  • мощность номинальная,
  • класс точности,
  • коэффициент номинального напряжения,
  • предельная тепловая мощность,
  • ошибка напряжения ( (KnVs - Vp / Vp) * 100 ),
  • Угловая ошибка
  • .

В силовых измерительных приборах применяются измерительные трансформаторы напряжения, отличающиеся высокой точностью преобразований при первичных напряжениях, близких к номинальным. При выборе измерительных трансформаторов напряжения, помимо определения типа и типа трансформатора, необходимо определить и отрегулировать следующие аспекты:

  • система подключения трансформатора,
  • номинальное первичное напряжение,
  • номинальное вторичное напряжение,
  • номинальная мощность и класс точности.

Выбор номинальной мощности трансформатора и его класса точности имеет большое значение при выборе трансформаторов для измерительных систем. Номинальная мощность трансформатора в основном зависит от суммы номинальных мощностей устройств и устройств, подключенных ко вторичной обмотке. Чтобы трансформатор работал в пределах требуемого класса точности, вторичная нагрузка трансформатора не должна быть ниже 25% от номинальной нагрузки и не должна превышать номинальную нагрузку. Трансформаторы напряжения, используемые для питания систем защиты, должны характеризоваться соответствующей точностью преобразования напряжения в состояниях повреждения, когда возникают искаженные формы сигналов.

Зачем нужны трансформаторы тока

Энергетические системы обширны и сложны по своей природе. На самом деле вы не можете увидеть электричество, но вы можете понять, как оно действует. Одним из важных элементов системы электроснабжения является трансформатор тока. В Midwest Current Transformer наше внимание уделяется производству стандартных и нестандартных трансформаторов для удовлетворения требований наших клиентов.

Некоторая важная информация о трансформаторах тока поясняется ниже.

Основы трансформаторов тока

Трансформатор тока генерирует переменный ток во вторичной обмотке, который пропорционален переменному току в первичной обмотке. Он используется, когда напряжение или ток слишком высоки для прямого измерения. Генерируемый вторичный ток идеален для обработки, а электронное оборудование - это измерительные приборы.

Снижение тока высокого напряжения обеспечивает удобный метод безопасного контроля электрического тока, фактически протекающего в линии передачи переменного тока, с помощью стандартного амперметра.

Есть разница между трансформатором электрического тока и трансформатором напряжения или силовым трансформатором. Трансформатор электрического тока имеет только один или очень мало витков в первичной обмотке. Он также не зависит от тока вторичной нагрузки, а скорее управляется внешней нагрузкой, что делает его отличным от трансформатора напряжения. Коэффициент трансформации трансформатора тока эквивалентен количеству витков вторичной обмотки. Это соотношение определяется тем, что первичный проводник за один проход проходит через окно трансформатора.

Классификации и типы

Существует два основных типа трансформаторов тока. Один - это защитный трансформатор тока, используемый с защитным оборудованием, таким как реле, катушки отключения и т. Д. Другой - измерительный трансформатор тока для использования с измерительными устройствами для измерения величины энергии, тока и мощности.

Три стандартных типа трансформаторов тока включают стержневой, намотанный и оконный.

Тип стержня

Этот тип трансформатора тока включает в себя стержень подходящего материала и размера, используемый в качестве первичной обмотки, равный одному витку.

Тип раны

Трансформатор тока этого типа имеет две отдельные обмотки (вторичную и первичную), расположенные на магнитном стальном сердечнике с различными витками в зависимости от конструкции.

Окно (тороидальное) типа

Трансформатор тока этого типа не имеет первичной обмотки, а имеет отверстие внутри сердечника, и в этом отверстии находится проводник, по которому проходит ток первичной нагрузки.

Для вашего предприятия важно иметь необходимое оборудование, включая соответствующие электрические трансформаторы.

Чтобы узнать об исключительных продуктах трансформаторов тока, которые мы предлагаем трансформаторы тока Midwest, позвоните нам сегодня по телефону 800.893.4047 или отправьте нам электронное письмо на Этот адрес электронной почты защищен от спам-ботов. У вас должен быть включен JavaScript для просмотра.

Каковы функции трансформатора тока?

Обновлено 14 декабря 2020 г.

Пол Дорман

Трансформатор тока (CT) - это трансформатор, который измеряет ток другой цепи.Он подключен к амперметру (A на схеме) в своей собственной цепи для выполнения этого измерения. Непосредственное измерение высоковольтного тока потребует включения измерительных приборов в измеряемую цепь - ненужная трудность, которая приведет к потере самого тока, который должен быть измерен. Кроме того, тепло, выделяемое в измерительном оборудовании из-за высокого тока, может давать ложные показания. Косвенное измерение тока с помощью трансформатора тока гораздо практичнее.

Взаимосвязь трансформаторов напряжения и тока

Функцию трансформатора тока (CT) можно лучше понять, сравнив его с более широко известным трансформатором напряжения (VT).Вспомните, что в трансформаторе напряжения переменный ток в одной цепи создает переменное магнитное поле в катушке в цепи. Катушка намотана вокруг железного сердечника, который передает магнитное поле, почти не уменьшенное, на другую катушку в другой цепи, в которой нет источника питания.

Напротив, отличие трансформатора тока состоит в том, что схема с питанием фактически имеет один контур. Цепь с питанием проходит через железный сердечник только один раз. Таким образом, трансформатор тока является повышающим трансформатором.

Формулы ТТ и ТН

Напомним также, что ток и количество витков в катушках в ТН могут быть связаны следующим образом:

i_1N_1 = i_2N_2

Это потому, что для катушки (соленоида):

B = \ mu Ni

, где mu означает постоянную магнитной проницаемости. Небольшая интенсивность B теряется от одной катушки к другой с хорошим железным сердечником, поэтому уравнения B для двух катушек фактически равны, что дает нам первое соотношение.

Однако N 1 = 1 для первичной обмотки в случае трансформатора тока. Является ли одиночная линия электропередачи эквивалентом одной петли? Сводится ли последнее уравнение к i 1 = i 2 N 2 ? Нет, потому что это было основано на уравнениях соленоида. Для N 1 = 1 более подходящей является следующая формула:

B = \ frac {\ mu i} {2 \ pi r}

, где r - расстояние от центра провода до точки, где B измеряется или измеряется (железный сердечник в корпусе трансформатора).Итак:

\ frac {i} {2 \ pi r} = i_2N_2

i 1 , следовательно, просто пропорционально измеренному амперметром значению i 2 , сокращая измерение тока до простого преобразования.

Использует общий трансформатор

Одной из центральных функций ТТ является определение тока в цепи. Это особенно полезно для мониторинга высоковольтных линий по всей электросети. Другое повсеместное использование трансформаторов тока - это бытовые электросчетчики.ТТ соединен с измерителем, чтобы измерить, какое потребление электроэнергии заряжает покупатель.

Безопасность электрических инструментов

Другой функцией трансформаторов тока является защита чувствительного измерительного оборудования. Увеличивая количество (вторичных) обмоток, N2, можно сделать ток в ТТ намного меньше, чем ток в измеряемой первичной цепи. Другими словами, когда N 2 повышается, i 2 понижается.

Это актуально, потому что при сильном токе выделяется тепло, которое может повредить чувствительное измерительное оборудование, такое как резистор в амперметре.Уменьшение i2 защищает амперметр. Это также предотвращает снижение точности измерения из-за тепла.

Защитные силовые реле

ТТ, обычно устанавливаемые в специальный корпус, называемый шкафом ТТ, также защищают основные линии электросети. Реле максимального тока - это тип защитного реле (переключателя), которое отключает автоматический выключатель, если ток высокого напряжения превышает определенное заданное значение. Реле максимального тока используют трансформатор тока для измерения тока, поскольку ток высоковольтной линии нельзя измерить напрямую.

Критическая роль трансформаторов тока в измерительных приложениях амперметра

Для чего нужен амперметр?

Основная функция амперметра - непрерывное измерение величины тока, протекающего через замкнутую цепь. Когда величина измеряемого тока невысока, подходят амперметры, установленные последовательно со схемой. Однако для токов большей величины они обычно сопровождаются трансформатором тока измерительного типа.ТТ обеспечивает понижение тока и его подачу на амперметр.

Точность считывания и надежность в течение длительного времени - два важнейших требования к таким измерительным приборам, как амперметры. Трансформаторы тока помогают выполнять эти важные функции. Современные амперметры переменного тока даже имеют встроенные трансформаторы тока.

Зачем использовать измерительный трансформатор тока с амперметром?

Амперметр измеряет падение напряжения на шунтирующем резисторе.Амперметр подключается последовательно к цепи, которую он измеряет, так что ток равен одинаковому.

Основной характеристикой амперметра является то, что он должен иметь очень низкое сопротивление и индуктивное сопротивление. Когда первичная сторона трансформатора тока находится под напряжением, измерительное оборудование почти действует как короткое замыкание, которое поддерживает очень низкое вторичное напряжение. Это напряжение значительно увеличится, если устранить короткое замыкание.

Тип измерения Трансформаторы тока используются вместе с амперметрами в следующих целях:

  • Для измерения больших токов с понижением до стандартного выходного коэффициента
  • Для стандартизации диапазона выходного тока до 5 А или 1 А.
  • Для отключения измерительного прибора от основной цепи питания.

Непросто спроектировать измерительные приборы, такие как амперметры или вольтметры, для высоких значений тока / напряжения, обычно используемых в энергосистемах. Возникают проблемы избыточного тепловыделения и износа.

Кроме того, работа с широким диапазоном токов практически не подходит для производства измерительных приборов в массовом производстве.

Таким образом, измерительный трансформатор тока обеспечивает удобный способ безопасного контроля фактического электрического тока, протекающего в линии передачи переменного тока, с помощью стандартного амперметра.Они преобразуют ток в точном соотношении и позволяют подключенному амперметру измерять ток, фактически не пропуская через него полную мощность.

Давайте поймем роль трансформатора тока с коэффициентом 100 / 5A в измерительной цепи амперметра. Например, если ток в цепи находится в диапазоне 100 А, то ТТ понизит ток до диапазона 5 А и затем подаст его в амперметр. Таким образом, фактическое значение, скажем, 60 А в главной цепи будет преобразовано в 3 А в амперметре. Затем амперметр вернет значение к исходному диапазону и отобразит измеренный выходной сигнал.

Важно, чтобы номинальная мощность ТТ в ВА соответствовала номинальной мощности амперметра.

Особенности измерительных ТТ для амперметров

Коэффициент трансформации трансформатора тока (ТТ) - Наиболее распространенные варианты коэффициента трансформации для использования ТТ с амперметрами - это понижение до 5А или 1А. Если входной ток превышает номинальный, измерительный трансформатор тока насыщается, тем самым ограничивая уровень тока в измерительном приборе.

Что такое соотношение- Отношение… / 5A к CT (трансформатору тока) и амперметрам имеет следующее значение?

  • … это максимальное значение возможности измерения тока в амперметрах или ТТ.
  • / 5A - это максимальное значение тока, полученное амперметрами, или выход ТТ составляет 5Ampre, когда измеряется максимальное значение тока.

Пример:

В электрической панели используйте амперметры со значением 100 / 5A, а установленный трансформатор тока также имеет значение 100 / 5A.

Затем, когда электрический ток в цепи электрической панели протекает на 100 ампер, трансформатор тока улавливает индукцию электрической цепи на 100 ампер в первичных катушках, затем вторичные катушки понижают электрический ток до 5А и посылают электрический ток величиной 5 амперметров, а затем амперметры снова преобразуют электрический ток 5 ампер в 100 ампер в соответствии с фактическими результатами измерения

100 / 5A означает «Каждый измеренный электрический ток равен 100 А, затем он преобразуется в 5 Ампер».

Затем, когда ток составляет 80 Ампер, CT изменит значение 80 Ампер на:

4 ампера, с расчетами следующим образом:

80 Ампер: (100/5)

80 Ампер: 20 = 4 Ампер.

Если фактическое значение тока составляет 80 Ампер, то CT 100/5 преобразует его в 4 Ампер, а затем значение электрического тока поступает на Амперметры для обратного преобразования, чтобы показать фактическое значение тока 80 Ампер.

Катушки - Первичная катушка ТТ имеет один или несколько витков толстого провода. Он всегда включен последовательно в цепи, в которой измеряется ток. Вторичная катушка состоит из множества витков тонкого провода, подключенного к клеммам амперметра.Вторичная обмотка никогда не должна быть разомкнута, поскольку первичная обмотка не может быть постоянно подключена к источнику. Это предотвратит полное намагничивание сердечника, в результате чего прибор может потерять точность. При измерении токов от 50 А и выше удобно и технически целесообразно, чтобы первичная обмотка трансформатора тока имела только один виток.

Конструкция - Тип кольца, пластиковый корпус, литье из пластмассы - наиболее распространенные варианты. Что касается номинала проводника, то соответствующий выбор ТТ зависит от профиля проводника и максимальной интенсивности первичной цепи.Существуют также ограничения по размерам, трансформатор тока может быть установлен на сборной шине или в распределительном устройстве. Иногда трансформатор тока поставляется только с вторичной обмоткой, причем первичной обмоткой является кабель или шина главного проводника, который проходит через апертуру трансформатора тока, особенно в кольцевых трансформаторах тока. Независимо от того, будет ли установка проводиться внутри или снаружи, также зависит выбор конструкции и материала. Материалы сердцевины для этого типа CT обычно имеют низкий уровень насыщения, например нанокристаллический. Они обычно доступны в намотанном или кольцевом типе.

Точность - Зависит от нескольких факторов, таких как номинальный коэффициент, температура, нагрузка, внешние электромагнитные помехи, нагрузка (ВА), класс насыщения и выбранный отвод (для многоступенчатых ТТ). Также важно обеспечить достаточно низкий ток намагничивания, чтобы не превышался предел погрешности для данного класса точности. Это достигается выбором подходящих материалов сердечника и соответствующей площади поперечного сечения сердечника.

Обозначение класса является приблизительной мерой точности.Например, трансформаторы тока класса 1 имеют погрешность отношения в пределах 1% от номинального тока.

Класс точности может варьироваться в зависимости от предполагаемого применения

  • 0,1 - Прецизионные испытания и измерения
  • 0,2 - Прецизионные измерители класса
  • 0.5 - Тарифный учет кВтч
  • 1.0 - Коммерческий учет кВтч

Классы точности для различных типов измерений указаны в соответствующих стандартах IEEE (ANSI), CAN / CSA, AS или BSEN / IEC 60044-1.

Измерительные трансформаторы тока от KS INSTRUMENTS

KS Instruments - ведущий игрок в разработке и производстве высокоточных трансформаторов тока низкого напряжения для измерений и защиты. Трансформаторы тока KSI выпускаются с ленточной намоткой, литым корпусом из пластмассы и корпусом из АБС-пластика.

KSI предлагает широкий ассортимент товаров по каталогу для удовлетворения любых потребностей. Эти продукты были проверены нашими клиентами на высокую эффективность, надежность и длительный срок службы. KS Instruments имеет команду опытных инженеров, которые могут разработать и изготовить нестандартные компоненты для конкретных применений трансформаторов тока.

Измерительные трансформаторы тока от KSI широко используются для измерения токов силовых цепей с помощью таких измерительных приборов, как амперметры, счетчики киловатт-часов и измерители коэффициента мощности.Они работают с высокой точностью в пределах номинального диапазона тока. Они соответствуют указанному классу точности согласно IEC 60044-1. Вторичный ток по существу пропорционален первичному в рабочем диапазоне примерно 5–120% от его номинального первичного тока.

KSI одобрен и широко используется для измерений в различных государственных энергоснабжающих компаниях, таких как BESCOM, HESCOM, CHESCOM и MESCOM. Трансформаторы тока KSI протестированы и сертифицированы в известном CPRI в Бангалоре, Индия (NABL).

Серия KWM (Измерительные трансформаторы тока с первичной обмоткой)

Серия

KWM - это серия измерительных трансформаторов тока. Эти трансформаторы тока измеряют ток, протекающий через первичный проводник, преобразуя его в измеряемую величину.

Характеристики:

  • Разработан в соответствии с IS-16227, IEC-61869, C-57 или специальными требованиями заказчика
  • Утверждены и широко используются различными государственными энергоснабжающими компаниями
  • Не требует или почти не требует обслуживания
  • Протестировано и сертифицировано в CPRI Бангалор, Индия (NABL)
  • Вторичный ток 5А или 1А
  • Первичный ток до 5000 А
  • Вторичная нагрузка от 1 ВА до 30 ВА
  • Могут быть предложены двойные передаточные числа
  • Высокая точность по запросу
  • Способ монтажа по запросу
  • Предлагаемые строительные стили - Лента из стекловолокна или ПВХ, покрытая лаком, литая смола, литой нейлон с АБС или стекловолокном

Подробнее: Серия KWM - Измерительные трансформаторы тока первичной обмотки

СЕРИЯ KRM (измерительные трансформаторы тока кольцевого типа)

Серия

KRM - это серия измерительных трансформаторов тока.Эта серия кольцевого типа, также называемая оконным типом, позволяет пропускать шины или кабели через трансформатор тока и выступать в качестве первичной обмотки трансформатора тока.

Характеристики:

  • Разработан в соответствии с IS-16227, IEC-61869, C-57 или специальными требованиями заказчика
  • Утверждены и широко используются различными государственными энергоснабжающими компаниями
  • Не требует или почти не требует обслуживания
  • Протестировано и сертифицировано в CPRI Бангалор, Индия (NABL)
  • Вторичный ток 5А или 1А
  • Первичный ток до 5000 А
  • Вторичная нагрузка от 1 ВА до 30 ВА
  • Могут быть предложены двойные передаточные числа
  • Высокая точность по запросу
  • Способ монтажа по запросу
  • Предлагаемые строительные стили - Лента из стекловолокна или ПВХ, покрытая лаком, литая смола, литой нейлон с АБС или стекловолокном

Подробнее: СЕРИЯ KRM - Измерительные трансформаторы тока кольцевого типа

Серия KSUM - Суммирующие измерительные трансформаторы тока от KSI

KSU серии - это серия суммирующих трансформаторов тока.Суммирующие трансформаторы тока используются для суммирования вторичных токов нескольких основных трансформаторов тока и подачи питания на один счетчик или реле.

Характеристики:

  • Разработан в соответствии с IS-6949 или требованиями заказчика
  • Утверждены и широко используются различными государственными энергоснабжающими компаниями
  • Не требует или почти не требует обслуживания
  • Протестировано и сертифицировано в CPRI Бангалор, Индия (NABL)
  • Вторичный ток 5А или 1А
  • Первичный ток до 5000 А
  • Вторичная нагрузка от 1 ВА до 30 ВА
  • Могут быть предложены двойные передаточные числа
  • Высокая точность по запросу
  • Способ монтажа по запросу
  • Предлагаемые строительные стили:
    • Лента из стекловолокна или ПВХ, покрытая лаком
    • Литая смола
    • АБС-пластик или формованный нейлон со стекловолокном

Подробнее: Серия KSUM - Суммирующие измерительные трансформаторы тока от KSI

Скачать каталог продукции KS INSTRUMENTS

Автор: Anuradha C

Являясь неотъемлемой частью команды по созданию контента в KS Instruments, Анурадха является корпоративным тренером в области ИТ / телекоммуникаций с более чем 18-летним опытом.Она работала на высших технических и управленческих должностях в Huawei и TCS более 10 лет

Разница между трансформатором тока (CT) и трансформатором потенциала (PT)

Электрические инструменты не подключаются напрямую к счетчикам или контрольным приборам высокого напряжения в целях безопасности. Измерительные трансформаторы, такие как трансформатор напряжения и трансформатор тока, используются для подключения электрических приборов к измерительным приборам.Эти трансформаторы снижают напряжение и ток от высокого значения до низкого значения, которое можно измерить обычными приборами.

Конструкция трансформатора тока и напряжения аналогична, поскольку оба имеют магнитную цепь в первичной и вторичной обмотках. Но они разные по способу работы. Существует несколько типов различий между трансформатором напряжения и трансформатором тока.

Одно из основных различий между ними заключается в том, что трансформатор тока преобразует высокое значение тока в низкое значение, тогда как трансформатор напряжения или напряжения преобразует высокое значение напряжения в низкое напряжение.Некоторые другие различия между трансформатором тока и трансформатором напряжения поясняются ниже в сравнительной таблице.

Содержание: Трансформатор тока против потенциала

  1. Сравнительная таблица
  2. Определение
  3. Ключевые отличия
  4. Запомните

Сравнительная таблица

Основа для сравнения Трансформатор тока Трансформатор потенциала
Определение Преобразует ток с высокого значения в низкое. Преобразует напряжение с высокого значения в низкое.
Обозначение цепи
Сердечник Обычно состоит из слоистой кремнистой стали. Изготовлен из высококачественной стали, работающей при низкой плотности потока
Первичная обмотка Переносит измеряемый ток Переносит измеряемое напряжение.
Вторичная обмотка Подключается к токовой обмотке прибора. Он подключен к счетчику или прибору.
Соединение Соединяется последовательно с прибором Соединяется параллельно с прибором.
Первичный контур Имеет малое число витков Имеет большое число витков
Вторичный контур Имеет большое количество витков и не может быть разомкнут. Имеет малое количество витков и может быть обрывом.
Диапазон 5A или 1A 110v
Коэффициент трансформации Высокий Низкий
Нагрузка Не зависит от вторичной нагрузки Зависит от вторичной нагрузки
Вход Постоянный ток Постоянное напряжение
Полный линейный ток Первичная обмотка состоит из полного линейного тока. Первичная обмотка состоит из полного линейного напряжения.
Типы Два типа (намотанный и закрытый сердечник) Два типа (электромагнитное и конденсаторное напряжение)
Импеданс Низкое Высокое
Приложения Измерение тока и мощности, контроль работы электросети, для срабатывания защитного реле, Измерение, источник питания, срабатывание защитного реле,

Определение трансформатора тока

Трансформатор тока - это устройство, которое используется для преобразования тока с более высоким значением в более низкое значение по отношению к потенциалу земли.Он используется с приборами переменного тока для измерения высокого значения тока.

Линейный ток слишком велик, и его очень сложно измерить напрямую. Таким образом, используется трансформатор тока, который уменьшает высокое значение тока до дробного значения, которое легко измерить прибором.

Первичная обмотка трансформатора тока подключается непосредственно к линии, значение которой необходимо измерить. Вторичная обмотка трансформатора тока подключается к амперметру или измерителю, который измеряет линейное значение в долях.

Определение трансформатора потенциала

Трансформатор напряжения - это тип измерительного трансформатора, который используется для преобразования напряжения от более высокого значения к более низкому значению.

Первичный вывод трансформатора напряжения подключен к линии измерения линейного напряжения. Трансформатор напряжения снизил высокое значение напряжения до небольшого значения, которое можно легко измерить с помощью вольтметра или измерителя.

Основные различия между трансформаторами тока и потенциала

  1. Трансформатор тока преобразует высокое значение тока в низкое значение, чтобы его можно было удобно измерить прибором, тогда как трансформатор напряжения преобразует высокое значение напряжения в низкое значение.
  2. Первичная обмотка трансформатора тока подключена последовательно с линией передачи, ток которой должен измеряться, а трансформатор напряжения подключен параллельно с линией.
  3. Сердечник трансформатора тока состоит из пластин из нержавеющей стали. Сердечник трансформатора напряжения состоит из высокопроизводительного сердечника, работающего при низких плотностях магнитного потока.
  4. Первичная обмотка трансформатора тока несет измеряемый ток, а первичная обмотка трансформатора напряжения несет напряжение.
  5. Первичная обмотка трансформаторов тока имеет небольшое количество витков, тогда как в трансформаторе напряжения первичная обмотка имеет большое количество витков.
  6. Вторичная обмотка трансформатора тока имеет большое количество витков, и ее нельзя замкнуть, когда она находится в рабочем состоянии. Вторичная обмотка трансформатора напряжения имеет небольшое количество витков, и во время обслуживания она может быть разомкнута.
  7. Нормальный диапазон трансформатора тока для измерения тока составляет 5 А или 1 А, тогда как стандартное напряжение на вторичной обмотке трансформатора напряжения составляет до 110 В.
  8. Коэффициент трансформации трансформатора тока всегда остается высоким, тогда как для трансформатора напряжения он остается низким.
    • Примечание : Коэффициент трансформации трансформатора тока и напряжения определяется как отношение номинального первичного напряжения к номинальному вторичному напряжению.
  9. Вход трансформатора тока - постоянный ток, а вход трансформатора напряжения - постоянное напряжение.
  10. Первичная обмотка трансформатора тока не зависит от нагрузки вторичной обмотки трансформатора; это зависит от тока, протекающего в первичных обмотках, тогда как первичная обмотка трансформатора напряжения зависит от нагрузки вторичной обмотки.
    • Примечание : Нагрузка - это вторичная нагрузка трансформатора.
  11. Первичная обмотка трансформатора тока напрямую подключена к полному линейному току, ток которого должен быть измерен, тогда как в трансформаторе напряжения полное линейное напряжение напрямую подключается к первичной клемме.
  12. Полное сопротивление первичной обмотки трансформатора очень низкое по сравнению с вторичной обмоткой, тогда как в трансформаторе напряжения полное сопротивление первичной обмотки велико.
    • Примечание : Импеданс - это противодействие току, подаваемому цепью, когда на них подается напряжение.
  13. Трансформатор тока в основном используется для измерения такой величины тока, что измеритель или прибор не может удобно измерить, тогда как трансформатор напряжения используется для измерения высокого напряжения тока.


Запомните: Трансформатор тока в основном используется для схемы релейной защиты, поскольку он снижает большую величину первичного тока до значения, подходящего для работы реле.Трансформатор тока также обеспечивает изоляцию от высокого напряжения силовой цепи и, следовательно, защищает оборудование и персонал от высокого напряжения.

Изучение применения трансформаторов тока | Силовая электроника

Трансформаторы тока могут выполнять управление цепями, измерять ток для измерения и управления мощностью, а также выполнять функции защиты и ограничения тока. Они также могут вызывать события в цепи, когда контролируемый ток достигает заданного уровня.Мониторинг тока необходим на частотах от линии электропередачи 50/60 Гц до более высоких частот импульсных трансформаторов, которые могут достигать сотен килогерц.

Задача трансформаторов тока состоит в том, чтобы думать о преобразовании тока, а не о соотношениях напряжений. Коэффициенты тока обратно пропорциональны отношениям напряжений. О трансформаторах следует помнить, что P на выходе = (P в - потери мощности трансформатора). Имея это в виду, давайте предположим, что у нас есть идеальный трансформатор без потерь, в котором P на выходе = P на .Поскольку мощность равна напряжению, умноженному на ток, этот продукт должен быть таким же на выходе, как и на входе. Это означает, что повышающий трансформатор 1:10 с повышенным в 10 раз напряжением приводит к уменьшению выходного тока в 10 раз. Именно это происходит с трансформатором тока. Если трансформатор имел однооборотную первичную и десять витков вторичной обмоток, каждый ампер в первичной обмотке дает 0,1 А во вторичной обмотке или коэффициент тока 10: 1. Это в точности обратное соотношению напряжений - сохранение произведения вольт, умноженного на ток.

Как мы можем использовать этот преобразователь и знания для производства чего-то полезного? Обычно инженер хочет создать выходной сигнал на вторичной обмотке, пропорциональный первичному току. Довольно часто этот выход выражается в вольтах на один ампер первичного тока. Устройство, которое контролирует это выходное напряжение, может быть откалибровано для получения желаемых результатов, когда напряжение достигает заданного уровня.

Нагрузочный резистор, подключенный к вторичной обмотке, создает выходное напряжение, пропорциональное величине резистора, в зависимости от величины тока, протекающего через него.С нашим трансформатором с соотношением витков 1:10, который обеспечивает соотношение по току 10: 1, нагрузочный резистор может быть выбран для получения желаемого напряжения. Если 1А на первичной обмотке дает 0,1А на вторичной, то по закону Ома 0,1-кратное увеличение нагрузочного резистора приведет к выходному напряжению на ампер.

Многие трансформаторы напряжения имеют регулируемые коэффициенты, которые обеспечивают желаемое выходное напряжение и компенсируют потери. Коэффициент поворотов или фактические повороты не являются главной заботой конечного пользователя. Только выходное напряжение и, возможно, регулировка и другие параметры потерь могут иметь значение.С трансформаторами тока пользователь должен знать коэффициент тока, чтобы использовать трансформатор. Знание количества усилителей на выходе является основой для использования трансформатора тока. Довольно часто конечные пользователи подключают к первичной обмотке провод через центр трансформатора. Они должны знать, что такое вторичные витки, чтобы определить, каким будет их выходной ток. Как правило, в каталогах витки трансформаторов указаны в качестве технических характеристик для использования.

Обладая этими знаниями, пользователь может выбрать нагрузочный резистор для получения желаемого выходного напряжения.Выходной ток 0,1 А для первичной обмотки 1 А на трансформаторе с соотношением витков 1:10 будет производить 0,1 В / А на нагрузочном резисторе 1 Ом, 1 В на ампер на нагрузке 10 Ом и 10 В на ампер на нагрузочном резисторе 100 Ом.

На рис. 1 показан идеальный коэффициент трансформации. В этом анализе вторичное сопротивление постоянному току (R DCR ) не учитывается. При рассмотрении вторичного тока только фактический ток влияет на V. От того, насколько хорошо этот ток может быть определен, зависит точность прогноза V.Сопротивление вторичному постоянному току лучше всего анализировать, отражая его на первичной обмотке с помощью R DCR / N 2 .

При выборе нагрузочного резистора инженер может создать любое выходное напряжение на ампер, если оно не насыщает сердечник. Уровень насыщения сердечника является важным фактором при выборе трансформаторов тока. Максимальное произведение вольт-микросекунды указывает, с чем сердечник может работать без насыщения. Нагрузочный резистор является одним из факторов, регулирующих выходное напряжение.Существует ограничение на количество напряжения, которое может быть достигнуто на данной частоте. Поскольку частота = 1 / период цикла, если частота слишком низкая (период цикла слишком длинный), так что произведение напряжение-время превышает магнитную емкость сердечника, произойдет насыщение. Поток, который существует в сердечнике, пропорционален периоду напряжения, умноженному на цикл. Большинство спецификаций обеспечивают максимальное значение продукта вольт-микросекунды, которое трансформатор тока может обеспечить через нагрузочный резистор. Превышение этого напряжения с помощью слишком большого нагрузочного резистора приведет к насыщению трансформатора и ограничению напряжения.

Что произойдет, если нагрузочный резистор отключен или размыкается во время работы? Выходное напряжение будет расти, пытаясь создать ток, пока не достигнет напряжения насыщения катушки на этой частоте. В этот момент напряжение перестанет расти, и трансформатор не добавит дополнительного сопротивления к управляющему току. Следовательно, без нагрузочного резистора выходное напряжение трансформатора тока будет его напряжением насыщения на рабочей частоте.

В трансформаторе тока есть факторы, влияющие на эффективность.Для полной точности выходной ток должен быть равен входному току, деленному на коэффициент трансформации. К сожалению, не весь ток передается. Часть тока не преобразуется во вторичную обмотку, а вместо этого шунтируется индуктивностью трансформатора и сопротивлением потерь в сердечнике. Как правило, индуктивность трансформатора составляет большую часть токового шунтирования, уменьшающего выходной ток. Вот почему важно использовать сердечник с высокой магнитной проницаемостью, чтобы достичь максимальной индуктивности и минимизировать ток индуктивности.Для получения ожидаемого вторичного тока и ожидаемой точности необходимо поддерживать точное соотношение витков. Рис. 2 показывает, что преобразованный ток меньше входного на:

I ПРЕОБРАЗОВАННЫЙ = I ВХОД -I CORE -jI MAG (1)

Как насчет влияния трансформатора на ток, который он контролирует? Здесь на сцену выходит термин «бремя». Любой измерительный прибор изменяет схему, в которой он измеряет.Например, подключение вольтметра к цепи вызывает изменение напряжения по сравнению с тем, которое было до подключения счетчика. Каким бы незначительным ни был этот эффект, напряжение, которое вы читаете, не является напряжением, существовавшим до подключения измерителя. То же самое и с трансформатором тока. Нагрузочный резистор на вторичной обмотке отражается на первичной обмотке посредством (1 / N 2 ), который обеспечивает сопротивление последовательно с током на первичной обмотке. Обычно это имеет минимальный эффект и обычно важно только тогда, когда вас беспокоит ток, который может существовать, когда трансформатор отсутствует в цепи, например, когда он используется в качестве временного измерительного устройства.

Обратите внимание на четыре составляющих потерь в цепи Рис. 2 . Сопротивление первичного контура (PRI DCR ), сопротивления потерь в сердечнике (R CORE ), вторичного DCR (R DCR ) уменьшено на 1 / N 2 , а вторичного нагрузочного резистора R BURDEN также уменьшается в N 2 . Это потери, которые влияют на источник тока (I). Сопротивления косвенно влияют на точность трансформатора тока.Их влияние на цепь, которую они контролируют, изменяет ее ток. Сопротивление первичному постоянному току (PRI dcr ) и вторичное DCR / N 2 (R DCR / N 2 ) не влияет на вход I , который считывается или влияет на точность фактическое текущее показание. Скорее, они изменяют ток по сравнению с тем, каким он был бы, если бы трансформатор тока не был в цепи. За исключением нагрузочного резистора, эти резисторы потерь являются компонентами, которые способствуют потерям в трансформаторе и нагреву.

Эти потери энергии обычно невелики по сравнению с мощностью контролируемой цепи. Обычно конструкция трансформатора и выбор нагрузочного резистора находятся в пределах максимальной потери энергии, которую может допустить конечный пользователь. Поскольку устройства с батарейным питанием становятся все более популярными, а потребление энергии способствует энергетическому кризису, даже эта мощность может вызывать беспокойство. В этих условиях может потребоваться особое внимание при проектировании к потребляемой мощности.

Трансформаторы тока - эффективный способ измерения тока.Поскольку нагрузочный резистор отражается к первичной обмотке посредством 1 / N 2 , сопротивление, наблюдаемое в контролируемой цепи, может быть очень маленьким. Это позволяет создать большее напряжение на выходе с минимальным влиянием на измеряемую цепь. Более простой и недорогой метод измерения тока - это использовать резистор, подключенный последовательно с током. Однако этот метод можно использовать только тогда, когда потребление энергии имеет второстепенное значение. В связи с более частым использованием устройств с батарейным питанием и преобладающей потребностью в снижении энергопотребления дополнительные расходы на трансформатор тока вскоре могут быть возмещены за счет использования.Кроме того, при большом токе или когда требуется напряжение любой величины, чувствительный резистор будет непрактичным.

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. Таким образом, такой вид трансформатора 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, такие как

  • 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 до более низкого уровня 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 параллельным трансформатором.

трансформатор потенциала

Подобно первичной обмотке, вторичная обмотка включает меньшее количество витков и напрямую подключается к вольтметру, 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)

Этот трансформатор можно подключить последовательно с силовой цепью 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 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 соединена с землей 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, например, электромагнитный 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, в противном случае - загораться.
  • 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 его можно использовать 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 высокая степень точности может значительно снизиться. Одновременно с этим в трансформаторе тока произойдут электрические изменения.

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 для обеспечения точности и оптимальной эксплуатационной надежности, такие как испытание на соотношение, полярность, возбуждение, изоляцию, обмотку и 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 уменьшить 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.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *