Трансформатор тока назначение. Трансформаторы тока: назначение, принцип работы и применение в энергетике

Что такое трансформатор тока и для чего он нужен. Как устроен и работает трансформатор тока. Какие бывают виды трансформаторов тока. Где применяются трансформаторы тока в энергетике. Как правильно выбрать и установить трансформатор тока.

Что такое трансформатор тока и его назначение

Трансформатор тока (ТТ) — это измерительный прибор, предназначенный для преобразования большого тока в малый в определенном соотношении. Основное назначение трансформатора тока:

• Уменьшение первичного тока до значений, удобных для измерения приборами учета и релейной защиты
• Изоляция цепей измерения и защиты от первичных цепей высокого напряжения
• Расширение пределов измерения электроизмерительных приборов

Трансформаторы тока позволяют безопасно измерять большие токи в высоковольтных сетях с помощью стандартных амперметров и другой измерительной аппаратуры. Без использования ТТ прямое измерение больших токов было бы невозможно или очень опасно.

Устройство и принцип работы трансформатора тока

Конструкция трансформатора тока включает следующие основные элементы:

• Магнитопровод (сердечник) из электротехнической стали
• Первичная обмотка с небольшим числом витков
• Вторичная обмотка с большим числом витков
• Изоляция между обмотками и корпусом
• Выводы для подключения

Принцип работы ТТ основан на явлении электромагнитной индукции. Ток в первичной обмотке создает переменный магнитный поток в сердечнике. Этот поток индуцирует ЭДС во вторичной обмотке, благодаря чему в ней возникает вторичный ток, пропорциональный первичному.

Виды и классификация трансформаторов тока

Трансформаторы тока классифицируются по различным признакам:

По назначению:

• Измерительные — для подключения измерительных приборов
• Защитные — для питания токовых цепей устройств РЗА

По способу установки:

• Опорные — устанавливаются на изоляторы
• Проходные — монтируются в проходных изоляторах
• Шинные — надеваются на шину распределительного устройства

По числу витков первичной обмотки:

• Одновитковые
• Многовитковые

По виду изоляции:

• Сухие — с твердой изоляцией
• Масляные — с бумажно-масляной изоляцией
• Газовые — с элегазовой изоляцией

Выбор типа ТТ зависит от условий применения, номинального напряжения сети, требуемой точности измерений и других факторов.

Основные характеристики трансформаторов тока

Важнейшими техническими параметрами трансформаторов тока являются:

• Номинальный первичный ток I1ном
• Номинальный вторичный ток I2ном (обычно 1 или 5 А)
• Номинальный коэффициент трансформации Кном = I1ном / I2ном
• Класс точности (0.2S, 0.5S, 0.2, 0.5, 1, 3, 5, 10)
• Номинальная вторичная нагрузка S2ном
• Ток термической стойкости Iт
• Ток электродинамической стойкости Iд

Эти характеристики необходимо учитывать при выборе трансформаторов тока для конкретных условий применения.

Применение трансформаторов тока в энергетике

Трансформаторы тока широко используются в различных областях электроэнергетики:

• Измерение токов в высоковольтных линиях электропередачи
• Подключение счетчиков электроэнергии для коммерческого учета
• Питание токовых цепей релейной защиты и автоматики
• Контроль нагрузки силовых трансформаторов
• Измерение токов в системах мониторинга качества электроэнергии

ТТ являются неотъемлемым элементом систем измерения, защиты и управления в электроэнергетике. Без них невозможно обеспечить надежную и безопасную работу энергосистем.

Правила выбора трансформаторов тока

При выборе трансформаторов тока необходимо учитывать следующие факторы:

• Номинальное напряжение сети
• Максимальный рабочий ток в месте установки
• Требуемый класс точности
• Мощность подключаемых измерительных приборов
• Ток короткого замыкания в точке установки
• Условия окружающей среды (температура, влажность и т.д.)

Правильный выбор ТТ обеспечивает требуемую точность измерений и надежную работу всей системы.

Особенности монтажа и эксплуатации трансформаторов тока

При монтаже и эксплуатации трансформаторов тока важно соблюдать следующие правила:

• Устанавливать ТТ строго в соответствии с маркировкой выводов
• Не допускать размыкания вторичных цепей под нагрузкой
• Заземлять вторичные обмотки ТТ
• Периодически проверять сопротивление изоляции обмоток
• Не превышать номинальную вторичную нагрузку
• Соблюдать требования по условиям окружающей среды

Нарушение правил эксплуатации может привести к повреждению трансформатора тока и созданию опасной ситуации для персонала.

Перспективы развития технологии трансформаторов тока

Основные направления совершенствования трансформаторов тока:

• Повышение точности измерений
• Расширение динамического диапазона
• Уменьшение массогабаритных показателей
• Применение новых магнитных материалов
• Разработка цифровых трансформаторов тока
• Интеграция с системами «цифровой подстанции»

Развитие технологии ТТ направлено на повышение надежности, точности и эффективности систем измерения и защиты в энергетике.

1.Назначение трансформаторов тока

Кафедра ЭС и ЭЭС

Электромагнитные трансформаторы тока

Работа №4

Цель работы:

1. Изучить назначение трансформаторов тока.

2. Изучить основные элементы конструкции электромагнитных трансформаторов тока.

3. Виды и причины погрешностей трансформаторов тока.

4. Изучить конструкции электромагнитных трансформаторов тока для внутренней установки.

5. Изучить конструкции электромагнитных трансформаторов тока для наружной установки.

Для управления и контроля за состоянием энергообъектов в целом и отдельных их элементов необходимо контролировать ряд параметров режима. Основными параметрами являются ток Iи напряжениеU. Остальные параметры: фаза(φ), мощность (P, Q), энергия (W), частота (f), определяются на основе информации о токе и напряжении. Однако контролировать ток и напряжение первичной сети не представляется возможным из-за их больших значений. Проблему согласования больших значений величин первичной сети с контролирующими их приборами выполняют с помощью измерительных трансформаторов тока и напряжения, которые уменьшают соответствующие контролируемые параметры (

IилиU) до приемлемых величины и изолируют первичную цепь от вторичной, где подключаются приборы.

Трансформатор тока предназначен для уменьшения первичного тока до значений, наиболее удобных для измерительных приборов и реле, а также для отделения цепей измерения и защиты от первичных цепей высокого напряжения.

В настоящее время в основном применяются электромагнитные трансформаторы тока, принцип действия которых основан на использовании закона электромагнитной индукции Фарадея. Однако начинают применяться и оптические трансформаторы тока, основанные на использовании магнитооптического эффекта Фарадея.

Трансформатор тока (ТТ) имеет замкнутый магнитопровод 2 (рис. 1) и две обмотки — первичную 1 (с выводами Л1 и Л2 и числом витков W1 )и вторичную 3 (с выводами И1 и И2 и числом витков W2 ). Первичная обмотка включается последовательно в цепь измеряемого тока I₁, а ко вторичной обмотке могут присоединяются измерительные приборы, устройства автоматики или релейной защиты, обтекаемые током I₂. Во вторичной цепи приборы и устройства автоматики и релейной защиты должны включаться последовательно, чтобы в них протекал один и тот же ток I₂ . Обязательным элементом конструкции ТТ является изоляция: изоляция между витками обмоток, изоляция обмоток от магнитопровода и изоляция между обмотками.

Рис.

1 Принципиальная конструкция трансформатора тока и подключение его к первичной и вторичной цепи.

Вторичная обмотка заземляется в одной точке, это заземление должно защитить вторичные цепи от высокого напряжения в случае пробоя изоляции между первичной и вторичной обмотками.

ТТ могут иметь и несколько вторичных обмоток, но в этом случае каждая вторичная обмотка наматывается на отдельный магнитопровод, а общей обмоткой этих магнитопроводов будет только первичная обмотка, которая будет пронизывать все магнитопроводы. Такое выполнение ТТ позволяет исключить влияние нагрузок вторичных обмоток на токи в других вторичных обмртках.

МДС первичной обмотки I₁W₁создает в магнитопроводе потокФ₁,если цепь вторичной обмотки замкнута, то ее МДСI₂W₂создает в магнитопроводе потокФ

2. Согласно правилу Ленца потокФ₂направлен встречно потокуФ₁, поэтому в магнитопроводе устанавливается относительно не большой результирующий магнитный поток

Ф₀= Ф₁— Ф₂.

Трансформатор тока характеризуется номинальным коэффициентом трансформации

где I_1ном и I_2ном^— номинальные значения первичного и вторичного тока соответственно. Коэффициент трансформации примерно может быть выражен через отношение чисел витков обмоток: K_I≈W₂/W₁. Чтобы ТТ уменьшал первичный ток, необходимо выполнение условия: W

₂> W₁.

Значения номинального вторичного тока у ТТ могут быть 5 или 1 А. Соответственно первые называются пятиамперными ТТ, а вторые – одноамперными ТТ.

Что такое трансформатор тока и его назначение

Функционирование релейной защиты и учет электрической энергии в высоковольтных сетях не обходится без трансформаторов тока. Это простое электроэнергетическое оборудование, которое поставляется на рынок в различных вариантах исполнения. В статье разберемся, что такое трансформатор тока, принцип работы, какие разновидности существуют, общее об установке и эксплуатации.

Содержание

1. Определение
2. Принцип работы
3. Конструктивные элементы
4. Принципиальная схема и векторная диаграмма
5. Разновидности ТТ
6. По назначению
7. По напряжению и току
8. Коэффициент трансформации (КТ)
9. По роду и способу установки
10. Параметры и характеристики
11. Подключение и эксплуатация оборудования
12. Заключение

Определение

В современной электроэнергетике существует достаточное количество литературы, которое посвящено этому вопросу. Практически в каждом учебном пособии дается следующее определение:

Трансформатор тока – это измерительный преобразователь, который при нормальных условиях работы, вторичный ток практически пропорционален первичному. При правильной схеме подключения сдвинут относительно него по фазе на угол, приближенный к нулю.

На основании определения следует, что ТТ служат преобразователями, которые позволяют эксплуатировать приборы учета или реле для защиты оборудования.

Принцип работы

Для ответа на вопрос «что такое трансформатор тока?» разберемся с устройством, принципиальной схемой, векторной диаграммой энергетического оборудования.

Вверх

Конструктивные элементы

Основными конструктивными элементами электромагнитного ТТ является первичная и вторичная обмотка, магнитная система, изоляция, корпус. Функционирование определяется следующим:

1. Через первичную обмотку подается ток более высокого напряжения или силы, который попадает в магнитную систему.
2. Комплект элементов определенной геометрической формы из ферромагнитного материала создает магнитное поле, которое трансформирует ток, приводит к номинальному значению вторичной обмотки.
3. Изоляция в этом процессе выполняет функцию защиты от замыканий между металлическими частями ТТ, которые находятся под разницей потенциалов между собой и заземленными элементами.
4. К вторичной обмотке подключается оборудование для защиты и контроля или приборы учета.

ТТ изготавливают в виде однофазных трансформаторов. Законченность изделия формирует корпус, где указываются эксплуатационные характеристики.

Принципиальная схема и векторная диаграмма

Чтобы определить, что такое трансформатор тока и зачем он нужен, необходимо изучить принципиальную схему.

Основные элементы показаны: 1) первичная обмотка; 2) вторичная; 3) магнитопровод. Первичная обмотка устанавливается в рассечку высоковольтного токопровода. Ко вторичной присоединяются приборы. Между цепями нет связи, они изолированы друг от друга. Для понижения величины число витков вторичной обмотки обязано быть больше первичной. Пропорциональное изменение определяется правилом Ленца.

Векторная диаграмма трансформатора представлена ниже:

Рисунок демонстрирует соотношение между основными техническими характеристиками (I, U, R).

Разновидности ТТ

Изделия отличаются по ряду существенных показателей и параметров. К примеру, по принципу преобразования энергетическое оборудование делится на электромагнитные и оптико-электронные. Это не единственная классификация, ознакомьтесь с другими.

По назначению

Трансформаторы тока выполняют две технические функции: измерение и защита. Модели для измерений предназначены для передачи данных приборам учета (ПУ). Они размещаются в высоковольтных цепях или с большой силой тока, где невозможно подключение счетчиков напрямую. Ко второй обмотке таким же образом подключаются ваттметры, амперметры. Изделие обеспечивает:

• преобразование тока до приемлемых, эксплуатационных величин для измерения показаний стандартными ПУ;
• изолирование приборов для безопасного выполнения работ обслуживающим персоналом.

ТТ для защиты предназначены для получения/передачи измерительной информации к реле или системе управления. Приборы помогают:

• преобразовать характеристику высокого напряжения в низкую, приемлемую для запитывания приборов;
• изолирование реле, куда персонал производит обслуживание оборудования.

Электрооборудование для защиты применяется для работы в статических и динамических режимах сети.

По напряжению и току

Изделия разделены на те, которые преобразовывают ток в ток или в напряжение. Отдельные физические свойства трансформирует первичную величину в неэлектрическую – в световой поток. Изделия по уровню напряжения ТТ делятся до 1000 В и свыше 1000 В.

Коэффициент трансформации (КТ)

Под КТ подразумевается величина, которая получается отношением номинального первичного тока ко вторичному. Модели подразделяются:

• с одним КТ;
• с несколькими КТ.

Регулирование с несколькими КТ осуществляется через корректировку числа витков или использования ряда вторичных обмоток. По ступеням трансформации выделяются модели одноступенчатые, каскадные или с несколькими ступенями.

По роду и способу установки

Разновидность по типу монтажа классифицирует ТТ на категории: для эксплуатации на открытом воздухе, для закрытых помещений, для встраивания в электрооборудование. По способу выделяются проходные, опорные, встраиваемые. Для функционирования оборудования между первичной и вторичной обмоткой располагается изоляция. Ее производят из твердых (фарфора), вязких (заливочные компаунды) или комбинированных (бумажно-масляная) материалов.

Параметры и характеристики

Основными физико-техническими показателями трансформаторов тока считаются:

1. Номинальное напряжение. Линейное напряжение, при котором функционирует ТТ.
2. Номинальный первичный ток. Характеристика определена номинальной величиной, при которой предусмотрен нормальный режим работы оборудования.
3. Номинальный ток вторичной обмотки. Параметр равен 1 или 5 А. Один ампер допускается только для изделия с первичной обмоткой до 4000 А.
4. Вторичная нагрузка. Соответствует характеристике полного сопротивления внешней вторичной цепи.
5. Коэффициент трансформации. Как отмечалось ранее, показатель равен соотношению токовых цепей.
6. Стойкость к механическим и тепловым воздействиям. Определяется током электродинамической и термической стойкости.
7. Механическая устойчивость. Задается климатическими нормами, задается давлением ветра со скоростью до 40 метров в секунду на поверхность ТТ.

При проектировании учитываются и прочие требования, в том числе тип зажимов, вывода первичной обмотки, наличие маслорасширителя и указателей, приспособлений для подъема, надписи безопасности.

Подключение и эксплуатация оборудования

Трансформаторы с установкой на шинах не требуют специального инструмента или техники. Прибор ставится с использованием крепежных зажимов. Стационарное оборудование закрепляется сваркой на несущие стойки или фундамент. Комплектация зависит от назначения и особенностей эксплуатации. Для упрощения процесса подключения изготовители маркируют комплектующие буквенными и цифровыми обозначениями.

Перед установкой важно провести осмотр и оценку всей конструкции. После определяется погрешность через функциональную диагностику. Аварийным режимом признается режим ТТ с разомкнутой вторичной цепью. В случае замены оборудования обмотку предварительно закорачивают.

Заключение

В этой статье мы изучили, что такое трансформатор тока, основные характеристики, разновидности правила эксплуатации и установки. Чтобы углубиться в тематику, изучить вопросы по ТТ, рекомендуем найти книгу:

• В.В. Афанасьева «Трансформаторы тока»;
• А.Л. Гуртовцева «Измерительные электромагнитные и оптические трансформаторы и преобразователи тока».

Не забываем подписываться на новые публикации по вопросам оборудования, трендов и инноваций в энергетике.

Каковы функции трансформатора тока?

Пн, 29 марта, автор: ATO.com

Трансформатор тока — это прибор, который преобразует большой ток в малый ток в соответствии с определенным коэффициентом преобразования. Трансформаторы тока обычно используются для измерения больших токов. В современных технологиях трудно произвести прибор переменного тока, который может напрямую измерять большие токи, и даже если они будут изготовлены, они будут доведены до нас, когда мы будем их использовать. Это очень опасно. По этой причине умные инженеры-технологи изготовили трансформаторы тока, основанные на принципах работы трансформаторов. В практическом применении трансформаторы тока также играют важную роль. В следующей статье речь пойдет о роли трансформаторов тока.

• Устройство и принцип работы трансформаторов тока:

1. Структура
   Структура трансформатора тока состоит из железного сердечника, первичной обмотки, вторичной обмотки, клеммы и изолирующей опоры. Первичная обмотка трансформатора тока имеет небольшое число витков. Он включен последовательно в линию, в которой нужно измерять ток, и через него протекает больший ток. Вторичная обмотка имеет большое количество витков, которая последовательно подключается к измерительной поверхности или цепи обслуживания реле в.
2. Принцип работы
   Принцип работы и эквивалентная схема трансформатора тока такие же, как и у обычного трансформатора, за исключением того, что первичная обмотка соединена последовательно в тестируемой цепи, а количество витков мало; вторичная обмотка подключена к нагрузке с низким импедансом, такой как амперметр и катушка тока реле, что примерно соответствует короткому замыканию. Ток первичной обмотки и ток вторичной обмотки зависят от нагрузки тестируемой цепи и не имеют ничего общего с нагрузкой вторичной обмотки трансформатора тока. Когда трансформатор тока работает, вторичная сторона не может размыкаться. В этом случае ток первичной обмотки становится током возбуждения, из-за чего магнитный поток и напряжение вторичной обмотки значительно превышают нормальные значения и создают угрозу безопасности людей и оборудования. Поэтому не допускается подключение предохранителя во вторичной цепи трансформатора тока, а также не допускается разборка амперметра и реле без шунтирования в процессе эксплуатации.

• Функция трансформаторов тока:

1. Расширить ассортимент приборов переменного тока
   Трансформатор тока выполнен по принципу трансформатора, он имеет определенный коэффициент тока, как наши потребители электроэнергии, мы должны выбирать в зависимости от количества потребляемой электроэнергии. Если это крупный потребитель электроэнергии, такой как фабрики, шахты и предприятия, им нужен ток 100А. Используемые сейчас однофазные и трехфазные счетчики электроэнергии не могут ввести такой большой ток. Следовательно, трансформатор тока должен быть выбран для пропорционального изменения большого тока. Для малого тока, а затем измерить с помощью измерителя низкого диапазона, что эквивалентно расширению диапазона измерителя переменного тока.
2. Изоляция больших токов и повышение безопасности пользователей
   Мы используем трансформатор тока, чтобы преобразовать большой ток в малый. Из конструкции трансформатора тока видно, что между первичной и вторичной сторонами нет прямой электрической связи. Они являются только связью магнитной цепи. При большом токе первичная сторона трансформатора тока имеет прямое электрическое соединение с измерительной цепью, а вторичная сторона подключается к прибору переменного тока. Он не имеет прямого отношения к измеряемой цепи, поэтому измеряемый прибор переменного тока и оператор подключены к высоковольтному напряжению, что обеспечивает личную безопасность и безопасность прибора.
3. R Сокращение производственных затрат и стандартизация производства приборов
   Мы знаем, что ток на вторичной стороне трансформатора тока равномерно доведен до стандарта 5 А, поэтому производителю нужно только произвести амперметр переменного тока с диапазоном 5 А, а затем оборудовать различные трансформаторы тока в соответствии с различными уровнями тока. Вверх. Таким образом, компания не только снизила производственные затраты, но и стандартизировала инструменты, достигнув двух целей одним выстрелом.

Измерение потребления электроэнергии с помощью трансформаторов тока

Измерение потребления электроэнергии с помощью трансформаторов тока

Датчики, счетчики

и приложения

Трансформаторы тока (ТТ) — это наиболее точный способ измерения мощности и энергии для зданий, электрических панелей, цепей, ветряных турбин и солнечных фотоэлектрических систем.

Резюме

Трансформаторы тока зажимаются вокруг проводов, подключенных к каждому автоматическому выключателю или сети. Они окружают провод магнитами, чтобы создать электрический ток, пропорциональный количеству электричества, протекающего по проводу. Трансформаторы подключаются обратно к счетчику электроэнергии. Во многих случаях приложение рассчитывает энергию на основе показаний мощности. Однако некоторые счетчики электроэнергии сообщают о накопленной энергии с течением времени.

В этой записи блога рассматриваются размеры, выбор и установка трансформаторов тока. Свяжитесь с PowerWise, если вы заинтересованы в приобретении технологии для измерения потребления электроэнергии или выработки солнечной энергии с помощью трансформаторов тока.

Выберите правильный ТТ

ТТ предлагают множество вариантов. Наиболее важные критерии ТТ включают номинальный ток, размеры, выходную мощность и точность.

ТТ рассчитаны на сеть или ответвленную цепь в амперах. Сеть или электрическая электрическая цепь будут использовать около 80% или менее своей номинальной мощности. Что касается ТТ, они обычно имеют диапазон от 5% до 120% от их номинального значения.

В таблице ниже перечислены размеры цепи/сети и рекомендованный ТТ.

Диапазон цепи/сети	Рекомендуемый ТТ
10А-30А	20А
30А-70А	50А
70А-225А	150А
225А-500А	300А
500А-800А	600А
800А-1600А	1000А
1600А-2500А	2000А

Размеры ТТ, размер проводника

Размеры / отверстия ТТ также важны, особенно для больших зданий. В отверстиях ТТ должно быть достаточно места, чтобы поместиться вокруг провода/проводников. ТТ на 150 А с отверстием в один дюйм обычно подходит для работы на токах 200 или 225 А. Однако в больших зданиях проводники могут иметь больший диаметр или могут иметь несколько проводников на фазу. В таких случаях проверьте размеры ТТ и электрические схемы.


Двойные выключатели, тройные выключатели

Электрические цепи обычно однополюсные, двухполюсные или трехполюсные. Вообще говоря, два ТТ должны использоваться на двойном выключателе и три ТТ на тройном выключателе. Следующий раздел раскрывается, когда один трансформатор тока можно использовать для двойного выключателя.

Сбалансированные нагрузки и несбалансированные нагрузки

Если цепь с двойным выключателем «сбалансирована», мощность равномерно распределяется по обоим полюсам. В этом случае приложение для мониторинга энергопотребления обычно может взять показания одного трансформатора тока и умножить их на 2, чтобы получить правильные показания мощности.

Однако, если цепь «несбалансирована», следует использовать два трансформатора тока. Насосы, электрическое сопротивление и блоки HVAC обычно сбалансированы. Субпанели, сушилки, электрические духовки/плиты и джакузи не сбалансированы. Как правило, если часть оборудования выполняет более одной функции, это несбалансированная нагрузка. Сушильная машина должна вращать барабан и сушить одежду. Кроме того, если в цепи есть нулевой провод, это, скорее всего, означает, что нагрузка несимметрична и требует двух трансформаторов тока.

При контроле трехфазного электричества всегда используйте ТТ для каждого полюса.

Удлинение проводов ТТ

Провода ТТ обычно имеют длину 3 фута. В некоторых случаях их можно заказать с более длинными выводами. Монтажникам могут потребоваться более длинные провода по разным причинам. Проводку можно удлинить, используя провод того же калибра. Обратите внимание, что обрезание провода аннулирует гарантию на трансформаторы тока. SiteSage CT имеет уникальный разъем. Провода CT можно удлинить до 30 футов. PowerWise рекомендует для трансформаторов тока SiteSage использовать витую пару (2-проводную) удлинительного кабеля калибра 22.

Точность ТТ

Большинство ТТ имеют точность +/- 1%. Для целей выставления счетов или коммерческого учета трансформаторы тока и электросчетчик имеют более высокую точность и должны быть коммерческими. PowerWise рекомендует и использует счетчик электроэнергии Dent и соответствующие трансформаторы тока для этих приложений.

Установка ТТ

На многих ТТ есть стрелки. Как правило, устанавливайте ТТ так, чтобы стрелки указывали на нагрузку, если иное не указано производителем. В трансформаторах тока SiteSage 150A стрелок нет. Итак, метка играет роль стрелки. Поместите их этикеткой к грузу.

При использовании счетчиков электроэнергии WattNode или Dent трансформаторы тока должны быть на правильной фазе. Полные инструкции см. в руководствах по установке производителя. Пренебрежение фазами при установке трансформаторов тока приведет к получению непригодных данных от счетчика электроэнергии.

Вопросы о трансформаторах тока и измерении потребления электроэнергии?

Если у вас есть какие-либо вопросы, свяжитесь с PowerWise по телефону +1-207-370-6517 или по электронной почте sales@powerwisesystems.