Типы трансформаторов тока. Трансформаторы тока: принцип работы, виды, характеристики и применение

Что такое трансформатор тока. Как работает трансформатор тока. Какие бывают виды трансформаторов тока. Каковы основные характеристики трансформаторов тока. Где применяются трансформаторы тока. Как выбрать трансформатор тока.

Что такое трансформатор тока и как он работает

Трансформатор тока — это измерительный прибор, предназначенный для преобразования больших значений переменного тока в более низкие значения, удобные для измерения. Принцип работы трансформатора тока основан на явлении электромагнитной индукции.

Как работает трансформатор тока:

1. Первичная обмотка подключается последовательно в цепь с измеряемым током
2. Переменный ток в первичной обмотке создает переменное магнитное поле в сердечнике
3. Магнитное поле индуцирует ЭДС во вторичной обмотке
4. Во вторичной обмотке возникает ток, пропорциональный току в первичной обмотке
5. К вторичной обмотке подключаются измерительные приборы

Таким образом, трансформатор тока позволяет измерять большие токи с помощью стандартных амперметров, подключенных к вторичной обмотке.

Основные виды и конструкции трансформаторов тока

По конструкции трансформаторы тока подразделяются на следующие основные виды:

• Катушечные — первичная и вторичная обмотки намотаны на общий сердечник
• Стержневые — первичная обмотка выполнена в виде стержня, проходящего через окно сердечника
• Шинные — первичной обмоткой служит токоведущая шина, проходящая через окно сердечника
• Встроенные — устанавливаются внутрь другого оборудования (выключателей, трансформаторов)
• Разъемные — с разъемным сердечником для удобства монтажа на существующие токопроводы

По способу изоляции различают сухие, масляные и элегазовые трансформаторы тока. Сухие применяются на низком и среднем напряжении, масляные и элегазовые — на высоком напряжении.

Основные технические характеристики трансформаторов тока

Ключевыми параметрами трансформаторов тока являются:

• Номинальный первичный ток — от единиц до десятков тысяч ампер
• Номинальный вторичный ток — стандартно 1 А или 5 А
• Коэффициент трансформации — отношение первичного тока ко вторичному
• Класс точности — допустимая погрешность измерений (0.1, 0.2, 0.5, 1, 3, 5, 10)
• Номинальная нагрузка вторичной цепи — допустимое сопротивление приборов
• Номинальное напряжение — максимальное рабочее напряжение первичной цепи

Важной характеристикой также является предельная кратность первичного тока, при которой сохраняется заданный класс точности.

Области применения трансформаторов тока

Трансформаторы тока широко применяются в электроэнергетике и электротехнике для следующих целей:

• Измерение больших токов в линиях электропередачи и на подстанциях
• Подключение счетчиков электроэнергии для коммерческого и технического учета
• Питание токовых цепей устройств релейной защиты и автоматики
• Контроль нагрузки силовых трансформаторов, генераторов, двигателей
• Измерение токов в научных исследованиях и испытаниях оборудования

Трансформаторы тока являются неотъемлемой частью систем измерения, защиты и управления в электроэнергетике.

Как правильно выбрать трансформатор тока

При выборе трансформатора тока необходимо учитывать следующие факторы:

1. Номинальное напряжение сети
2. Максимальный рабочий ток в первичной цепи
3. Требуемый класс точности измерений
4. Нагрузка во вторичной цепи (сопротивление приборов)
5. Условия эксплуатации (внутренняя/наружная установка)
6. Конструктивное исполнение под конкретное оборудование

Правильный выбор трансформатора тока обеспечивает требуемую точность измерений и надежность работы в течение всего срока службы.

Особенности эксплуатации трансформаторов тока

При эксплуатации трансформаторов тока важно соблюдать следующие правила:

• Не допускать размыкания вторичной цепи под нагрузкой
• Не превышать номинальный первичный ток
• Периодически проверять сопротивление изоляции обмоток
• Контролировать затяжку контактных соединений
• Защищать от механических повреждений и загрязнений
• Своевременно проводить поверку согласно графику

Соблюдение правил эксплуатации обеспечивает долговременную и безопасную работу трансформаторов тока в электроустановках.

Трансформаторы тока. Виды и устройство. Назначение и работа

В системе обеспечения электрической энергией трансформаторы выполняют различные функции. Конструкции классического вида применяются для изменения определенных свойств тока до значений, наиболее подходящих для осуществления измерений. Существуют и другие виды трансформаторов, которые выполняют задачи по корректировке свойств напряжения до значений, подходящих наилучшим образом для последующего распределения и передачи электроэнергии. Трансформаторы тока согласно своему назначению имеют особенности конструкции, и перечень основных и вспомогательных функций.

Назначение

Основной задачей такого трансформатора является преобразование тока. Он корректирует свойства тока с помощью первичной обмотки, подключенной в цепь по последовательной схеме. Вторичная обмотка измеряет измененный ток. Для такой задачи установлены реле, измерительные приборы, защита, регуляторы.

По сути дела, трансформаторы тока – это измерительные трансформаторы, которые не только измеряют, но и осуществляют учет с помощью приборов. Запись и сохранение рабочих параметров тока нужно для рационального применения электроэнергии при ее транспортировке. Это одна из функций трансформатора тока. Модели конструкций бывают преобразующего типа и силовые варианты исполнений.

Устройство

Обычно все варианты исполнений трансформаторов подобного вида снабжены магнитопроводами с вторичной обмоткой, которая при эксплуатации нагружена определенными значениями параметров сопротивления. Выполнение показателей нагрузки важно для дальнейшей точности измерений. Разомкнутая цепь обмотки не способна создавать компенсации потоков в сердечнике. Это дает возможность чрезмерному нагреву магнитопровода, и даже его сгоранию.

С другой стороны, магнитный поток, образуемый первичной обмоткой, имеет отличие в виде повышенных эксплуатационных характеристик, что также приводит к перегреву магнитопровода. Сердечник трансформатора тока изготавливают из нанокристаллических аморфных сплавов. Это вызвано тем, что трансформатор может работать с более широким интервалом эксплуатационных величин, которые зависят от класса точности.

Отличие от трансформатора напряжения

Одним из некоторых отличий является способ создания изоляции между двумя обмотками. Первичную обмотку в трансформаторах тока изолируют соответственно параметрам принимаемого напряжения. Вторичная обмотка имеет заземление.

Трансформаторы тока работают в условиях, подобных к случаю короткого замыкания, так как у них небольшое сопротивление вторичной обмотки. В этом и заключается назначение трансформаторов, измеряющих ток, а также отличие от трансформатора напряжения по условиям работы.

Для трансформатора напряжения при коротком замыкании его работа опасна из-за риска возникновения аварии. Для трансформатора тока такой режим работы вполне приемлемый и безопасный. Хотя бывают у таких трансформаторов также угрозы аварии, но для этого устанавливают свои системы и средства защиты.

Виды

Трансформаторы тока имеют три основных вида. Наиболее применяемые из них:

• Сухие.
• Тороидальные.
• Высоковольтные (масляные, газовые).

У сухих трансформаторов первичная обмотка без изоляции. Свойства тока во вторичной обмотке зависят от коэффициента преобразования.

Тороидальные исполнения трансформаторов устанавливают на шины или кабели. Поэтому первичная обмотка для них не нужна, в отличие от обычных трансформаторов напряжения и тока. Первичный ток протекает по шине, которая проходит в центре трансформатора. Он дает возможность вторичной обмотке фиксировать показатели тока.

Такие трансформаторы тока редко используются для замера параметров тока, так как их надежность и точность измерений оставляет желать лучшего. Они чаще используются для дополнительной защиты от короткого замыкания.

Принцип работы и применение

При эксплуатации в цепях с большим током появляется необходимость использовать небольшие устройства, которые бы помогали контролировать нужные параметры тока бесконтактным методом. Для таких задач широко применяются токовые трансформаторы. Они измеряют ток, а также выполняют много вспомогательных функций.

Такие трансформаторы производятся в значительном количестве и имеют разные формы и модели исполнения. Отличительными параметрами этих устройств является интервал измерения, класс защиты устройства и его конструкция.

В настоящее время новые трансформаторы тока работают по простому методу, который был известен в то время, когда появилось электричество. При действии с нагрузкой в проводе образуется электромагнитное поле, улавливающееся чувствительным прибором (трансформатором тока). Чем сильнее это поле, тем больший ток проходит в проводе. Нужно только рассчитать коэффициент усиления прибора и передать сигнал в управляющую цепь, либо в цепь контроля.

Трансформаторы выполняют функцию рамки на силовом проводе и реагируют на значение сети питания. Современные измерительные трансформаторы выполнены из большого числа витков, имеют хороший коэффициент трансформации. Во время настройки устройства определяют вольтамперные свойства для расчета точки перегиба кривой. Это нужно для выяснения участка графика с интервалом устойчивости функции трансформатора, который также имеет свой коэффициент усиления.

Кроме задач измерения, измеритель дает возможность разделить цепи управления и силовые цепи, что является важным с точки зрения безопасности. Применяя современные трансформаторы тока, получают сигнал небольшой мощности, не опасный для человека и удобный в работе.

В качестве нагрузки такого устройства может быть любой прибор измерения, который может работать с ним. При большом расстоянии оказывает влияние внутреннее сопротивление линии. В этом случае прибор калибруют. Также, сигнал можно передавать в цепь защиты и управления на основе электронных приборов.

С помощью них производят аварийное отключение линий. Приборы производят контроль сети, определяют нужные параметры. При проектировании встает задача по подбору прибора для измерения и контроля. Трансформаторы выбирают по средним параметрам сети и конструкции прибора измерения. Чаще всего мощные установки комплектуются своими измерительными устройствами.

На современном производстве широко применяются измерительные трансформаторы. Также они нашли применение и в обыденной жизни. Чувствительные приборы осуществляют защиту дорогостоящего оборудования, создают безопасные условия для человека. Они работают в электроцепях, создавая контроль над эксплуатационными параметрами.

Коэффициент трансформации

Этот коэффициент служит для оценки эффективности функционирования трансформатора. Его значение по номиналу дается в инструкции к прибору. Коэффициент означает отношение тока в первичной обмотке к току вторичной обмотки. Это значение может сильно меняться от числа секций и витков.

Нужно учитывать, что этот показатель не всегда совпадает с фактической величиной. Есть отклонение, определяемое условиями работы прибора. Назначение и метод работы определяют значения погрешности. Но этот фактор также не может быть причиной отказа от контроля коэффициента трансформации. Имея значение погрешности, оператор сглаживает ее аппаратурой специального назначения.

Установка

Простые трансформаторы тока, работающие на шинах, устанавливаются очень просто, и не требуют инструмента или техники. Прибор ставится одним мастером при помощи крепежных зажимов. Стационарные требуют оборудования фундамента, монтажа несущих стоек. Каркас крепится сваркой. К этому каркасу монтируется аппаратура. Комплект оснащения зависит назначение устройства и его особенности.

Подключение

Чтобы облегчить процесс соединения проводов с устройством, изготовители маркируют комплектующие детали цифровым и буквенным обозначением. С помощью такой маркировки операторы, которые обслуживают устройство, могут легко сделать соединение элементов.

Способ подключения взаимосвязан с устройством, принципом работы и назначением прибора. Также оказывает влияние и схема обслуживаемой сети. Трехфазные линии с нейтралью предполагают установку прибора только на двух фазах. Эта особенность вызвана тем, что электрические сети на напряжение 6-35 киловольт не оснащены нулевым проводом.

Контроль

Это мероприятие состоит из разных операций: визуальный осмотр, дается оценка всей конструкции, проверяется маркировка, паспортные данные и т.д. Далее, осуществляется размагничивание трансформатора с помощью медленного повышения тока на первичной обмотке. Далее, величину тока уменьшают.

Затем готовят главные мероприятия по измерению параметров. Поверка основывается на оценке правильности полярности клемм катушек по нормам, также определяют погрешность с дальнейшей сверкой с паспортными данными.

Безопасность

Основные опасности при функционировании измерительных трансформаторов обусловлены качеством намотки катушек. Необходимо учитывать, что под витками действует основа из металла, которая в открытом виде создает опасность и угрозу для обслуживающего персонала.

Поэтому создается график обслуживания, по которому проводится периодическая проверка устройства. Персонал обязан следить за состоянием обмоток катушек. Перед проведением проверки трансформатор отключается и подключаются шунтирующие закоротки и заземление обмотки.

Похожие темы:

Измерительные трансформаторы тока: назначение, устройство, схемы

Мощные электротехнические установки могут работать с напряжением несколько сот киловольт, при этом величина тока в них может достигать более десятка килоампер. Естественно, что для измерения величин такого порядка не представляется возможным использовать обычные приборы. Даже если бы таковые удалось создать, они получились бы довольно громоздкими и дорогими.

Помимо этого, при непосредственном подключении к высоковольтной сети переменного тока повышается риск поражения электротоком при обслуживании приборов. Избавиться от перечисленных проблем позволило применение измерительных трансформаторов тока (далее ИТТ), благодаря которым удалось расширить возможности измерительных устройств и обеспечить гальваническую развязку.

Назначение и устройство ИТТ

Функции данного типа трансформаторов заключаются в снижении первичного тока до приемлемого уровня, что делает возможным подключение унифицированных измерительных устройств (например, амперметров или электронных электросчетчиков), защитных систем и т.д. Помимо этого, трансформатор тока обеспечивают гальваническую развязку между высоким и низким напряжением, обеспечивая тем самым безопасность обслуживающего персонала. Это краткое описание позволяет понять, зачем нужны данные устройства. Упрощенная конструкция ИТТ представлена ниже.

Конструкция измерительного трансформатора тока

Обозначения:

1. Первичная обмотка с определенным количеством витков (W₁).
2. Замкнутый сердечник, для изготовления которого используется электротехническая сталь.
3. Вторичная обмотка (W₂ — число витков).

Как видно из рисунка, катушка 1 с выводами L1 и L2 подключена последовательно в цепь, где производится измерение тока I₁. К катушке 2 подключается приборы, позволяющие установить значение тока I₂, релейная защита, система автоматики и т.д.

Основная область применения ТТ — учет расхода электроэнергии и организация систем защиты для различных электроустановок.

В измерительном трансформаторе тока обязательно наличие изоляции как между катушками, витками провода в них и магнитопроводом. Помимо этого по нормам ПУЭ и требованиям техники безопасности, необходимо заземлять вторичные цепи, что обеспечивает защиту в случае КЗ между катушками.

Получить более подробную информацию о принципе действия ТТ и их классификации, можно на нашем сайте.

Перечень основных параметров

Технические характеристики трансформатора тока описываются следующими параметрами:

• Номинальным напряжением, как правило, в паспорте к прибору оно указано в киловольтах. Эта величина может быть от 0,66 до 1150 кВ. получит полную информацию о шкале напряжений можно в справочной литературе.
• Номинальным током первичной катушки (I₁), также указывается в паспорте. В зависимости от исполнения, данный параметр может быть в диапазоне от 1,0 до 40000,0 А.
• Током на вторичной катушке (I₂), его значение может быть 1,0 А (для ИТТ с I₁ не более 4000,0 А) или 5,0 А. Под заказ могут изготавливаться устройства с I₂ равным 2,0 А или 2,50 А.
• Коэффициентом трансформации (КТ), он показывает отношение тока между первичной и вторичной катушками, что можно представить в виде формулы: КТ = I1/I2. Коэффициент, определяемый по данной формуле, принято называть действительным. Но для расчетов еще используется номинальный КТ, в этом случае формула будет иметь вид: I
  НОМ1/I_НОМ2, то есть в данном случае оперируем не действительными, а номинальными значениями тока на первой и второй катушке.

Ниже, в качестве примера, приведена паспортная таблица модели ТТ-В.

Перечень основных параметров измерительного трансформатора тока ТТ-В

Виды конструкций измерительных трансформаторов

В зависимости от исполнения, данные устройства делятся на следующие виды:

1. Катушечные, пример такого ТТ представлен ниже. Катушечный ИТТ

Обозначения:

• A – Клеммная колодка вторичной обмотки.
• В – Защитный корпус.
• С – Контакты первичной обмотки.
• D – Обмотка (петлевая или восьмерочная) .

2. Стержневые, их также называют одновитковыми. В зависимости от исполнения они могут быть:

• Встроенными, они устанавливаются на изоляторы вводы силовых трансформаторов, как показано на рисунке 4. Рисунок 4. Пример установки встроенного ТТ

Обозначения:

• А – встроенный ТТ.
• В – изолятор силового ввода трансформатора подстанции.
• С – место установки ТТ (представлен в разрезе) на изоляторе. То есть, в данном случае высоковольтный ввод играет роль первичной обмотки.

3. Шинными, это наиболее распространенная конструкция. Ее принцип строения напоминает предыдущий тип, стой лишь разницей, что в данном исполнении в качестве первичной обмотки используется токопроводящая шина или жила, которая заводится в окно ИТТ. Шинные ТТ производства Schneider Electric

4. Разъемными. Особенность данной конструкции заключается в том, что магнитопровод ТТ может разделяться на две части, которые стягиваются между собой специальными шпильками.

Такой вариант конструкции существенно упрощает монтаж/демонтаж.

Расшифровка маркировки

Обозначение отечественных моделей интерпретируется следующим образом:

• Первая литера в названии модели указывает на вид трансформатора, в нашем случае это будет буква «Т», указывая на принадлежность к ТТ.
• Вторая литера указывает на особенность конструктивного исполнения, например, буква «Ш», говорит о том, что данное устройство шинное. Если указана литера «О», то это опорный ТТ.
• Третьей литерой шифруется исполнение изоляции.
• Цифрами указывается класс напряжения (в кВ).
• Литера, для обозначения климатического исполнения согласно ГОСТ 15150 69
• КТ, с указанием номинального тока первичной и вторичной обмотки.

Приведем пример расшифровки маркировки трансформатора тока.

Шильдик на ТТ с указанием его марки

Как видим, на рисунке изображена маркировка ТЛШ 10УЗ 5000/5А, это указывает на то, что перед нами трансформатор тока (первая литера Т) с литой изоляцией (Л) и шинной конструкцией (Ш). Данное устройство может использоваться в сети с напряжением до 10 кВ. Что касается исполнения, то литера «У», говорит о том, что аппарат создан для эксплуатации в умеренной климатической зоне. КТ 1000/5 А, указывает на величину номинального тока на первой и второй обмотке.

Схемы подключения

Обмотки трехфазных ТТ могут быть подключены «треугольником» или «звездой» (см. рис. 8). Первый вариант применяется в тех случаях, когда необходимо получить большую силу тока в цепи второй обмотки или требуется сдвинуть по фазе ток во вторичной катушке, относительно первичной. Второй способ подключения применяется, если необходимо отслеживать силу тока в каждой фазе.

Рисунок 8. Схема подключения трехобмоточного ТТ «звездой» и «треугольником»

При наличии изолированной нейтрали, может использоваться схема для измерения разности токов между двумя фазами (см. А на рис. 9) или подключение «неполной звездой» (B).

Рисунок 9. Схема подключения ТТ на разность двух фаз (А) и неполной звездой (В)

Когда необходимо запитать защиту от КЗ на землю, применяется схема, позволяющая суммировать токи всех фаз (см. А на рис 10.). Если к выходу такой цепи подключить реле тока, то оно не будет реагировать на КЗ между фазами, но обязательно сработает, если происходит пробой на землю.

Рис 10. Подключения: А – для суммы токов всех фаз, В и С — последовательное и параллельное включение двухобмоточных ТТ

В завершении приведем еще два примера соединения вторичных обмоток ТТ для снятия показаний с одной фазы:

Вторичные катушки включаются последовательно (В на рис. 10), благодаря этому возникает возможность измерения суммарной мощности.

Вторичные обмотки соединяются параллельно, что дает возможность понизить КТ, поскольку происходит суммирование тока в этих катушках, в то время как в линии этот показатель остается без изменений.

Выбор

При выборе трансформатора тока в первую очередь необходимо учитывать номинальное напряжение прибора было не ниже, чем в сети, где он будет установлен. Например, для трехфазной сети с напряжением 380 В можно использовать ТТ с классом напряжения 0,66 кВ, соответственно для установок более 1000 В, устанавливать такие устройства нельзя.

Помимо этого I_НОМ ТТ должен быть равен или превышать максимальный ток установки, где будет эксплуатироваться прибор.

Кратко изложим и другие правила, позволяющие не ошибиться с выбором ТТ:

• Сечение кабеля, которым будет подключаться ТТ к цепи вторичной нагрузки, не должно приводить к потерям сверх допустимой нормы (например, для класса точности 0,5 потери не должны превышать 0,25%).
• Для систем коммерческого учета должны использоваться устройства с высоким классом точности и низким порогом погрешности.
• Допускается установка токовых трансформаторов с завышенным КТ, при условии, что при максимальной нагрузке ток будет до 40% от номинального.

Посмотреть нормы и правила, по которым рассчитываются измерительные трансформаторы тока (в том числе и высоковольтные) можно в ПУЭ ( п.1.5.1.). Пример расчета показан на картинке ниже.

Пример расчета трансформатора тока

Что касается выбора производителя, то мы рекомендуем использовать брендовую продукцию, достоинства которой подтверждены временем, например ABB, Schneider Electric b и т.д. В этом случае можно быть уверенным, что указанные в паспорте технические данные, а методика испытаний соответствовала нормам.

Обслуживание

Необходимо обратить внимание, что при соблюдении режима и условий эксплуатации, правильно подобранных номиналах и регулярном обслуживании ТТ будет служить 30 лет и более. Для этого необходимо:

• Обращать внимание на различные виды неисправностей, заметим, что большинство из них можно обнаружить при визуальном осмотре.
• Производить контроль нагрузки в первичных цепях и не допускать перегрузку выше установленной нормы.
• Необходимо отслеживать состояние контактов первичной цепи (если таковые имеются), на них должны отсутствовать внешние признаки повреждений.
• Не менее важен контроль состояния внешней изоляции, почти в половине случаев ее стойкость нарушается из-за скопления грязи или влаги, которые закорачивают контакты на землю.
• У масляных ТТ осуществляют проверку уровня масла, его чистоту, наличие подтеков и т.д. Обслуживание таких установок практически не сильно отличается от других силовых установок, например, емкостных трансформаторов НДЕ, разница заключается в небольших технических деталях.
• Поверка ТТ должна проводиться согласно действующих нормативов (ГОСТ 8.217 2003).
• При обнаружении неисправности производится замена прибора. Поврежденный ТТ отправляют в ремонт, который производится специализированными службами.

Использованная литература

• В.В. Афанасьев «Трансформаторы тока»  1989
• И С. Таев  «Основы теории электрических аппаратов»  1987
• Вавин В. Н. «Трансформаторы тока» 1966
• Кацман М. М. «Электрические машины и трансформаторы»  1971

Типы трансформаторов тока: особенности конструкции

Трансформатор – это устройство, которое предназначается для уменьшения или увеличения тока в электрической сети. Основой его работы служит электромагнитная индукция. Когда первичная обмотка будет подключена к переменному току, тогда благодаря магнитному полю во вторичной обмотке возникнет электродвижущая сила. В этой статье вы сможете узнать про типы трансформаторов тока.

Какие бывают типы трансформаторов тока

По типу своей работы трансформаторы могут делиться на:

1. Измерительные трансформаторы.
2. Защитные.
3. Промежуточные.
4. Лабораторные.
5. Трансформаторы для галогенных ламп.

Они также могут быть одноступенчатыми или многоступенчатыми. В зависимости от конструкции их могут устанавливать как снаружи и внутри помещений. Наиболее распространенными типами трансформаторов считаются силовые устройства. Эти типы трансформаторов тока имеют сложную конструкцию, но устанавливаться могут практически везде. Эти устройства могут отличаться между собою номинальным током и количеством фаз.

Измерительные трансформаторы относятся к электротехническим устройствам. Они способны измерять напряжение в электрической сети. Эти типы трансформаторов тока могут отличаться по назначению или уровню напряжения. Вторичная обмотка этого устройства соединяется с помощью амперметра и вольтметра. Они будут изолировать оборудование от высокого напряжения.

Особенности автотрансформаторов

Эти типы трансформаторов тока имеют в своей конструкции гальванические соединения. Они имеют низкий коэффициент трансформации и именно поэтому их габариты являются небольшими. С их помощью достаточно быстро можно изменять напряжение пусковых устройств в больших электрических машинах. Также благодаря им можно легко регулировать напряжение в системе релейной защиты. Иногда эти устройства также монтируют в стабилизаторы напряжения.

Для изменения напряжения применяют импульсные трансформаторы. В их конструкции установлен ферромагнитный сердечник. Эти устройства обычно используют для вычислительных приборов. Они могут успешно сохранять форму импульса при изменении. Таким образом, все известные типы трансформаторов тока должны использоваться по конкретному назначению. Благодаря этому вы сможете значительно повысить эффективность их работы.

Особенности трансформатора тока нулевой последовательности

Он используется для того чтобы контролировать ток от утечки. Этот аппарат в первую очередь состоит из сердечника, на который наматывают первичную и вторичную обмотку. Между ними располагается специальный экран. Его выполняют из магнитного материала. Эти трансформаторы имеют сигнал небаланса. Этот сигнал может быть скомпенсирован полностью.

Он имеет достаточно простую конструкцию, которая дает возможность уменьшить сигнал небаланса. Проводники в этом трансформаторе достаточно часто могут иметь винтовые линии.

Читайте также: как сделать трансформатор своими руками?

Трансформатор тока — устройство, принцип работы и виды

Трансформатор тока представляет собой измерительное устройство, первичная обмотка (высокая сторона) которого подключается к источнику переменного электрического тока, а его вторичная обмотка (низкая сторона) подключается к приборам измерения или к приборам защиты с малым сопротивлением.

Если точнее, то первичная обмотка любого трансформатора тока включается только последовательно в силовую электрическую цепь, по которой протекает электрическая нагрузка. К вторичной обмотке или нескольким вторичным обмоткам подключаются защитные приборы, измерительные приборы и приборы учёта электроэнергии.

Принцип действия трансформатора тока

Работа обычного трансформатора тока базируется на физическом явлении электромагнитной индукции. Это значит, что при подаче напряжения на первичную обмотку, в её витках будет проходить переменный ток, образующий впоследствии появление переменного магнитного потока. Появившийся магнитный поток проходит по сердечнику и пронизывает витки всех обмоток трансформатора, таким образом, индуцируя в них электродвижущие силы (э.д.с.). В случае закорачивания вторичной обмотки или же при включении нагрузки в её цепь, под воздействием э.д.с. в витках обмотки начнёт протекать вторичный ток.

Назначение трансформаторов

Общее назначение трансформаторов тока – преобразование (снижение) большой величины переменного тока до таких значений, которые будут удобны и безопасны для измерения.

Трансформаторы тока позволяют безопасно измерять большие электрические нагрузки в сетях переменного тока. Это становится возможным благодаря изолированию первичной обмотки и вторичной обмотки друг от друга.

При изготовлении к трансформаторам тока предъявляются строгие требования по качеству изоляции и по точности измерений электрических нагрузок.

Конструкция трансформатора тока

Трансформатор тока – это устройство, основой которого является сердечник, шихтованный из особой трансформаторной стали. На сердечник (магнитопровод) наматываются витки одной, двух или даже нескольких вторичных обмоток, электрически изолированных друг от друга, а также и от сердечника.

Что касается первичной обмотки, то она может представлять собой катушку, также намотанную на сердечник измерительного трансформатора. Однако чаще всего первичная обмотка представляет собой алюминиевую или медную шину (пластину). Не менее часто в трансформаторе тока вообще отсутствует первичная обмотка как таковая. В этом случае функцию первичной обмотки выполняет силовой проводник, проходящий через кольцо трансформатора тока. Это может быть отдельная жила электрического кабеля.

Вся конструкция трансформатора тока помещается в корпус для защиты от механических повреждений. 

Коэффициент трансформации

Основной технической характеристикой каждого трансформатора тока является номинальный коэффициент трансформации. Его значение указывается на специальной табличке (шильдике) в виде отношения номинального значения первичного тока к номинальному значению вторичного тока.

Например, указанное значение 400/5 означает, что при первичной нагрузке в 400А, во вторичной цепи должен протекать ток в 5А и, следовательно, коэффициент трансформации будет равен 80. Если на шильдике указано значение 50/1, то коэффициент трансформации будет равен 50.

Практически у каждого трансформатора тока есть определённая погрешность. В зависимости от её величины каждому трансформатору тока присваивается свой класс точности.  

Классификация трансформаторов

Существует несколько признаков, по которым трансформаторы тока делятся.

По своему назначению они бывают измерительными, защитными, а также промежуточными и лабораторными.

• Измерительные выполняют функцию измерения. К ним подключаются приборы, такие как амперметр или приборы учёта (счётчики электрической энергии).
• Защитные трансформаторы тока выполняют функцию электрической защиты совместно с устройствами защиты, поэтому к ним подключаются устройства, такие как реле тока или современные цифровые устройства высоковольтной защиты.
• Промежуточные трансформаторы тока применяют в токовых цепях релейной защиты.
• Лабораторные устройства обладают очень высокой степенью точности измерений. Также у них может быть несколько разных коэффициентов трансформации.

По виду установки трансформаторы тока бывают наружными и внутренними, а также встроенными внутрь электрооборудования (внутри высоковольтных выключателей, внутри питающих силовых трансформаторов и т.д.). Кроме того трансформаторы тока бывают накладными и переносными. Переносные трансформаторы используют для измерений токовой нагрузки в лабораторных условиях.

По исполнению первичной обмотки бывают одновитковые, многовитковые и шинные трансформаторы тока. По количеству ступеней трансформации – одно- и двухступенчатые.

По напряжению трансформаторы тока делятся на две группы – устройства с напряжением до 1000В и устройства с напряжением выше 1000В.

Кроме обычных измерительных трансформаторов тока, существуют и специальные, такие как трансформаторы тока нулевой последовательности.

что это такое, виды, принцип работы, устройство, назначение

Автор otransformatore На чтение 10 мин Опубликовано 20.06.2019

Одно из важнейших открытий человечества – это электричество. Данная форма энергии стала настоящим прорывом и колоссальным потенциалом для научно-технического прогресса. Было разработано множество приборов для преобразования и измерения этого ресурса. Наиболее ярким примером являются трансформаторы тока, которые широко применяются в самых различных сферах.

Зачастую, простые обыватели считают идентичными устройства тока и напряжения, что в корне неправильно. Назначение, конструкция и принцип действия у них, совершенно различные. Разобраться в отличиях будет проще, зная основные понятия и функции преобразователей. А так же, виды, применение и модификации аппаратов.

Описание и назначение устройств

Электроустановки высокой мощности работают с питанием, достигающим несколько сот Вт, при силе тока, превышающей десятки кА. Логично, что произвести измерения величин подобного порядка, обычными приборами, попросту невозможно. Для этого используют трансформаторы тока, выполняющие одновременно несколько функций. Благодаря появлению преобразователей, значительно расширился потенциал измерительных приборов. И открылась возможность передачи энергии по гальванической развязке.

Конструкция аппаратов является их дополнительным преимуществом. К примеру, если бы существовали типовые устройства для измерения напряжения высоковольтных сетей переменного тока, они были бы очень габаритными и дорогостоящими. В отличие от трансформаторов, которые выглядят, относительно, компактно и имеют защиту от неблагоприятных внешних факторов и механических повреждений.

Основная задача трансформаторов тока – преобразовать первичную величину (подаваемого напряжения) до уровня, позволяющего подключить измерительные приборы и системы защиты. Дополнительная функция – обеспечить гальваническую развязку между потребителями низкого и высокого питания, устраняя риски для обслуживающего персонала.

Проще говоря, цель приборов – моделирование определенных условий и процессов в электроустановках для безопасного снятия показаний.

Принцип работы и описание процессов

Главным элементом трансформатора тока является сердечник, состоящий из двух тонких пластин электротехнической стали, первичной и вторичной обмотки. Первичная служит для подключения цепи контролируемого напряжения. К вторичной подключают измерительные приборы и различные реле. Принцип работы устройства основан на законе об электромагнитной индукции, объясняющем действие магнитных и электрических полей, работающих по принципу гармоник переменных синусоид (величин переменного тока).

Прежде чем вникать в подробности работы аппарата, стоит детальнее рассмотреть свойства элементов. Особенно, понятие сопротивления. Начать стоит с того, что трансформаторы тока классифицируются по определенным характеристикам, в том числе и типу конструкции. Наиболее распространенной является обмотка в виде катушек.

Сопротивление

Теперь о главном, – от сечения и металлов зависит уровень сопротивления. В свою очередь, чем выше показатель сопротивления, тем больше выделяется тепла, при «прохождении» напряжения по металлу, а значит, есть риск перегрева. Поэтому, для обмотки выбирают, в большинстве случаев, медную проволоку, как металл, характеризующийся высокой электропроводимость и низким сопротивлением. К тому же, медь обладает высокой эластичностью, устойчивостью к коррозиям и повышенным эксплуатационным нагрузкам, что важно для создания обмотки.

Однако, помимо преимуществ, у меди есть и существенный недостаток – высокая стоимость. В целях экономии, для катушек используют алюминий, но только, для аппаратов низкой и средней мощности. А, так же, при изготовлении устройств, оптимально выбирается площадь поперечного сечения, исключающая возможность перегрева. Для защиты используются масляные смазочные материалы.

Итак, к работе… Ток, поступающий на первичную обмотку, имеющую определенное количество витков, преодолевает ее сопротивление и формирует магнитное поле (направленный поток), направляющееся магнитопроводом, имеющим расположение перпендикулярно направлению вектора. Такая конструкция обеспечивает минимальные потери электроэнергии во время ее преобразования.

Как говорилось ранее, пересекающий первичную обмотку ток формирует в ней электромагнитную энергию, которая воздействует и включает в работу вторичную обмотку. Направленный поток, проходит через нее и «теряет заряд» на ее зажимах. А вот, соотношение векторов носит название – коэффициент трансформации, позволяющий измерить подаваемое  напряжение по формуле.

Основная классификация

По назначению

• Измерительные – для подключения измерительных приборов.
• Защитные – для подключения релейных устройств или для гальванической развязки.
• Промежуточные – для выравнивания силовой нагрузки и подключения релейных устройств.
• Лабораторные – служат для подключения измерительных приборов высокой точности.

 По типу установки

• Наружного подключения – для открытых распределительных устройств.
• Закрытого подключения.
• Встроенные в различные приборы и аппараты.
• Накладные – «одеваются» сверху на проходной изолятор.
• Переносные – для контрольных и аналитических измерений.

По конструкциям первичных обмоток

• Многовитковые.
• Одновитковые.
• Шинные.

По способу монтажа

• Проходные.
• Опорные.

По типу изоляции

• Сухая, к которой относится группа материалов – литая, эпоксидная, фосфорная, бакелитовая и т.д.
• Бумажно-масляная.
• Конденсаторная бумажно-масляная.
• Газонаполнительная.
• Заливочная – с компаундом.

По количеству ступеней трансформации

• Одноступенчатые.
• Двухступенчатые.

По номиналу рабочего напряжения

• До 1 000В.
• Более 1 000В.

Главные параметры и характеристики

У каждого устройства есть рабочие показатели, включающие такие аспекты, как – максимальная нагрузка, погрешности, предел мощности и другие. Имеют свои индивидуальные характеристики и трансформаторы тока. К ним относятся:

Номинальный ток

Это предельная величина напряжения при которой, может работать устройство. Подразумевается допустимый номинал первичного тока, проходящего по первичной обмотке. Данный показатель указывается в паспорте, обязательно прилагающемся в базовой комплектации. Выделяют стандартный ряд, отображающийся, так же, в маркировке аппаратов.

Стоит отметить, что чем выше величина, тем габаритнее будет устройство.

Существует еще одно понятие – номинал вторичного тока. Зачастую от стандартный – двух величин 1А или 5А. Однако, некоторые производители предлагают выпуск устройств по индивидуальным характеристикам. Но и в этом случае, выбор будет не велик и ограничится двумя показателями 2А или 2.5А.

Коэффициент трансформации

Это соотношение, позволяющее определить, во сколько раз понижается подаваемое напряжение на первичную обмотку, проходящее через обе обмотки, в сравнении с выходящим. Определяется таким образом – показатель тока, поступающего на первичную обмотку, делится на величину, измеренную во вторичной, получают Кт. При этом, первичную обмотку необходимо закоротить – прервать передачу напряжения по цепи. Рассчитывается коэффициент на производстве. Серийный выпуск устройств производится по аналогии. Все показатели указываются в паспорте или в маркировке.

Токовая погрешность

Это процентное соотношение математической разности величин вторичного тока и первичного, к показателю приведенного тока ко вторичной цепи. Включает в себя два понятия – угловая и относительная погрешности. В соответствии с вышеупомянутым законом об электромагнитной индукции, направленные колебания или векторы образуют угол между первичными и вторичными потоками. Рассчитывает показатель по формуле и выражается в минутах.

Относительная погрешность – это математическая разница между величинами первичного и вторичного тока к реальной величине, приведенного тока ко вторичной цепи. Выделяют дополнительное понятие – относительно полной погрешности. Данный показатель подразумевает соотношение геометрической разности, тех же величин, только, в соответствии с мгновенным значением, т.е. замеренным в определенный интервал времени.

Номинальная предельная кратность

Показатель максимального значения кратности первичного тока, при условии, что полная погрешность на вторичной нагрузке не превысит 10%.

Максимальная кратность вторичного тока

Соотношение наибольшего показателя вторичного тока к его номинальной величине, при номинальном значении вторичной нагрузки. Данный показатель формируется насыщением самого магнитопровода, при условии, что дальнейшее возрастание не приводит к увеличению потока.

Классы точности

Один из важнейших показателей. Регламентирован и контролируется нормативной документацией. Согласно ГОСТу – рассчитывается для каждого типа устройств и должен строго соответствовать установленным нормам. Различают 9 основных классов точности для измерительных приборов и два для защитных. В стандарте предусмотрена таблица с точной нормировкой и условными обозначениями. От класса точности устройства будет зависеть, насколько точны будут показатели измерительных устройств.

Расшифровка маркировки и обозначений

Все специализированные, да и бытовые устройства, маркируются, в обязательном порядке. И если для продавца, большую роль играет штрих- или QR-код, то для потребителя, основным является буквенно-числовой индекс, отражающий характеристики и основную информацию о приобретении. Маркировка трансформаторов тока содержит такие основные показатели:

• Первая заглавная буква «Т» – обозначает наименование продукта – трансформатор тока.
• Вторая указывает тип конструкции – «П» проходной, «О» опорный, «Ф» фарфоровая покрышка.
• Третья обозначает тип изоляции – «М» масляная и «Л» литая.
• Число после сочетания букв – это класс изоляции. Указывается просто цифрой подразумевает величину в кВ.

• Буквы «У» и «Х» означают возможность эксплуатации в умеренном и холодном климате. В большинстве моделей «УХ».
• За ним идет число указывающее категорию устройства.
• В конце индекса указывается коэффициент трансформации через «/» – первичной и вторичной обмотки.

Схемы подключения и вариации цепи

Подключение трансформатора тока, стандартно, рассматривается на примере электросчетчика. Более простая, доступная и понятная схема имеет два основных варианта и включает ряд ограничений. Категорически запрещено подключать трансформатор тока к приборам, питающимся напрямую от электросети. На примере трехфазного счетчика:

• Внимательно изучите техническую схему расположения контактов. В большинстве устройств их местоположение идентичное, т.к. и принцип работы. Клеммы будут размещаться на тех же местах в прибор различной модификации. Но, все же, будьте внимательны.
• Контакт обозначающийся К1 – это питание трансформатора. К2- подключение цепи напряжения. К3 – выходной контакт трансформатора.
• По аналогии подключаются остальные две фазы. Имеющие, так же, по три значения с буквой К и последовательным числом.

Наиболее распространенной считается схема раздельного подключения вторичных потоков цепи. На фазный зажим от входного автомата необходимо подать фазовый ток. Для упрощения процесса, к этому же контакту производится подключение второй клеммы катушки напряжения (фаза счетчика). Окончание первичной обмотки трансформатора – это выход фазы, которая подключается к нагрузке распределительного щита. Выход вторичной обмотки трансформатора подсоединяют к концу токовой обмотки учетного прибора. И дальше, по аналогии.

Существует и другой вариант, по схеме совмещенных цепей тока. Подобное явление встречается очень редко, по большей части являясь исключением, если нет других вариантов. При такой последовательности возникают существенные погрешности в измерениях и отсутствует возможность своевременно выявить «пробой». Конечно, вариации есть, однако, данный пример считается наиболее оптимальным и рабочим.

Возможные неисправности и признаки нарушений работоспособности

Трансформаторы сталкиваются с различными негативными факторами в процессе работы. Это и высокие непрерывные нагрузки. Механические повреждения. Окружающие неблагоприятные воздействия. Короткие замыкания. Перегрузы, перегрев устройства и многое другое. Для работы трансформаторов, так же, требуется создавать определенные условия в помещениях, где они располагаются. Регулярно анализировать рабочие процессы, проводить диагностику и своевременно устранять нарушения, предотвращая поломки. Не допускается:

• Высокая температура и влажность в помещении.
• Отсутствие оптимального уровня масла.
• Работа при внутренних повреждениях.

Выявить отклонения на ранних стадиях помогут:

• Проверки нагрузки.
• Ведение «журнала» обслуживания.
• Изменение звука рабочих процессов.
• Температура.
• Высокие вибрации.
• Осмотр обмотки.

Сферы применения

Трансформаторы тока, в тех или иных целях, всегда, активно применяются во всех сферах – промышленной, коммерческой, бытовой и других, где предусмотрена эксплуатация электросети, в частности, высокого напряжения. В тех случаях, когда необходимо преобразование тока, по принципу магнитной индукции, от первичной схемы переменного тока в другую – вторичную. При этом, отличия одной от другой, могут быть самые разнообразные – напряжение, количество фаз, частота и т.д.

В дополнение, защитные устройства, позволяющие подключать приборы и аппараты по гальванической развязке, предотвращают риски, как для потребителя, так и обслуживающего персонала или пользователя. Незаменимы трансформаторы тока для измерения показателей, особенно регулярных или непрерывных.

Методики расчета

Алгоритм расчета при выборе устройств достаточно прост и основывается на характеристиках самих трансформаторов тока. Каждый показатель играет роль. Определяется оптимальная величина напряжения, коэффициент трансформации, уровень погрешности, конструкция устройств и т.д. Все расчеты производятся по формулам. Коэффициент трансформации, к примеру, необходимо определять согласно минимальным и максимальным величинам первичного тока. С учетом данных о присоединяемом устройстве и установленной мощности силовых трансформаторов. Наиболее популярным является метод упрощенного расчета. Берется:

• Напряжение первичной обмотки.
• Вторичной.
• Ток вторичной обмотки.
• И ее мощность.

При условии, что обмоток будет несколько – за расчетное берется суммарное значение. Результат выводится по формуле.

Все данные, обозначения и формулы указываются в нормативной документации. К тому же, главная рекомендация: обращайте внимание на технические аспекты, а не стоимость. Это всегда помогает при любом выборе.

Устройство трансформатора тока, типы и подключение обмоток, испытания и поверка

электрика, сигнализация, видеонаблюдение, контроль доступа (СКУД) и другие инженерно технические системы (ИТС)

Трансформаторы тока (ТТ) представляет собой устройства, обеспечивающие пропорциональное соответствие вторичных и первичных токовых значений. Основной нагрузкой токовых трансформаторов являются цепи измерения и защиты.

Включение первичной обмотки производится в рассечку (разрыв) измеряемой линии, то есть последовательно. Вторичная обмотка трансформатора тока образует так называемые токовые цепи схем защиты и измерений.

Одной из особенностей ТТ является то, что цепи их вторичных обмоток при работе токового трансформатора строго запрещено размыкать.

Это влечёт за собой повышение напряжения вплоть до пробоя изоляции, а также повреждение магнитопровода вследствие перегрева.

Существуют специальные правила работы в токовых цепях. При необходимости отключить измерительный прибор или реле, включенные в токовую цепь, необходимо сначала закоротить выводы вторичной обмотки.

В релейных шкафах для соединения токовых цепей используются клеммники особой конструкции. В них предусмотрены дополнительные зажимы, позволяющие устанавливать закорачивающие перемычки до разрыва токовой цепи.

Токовый трансформаторный преобразователь, работающий в измерительных цепях, относится к средствам измерений со всеми вытекающими последствиями:

• измерительные трансформаторы тока подлежат регулярной процедуре поверки;
• измерительные трансформаторы, также как любое средство измерений имеют определённый класс точности.

Если быть более точным, класс точности присваивается не трансформатору тока, а отдельно взятой его вторичной обмотке. Дело в том что ТТ, особенно высоковольтный, представляет собой достаточно объёмную конструкцию, занимающую место в распределительном устройстве.

С другой стороны, вторичные токовые параметры нужны для измерений и работы различных защит, причём каждая защита подключена к отдельной обмотке. Поэтому обычно используются многообмоточные ТТ.

Каждая из вторичных обмоток имеет свой класс точности и предназначена для подключения определённых цепей. Например, согласно требованию ПУЭ, обмотки токовых трансформаторов, использующиеся в цепях коммерческого учёта должны иметь класс точности не хуже 0,5.

Счётчики технического учёта допускается подключать через трансформаторы тока с обмотками класса 1,0. Если для технического учёта используются встроенные ТТ, допускается использовать их обмотки, которые имеют класс точности хуже 1,0. Это распространяется на случаи, когда для достижения более высокого класса требуется установка дополнительных комплектов трансформаторов.

ТТ, использующиеся в цепях приборов релейной защиты и автоматики, называются защитными.

КОНСТРУКЦИИ И УСТРОЙСТВО ТРАНСФОРМАТОРОВ ТОКА

Конструктивную основу ТТ составляют магнитные сердечники, выполненные из тонколистовой электротехнической стали. Форма магнитного сердечника может быть прямоугольной либо тороидальной (имеющей форму бублика). В первом случае сердечник набирается из пластин, во втором – свивается из тонкой стальной ленты.

Вторичная обмотка наматывается на сердечник, первичная же может иметь различные конструкции:

• одновитковую;
• многовитковую.

Одновитковые конструкции подразделяются на стержневые и шинные устройства. В первом варианте внутри корпуса трансформатора через магнитопровод проходит стержень, на концах которого оборудованы линейные зажимы.

Во втором случае роль первички играет токоведущая шина распределительного устройства, то есть при монтаже он просто одевается на шину.

Исполнение может быть предназначено для наружной или внутренней установки. Кроме этого бывают встроенные варианты, располагающиеся внутри высоковольтных выключателей и вводах силовых трансформаторов. Классификация устройств по способу установки делит их на проходные и опорные.

Конструкции проходного типа используются в случаях, когда токопровод должен пройти через стену, потолок или перегородку распределительного устройства. То есть, проходные одновременно играют роль проходных изоляторов. Устройства опорного типа устанавливаются на несущие опорные конструкции распределительных устройств и сами служат опорой токоведущим шинопроводам.

ТТ выпускаются на все классы напряжений. Эти устройства предназначены для преобразования первичных токовых параметров различных уровней, но при этом токовый номинал вторичной обмотки составляет 1 ампер или 5 ампер. Наибольшее распространение получили устройства со вторичным токовым номиналом 5 ампер.

Большинство измерительных приборов предназначены для работы совместно с пятиамперными устройствами. Например, счётчики, подключаемые через трансформаторы тока, рассчитаны на номинал тока 5 ампер.

Коэффициенты трансформации принято указывать в виде дроби. В числителе ставится номинал в амперах для первичной цепи, в знаменателе – ток вторички. Например, 100/5, 500/5. Номинальное напряжение и коэффициент трансформации ТТ являются основными техническими параметрами этих устройств. Вторичные обмотки токовых трансформаторов должны быть заземлены на месте установки.

К особой категории относятся трансформаторы тока нулевой последовательности. Эти устройства представляют собой тороидальные сердечники с намотанной на них вторичной обмоткой. То есть, конструктивно они не отличаются от некоторых обычных типов . Разница заключается в том, что при установке через такой «бублик» пропускается не шина одной из фаз, а трёхжильный кабель целиком.

При работе электрооборудования распределительного устройства в нормальном режиме магнитные поля трёх фаз дают при сложении нулевой результат. Синфазные токи во всех фазах трёхфазной системы фиксируются трансформатором тока нулевой последовательности только при однофазных замыканиях на землю. Такие типы не используются для целей измерения, а только в цепях защит.

ИСПЫТАНИЯ ТРАНСФОРМАТОРНЫХ ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЕЙ ТОКА

Перед вводом в работу ТТ подвергается стандартной процедуре проверок и испытаний. Объём предпусковых испытаний включает следующие виды работ:

• проверка уровня изоляции;
• замеры сопротивления вторичных обмоток;
• проверка коэффициента трансформации;
• снятие вольт — амперной характеристики.

Проверка изоляции производится с применением мегаомметра на 2500 вольт. При этом ориентируются на нормы, указанные в заводской документации. Испытания изоляции повышенным напряжением производится в сборе после монтажа в распределительном устройстве.

Сопротивление вторичных обмоток измеряется высокоточными мостами постоянного тока. Полученные результаты сравнивают с данными заводских замеров, приведённых в паспорте устройства. Результат, приведённый к температуре 20^оС не должен отличаться от заводского более, чем на 2%.

Коэффициент трансформации трансформатора тока проверяется путём прогрузки первичным током. В ходе такой проверки все вторичные обмотки должны быть закорочены либо подключены к амперметрам. Коэффициент определяют как отношение первичного и вторичного токовых значений.

Вольт – амперная характеристика (ВАХ) позволяет выявить неисправности, например, межвитковое замыкание. В ходе данного испытания определяется намагничивающая характеристика. При этом снимаются значения напряжений обмотки при изменении токовых параметров.

Результаты предпусковых испытаний оформляются протоколами установленной формы. Выдаваться протоколы должны организацией, выполняющей пуско-наладочные работы. Организация должна обладать соответствующей лицензией.

© 2012-2021 г. Все права защищены.

Представленные на сайте материалы имеют информационный характер и не могут быть использованы в качестве руководящих и нормативных документов

Назначение, принцип действия трансформаторов тока и отличие от ТН

1. Главная
2. Электрические аппараты
3. Трансформаторы тока: назначение и принцип действия

В сегодняшнем материале, я решил начать рассматривать вопросы, касающиеся основ теории трансформаторов тока. Сами эти аппараты распространены повсеместно в электроустановках, и я думаю, всем будет интересно и полезно обновить в памяти принцип их работы.

Назначение трансформаторов тока: преобразование тока и разделение цепей

Начнем с ответа на вопрос – для чего нужен трансформатор тока? Здесь существует несколько основных вопросов, которые решает установка трансформаторов тока.

• Во-первых, это измерение больших токов, когда измерение непосредственно реальной величины первичного тока не представляется возможным. Измеряют преобразованную в меньшую сторону после трансформатора тока величину. Обычно это 1, 5 или 10 ампер.
• Во-вторых, это разделение первичных и вторичных цепей. Таким образом, происходит защита изоляции релейного оборудования, приборов учета электроэнергии, измерительных приборов.

Из чего состоит ТТ, принцип его работы

Трансформатор тока имеет замкнутый сердечник (магнитопровод), который собирают из листов электротехнической стали. На сердечнике расположено две обмотки: первичная и вторичная.

Первичная обмотка включается последовательно (в рассечку) цепи, по которой течет измеряемый (первичный) ток. К вторичной обмотке присоединяются последовательно соединенные реле, приборы, которые образуют вторичную нагрузку трансформатора тока. Такое описание состава трансформатора тока достаточно для описания принципа его работы, более подробное описание реального состава трансформатора тока приведено в другой статье.

Для рассмотрения принципа действия трансформатора тока рассмотрим схему, расположенную на рисунке.

В первичной обмотке протекает ток I₁, создавая магнитный поток Ф₁. Переменный магнитный поток Ф₁ пересекает обе обмотки W₁ и W₂. При пересечении вторичной обмотки поток Ф₁ индуцирует электродвижущую силу Е₂, которая создает вторичный ток I₂. Ток I₂, согласно закону Ленца имеет направление противоположное направлению I₁. Вторичный ток создает магнитный поток Ф₂, который направлен встречно Ф₁. В результате сложения магнитных потоков Ф₁ и Ф₂ образуется результирующий магнитный поток (на рисунке он обозначен Ф_нам). Этот поток составляет несколько процентов от потока Ф₁. Именно поток Ф_нам и является тем звеном, что производит передачу и трансформацию тока. Его называют потоком намагничивания.

Коэффициент трансформации идеального ТТ

В первичной обмотке w₁ создается магнитодвижущая сила F₁=w₁*I₁, а во вторичной — F₂=w₂*I₂. Если принять, что в трансформаторе тока отсутствуют потери, то магнитодвижущие силы равно по величине, но противоположны по знаку. F₁=-F₂. В итоге получаем, что I₁/I₂=w₂/w₁=n. Это отношение называется коэффициентом трансформации трансформатора тока.

Коэффициент трансформации реального ТТ

В реальном трансформаторе тока существуют потери энергии. Эти потери идут на:

• создание магнитного потока в магнитопроводе
• нагрев и перемагничивание магнитопровода
• нагрев проводов вторичной обмотки и цепи

К магнитодвижущим силам из прошлого пункта прибавится мдс намагничивания Fнам=Iнам*w1. В выражении ниже токи и мдс это вектора. F₁=F₂+F_нам или I₁*w₁=I₂*w₂+I_нам*w₁ или I₁=I₂*(w₂/w₁)+I_нам

В нормальном режиме, когда первичный ток не превышает номинальный ток трансформатора тока, величина тока Iнам не превышает 1-3 процента от первичного тока, и этой величиной можно пренебречь. При ненормальных режимах происходит так называемый бросок тока намагничивания, об этом более подробно можно почитать здесь. Из формулы следует, что первичный ток разделяется на две цепи – цепь намагничивания и цепь нагрузки. Более подробно о схеме замещения ТТ и о векторной диаграмме ТТ.

Режимы работы трансформаторов тока

У ТТ существуют два основных режима работы – установившийся и переходный.

В установившемся режиме работы токи в первичной и вторичной обмотке не содержат свободных апериодических и периодических составляющих. В переходном режиме по первичной и вторичной обмотке проходят свободные затухающие составляющие токов.

Если ТТ выбран правильно, то в обоих режимах работы погрешности не должны превышать допустимых в этих режимах, а токи в обмотках не должны превышать допустимые по термической и динамической стойкости.

ТТ для измерений предусмотрены для работы в установившемся режиме, при условии не превышения допустимых погрешностей. Работа ТТ для защиты начинается с момента возникновения тока перегрузки или тока КЗ, в этих режимах должны обеспечиваться требования определенных типов защит.

Чем отличается трансформатор тока от трансформатора напряжения и силового трансформатора

Существуют отличия в работе ТТ и ТН.

• Первичный ток ТТ не зависит от вторичной нагрузки, что свойственно ТН. Это определяется тем фактом, что сопротивление вторичной обмотки ТТ на порядок меньше сопротивления первичной цепи и вообще, чем оно ближе к нулю, тем точнее аппарат. В трансформаторах напряжения и силовых трансформаторах же первичный ток зависит от величины тока вторичной нагрузки.
• ТТ всегда работает с замкнутой вторичной обмоткой и величина его вторичного сопротивления нагрузки в процессе работы не изменяется.
• Не допускается работа ТТ с разомкнутой вторичной обмоткой, для ТН и силовых при размыкании вторичной обмотки происходит переход в режим работы холостого хода.

Типы трансформаторов тока, характеристики, стандарты и соответствие

Основное внимание в этом исследовании уделяется пониманию роли, которую играет важнейший компонент в экосистеме электроснабжения — трансформаторы тока (ТТ) . Подробно обсуждаются принципы работы КТ, различные типы КТ, их различные применения и другие важные аспекты.

Введение в трансформаторы

Рис. Введение в трансформаторы тока

Трансформатор — это в основном пассивное электрическое устройство, которое работает по принципу закона электромагнитной индукции Фарадея, преобразуя электрическую энергию из одного значения в другое.Трансформаторы способны увеличивать или уменьшать уровни напряжения и тока источника питания без изменения частоты источника питания или количества передаваемой электроэнергии.

Трансформатор в основном состоит из двух намотанных электрических катушек с проволокой — первичной и вторичной. Первичный блок подключен к источнику питания, а вторичный — к концу подачи питания. Эти две катушки не находятся в электрическом контакте друг с другом, а вместо этого намотаны вместе вокруг общей замкнутой магнитной железной цепи, называемой сердечником.Этот сердечник из мягкого железа не является твердым, а состоит из отдельных пластин, соединенных вместе, чтобы помочь уменьшить потери сердечника. Когда переменный ток проходит через первичную катушку, в сердечнике индуцируется магнитное поле, которое передает пропорциональное напряжение (или ток) во вторичную катушку.

Трансформаторы

можно в целом разделить на силовые трансформаторы и измерительные трансформаторы в зависимости от их применения. В то время как силовые трансформаторы используются для передачи энергии, измерительные трансформаторы находят основное применение для измерения тока и напряжения .

Измерительные трансформаторы используются в системах питания переменного тока для измерения электрических величин, т. Е. Напряжения, тока, мощности, энергии, коэффициента мощности, частоты. Измерительные трансформаторы также используются с реле защиты для защиты энергосистемы. Измерительные трансформаторы бывают двух типов — трансформаторы тока и трансформаторы напряжения (или напряжения).

Что такое трансформатор тока?

Трансформатор тока (C.T.) — это тип измерительного трансформатора, который преобразует первичные токи в пропорциональные вторичные токи, соответствующие подключенным измерительным приборам. Технически они могут уменьшать или увеличивать переменный ток (AC). Однако на практике функция уменьшения широко применяется в измерительных приборах, таких как амперметры. Трансформаторы тока — это последовательно соединенные электромагнитные устройства, состоящие из железного сердечника, электрических пластин и медных катушек.

Рис: символ трансформатора тока

Что такое трансформатор потенциала (или напряжения)?

Трансформатор потенциала или напряжения (P.T.) — это тип измерительного трансформатора, который измеряет высокое напряжение на первичной обмотке путем понижения до измеримого значения. Технически они могут уменьшать или увеличивать первичное напряжение на вторичной стороне. Однако практическое применение трансформатора напряжения заключается в понижении напряжения до безопасного предельного значения, чтобы его можно было легко измерить с помощью обычного прибора низкого напряжения, такого как вольтметр, ваттметр или ваттметр.Они представляют собой приборные трансформаторы с параллельным подключением.

Рис. Символ трансформатора напряжения

Как работают трансформаторы тока?

Основной принцип трансформатора тока такой же, как описано выше. Когда через первичную обмотку протекает переменный ток, создается переменный магнитный поток, который затем индуцирует пропорциональный переменный ток во вторичной обмотке.

Рис. Принцип работы трансформаторов тока

Однако трансформаторы тока имеют важное рабочее отличие от других типов.ТТ обычно состоит из одного или нескольких витков в качестве первичной обмотки. Это может быть просто стержень или провод, пропущенный через отверстие (как на картинке выше). Или это может быть усиленный провод вокруг сердечника. Напротив, вторичная обмотка будет иметь большое количество витков, намотанных на многослойный сердечник из магнитного материала с низкими потерями.

Первичный ток контролируется независимой внешней нагрузкой, а вторичный ток имеет номиналы 1 А или 5 А, которые подходят для измерительных приборов.Важно, чтобы установка ТТ для измерения тока не влияла на работу первичной цепи.

Трансформаторы тока

— это в основном понижающие трансформаторы, которые принимают на входе низкое напряжение (что означает низкое напряжение) и, следовательно, высокий ток. Таким образом, их также называют Трансформаторы тока низкого напряжения (LTCT) .

Рис: работа трансформатора тока и принципиальная схема

Важные характеристики трансформаторов тока

Коэффициент тока — Также известный как коэффициент витков (в общих чертах) — это отношение первичного тока к вторичному току.Это значение, очевидно, равно отношению количества витков первичной и вторичной катушек. Коэффициент тока трансформатора тока обычно высокий. Номинальные значения вторичного тока обычно составляют 5А, 1А и 0,1А. Соответствующие номинальные токи первичной обмотки варьируются от 10 А до 3000 А или более.

Рисунок: Коэффициент тока в трансформаторах тока Рисунок: Коэффициент тока в трансформаторах тока

Например, коэффициент передачи I p / 5A Трансформатор тока подает вторичный ток ( I с) 0-5A, который составляет пропорционально току, измеренному на первичной обмотке ( I p ).В случае ТТ 100/5 первичный ток в 20 раз больше, чем вторичный ток, поэтому, когда по первичному проводнику протекает 100 ампер, это приведет к току 5 ампер во вторичной обмотке.

Однако важно отметить, что номиналы трансформаторов тока 100/5 и 20/1 не совпадают, даже если их коэффициенты тока равны. Эти номинальные значения фактически представляют собой абсолютные значения «номинального входного / выходного тока».

Полярность — Полярность ТТ определяется направлением обмотки катушки вокруг сердечника ТТ (по часовой стрелке или против часовой стрелки) и способом вывода проводов, если они есть, из корпуса трансформатора.Все трансформаторы тока имеют вычитающую полярность. Соблюдение правильной полярности важно при установке и подключении трансформаторов тока к реле измерения мощности и защитных реле.

Класс точности — Класс точности описывает рабочие характеристики трансформатора тока и максимальную нагрузку на его вторичную цепь. В зависимости от класса точности трансформаторы тока подразделяются на точность измерения или точность реле (защитные трансформаторы тока).CT может иметь рейтинги для обеих групп.

Точность измерения CT может обеспечить высокоточное измерение тока в коротких диапазонах тока. В то время как ТТ точности реле предназначен для больших диапазонов тока, даже если точность меньше.

Класс точности ТТ указан на его этикетке или паспортной табличке. Он состоит из трех частей: номинального коэффициента точности, рейтинга класса и максимальной нагрузки.

Как правильно выбрать трансформатор тока?

Следующие параметры, которые необходимо оценить перед выбором подходящего трансформатора тока для приложения:

• Напряжение цепи
• Номинальный первичный ток
• Номинальная нагрузка на вторичной стороне
• Номинальный вторичный ток
• Рейтинг класса точности

При выборе необходимо также учитывать профиль проводника и максимальную интенсивность первичной цепи.

Применение трансформатора тока

Две основные области применения трансформаторов тока — это измерение тока и защита . Они также используются для изоляции между силовыми цепями высокого напряжения и измерительными приборами. Это обеспечивает безопасность не только оператора, но и используемого конечного устройства. Рекомендуется применять трансформаторы тока на токи 40А и выше.

ТТ в измерении — Измерительный трансформатор тока предназначен для непрерывного измерения тока.Они работают с высокой точностью, но в пределах номинального диапазона тока. Трансформаторы тока имеют первичную обмотку, на которую подается измеряемый ток. Измерительные приборы подключены к вторичной обмотке. Это позволяет использовать их в сочетании с измерительным оборудованием и продуктами для мониторинга мощности — от простых счетчиков электроэнергии до счетчиков качества электроэнергии , таких как:

• Амперметры
• Киловатт-метров
• Единицы измерения
• Реле управления

Пределы погрешности по току и сдвига фаз определяются классом точности.Классы точности: 0,1, 0,2, 0,5 и 1. Если входной ток превышает номинальный, измерительный трансформатор тока насыщается, тем самым ограничивая уровень тока в измерительном приборе. Материалы сердцевины для этого типа CT обычно имеют низкий уровень насыщения, например нанокристаллический.

Рис. Трансформаторы тока для измерительных приложений

Трансформаторы тока в системе защиты электропитания — A Защитный трансформатор тока используется для уменьшения токов в энергосистемах, тем самым защищая их от неисправностей.Эти трансформаторы тока измеряют фактический ток на первичной стороне и создают пропорциональные токи во вторичных обмотках, которые полностью изолированы от первичной цепи. Этот дублированный ток затем используется как вход для защитного реле, которое автоматически изолирует часть силовой цепи в случае неисправности. Поскольку изолирована только неисправная часть, остальная часть установки может продолжать нормально функционировать.

Рис. Защитные трансформаторы тока для приложений защиты мощности

Некоторые из важных сценариев применения, в которых устанавливаются ТТ:

• Для управления высоковольтными электрическими подстанциями и электросетью
• Для активации защитного реле в случае тока короткого замыкания и изоляции части или всей системы от основного источника питания
• Коммерческий учет
• Защита от замыканий на землю / Дифференциальная защита / Система защиты шин
• Двигатель — генераторные установки
Панель управления
• (панели VCB, AMF, APFC, MCC, PCC и реле) и приводы
• Стандартный КТ для лабораторных целей
• Тип проходного изолятора, масляный трансформатор трансформатора тока в силовом трансформаторе
• Измерение тока, запись, мониторинг и управление

Типы трансформаторов тока

Рис. Типы трансформаторов тока LT

Первичная обмотка — В этом типе первичная обмотка физически соединена последовательно с проводником, измеряющим ток.Первичная обмотка имеет один виток и расположена внутри трансформатора. Трансформатор тока с проволочной обмоткой можно использовать для измерения токов в диапазоне от 1 А до 100 А.

Шина — В этом типе шина главной цепи сама действует как первичная обмотка с одним витком. Таким образом, трансформатор линейного типа имеет только вторичные обмотки. Сам корпус трансформатора тока обеспечивает изоляцию между первичной цепью и землей. Благодаря использованию масляной изоляции и фарфоровых вводов такие трансформаторы могут применяться при самых высоких напряжениях передачи.

Кольцевой тип — В этом типе трансформатор тока устанавливается над шиной или изолированным кабелем, а вторичная обмотка имеет только низкий уровень изоляции. Для получения нестандартных соотношений или для других специальных целей через кольцо можно пропустить более одного витка первичного кабеля. Сердечник обычно изготовлен из слоистой кремнистой стали, а обмотки — из меди.

Суммирование — Суммирующие трансформаторы используются для сравнения релейных величин, полученных из тока в трех фазах первичной цепи.Это делается путем преобразования трехфазных количеств в однофазные. Линейные трансформаторы тока подключены к первичной обмотке вспомогательного трансформатора тока. Эти трансформаторы используются для обеспечения правильного функционирования релейных цепей.

Стандарты и соответствие

• IS 61227, 2016
• МЭК 61869, С-57
• IS 2705 (Часть 1): 1992 для общих требований
• IS 2705 (Часть 2): 1992 для измерительных трансформаторов тока
• IS 2705 (Часть 3): 1992 для защитных трансформаторов тока
• IS 2705 (Часть 4): 1992 для защитных трансформаторов тока специального назначения

Трансформаторы тока от КСИ

KS Instruments является ведущим игроком в разработке и производстве высокоточных трансформаторов тока LT для измерительных и защитных приложений. Продукты KSI CT выпускаются в корпусах с ленточной намоткой, литьем из пластмассы и корпусом из АБС-пластика. KSI предлагает широкий ассортимент каталожной продукции для любых нужд. Эти продукты были проверены нашими клиентами на высокую эффективность, надежность и длительный срок службы.

Измерительный трансформатор тока может снизить высокий ток в панелях управления и панельных платах с заранее заданным соотношением, например 100: 1. Предлагаемые кольцевым типом, также называемым оконным типом, позволяют пропускать шины или кабели через трансформатор тока и выступать в качестве первичной обмотки трансформатора тока.Безопасный трансформатор тока с низкой нагрузкой в ​​ВА и защелкивающийся трансформатор делает его очень удобным в использовании при модернизации без отсоединения кабеля. Это позволяет сэкономить время простоя и потерю доходов, которые могут возникнуть из-за остановки завода во время установки трансформатора тока .

Защитные трансформаторы тока используются для активации защитного реле в случае тока короткого замыкания и изоляции части или всей системы от основного источника питания.

KS Instruments имеет группу экспертов по проектированию, которая может спроектировать и изготовить индивидуальные компоненты для конкретных приложений трансформаторов тока .

Характеристики

• Разработан в соответствии с IS-16227, C-57 или требованиями заказчика
• 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
• Монтажная схема предлагается по запросу
• Конструктивный стиль — Лента из стекловолокна, покрытая лаком, Лента с изоляцией из ПВХ, Литая смола, АБС-пластик или стекловолокно, формованный

Сертификаты и разрешения

Описание теста	Протестировано на	Стандартный
1.Обычный тест 2. Кратковременный токовый тест 3. Испытание динамическим током 4. Тест на повышение температуры	Central Power Research Institute Bengaluru	ИС-16227 Часть-1,2 МЭК 61869 ИС-2705

Ассортимент продукции KSI

ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ ТОКА ПЕРВИЧНОГО ИЗМЕРЕНИЯ НА ПАНЕЛИ
Первичный ток	Вторичный ток	Класс точности	Выход (нагрузка)
от 1A до 200A	1A, 5A Или по требованию заказчика	CL-5, CL-3, CL-1, CL-0.5, CL-0,2, CL-0,1, CL-0,5S, CL-0,2S	от 1 ВА до 30 ВА

ТРАНСФОРМАТОРЫ ТОКА ПЕРВИЧНОЙ ЗАЩИТЫ НА РАНЕ
Первичный ток	Вторичный ток	Класс точности	Фактор предела точности (ALF)	Выход (нагрузка)
от 1A до 200A	1A, 5A Или по требованию заказчика	Стандарт — 5P, 10P, 15P Special — PS и XPS	5, 10, 15, 20 и 30	от 1 ВА до 30 ВА

Рис: Трансформаторы тока с обмоткой

ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ ТОКА КОЛЬЦЕВОГО ТИПА
Первичный ток	Вторичный ток	Класс точности	Выход (нагрузка)	Мин. ID
от 50A до 5000A	1A, 5A Или по требованию заказчика	CL-5, CL-3, CL-1, CL-0.5, CL-0,2, CL-0,1, CL-0,5S, CL-0,2S	от 1 ВА до 30 ВА	30 мм

КОЛЬЦЕВОЙ ТИП ЗАЩИТНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ ТОКА
Первичный ток	Вторичный ток	Класс точности	Фактор предела точности (ALF)	Выход (нагрузка)	Мин. ID
от 50A до 5000A	1A, 5A Или по требованию заказчика	Стандарт — 5П, 10П, 15П, Special — PS и XPS	5, 10, 15, 20 и 30	от 1 ВА до 30 ВА	30 мм

Рис. Трансформаторы тока кольцевого типа

СУММИРУЕМЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ ТОКА
Первичный ток	Вторичный ток	Класс точности	Выход (нагрузка)
1А, 5А Или по требованию заказчика	1A, 5A Или по требованию заказчика	Для серии измерений: CL-1, CL-0.5, КЛ-0,2 Для защитных серий: 5П, 10П, 15П	от 1 ВА до 30 ВА

Рис: ИЗМЕРИТЕЛЬНЫЕ И ЗАЩИТНЫЕ ТРАНСФОРМАТОРЫ ТОКА КОЛЬЦЕВОГО ТИПА Рис. Список специальных серий LTCT Рис. Каталог продуктов KSI Карта сайта

Несмотря на широкий ассортимент продуктов Каталога KSI , в некоторых случаях для вашего приложения может потребоваться индивидуальное решение. При поддержке сильной команды разработчиков и собственного испытательного центра KSI может с легкостью предложить индивидуальные решения для трансформаторов тока низкого напряжения для решения ваших задач проектирования.
Не стесняйтесь сообщить нам свои индивидуальные требования, чтобы мы могли предложить свое решение!

Автор: Анурадха 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

Типы трансформаторов тока и их конструкция

Общая мощность трансформатора одинакова на первичной и вторичной сторонах.Единственный способ понизить ток — это увеличить напряжение. Таким образом, трансформатор тока — это модифицированный повышающий трансформатор напряжения.

Эксплуатация

Трансформаторы тока

уникальны тем, что обычно имеют только одну обмотку (см. Рисунок 1). Первичная обмотка подключена к линейной нагрузке последовательно. Когда первичная обмотка имеет высокий номинальный ток, первичная обмотка может быть прямым проводником, проходящим через центр магнитной цепи. Этот прямой проводник указывает на обмотку с одним витком.

Рис. 1. Трансформатор тока обычно имеет один проход проводника в качестве первичной обмотки и множество витков провода для вторичной обмотки.

Когда первичная обмотка имеет малый ток, первичная обмотка может состоять из нескольких витков, намотанных вокруг сердечника. Это обеспечивает необходимый поток для слаботочных приложений или для компенсации падения напряжения в линии до измерителя мощности.

Вторичная обмотка состоит из множества витков провода, намотанного вокруг сердечника.Количество витков определяется желаемым соотношением витков трансформатора тока. Первичный ток трансформатора тока не контролируется вторичной обмоткой, как это было бы в двухобмоточном трансформаторе напряжения. Вторичная обмотка трансформатора тока не может влиять на ток в первичной обмотке, поскольку нагрузка на фидере определяет первичный ток.

Когда первичная цепь находится под напряжением, вторичная обмотка трансформатора тока никогда не должна оставаться разомкнутой. Когда схема находится в рабочем состоянии, нагрузка на вторичной обмотке поддерживает низкие токи намагничивания и, следовательно, низкие межвитковые потенциалы.Когда вторичная обмотка становится разомкнутой, намагничивающие токи возрастают, и трансформатор тока действует как повышающий трансформатор напряжения. Напряжение может возрасти до разрушительного уровня и вызвать короткое замыкание между витками в результате ухудшения изоляции. Следовательно, трансформатор тока всегда должен иметь короткое замыкание вторичной обмотки, когда он не подключен к внешней нагрузке (см. Рисунок 2).

Рис. 2. Вторичная обмотка трансформатора тока никогда не должна оставаться открытой.

Строительство

Все трансформаторы имеют потери при передаче мощности из-за сопротивления, тока намагничивания, гистерезиса и других факторов. Эти факторы должны быть компенсированы при проектировании трансформатора, чтобы обеспечить точное измерение.

Трансформатор тока изготовлен из стали с высокой магнитной проницаемостью при той плотности потока, при которой работает трансформатор. Плотность магнитного потока поддерживается на низком уровне, поэтому ток намагничивания остается низким.Круглая катушка из высококремнистой стали обеспечивает магнитную цепь с низким сопротивлением, необходимую для обеспечения необходимой напряженности поля для вторичной обмотки. Обычно используются три типа трансформаторов тока: оконные, стержневые и намотанные.

Оконные трансформаторы тока

Оконный трансформатор тока — это трансформатор, который состоит из вторичной обмотки, намотанной вокруг сердечника, и первичной обмотки, проходящей через отверстие в сердечнике. После того, как вторичная обмотка намотана на сердечник, сборка помещается в форму, и вокруг трансформатора вводится изоляционный материал.Отводы выведены из обмотки (см. Рисунок 3). Линия электропередачи проходит через окно и действует как первичная. Эта завершенная сборка называется оконным трансформатором тока.

Рис. 3. Оконный трансформатор тока имеет открытую область в центре для линии электропередачи, через которую проходит первичная обмотка.

Бар Трансформаторы тока

Полосовой трансформатор тока — это особый тип оконного трансформатора тока, в котором сплошная полоса постоянно размещается через окно.Трансформатор тока стержня может выдерживать нагрузки сильной перегрузки по току. Чтобы избежать магнитных напряжений, которые могут разрушить шину и повредить трансформатор, необходимо позаботиться о правильной установке этих трансформаторов по отношению к соседним проводникам. Этот тип трансформатора обычно используется в установках с напряжением 25 кВ или менее (см. Рисунок 4).

Рис. 4. Штыревой трансформатор тока имеет шину, постоянно размещенную в окне. Первичные соединения выполнены на стержне

Трансформаторы тока с обмоткой

Трансформатор тока с обмоткой — это трансформатор с отдельными первичной и вторичной обмотками, намотанными вокруг многослойного сердечника.Трансформатор тока с намоткой сконструирован так, что первичная обмотка состоит из одного или нескольких витков провода большого сечения, соединенных последовательно с измеряемой схемой. Этот тип трансформатора тока расположен на стороне высокого напряжения подстанции и содержит первичный проводник, по которому проходит ток, и трансформатор тока намотки для выходного тока (см. Рисунок 5).

Рис. 5. Трансформатор тока с обмоткой имеет несколько витков провода для первичной обмотки

Текущий рейтинг

Номинальный ток первичной обмотки трансформатора тока определяется максимальным значением измеряемого тока нагрузки.Например, если номинальный ток составляет 400 А с номиналом вторичной обмотки 5 А, соотношение между первичной и вторичной обмоткой составляет 400: 5 или 80: 1. Это означает, что вторичная обмотка имеет в 80 раз больше витков, чем первичная, и трансформатор тока можно использовать для измерения линейной нагрузки 400 А. Первичная обмотка должна быть рассчитана на 400 А.

Примечание

Производители часто прилагают к своей продукции руководства и схемы поиска и устранения неисправностей, чтобы помочь определить причину проблемы.С этими руководствами следует обращаться при возникновении проблемы, потому что они предоставляют подробную информацию по устранению конкретной проблемы и поиску постоянного решения. Эти схемы и руководства часто можно найти в Интернете.

Выход вторичного тока пропорционален первичному току. Выход используется для измерения первичного тока и питания приборов, используемых для измерения. Вторичная обмотка трансформатора тока всегда рассчитана на 5 А, независимо от номинального тока первичной обмотки.Это позволяет производить стандартизированные токовые устройства номиналом 5 А. Паспортная табличка обычно имеет рейтинг 400: 5, чтобы показать, что вторичная обмотка рассчитана на ток 5А.

Приложения

Трансформаторы тока

используются во многих отраслях промышленности, как для измерения, так и для обратной связи. Все нагрузки, которые могут быть подключены к вторичной обмотке, рассчитаны на максимальный ток 5А. Обычно трансформаторы тока применяются для измерения мощности, контроля тока двигателя и контроля частотно-регулируемого привода.

Измерение мощности

Трансформаторы тока используются с трансформаторами напряжения для измерения мощности от коммунального предприятия к потребителю. Мощность или мощность определяется умножением напряжения на ток. Трансформатор напряжения позволяет измерить напряжение. Трансформатор тока позволяет измерять ток (см. Рисунок 6). Ваттметр включен последовательно с амперметром и должен работать при 5А или меньше.

Рисунок 6.Трансформаторы тока используются с трансформаторами напряжения для измерения мощности, передаваемой от коммунального предприятия к потребителю.

Контроль тока двигателя

В пускателях больших двигателей

есть трансформаторы тока на линиях к пускателю для контроля токов двигателя (см. Рисунок 7). Выходы трансформаторов тока подключены к реле перегрузки. Максимальный ток на вторичной обмотке трансформатора тока составляет 5А. Нагреватель перегрузки включен последовательно с трансформатором тока и должен работать при 5А или меньше.

Рис. 7. Трансформаторы тока используются для питания реле перегрузки в пускателях двигателя.

Двигатель мощностью 200 л.с. потребляет примерно 280 А при полной нагрузке 480 В. Трансформаторы тока с номиналом 300: 5 (60: 1) могут использоваться для контроля тока. Нагреватели перегрузки на ток 280A недоступны. Реле перегрузки можно использовать для контроля выхода трансформатора тока. Поскольку коэффициент трансформации трансформатора тока составляет 60: 1, нагреватели могут быть уменьшены на такое же соотношение.Ток нагрузки 280 А, деленный на 60, составляет 4,67 А. Следовательно, можно использовать нагреватели с номиналом 4,67 А.

Мониторинг частотно-регулируемого привода

В преобразователях

с регулируемой скоростью используются трансформаторы тока для контроля входящего тока. Это часть схемы мгновенного электронного отключения (IET), которая отключает привод, если ток внезапно превышает номинальный ток привода.

Примечание

Для трансформаторов тока класс точности определяется при полной номинальной нагрузке.Полная нагрузка включает импеданс самой вторичной обмотки, импеданс проводов от трансформатора к нагрузке и саму нагрузку. При более низких нагрузках точность может составлять только половину заявленной точности.

Типы трансформаторов тока

и их применение: Talema Group

В нашей предыдущей статье мы рассмотрели основные принципы конструкции и работы трансформаторов тока (ТТ). Теперь мы обсудим несколько распространенных типов ТТ и их применения.

Стандартный измерительный CT

Стандартные измерительные трансформаторы тока используются вместе с амперметрами для измерения больших токов, которые понижаются до стандартного выходного коэффициента 5 А или 1 А.Номинальная мощность трансформатора тока в ВА соответствует номинальной мощности измерительного прибора или амперметра в ВА.

A 200/5 A Трансформатор тока серии FSD используется вместе с подвижным железным амперметром со шкалой от нуля до 200 A. Амперметр откалиброван так, что полное отклонение (FSD) происходит, когда на выходе трансформатора тока 5 А.

Нагрузка R амперметра должна быть по возможности низкой, чтобы обеспечить возможность замыкания, близкого к короткому, чтобы гарантировать отсутствие препятствий для вторичного тока.Нагрузка R, используемая вместе с вольтметром, также должна быть как можно более низкой, чтобы поддерживать низкое вторичное напряжение ТТ для повышения точности.

ТТ с нагрузкой на амперметр ТТ, подключенный к нагрузке R измеряется вольтметром

Типичные номинальные значения стандартных измерительных трансформаторов тока в ВА составляют 2,5, 5 и 10 ВА. Для измерительных трансформаторов тока важно обеспечить насыщение на уровне, обеспечивающем безопасность измерительного прибора при токе выше номинального или в условиях неисправности.

Если амперметр отключен от цепи, вторичная обмотка фактически разомкнута, и трансформатор действует как повышающий трансформатор. Частично это связано с очень большим увеличением намагничивающего потока в сердечнике трансформатора тока, поскольку во вторичной обмотке отсутствует противодействующий ток, предотвращающий это.

Это может привести к тому, что во вторичной обмотке будет индуцировано очень высокое напряжение, равное отношению V _p × (N _s / N _p ), возникающему во вторичной обмотке.

По этой причине трансформатор тока нельзя оставлять разомкнутым. Если необходимо снять амперметр (или нагрузку), сначала следует замкнуть клеммы вторичной обмотки, чтобы исключить риск поражения электрическим током.

Передаточное число

Коэффициент трансформации трансформатора тока можно изменить, используя несколько витков. В приведенном ниже примере показано, как ТТ 300/5 А можно использовать как ТТ 100/5 А, используя три первичных контура для уменьшения отношения витков с 60: 1 до 20: 1.Это позволяет использовать трансформатор тока с более высоким номиналом для измерения более низких токов.

Пределы погрешности отношения для измерительных трансформаторов тока классов 3 и 5 показаны ниже.

Ошибка соотношения составляет 3% и 5% соответственно, без требования ± фазовый сдвиг.

Применения для измерительных трансформаторов тока классов 3 и 5 включают:

• Защита от перегрузки
• Мониторинг тока Трехфазные генераторы
• Устройства управления
• Панели управления
• Управление и контроль распределительного устройства
• Распределение

Хотя желательно иметь нулевой сдвиг фаз между первичным и вторичным током, для измерения 5 А ТТ это не так важно, поскольку амперметры показывают только величину тока.

Дозатор CT

Измерительный трансформатор тока предназначен для непрерывного измерения тока и точной работы в пределах номинального диапазона тока. Пределы погрешности по току и сдвига фаз определяются классом точности. Классы точности: 0,1, 0,2, 0,5 и 1.

В ваттметрах, счетчиках энергии и измерителях коэффициента мощности сдвиг фазы вызывает ошибки. Однако внедрение электронных счетчиков мощности и энергии позволило откалибровать погрешность фазы тока.

Когда ток превышает номинальное значение, измерительный трансформатор тока насыщается, тем самым ограничивая уровень тока в приборе. Материалы сердечника для этого типа CT обычно имеют низкий уровень насыщения, например нанокристаллический.

Nuvotem серии AP и AQ — это прецизионные трансформаторы тока с типичной точностью 0,1–0,2%, что делает их пригодными для приложений, требующих высокой точности и минимального сдвига фаз.

Защита CT

Защитный трансформатор тока разработан для работы в диапазоне сверхтоков.Это позволяет защитным реле точно измерять токи короткого замыкания даже в условиях очень высокого тока. Вторичный ток используется для срабатывания защитного реле, которое может изолировать часть силовой цепи, в которой возникла неисправность.

Материал сердечника для этого типа ТТ имеет высокий уровень насыщения и обычно изготавливается из кремнистой стали.

Напряжение в точке колена

За пределами точки K нам нужно увеличить ток в большей степени, чтобы иметь некоторое увеличение напряжения.Это потому, что кривая за точкой K становится нелинейной. Напряжение в точке K (V _k ) называется напряжением точки перегиба .

Напряжение точки перегиба трансформатора тока определяется как напряжение, при котором увеличение напряжения вторичной обмотки ТТ на 10% приводит к увеличению вторичного тока на 50%. Это также означает, что увеличение тока на 50% приведет к увеличению напряжения всего на 10%.

Напряжение в точке перегиба важно для трансформаторов тока класса защиты, т.е.е. где ТТ используется в целях защиты.

Нагрузка на защитные ТТ довольно высока по сравнению с ТТ измерительного класса, что означает, что падение напряжения на нагрузке будет большим. Следовательно, напряжение точки перегиба ТТ с классом защиты должно быть больше, чем падение напряжения на нагрузке, чтобы сердечник ТТ оставался в его линейной зоне.

Защитные трансформаторы тока обычно определяются в терминах совокупной погрешности при предельном коэффициенте точности, то есть насколько точным будет оставаться трансформатор тока, когда протекающий первичный ток во много раз превышает нормальный при возникновении неисправности.

Стандартные классы защиты трансформаторов тока — 5P 10 и 10P 10, где P — обозначение защиты. Число перед P указывает на общий процент ошибок. Число после буквы указывает коэффициент первичного тока, до которого будет достигнута совокупная погрешность, т. Е. В 10 раз больше номинального первичного тока в 5P 10 и 10P 10.

Защитные устройства обычно определяют классификацию ТТ защиты, предназначенного для работы с данным защитным устройством.

Talema производит широкий спектр стандартных и специально разработанных тороидальных трансформаторов тока 50/60 Гц. Каждая серия разработана с особыми характеристиками в компактных корпусах для большинства приложений. Доступны варианты как с монтажом на печатной плате, так и с подвесным выводом, а также возможность использования IDC или двусторонних разъемов.

• Хью Бойл — старший инженер-конструктор Nuvotem Talema, работает в компании с 1986 года.До прихода в Nuvotem Хью работал инженером в компаниях British Telecom и Telecom Eireann, а также изучал телекоммуникационную инженерию City and Guilds в инженерном колледже Стоу в Глазго, Шотландия.

  alle Beiträge ansehen

Трансформатор тока (ТТ) — типы, установка, характеристики и применение

Трансформаторы тока (ТТ) — конструкция, типы, установка, характеристики и применение

Что такое трансформатор тока (ТТ)?

Трансформаторы тока ( CT ) используются в установках высокого напряжения ( HV ) и среднего напряжения ( MV ) ^[1] для отображения электрического тока к реле и блокам защиты и измерительному оборудованию, и они предназначены для обеспечения тока во вторичной обмотке, пропорционального току, протекающему в первичной обмотке.

CT подключаются последовательно, а устройства защиты и измерительное оборудование подключаются к вторичной обмотке CT в последовательном соединении , как показано на рисунке 1.

Рисунок 1 — Схема подключения трансформатора тока

Установка и процедура установки трансформатора тока

Высоковольтный трансформатор напряжения обычно устанавливается на открытом воздухе на подстанциях AIS ( подстанция с воздушной изоляцией ) — Рисунок 2 — или внутри помещения на подстанциях GIS ( с газовой изоляцией Подстанция ) — Рисунок 3. MV CT обычно устанавливаются в помещении, в распределительных устройствах MV — Рисунок 4.

Рисунок 2 — Трансформатор тока на подстанции AIS

Рисунок 3 — Трансформатор тока на подстанции GIS

Рисунок 4 — Трансформатор тока в распределительном устройстве среднего напряжения

Вторичная цепь CT должна быть заземлена, а заземлена только в одной точке . Если вторичная обмотка CT оставить ненагруженной , существует опасность взрыва .

Следует соблюдать особые меры предосторожности при подключении CT первичного (точки подключения обычно обозначаются P1 и P2 ) и вторичного y (точки подключения обычно обозначаются S1 и S2 ) для обеспечения правильного протекания электрического тока и правильного функционирования устройств, как показано на рисунке 5.

Рисунок 5 — Подключение трансформатора тока

При этом подключении направления первичного и вторичного токов следующие:

• P1 è P2
• S1 è S2 905 9018 905 905 905 905 905 906 905 905 )

При тестировании CT с использованием 90 538 Тестовое оборудование Omicron можно проверить, правильно ли подключен CT :

• Если подключение правильное, тестовое оборудование покажет угол 0 ° .
• Если подключение неправильное, тестовое оборудование покажет угол 180 ° .

Вы также можете прочитать: Фазирование трансформатора: точечная нотация и точечное обозначение

Конструкция и типы трансформаторов тока

Производятся два типа CT :

• «Онлайн» ( прямых — через ) CT (Рисунок 6) — первичный стержень типа и первичный обмотанный тип .
• «Кольцевой тип» ( пончик ) CT (Рисунок 7)

«Кольцевой тип» CT состоит из железного тороида, который образует сердечник трансформатора, и намотан вторичными витками. Кольцо надевается на первичный проводник, который составляет один первичный виток.

Рисунок 6 — Сетевой CT

Рисунок 7 — Кольцевой CT

Кольцевой CT обычно используется в кабелях, сборных шинах и вводах трансформаторов.

Обычно HV CT использует нефть или газ ( SF6 ) в качестве изоляционной среды, а MV CT использует синтетические смолы .

CT может иметь одно или несколько ядер; Типичные области применения этих ядер:

• Ядро 1 — измерение; учет энергии; запись.
• Сердечники 2 и 3 — защита.

Использование более одной жилы для защиты оправдано, когда в установке есть два набора защиты — основной и резервный .

Характеристики и спецификации трансформаторов тока

Основные электрические характеристики CT :

• Номинальное напряжение ( максимальное напряжение CT выдерживает )
• Номинальный первичный ток
Ratio
• Класс точности
• Нагрузочная способность
• Коэффициент мощности ( RF )
• Кривая намагничивания

Согласно IEC ^[2] Стандарт 61869-2, раздел 5.201 , номинальные первичные токи CT составляют: 10 — 12,5 — 15 — 20 — 25 — 30 — 40 — 50 — 60 — 75 А и их десятичные кратные или дробные части .

Отношение CT — это соотношение между значениями первичного и вторичного токов ; обычные вторичные значения: 1 A и 5 A .

Некоторые CT имеют специальных первичных обмоток , которые обеспечивают двойное соотношение , когда предусматривается увеличение установки на (пример: 200-400 / 1 A ) — см. Рисунок 8.

Рисунок 8 — Схема подключения первичных обмоток трансформатора тока с двойным передаточным числом

Класс точности для CT является допустимой погрешностью процентов и связан с нагрузочной мощностью , полной мощностью , выраженное в VA , которое принимается от вторичного сердечника ( вторичная нагрузка ), и для которого гарантируется точность.

В соответствии с упомянутым выше стандартом IEC , CT наиболее распространенные значения точности и нагрузки следующие:

• Измерение энергии : 2 или 0.5 / 2,5
• Измерение : 5/10 ВА
• Защита : PX, 5P10, 10P10, 5 P20 или 10P20 / 15 ВА или 30 ВА ; первые цифры ( « 5 » и « 10 ») связаны с максимальной допустимой погрешностью , а вторые цифры (« 10 » и « 20 » ”) связаны с коэффициентом предела точности ( ALF ), который представляет способность сердечников воспроизводить токи короткого замыкания без насыщения ^[3] .« P » означает защиту .

Класс PX является наиболее точным и обычно используется для основных средств защиты . Этот класс точности был сохранен в стандарте IEC в 1966 году в поправке № . 1 от до прежний Стандартный 60044, включающий класс точности « X », определенный на отозванном BS 3938: 1973 .

Этот трансформатор имеет низкое реактивное сопротивление утечки, для которого знание характеристик вторичного возбуждения трансформатора, сопротивления вторичной обмотки, нагрузочного сопротивления вторичной обмотки и коэффициента поворотов достаточно для оценки его характеристик по отношению к системе защитных реле, с которой он будет использоваться. .

Спецификация погрешности PX CT составляет:

• Номинальный первичный ток
Коэффициент
• (максимальная погрешность: 25% )
• Напряжение в точке изгиба
• Ток намагничивания (возбуждения) (при заданном напряжении)
• Вторичное сопротивление (при 75 ° C )

Общая точность и допустимая нагрузка, а также пределы погрешности в соответствии со стандартом IEC 61869 указаны в таблице 1.

Таблица 1 — Общая точность и допустимая нагрузка ТТ и пределы погрешности

RF , который является характеристикой измерительных ядер и энергии , представляет собой величину , на которую ток первичной нагрузки может быть увеличен сверх номинала, указанного на паспортной табличке, без превышения допустимого повышения температуры , т.е. так сказать, перегрузочная способность трансформатора .Общее значение для РФ — 1,5 .

И наоборот, минимальный первичный ток , который ТТ может точно измерить , составляет « легкая нагрузка » или 10% номинального тока

Коэффициент мощности CT в значительной степени зависит от температуры окружающей среды . Большинство CT имеют рейтинговые коэффициенты для 35 ° C и 55 ° C . Общее значение для РФ — 1,5 .

Также важно учитывать в CT кривую намагничивания , которая аналогична кривой, показанной на рисунке 9.

Рисунок 9 — Кривая намагничивания CT

Для того, чтобы этот CT работал удовлетворительно при максимальных токах замыкания , он должен работать на линейной части кривой намагничивания , т. Е. На ниже точки, в которой происходит насыщение. встречается , известная как точка колена .

Точка перегиба определяется как точка, в которой 10% -ное увеличение напряжения приводит к 50% -ному увеличению тока намагничивания .

Напряжение точки перегиба менее применимо для измерения трансформаторов тока , поскольку их точность, как правило, намного выше, но ограничена очень небольшой полосой пропускания номинального тока трансформатора тока, обычно от 1,2 до 1,5 номинального тока . Однако концепция напряжения точки перегиба очень уместна для защитных трансформаторов тока , поскольку они обязательно подвергаются токам , в 20 или 30 раз превышающим номинальный ток во время отказов , и наиболее критичны для дифференциальной защиты, которая будет обсудим позже.

Точка на кривой намагничивания , в которой работает CT , зависит от сопротивления вторичной цепи CT .

Полезно знать:

^[1] При U _n номинальное напряжение сети: HV — U _n ≥ 60 кВ ; MV — 1 кВ n ≤ 49,5 кВ .

^[2] IEC : Международная электротехническая комиссия.

^[3] Магнитный материал называется насыщенным , когда увеличение на приложенного внешнего магнитного поля не увеличивает намагниченность материала .

Об авторе: Мануэль Болотинья

— Диплом в области электротехники — Энергетика и энергетические системы (1974 — Высший технический институт / Лиссабонский университет).
— Магистр электротехники и вычислительной техники (2017 — Факультет электротехники и технологий / Нова Лиссабонский университет)
— старший консультант по подстанциям и энергосистемам; Профессиональный инструктор

Вы также можете прочитать:

Типы трансформаторов тока: знайте свои варианты

Типы трансформаторов тока: режим тока и низкое напряжение

В некоторых приложениях для измерения мощности ток, протекающий по проводнику, слишком велик для прямого подключения к счетчику.В этих приложениях трансформаторы тока (ТТ) размещаются вокруг проводника и подключаются к счетчику. ТТ считывает ток в проводнике и преобразует его в сигнал, пропорциональный показанию. Затем этот сигнал отправляется на счетчик. Таким образом, ТТ изолирует и защищает счетчик.
У установщика обычно есть два типа ТТ на выбор: (а) ТТ с режимом тока или (б) ТТ низкого напряжения (LVCT).

ТТ режима тока

ТТ, работающие в токовом режиме, могут быть рассчитаны на множество различных максимальных токов.ТТ в токовом режиме доступны со стандартными максимальными выходными сигналами 1 А или 5 А. При использовании ТТ в токовом режиме следует соблюдать осторожность. Пока ток течет по первичному проводнику, пропорциональный токовый сигнал продолжает проходить по вторичным проводам трансформатора тока. Не отсоединяйте провода вторичной обмотки от нагрузки, пока в первичном проводе течет ток, поскольку вторичная обмотка трансформатора будет пытаться продолжать пропускать ток через фактически бесконечное сопротивление до напряжения насыщения сердечника.Это создает высокое напряжение в разомкнутой вторичной обмотке в диапазоне нескольких киловольт, вызывая искрение, снижая безопасность оператора и оборудования или постоянно влияя на точность трансформатора.

Установщик должен решить эту проблему, включив перемычку между ТТ и измерителем. Когда вторичные провода ТТ должны быть отсоединены от счетчика, установщик должен сначала вставить закорачивающую перемычку в закорачивающую колодку, удерживая петлю во вторичных проводах ТТ замкнутой.Этот шаг позволяет при необходимости изменить подключения к счетчику. Закорачивающий блок снижает риск поражения электрическим током, но увеличивает затраты времени и средств на детали и работу.

Пример: ТТ рассчитан на максимальный ток 1000 А и размещается вокруг проводника.

При использовании ТТ в токовом режиме установщик также должен учитывать нагрузочную способность вторичных проводов. Поскольку токовый выходной сигнал течет через вторичные провода к измерителю, нагрузочная способность — это то, что позволяет трансформатору тока проталкивать сигнал по всей длине контура.Допустимая нагрузка зависит от того, сколько раз вторичный провод наматывается на сердечник. При использовании трансформатора тока, рассчитанного на большой ток (например, 1000 А), большее количество обмоток увеличивает нагрузочную способность, позволяя сигналу проходить легче. Однако для трансформаторов тока с более низким номиналом (например, 50 А) количество обмоток намного меньше, что приводит к меньшей нагрузочной способности. Сигнал должен работать тяжелее, чтобы пройти через петлю, что снижает точность ТТ.

ТТ низкого напряжения (LVCT)

LVCT

являются альтернативой ТТ текущего режима.LVCT содержат внутренний нагрузочный резистор, создающий внутреннюю петлю, через которую протекает ток. Через этот резистор поступает сигнал низкого напряжения на счетчик. Такая конструкция предотвращает протекание тока по вторичным проводам к измерителю, снижая вероятность возникновения дуги. LVCT доступны со стандартным максимальным выходом 1 В или 0,333 В.

Пример: ТТ рассчитан на максимальный ток 1000 А и размещается вокруг проводника.

Закорачивающие блоки не нужны для защиты пользователя или счетчика.LVCT могут быть подключены к счетчику напрямую, что сокращает время и стоимость установки.

Кроме того, поскольку текущий контур протока намного короче (содержится в корпусе LVCT), нагрузочная способность больше не является проблемой. Внутренний резистор и количество вторичных обмоток можно выбрать для генерации сигнала высокой точности при всех номинальных токах.

3 Преимущества LVCT

• Низковольтный выход вместо токового выхода. Это означает меньший риск для установщика и оборудования.
• Отсутствие закорачивающих блоков, сокращение времени и затрат на установку.
• LVCT более точен при очень малых токах.

Присмотритесь к некоторым трансформаторам низкого напряжения

---

Хотите узнать больше о вариантах КТ? Свяжитесь со специалистом по мониторингу мощности сегодня: 800.354.8556 или [email protected] .

Какие вопросы возникают при выборе ТТ? Присылайте нам свои вопросы!

---

Информация, представленная в данном документе, предназначена для дополнения знаний, необходимых электрику, прошедшему обучение по установкам высокого напряжения.Нет намерения ни предвидеть все возможные переменные в отдельных ситуациях, ни проводить обучение, необходимое для выполнения этих задач. Установщик несет полную ответственность за то, чтобы конкретная установка оставалась безопасной и работоспособной в определенных условиях.

---

Что нужно знать о трансформаторах тока

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

Устройство трансформатора тока

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

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

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

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

Тороидальный трансформатор тока

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

Трансформатор тока с обмоткой

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

Трансформатор тока стержневого типа

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

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

Трансформаторы тока (ТТ) — рабочие, виды и подключение

Что такое трансформатор тока?

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

Зачем нужны трансформаторы тока (ТТ)?

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

Символ трансформатора тока

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

Принцип работы

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

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

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

Внимание: Никогда не оставляйте вторичную обмотку трансформатора тока разомкнутой!

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

Типы трансформаторов тока по конструкции

В зависимости от типа конструкции трансформаторы тока подразделяются на три типа:

• Оконный ТТ или тороидальный ТТ
• Бар ТТ
• Обмотка ТТ

Оконные или тороидальные трансформаторы тока

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

Трансформаторы тока стержневые

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

Трансформаторы тока с обмоткой

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

Трансформаторы тока высокого напряжения

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

Класс точности и номинальная нагрузка

Примеры класса точности и номинальной нагрузки

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

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

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

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

Номинальные параметры трансформатора тока

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

Ошибка трансформатора тока

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

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

Где:

K _n = Номинальная степень трансформации
I _p = Фактический первичный ток
I _с = Фактический вторичный ток при протекании Ip в условиях измерения

Снижение погрешности трансформатора тока

Ошибка трансформатора тока может быть уменьшена на:

1. Используя холоднокатаную кремнистую сталь с ориентированной зернистостью.
2. Поддержание номинальной нагрузки измерительных устройств близкой к номинальной нагрузке ТТ.
3. Для измерения трансформаторов тока Mumetal может использоваться для достижения тока намагничивания и низкого напряжения в точке перегиба.

Применение трансформаторов тока

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

Обзор:

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

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

.