400volt.ru

Домашнему электрику
0 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Зачем нужен трансформатор тока

Особенности эксплуатации трансформаторов тока

Известно, что у силовых трансформаторов существует свойство саморегулирования магнитного потока сердечника Фс (рис. 1), иначе можно записать

где Ф1 – магнитный поток в сердечнике, создаваемый первичной обмоткой;

Ф2 – магнитный поток в сердечнике, создаваемый вторичной обмоткой;

Рис. 1. Трансформатор тока

При изменении сопротивления нагрузки zН меняется ток I2, но

I1 = кттI2, то есть токи прямо пропорциональны, кроме того

т.е. потоки прямопропорциональны токам, таким образом, при изменении I1 и I2, Ф1 и Ф2 – меняются, но ФС остается постоянным.

У трансформаторов тока свойство саморегулирования отсутствует. Так как первичная обмотка включена непосредственно в силовую линию, обычно очень мощную, то изменения тока I2 не могут оказать влияния на ток I1, поэтому трансформатор тока эксплуатируется в режиме короткого замыкания, то есть значения I2 и Ф2 не равны нулю при работе трансформатора. Результирующий поток в сердечнике

Режим холостого хода не допустим.

Рассмотрим, что будет если разомкнуть вторичную обмотку: I2 = 0, Ф2 = 0, таким образом, ФС = Ф1, но Ф1 = сI1, так как (обычно), то Ф1 = Фс достигает очень больших значений, это в свою очередь приводит к увеличению ∆РС (потери в стали), поскольку ∆РС пропорционально , вследствие чего сердечник за короткое время разогревается настолько, что нарушается изоляция между пластинами электротехнической стали. Нарушение изоляции приводит к еще большему увеличению потерь в стали ∆РС. Этот процесс развивается лавинообразно, и через некоторое время трансформатор тока выходит из строя. Само явление получило название «пожар железа».

Другой негативный факт при разомкнутой вторичной обмотке трансформатора тока – при увеличении ФС резко возрастает ЭДС индукции во вторичной обмотке:

;

Рис. График магнитного потока сердечника трансформатора

Значение U2 достигает 1000 В и более, возникает пробой изоляции и напряжение, опасное для обслуживающего персонала, поэтому эксплуатация трансформатора тока в режиме холостого хода недопустима. При отсоединении (замене) амперметра, необходимо закорачивать выводы специальным замыкателем.

Первичная обмотка в цепь включается последовательно с измеряемым током. Во вторичную обмотку включаются приборы. При применении данной схемы трансформатора ток, который работает во вторичной обмотке, будет пропорционален току, который протекает в первичной обмотке.

Работа трансформатора связана с измерением электрического тока, кроме того, их можно применять для релейной защиты. В связи с этим на них возлагаются высокие требования по точности. Такие трансформаторы обеспечивают безопасность при измерениях, так как измерительные цепи изолируются.

К таким устройствам предъявляются высокие требования по точности. Вторичные обмотки могут применяться с двумя и более группами. Одна из них применяется для подключения устройства защиты, ко второй подключаются средства учета, измерения. Кроме того, трансформаторы тока можно использовать как элемент автоматики, релейной защиты.

9. Общие сведения Измерение мощности осуществляется в цепях постоянного и переменного токов низкой, высокой частоты, а также в импульсных цепях различной измерительной, электротехнической, радиоприемной и передающей аппаратуры.Диапазон измеряемых мощностей лежит в пределах 10-16 — 109 Вт. Методы измерения существенно отличаются друг от друга в зависимости от параметров цепи, в которой производится измерение мощности, предела изменения мощности и частотного диапазона. В цепях постоянного тока мощность потребления нагрузки определяется произведением тока в нагрузке и падения напряжения на ней: P=UI = I2R. В цепях переменного тока мгновенное значение мощности потребления p(t) = u(t)i(t). Если u(t) и i(t) — периодические функции времени с периодом Т, то среднее значение мощности потребления за период называют мощностью, или активной мощностью Р. Мощность Р с мгновенным значением мощности p(t) связана выражением

Расчетные соотношения для мощности и энергии

Выбор класса точности счетчиков зависит от назначения, способа включения и вида измеряемой энергии (активная или реактивная).

По назначению счетчики можно разделить на следующие категории: расчетные и предназначенные для технического (контрольного) учета, а по способу включения — на счетчики непосредственного включения и включающиеся через измерительные трансформаторы тока и напряжения.

Класс точности счетчиков непосредственного включения должен быть при измерении активной энергии не ниже 2,5, а при измерении реактивной — не ниже 3,0. Для расчетных счетчиков, включенных через измерительные трансформаторы, класс точности при измерении активной и реактивной энергии должен быть не менее 2,0, соответственно для счетчиков технического учета — не ниже 2,0 и 2,5

Измеряя большую мощность, рекомендуется применять расчетные счетчики активной мощности класса не ниже 1,0, реактивной — не ниже 1,5. При работе с расчетными счетчиками измерительные трансформаторы тока и напряжения должны иметь класс не ниже 0,5 (допускается использовать трансформаторы тока класса 1,0 при условии, что их действительная погрешность при нагрузке во вторичной цепи не более 0,4 Ом не превысит погрешности, допустимой для трансформаторов тока класса 0,5); для работы со счетчиками технического учета необходимо использовать трансформаторы класса не ниже 1,0

Нагрузка вторичных цепей измерительных трансформаторов не должна превышать номинальной для данного класса точности Исходя из этого ориентировочно принимают сопротивление соединительных проводов, подводимых к вторичной цепи трансформатора, не более 0,2 Ом

Активную мощность в трехфазной сети определяют расчетным путем как сумму мощностей фаз Р1, Р2, Р3, показываемых отдельными ваттметрами т. е. Р = Р1 + P2 + P3, Вт

Для измерения мощности в четырехпроводной сети чаще применяют трехэлементные ваттметры, шкала которых градуирована в значениях трехфазной мощности.

В трехпроводных цепях трехфазного тока активную мощность измеряют обычно двумя однофазными ваттметрами или одним трехфазным двухэлементным ваттметром, шкала которого градуирована в значениях трехфазной мощности.

Активную мощность Р в трехфазной сети при измерении двумя однофазными ваттметрами определяют расчетным путем как сумму мощностей Р’и Р» измеряемых отдельными ваттметрами, т. е. Р= Р’+ Р», Вт.

Следует иметь в виду, что при измерении трехфазной мощности двумя ваттметрами их показания будут одинаковыми только при равномерной нагрузке фаз и cosφ = 1. Если cosφ = 0,5, то при равномерной нагрузке фаз показания одного ваттметра будут всегда равны нулю.

При равномерной нагрузке фаз и значении cosφ меньше 0,5 стрелка одного ваттметра будет отклоняться влево от нуля. Поэтому с помощью переключателя, вмонтированного в прибор, следует изменить направление тока в одной из катушек ваттметра, а его показания считать со знаком «минус».

На рис. 1 приведена схема включения трех однофазных ваттметров с трансформаторами тока и добавочными сопротивлениями в трехфазную четырехпроводную сеть низкого напряжения.

В этом случае для определения трехфазной мощности вначале определяют мощность Рх непосредственно по показаниям ваттметров, пользуясь для этого приведенными выше формулами определения мощностей при прямом включении ваттметров в сеть по выбранной схеме измерения.

Затем полученный результат измерения умножают на коэффициент трансформации трансформатора тока kт и отношение номинального напряжения U’ном параллельной цепи с учетом внешнего добавочного сопротивления к номинальному напряжению Uном параллельной цепи без добавочного сопротивления.

Рис. 1. Схема включения трех однофазных ваттметров с трансформаторами тока и добавочными сопротивлениями в сеть трехфазного тока низкого напряжения

Примеропределения активной мощности в трехфазной сети.

Определить активную мощность трехфазной сети 380/220 В по показаниям трех астатических ваттметров, включенных по схеме (рис. 1) через трансформаторы тока с номинальным коэффициентом трансформации kт = 400/5. Предел напряжения параллельной цепи ваттметров расширен с Uном = 150 В до U’ном = 400 В добавочными сопротивлениями. Показания ваттметров: Р1 = 0,25 кВт, Р2 = 0,35 кВт, Р3 = 0,3 кВт.

Решение. Определяем общую мощность, показываемую ваттметрами: Рх = Р1 + Р2 + Р3 = 0,25 + 0,35 + 0,3 = 0,9 кВт. Мощность трехфазной сети будет: Р= Рх х kт х (U’ном/Uном) = 0,9(400/5)(300/150) = 144 кВт.

Что такое трансформатор: устройство, принцип работы и назначение

Электромагнитные статические устройства используются для создания и применения магнитного поля. Случаев, зачем нужен трансформатор в электронных, электрических цепях и радиотехнике, существует много. Устройство оснащено индуктивными обмотками, взаимно связанными на магнитопроводе. Сеть способствует возникновению переменного поля, а трансформатор с помощью электромагнитной индукции придает току постоянные значения без изменения частоты.

Определение и назначение

Для питания приборов нужны напряжения различных характеристик. Трансформатор — это конструкция для использования индукционной работы магнитного поля. Ленточные или проволочные катушки, объединенные общим потоком, понижают или увеличивают напряжение. В телевизоре применяется 5 В для работы транзисторов и микросхем, питание кинескопа требует нескольких киловольт при использовании каскадного генератора.

Изолированные обмотки располагаются на сердечнике из спонтанно намагниченного материала с определенным значением напряженности. Старые агрегаты использовали существующую частоту сети, около 60 Гц. В современных схемах питания электроприборов применяют импульсные трансформаторы с высокой частотой. Переменное напряжение выпрямляется и преобразовывается при помощи генератора в величину с заданными параметрами.

Напряжение стабилизируется благодаря управляющей установке с импульсно-широтной модуляцией. Высокочастотные всплески передаются трансформатору, на выходе получают стабильные показатели. Массивность и тяжесть приборов прошлых лет сменяется легкостью и небольшими размерами. Линейные показатели агрегата пропорциональны мощности в отношении 1:4, для уменьшения габаритов устройства увеличивается частота тока.

Массивные приборы используют в схемах электроснабжения, если требуется создать минимальный уровень рассеяния помех с высокой частотой, например при обеспечении качественного звука.

Читать еще:  Способы измерения силы тока в цепи постоянного и переменного тока

Устройство и принцип работы

Производитель выбирает базовые правила функционирования агрегата, но это не влияет на надежность эксплуатации. Отличаются концепции процессом изготовления. Принцип действия трансформатора основывается на двух положениях:

  • изменяющееся движение направленных носителей заряда создает переменное магнитное силовое поле;
  • влияние на силовой поток, передаваемый через катушку, продуцирует электродвижущую силу и индукцию.

Устройство состоит из следующих частей:

  • магнитный привод;
  • катушки или обмотки;
  • основа для расположения витков;
  • изолирующий материал;
  • охладительная система;
  • другие элементы крепления, доступа, защиты.

Работа трансформатора осуществляется по виду конструкции и сочетания сердечника и обмоток. В стержневом типе проводник заключен в обмотках, его трудно рассмотреть. Витки спирали видны, просматривается верх и низ сердечника, ось располагается вертикально. Материал, из чего состоит виток, должен хорошо проводить электричество.

В изделиях броневого типа стержень скрывает большую часть оборотов, он ставится горизонтально или отвесно. Тороидальная конструкция трансформаторов предусматривает расположение на магнитопроводе двух независимых обмоток без электрической связи между собой.

Устройство и принцип работы трансформатора тока

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.

Трансформатор тока: принцип работы и использование

Работа трансформатора тока (ТТ) основана на законе электромагнитной индукции, действующим в электрических и магнитных полях, изменяющихся по форме гармоник переменных синусоидальных величин.

ТТ применяются для измерения тока в приборах электроэнергетических систем. Они обеспечивают безопасность процедуры, так как позволяют изолировать первичную цепь с высоким напряжением от измерительной цепи. Кроме этого, трансформаторы позволяют выполнить моделирование определенных процессов и обеспечивают защиту электроустановок.

Принцип работы

Действие устройств базируется на явлении электромагнитной индукции. При подаче напряжения в ТТ через витки первой обмотки проходит переменный ток, который в дальнейшем формирует переменный магнитный поток. В результате большие величины преобразуются в те значения, которые безопасны и удобны для измерения.

Первичная обмотка запускается медленно и последовательно, чаще все она представляет собой алюминиевую или медную пластину, реже используются катушки. Для замыкания на нагрузку используется вторичная обмотка, в которой создается ток, его величина пропорциональна потоку в первом элементе.

Полученный ток проходит по сердечнику и перераспределяется во все обмотки, продуцируя в них электродвижущие силы. При включении в цепь последующих обмоток в их витках также образовывается вторичный ток.

Конструкция ТТ

Данные изделия можно встретить как в небольших электронных приборах, так и в значительных по объему энергетических установках. Различия между ними заключаются лишь в габаритах.

Конструктивно трансформаторы состоят из двух элементов:

  • замкнутый магнитопровод (сердечник);
  • 2 и более обмотки (первичная и вторичные).

Все детали помещаются в специальный корпус, который служит как защита от механических повреждений.

Основные характеристики

Одним из важнейших параметров ТТ является номинальное напряжение, то есть максимальные значения напряжения, при которых устройство может корректно работать. Этот показатель указывается в паспорте трансформатора, средняя цифра составляет от 0,66 до 750 кВ.

К числу основных параметров ТТ относят и коэффициент трансформации. Он определяется как отношение первичного тока к вторичному.

Другая важная характеристика систем – номинальный ток первичной сети (протекающий по первичной обмотке). Значение может составлять от 1 А до 40 тысяч А. Показатели вторичного тока всегда равняются 1 А или 5 А, по заказу изготавливаются модели с 2 А и 2,5 А.

Еще два важных параметра устройств – это электродинамическая и термическая стойкость. Первая – характеризует максимальную амплитуду тока короткого замыкания. Если сказать проще, то это способность трансформатора противостоять разрушающему воздействию короткого замыкания.

Термическая стойкость – это максимальный показатель для короткого замыкания, которое система может выдержать за определенный промежуток времени и не пострадать от высоких температур.

Виды трансформаторов тока по назначению

Выделяют следующие разновидности:

  • Измерительные. Подобные устройства служат для передачи токов на специальные приборы измерения. Используются, если прямое подключение измерителей невозможно или небезопасно. ТТ рассчитываются таким образом, чтобы минимально влиять на первичную цепь и минимизировать любые искажения силы тока.
  • Промежуточные. Применяются в целях релейной защиты, обеспечивают изоляцию тока в первичной и вторичной обмотке.
  • Лабораторные. Отличаются повышенной точностью, предназначаются для моделирования определенной силы тока.
  • Защитные. Подключаются к токовым цепям защиты. Нередко номинальный ток таких систем существенно отличается от тока сети. Производители присваивают защитным устройствам определенный класс точности, что позволяет использовать их в качестве измерительных.

Классификация по способу исполнения

Отдельно стоит рассматривать способ исполнения ТТ, так как в этом случае также существует несколько вариантов. Выделяют следующие виды:

  • Тороидальные. Устанавливаются на кабели или шины, поэтому первичная обмотка им вообще не нужна. Первичный ток в этом случае протекает по шине, проходит через сердечник и фиксируется вторичной обмоткой.
  • Сухие. У таких изделий первичная обмотка не имеет изоляции, поэтому свойства получаемого тока зависят от используемого коэффициента преобразования.
  • Высоковольтные (масляные и газовые). Используются для дополнительной защиты от короткого замыкания, а для измерительных работ – не годятся.

Варианты установки трансформаторов

Помимо назначения и способа исполнения, трансформатор тока можно разделить на несколько видов в зависимости от способа монтажа. Выделяют следующие устройства:

  • Переносные. Мобильные модели, которые служат для диагностических и лабораторных испытаний.
  • Накладные. Применяются для установки сверху на проходные изоляторы, отличаются компактностью и имеют специальные крепления для монтажа.
  • Встраиваемые. Такие изделия встроены в электрические машины или коммутационные аппараты (например, в генераторы или похожие устройства).

Дополнительно выделяют трансформаторы для наружной установки (нужны для ОРУ – открытых распределительных устройств) и внутреннего монтажа (для ЗРУ – закрытых распределительных устройств).

Независимо от типа и способа монтажа, все устройства, кроме встроенных, имеют специальную контактную площадку. С ее помощью подсоединяется заземляющий проводник и зажим, что, в конечном счете, максимально упрощает процесс установки.

Трансформатор тока

Трансформа́тор то́ка — трансформатор, первичная обмотка которого подключена к источнику тока.

Измерительный трансформа́тор то́ка — трансформатор, предназначенный для преобразования тока до значения, удобного для измерения. Первичная обмотка трансформатора тока включается последовательно в цепь с измеряемым переменным током, а во вторичную включаются измерительные приборы. Ток, протекающий по вторичной обмотке трансформатора тока, пропорционален току, протекающему в его первичной обмотке.

Трансформаторы тока широко используются для измерения электрического тока и в устройствах релейной защиты электроэнергетических систем, в связи с чем на них накладываются высокие требования по точности. Трансформаторы тока обеспечивают безопасность измерений, изолируя измерительные цепи от первичной цепи с высоким напряжением, часто составляющим сотни киловольт.

К трансформаторам тока предъявляются высокие требования по точности. Как правило, трансформатор тока выполняют с двумя и более группами вторичных обмоток: одна используется для подключения устройств защиты, другая, более точная — для подключения средств учёта и измерения (например, электрических счётчиков).

Содержание

Особенности конструкции

Вторичные обмотки трансформатора тока (не менее одной на каждый магнитопровод) обязательно нагружаются. Сопротивление нагрузки строго регламентировано требованиями к точности коэффициента трансформации. Незначительное отклонение сопротивления вторичной цепи от номинала (указанного на табличке) по модулю полного Z или cos ф (обычно cos = 0.8 индукт.) приводит к изменению погрешности преобразования и возможно ухудшению измерительных качеств трансформатора. Значительное увеличение сопротивления нагрузки создает высокое напряжение во вторичной обмотке, достаточное для пробоя изоляции трансформатора, что приводит к выходу трансформатора из строя, а также создает угрозу жизни обслуживающего персонала. Кроме того, из-за возрастающих потерь в сердечнике магнитопровод трансформатора начинает перегреваться, что так же может привести к повреждению (или, как минимум, к износу) изоляции и дальнейшему её пробою. Полностью разомкнутая вторичная обмотка ТТ не создает компенсирующий магнитный поток в сердечнике, что приводит к перегреву магнитопровода и его выгоранию. При этом магнитный поток, созданный первичной обмоткой имеет очень высокое значение и потери в магнитопроводе сильно нагревают его.

Коэффициент трансформации измерительных трансформаторов тока является их основной характеристикой. Номинальный (идеальный) коэффициент указывается на шильдике трансформатора в виде отношения номинального тока первичной (первичных) обмоток к номинальному току вторичной (вторичных) обмоток, например, 100/5 А или 10-15-50-100/5 А (для первичных обмоток с несколькими секциями витков). При этом реальный коэффициент трансформации несколько отличается от номинального. Это отличие характеризуется величиной погрешности преобразования, состоящей из двух составляющих — синфазной и квадратурной. Первая характеризует отклонение по величине, вторая отклонение по фазе вторичного тока реального от номинального. Эти величины регламентированы ГОСТами и служат основой для присвоения трансформаторам тока классов точности при проектировании и изготовлении. Поскольку в магнитных системах имеют место потери связанные с намагничиванием и нагревом магнитопровода, вторичный ток оказывается меньше номинального (т.е. погрешность отрицательная) у всех трансформаторов тока. В связи с этим для улучшения характеристик и внесения положительного смещения в погрешность преобразования применяют витковую коррекцию. А это означает, что коэффициент трансформации у таких откорректированных трансформаторов не соответствует привычной формуле соотношений витков первичной и вторичной обмоток.

Схемы подключения измерительных трансформаторов тока


В трехфазных сетях с напряжением 6-10 кВ устанавливаются трансформаторы как во всех трех фазах, так и только в двух (A и C). В сетях с напряжением 35 кВ и выше трансформаторы тока в обязательном порядке устанавливаются во всех трех фазах.

В случае установки в три фазы вторичные обмотки трансформаторов тока соединяются в «звезду» (рис.1), в случае двух фаз — «неполную звезду» (рис.2). Для дифференциальных защит трансформаторов с электромеханическими реле трансформаторы подключают по схеме «треугольника»

Классификация трансформаторов тока

Трансформаторы тока классифицируются по различным признакам:

1. По назначению трансформаторы тока можно разделить на измерительные, защитные, промежуточные (для включения измерительных приборов в токовые цепи релейной защиты, для выравнивания токов в схемах дифференциальных защит и т. д.) и лабораторные (высокой точности, а также со многими коэффициентами трансформации).

2. По роду установки различают трансформаторы тока: а) для наружной установки (в открытых распределительных устройствах); б) для закрытой установки; в) встроенные в электрические аппараты и машины: выключатели, трансформаторы, генераторы и т. д.; г) накладные — надевающиеся сверху на проходной изолятор (например, на высоковольтный ввод силового трансформатора); д) переносные (для контрольных измерений и лабораторных испытаний).

3. По конструкции первичной обмотки трансформаторы тока делятся на:

а) многовитковые (катушечные, с петлевой обмоткой и с восьмерочной обмоткой); б) одновитковые (стержневые); в) шинные.

4. По способу установки трансформаторы тока для закрытой и наружной установки разделяются на:

а) проходные; б) опорные.

5. По выполнению изоляции трансформаторы тока можно разбить на группы: а) с сухой изоляцией (фарфор, бакелит, литая эпоксидная изоляция и т. д.); б) с бумажно-масляной изоляцией и с конденсаторной бумажно-масляной изоляцией; в) газонаполненные (элегаз); в) с заливкой компаундом.

6. По числу ступеней трансформации имеются трансформаторы тока:

а) одноступенчатые; б) двухступенчатые (каскадные).

7. По рабочему напряжению различают трансформаторы:

а) на номинальное напряжение свыше 1000 В; б) на номинальное напряжение до 1000 В.

Назначение и принцип действия измерительных трансформаторов тока

Измерительный трансформатор тока — это устройство, предназначенное для контроля и измерения напряжения, тока, фазы электрического сигнала в контролируемой цепи. Он применяется только в тех случаях, когда нет возможности использовать стандартные приборы для определения величины различных показателей. Этот полезный прибор можно купить по сравнительно небольшой цене или изготовить своими руками.

  • Общие сведения
    • Назначение и устройство
    • Основные параметры
    • Преимущества и недостатки
  • Разновидности конструкций
    • Катушечного типа
    • Проходной трансформатор
    • Стержневое устройство
    • Шинный прибор
  • Схемы подключения
  • Правила обслуживания

Общие сведения

Перед тем как определить, для чего нужен трансформатор тока, необходимо подробно изучить его устройство, назначение, разновидности и основные преимущества. Вся эта информация поможет выбрать максимально эффективную модель для каждой конкретной установки.

Назначение и устройство

Измерительный трансформатор используется не так часто, как другие виды этого прибора. Это обусловлено его узкой направленностью, которая позволяет максимально качественно выполнять возложенную на него функцию.

Назначение трансформатора тока может быть разнообразным. Наиболее часто используют устройства такого типа в следующих целях:

  1. Уменьшение величины первичного тока до требуемых значений. Благодаря этому появляется возможность внедрения электронных счётчиков, амперметров и прочих унифицированных измерительных устройств.
  2. Обеспечение гальванической развязки между большим и маленьким напряжением. Это позволяет обезопасить обслуживающий персонал от удара электрическим током и прочих неприятностей.

Устройство токового трансформатора отличается своей простотой и доступностью. В нём может легко разобраться не только высококвалифицированный электрик, но и новичок. Прибор включает в себя следующие составные части:

  1. Замкнутый сердечник. Он представляет собой объединённый набор пластин, изготовленных из листовой электротехнической стали.
  2. Первичная обмотка, имеющая стандартное количество витков.
  3. Одна или две вторичные обмотки.

Основные параметры

Технические характеристики всех измерительных трансформаторов тока описываются несколькими основными параметрами. Они обязательно указываются в паспорте устройства или другой прилагаемой документации. Специалисты рекомендуют по этим показателям выбирать модель прибора, которую мастер может установить на ту или иную конструкцию. Главные параметры:

  1. Номинальное напряжение. Величина этого показателя для каждой конкретной модели трансформатора указывается в техническом паспорте. В зависимости от разновидности прибора она может составлять от 0,66 до 1150 кВ.
  2. Номинальный ток первичной обмотки. Этот важный параметр можно найти в технической документации и литературе. Некоторые производители указывают его в паспорте. Величина тока зависит от исполнения прибора и варьируется от 1 до 40 тыс. ампер.
  3. Номинальный ток во вторичной обмотке. В отличие от предыдущего показателя, этот имеет стандартные значения (1 или 5 ампер). Трансформаторы, которые изготавливаются по индивидуальному заказу, могут иметь параметр, который будет равен 2 или 2,5 А.
  4. Коэффициент трансформации. Он представляет собой значение, показывающее соотношение показателей тока в первичной и вторичной обмотках. Профессионалы различают 2 разновидности этого коэффициента (действительный и номинальный) и используют их в различных расчётах.

Преимущества и недостатки

Для того чтобы лучше понять принцип действия и назначение трансформаторов тока, необходимо рассмотреть все достоинства и недостатки этого устройства. Положительных сторон намного больше, поэтому приборы пользуются популярностью у потребителей.

Преимущества измерительных трансформаторов:

  • минимальные затраты материала на изготовление сердечника и обмоток;
  • небольшие размеры;
  • малый вес;
  • длительный срок службы устройства;
  • устойчивость к намагничиванию постоянным током;
  • высокий технологический запас по классу точности;
  • дешевизна прибора.

Несмотря на большое количество достоинств, у измерительных трансформаторов есть и несколько недостатков. Их обязательно нужно брать во внимание перед покупкой устройства и началом его использования. В противном случае можно столкнуться с различными трудностями, которые осложнят работу прибора и увеличат вероятность возникновения поломок.

Среди наиболее значимых недостатков выделяются такие:

  • низкая чувствительность при малом токе;
  • зависимость точности показаний от внешних магнитных полей;
  • большая чувствительность к колебаниям тока;
  • высокое потребление электроэнергии самим устройством.

Разновидности конструкций

Измерительные токовые трансформаторы выпускаются различных типов. Все они имеют одно и то же назначение, но отличаются составными элементами и принципом действия. Каждая разновидность применяется для достижения определённых целей, что позволяет выбирать оптимальный вариант для каждого случая.

Катушечного типа

Этот вид измерительных трансформаторов считается наиболее простым по конструкции. Свою популярность он приобрёл ещё в советские времена, когда не было более качественных и эффективных устройств. Состоит катушечный прибор из следующих элементов:

  • защитный корпус;
  • вторичная и первичная обмотка;
  • клеммная колодка;
  • контакты;
  • восьмёрочная или петлевая обмотка.

Такие трансформаторы имеют небольшие размеры и приемлемую цену, которая обусловлена возможностью механизации обмоточных работ. Несмотря на это, приборы имеют несколько значимых недостатков, которые снижают их популярность среди потребителей.

К ним относят:

  • низкое разрядное напряжение, которое становится следствием слабой катушечной изоляции;
  • возможность использования только при небольших номинальных напряжениях (не более 3 кВ);
  • способность работать только при пониженных требованиях к электрической прочности.

Проходной трансформатор

Эти устройства считаются наиболее часто используемыми. Они нашли широкое применение в различных распределительных приборах, рассчитанных на напряжение от 6 до 35 кВ. Их устройство не отличается особой сложностью.

Конструкция состоит из таких частей:

  • литой эпоксидный корпус;
  • магнитопровод;
  • первичная обмотка;
  • вторичная обмотка.

Трансформаторы этого типа ценятся за то, что дают возможность в закрытых распределительных устройствах сэкономить проходной изолятор. Среди других преимуществ прибора выделяют такие:

  • малые габариты;
  • высокая электродинамическая стойкость.

Стержневое устройство

Стержневые трансформаторы часто называют одновитковыми. Главная их особенность — увеличение точности при повышении силы тока и уменьшение — при понижении. Она обусловлена тем, что первичная обмотка только один раз проходит через отверстие сердечника, что приводит к численному равенству количества ампер-витков и номинального тока.

Устройство состоит из следующих деталей:

  • железный магнитопровод (сердечник);
  • стержень проходного изолятора;
  • вторичная и первичная обмотка.

В стержневых трансформаторах токах сердечники могут иметь круглую или прямоугольную форму. От этого будет зависеть длина магнитного пути, которая должна иметь определённое значение для каждого конкретного случая. В большинстве ситуаций специалисты рекомендуют использовать круглые сердечники, которые снизят магнитные потери и увеличат эффективность устройства.

Шинный прибор

Шинные трансформаторы представляют собой изделия, в конструкцию которых входят сердечники со вторичной обмоткой, а первичная — отсутствует. В главной изоляции прибора предусмотрено специальное отверстие, через которое пропускается шина распределительного устройства, выполняющая роль первичной обмотки.

Эта разновидность трансформатора очень похожа на стержневую. Лишь при малых показаниях напряжения через отверстие в сердечнике прокладывают несколько витков проводника, что даёт возможность получить многовитковую конструкцию прибора.

Основными преимуществами шинного трансформатора считаются:

  • простота конструкции;
  • лёгкость проведения монтажных, ремонтных и профилактических работ;
  • возможность использовать устройство не только при малых номинальных токах, но и при высоких (более 2 тыс. ампер);
  • высокая электродинамическая стойкость, обусловленная устойчивостью шинной конструкции.

Схемы подключения

Для того чтобы устройство эффективно работало и качественно выполняло возложенные на него функции, нужно правильно его подключить. Для этого следует руководствоваться одной из стандартных схем, позволяющих удовлетворить требования владельцев оборудования. Только в этом случае можно добиться желаемого результата и выполнить работу за максимально короткий промежуток времени.

Основные схемы соединения трансформаторов и обмоток реле:

  1. Звезда. Этот вариант подключения предусматривает установку трансформаторов тока во всех фазах. Их вторичные обмотки соединяются с соответствующими элементами реле в виде звезды, а нулевые точки — с общим проводом. Такая схема используется только в защитных устройствах, предотвращающих короткие замыкания.
  2. Неполная звезда. Единственное отличие этого способа подключения от звезды — установка трансформаторов только в двух фазах.
  3. Треугольник. Вторичные обмотки всех трансформаторов последовательно соединяются друг с другом при помощи разноимённых выводов. К вершинам образованного треугольника подключаются реле, соединённые в звезду. Этот вариант применяется для дистанционных и дифференциальных защит.
  4. Неполный треугольник. Отличительная черта этой схемы подключения — использование вторичных обмоток, установленных не во всех фазах, а только в двух. Такой вариант применяется для защиты двигателей от междуфазных коротких замыканий.

Правила обслуживания

В большинстве случаев срок службы измерительного токового трансформатора составляет около 20 лет. Чтобы продлить этот срок на 10 и более лет, необходимо правильно обслуживать устройство и в нужное время проводить профилактические мероприятия.

Основные требования, которые нужно соблюдать для увеличения срока службы трансформатора:

  1. Необходимо регулярно проводить визуальный осмотр на предмет наличия различных неисправностей. Чаще всего это помогает выявить большинство поломок на начальной стадии и быстро устранить их.
  2. Контролировать нагрузку в первичных цепях и стараться не допускать превышения максимальных значений.
  3. Если в первичной цепи имеются какие-либо контакты, то рекомендуется тщательно осматривать их на предмет наличия дефектов или видимых повреждений.
  4. Большинство поломок и коротких замыканий возникает в результате проблем с внешним изоляционным слоем. Он нарушается из-за неправильного использования устройства, скопления грязи и влаги, а также воздействия высоких или низких температур.
  5. Все профилактические проверки и ремонт следует проводить в соответствии с действующими нормативами.
  6. При обнаружении какой-либо крупной поломки или мелкой неисправности необходимо сразу же отключить электропитание и выполнить замену прибора.
  7. Повреждённый трансформатор тока могут ремонтировать только специальные службы, где работают высококвалифицированные специалисты с большим опытом работы. Самостоятельный ремонт может стать причиной дополнительных поломок, которые невозможно будет исправить.

Измерительный токовый трансформатор — это полезное устройство, позволяющее измерять и регулировать различные параметры системы. При правильном выборе прибора, его установке и соблюдении всех рекомендаций профессионалов можно продлить срок службы аппарата, а также снизить вероятность появления каких-либо проблем.

Зачем нужны трансформаторы тока?

Не редко встречаются моменты, когда необходимо измерить силу тока, которая не по силе амперметру. Возникает вопрос: «Что же делать?». Тут нам и приходут на помощь лучшие товарищи амперметра – трансформаторы тока. О том, когда возникает потребность в нем и как он работает, мы поговорим в этой статье.

В целом, можно сказать, что трансформатор тока это измерительный прибор. В моментах, когда необходим замер характеристик, которые ограничены своим номинальным напряжением.

Применение трансформаторов тока не ограничивается одним лишь измерением.

Так же их используют и для других целей:

  • При отделении низковольтного прибора учета и реле от напряжения присутствующего в сети. Делается это для того что бы обезопаситься на время ремонта или же диагностики.
  • Так же благодаря силам трансформаторов тока релейные защитные цепи обеспечиваются питанием. Так же он обеспечивает бесперебойной работой релейные цепи во время коротких замыканий или же при иных ситуациях, когда необходима оперативная и своевременная работа защитной цепи.
  • Ну и само собой, как нам уже известно, трансформаторы тока используются как измерительные приборы.

Встречаются разнообразные виды ТТ. Их можно встретить как в маленьких эклектических приборах, так и в крупногабаритных электрических установках. В зависимости от масштаба прибора или установки, соответственно и меняется размер трансформатора.

Из чего же состоит наш трансформатор. Имеются разнообразные виды устройств, но в целом трансформатор тока это сердечник и две обмотки. Обмотки отличаются друг от друга и называются первичной и вторичной обмоткой. Первичная обмотка имеет меньшее количество витков в отличии от вторичной. И если нам необходимо измерить ток, то мы подключаем первичную обмотку последовательно в цепь, а вторичную уже непосредственно к амперметру. Считается, что в таком случае трансформатор тока работает в режиме короткого замыкания.

В целом ничего сложного и весь принцип работы ТТ легко поддается простейшей логике электрических цепей. Само собой существуют и более сложные схемы подключения, которые используют трансформаторы тока в масштабных электрических установках, но сейчас не об этом. Трансформатор это один из элементарных элементов электрических приборов, в клубах электротехников работа с трансформатором это одно из простейших занятий, но и, тем не менее, работа с трансформатором это одна из баз грамотного электронщика.

Трансформатор тока это элементарный электрический прибор, который помогает нам решить несколько проблем свои простым применением, он обеспечит нашу цепь безопасностью и сможет помочь измерить эту же цепь. Не стоит пренебрегать этим прибором и необходимо иметь его всегда в запасе, что бы в нужный момент использовать по назначению.

Ссылка на основную публикацию
ВсеИнструменты
Adblock
detector