Трансформатор тока это

Трансформатор тока

Материал из Википедии — свободной энциклопедии

Трансформатор тока это

Измерительный трансформатор тока ТПОЛ-10

Трансформатор тока это

Элегазовые трансформаторы тока ТГФМ-110

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 устройствахрелейной 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 [убрать] · 1 Особенности конструкции · 2 Схемы подключения измерительных трансформаторов тока · 3 Классификация трансформаторов тока · 4 Замечания · 5 См. также · 6 Литература · 7 Ссылки

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.

[править]Схемы подключения измерительных трансформаторов тока

Трансформатор тока это

Два трансформатора тока в ячейке КРУ — 10кВ

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»

[править]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.

· Результирующий магнитный поток в магнитопроводе трансформатора тока равен разности магнитных потоков, создаваемых первичной и вторичной обмотками. В нормальных условиях работы трансформатора он невелик. Однако при размыкании цепи вторичной обмотки в сердечнике будет существовать только магнитный поток первичной обмотки, который значительно превышает разностный магнитный поток. Потери в сердечнике резко возрастут, трансформатор перегреется и выйдет из строя ("пожар железа"). Кроме того, на концах оборванной вторичной цепи появится большая ЭДС, опасная для работы оператора. Поэтому трансформатор тока нельзя включать в линию без подсоединённого к нему измерительного прибора. В случае необходимости отключения измерительного прибора от вторичной обмотки трансформатора тока, ее обязательно нужно закоротить.

Трансформаторы тока — устройства, применяемые в сильноточной электротехнике для целей измерений, защиты и безопасности.

Трансформатор тока это

Трансформаторы тока – это трансформаторы малой мощ­ности, с помощью которых осуществляется экономичное и безопас­ное измерение тока в электроустановках среднего и высокого на­пряжения.

Трансформатор тока это

Принципиальная схема трансформатор тока

P1, Р2 — присоединительные зажи­мы первичной обмотки;

S1, S2 — присоединительные зажимы вто­ричной обмотки

В распространяющихся на трансформаторы тока стандартах нормируются погрешности коэффициента трансфор­мации и сдвига фазы, прочность изоляции, нагрузочная способность вторичной цепи (полное сопротивление нагрузки) и обозначение клемм.

Для трансформаторов тока необходимо соблюдать

*****

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.

1.Назначение трансформаторов тока

Для управления и контроля за состоянием энергообъектов в целом и отдельных их элементов необходимо контролировать ряд параметров режима. Основными параметрами являются ток I и 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 (I илиU ) до приемлемых величины и изолируют первичную цепь от вторичной, где подключаются приборы.

Трансформатор токапредназначен для уменьшения первичного тока дозначений, наиболее удобных для измерительных приборов и реле, а такжедля отделения цепей измерения и защиты от первичных цепей высокогонапряжения.

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.

2.Основные элементы конструкции электромагнитных трансформаторов тока.

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.

Трансформатор тока это

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 I1W1 создает в магнитопроводе потокФ1 ,если цепь вторичной обмотки замкнута, то ее МДСI2W2 создает в магнитопроводе потокФ2 . Согласно правилу Ленца потокФ2 направлен встречно потокуФ1 . поэтому в магнитопроводе устанавливается относительно не большой результирующий магнитный поток

Трансформатор тока характеризуется номинальным коэффициентом трансформации

Трансформатор тока это

где I1ном и I2ном — номинальные значения первичного и вторичного тока соответственно. Коэффициент трансформации примерно может быть выражен через отношение чисел витков обмоток: KIW2/W1 . Чтобы ТТ уменьшал первичный ток, необходимо выполнение условия: W2>W1 .

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

*****

Трансформатор тока

Трансформатор тока – это устройство, первичная обмотка которого последовательно включена в рабочую цепь, а вторичная служит для проведения измерений. Такие устройства используются вовсе не только в лабораториях для оценки величин. Настоящее место трансформаторов тока возле электростанций, где они помогают контролировать режимы и в случае надобности вносить коррективы в процесс эксплуатации оборудования.

Защита и измерения при помощи трансформаторов тока

В своё время понадобилось передать энергию на расстояние. Это произошло в тот момент развития истории, когда генераторы стали располагать вблизи рек. В то время как заводы находились на своих обычных местах: на месте залегания ресурсов, близ больших городов – источников рабочей силы. Оказалось, что напряжение 220, а тем более 110 В, неэффективно передавать на расстояние, потому что растут потери. Это происходит потому, что при постоянной мощности потребления увеличивается ток, что прямо ведёт к повышение выделяемого в проводах тепла.

Трансформатор тока это

Схемы обмотки трансформаторов тока

Вариант увеличить сечение провода быстро был отброшен в сторону, как слишком затратный. Тогда и стали применять повышающие трансформаторы. В результате было установлено, что с приемлемым КПД можно передать на большие расстояние электричество только при напряжении в десятки киловольт. Понятно, что такую гигантскую мощность нужно как-то контролировать. Вот лишь некоторые из последствий обрыва фазных проводов линий электропередач:

  1. Гибель людей, как призванных устранить неисправность, так и совершенно случайно оказавшихся на месте.
  2. Выход из строя двигателей трёхфазного питания.
  3. Взрывоопасные и пожароопасные ситуации.

В год на участок 100 км линии передач напряжения 380 В приходится от 40 до 50 аварий, 40% которых приходится на обрыв фазного провода. В ходе устранения этих нештатных ситуаций гибнет от 4 до 5 человек. Воздушные линии очень ненадёжны, но это лучший на сегодняшний день метод передачи электрической энергии на расстояние. Все это требует наличия мер контроля и защиты. Кроме того используются трансформаторы тока и в измерительной технике. Например, в тандеме с трёхфазными счётчиками напряжения.

Классификация трансформаторов тока

Трансформаторы тока принято классифицировать:

  • По роду тока. Измеряемое напряжение может быть разного рода. Для проведения измерений в цепи постоянного тока используется нарезка сигнала на импульсы. Напрямую в этом случае трансформация невозможна:
  1. для переменного тока;
  2. для постоянного тока.
  • По назначению. Мы уже сказали, что часто трансформаторы тока применяются для измерений (например, кВт ч), а ещё есть системы, где требуется защитить персонал для повышения безопасности. Разумеется, эти же методики применяются и для локализации и устранения нештатных ситуаций:
  1. измерительные;
  2. защитные.
  • По типу преобразования. Контроллеры или измерители могут работать с током или напряжением. Сообразно этому выпускаются и трансформаторы:
  1. ток-ток;
  2. ток-напряжение.
  • По способу представления информации:
  1. аналоговые;
  2. цифровые.
  • По роду установки:
  1. для закрытых помещений;
  2. для работы на открытом воздухе (согласно ГОСТ 15150 категория размещения 1);
  3. встраиваемые;
  4. специальные.
  • По способу установки:
  1. опорные (установка на плоскости);
  2. проходные (в основном устройства ввода в здание);
  3. встраиваемые (может не иметь первичной обмотки, представляет собой магнитопровод, надеваемый на изоляцию токонесущей жилы): шинный (ставится на шину питания); разъёмный (магнитопровод состоит из двух частей, стягиваемых болтами).
  • По количеству коэффициентов трансформации. Согласно ГОСТ существует целый ряд напряжений, и они могут отличаться друг от друга на порядок. Для сопряжения с одними и теми же приборами контроля коэффициент трансформации приходится менять:
  1. с одним коэффициентом трансформации;
  2. с несколькими коэффициентами трансформации;
  • По числу ступеней трансформации. Не всегда удаётся получить приемлемый уровень сигнала при помощи одного преобразования. Тогда приходится количество обмоток увеличивать и снимать напряжение несколько раз, понижая или повышая его:
  1. одноступенчатые;
  2. каскадные.
  • По конструкции первичной обмотки:
  1. одновитковые: с собственной первичной обмоткой (первичная обмотка прямоугольная или круглая стержневая или U-образная); без собственной первичной обмотки;
  2. ноговитковые.
  • По роду изоляции между первичной и вторичной обмотками:
  1. с вязкой (в виде компаундов);
  2. с твёрдой (композитные материалы, фарфор);
  3. с газообразной (воздух);
  4. с комбинированной (масло и бумага).
  • По принципу преобразования тока:
  1. оптико-электронные;
  2. электромагнитные.

Читайте также: Лампа накаливания

Конструкция, а в иных случаях и принцип действия определяются вольтажом, для которого предназначен прибор. Согласно этому трансформаторы тока можно делить на два семейства: для низкого напряжения (до 1 кВ) и высокого (все прочие). Вы видите, что приборы это довольно специфичные. Приборы, привычные нам по школьному курсу физики, напоминают только трансформаторы тока с многовитковой обмоткой, которая приближённо имеет вид катушки.

Трансформатор тока это

Разновидности трансформаторов тока

Параметры трансформаторов тока

При выборе для работы в тандеме с трёхфазным счётчиком первым делом обращают внимание на коэффициент трансформации. Ряд значений стандартизирован, и нужно выбирать приборы, которые способны работать в паре. Выше говорилось, что в иных случаях коэффициент трансформации можно менять, и нужно этим пользоваться.

Помимо рабочего напряжения свою роль играет и ток в первичной обмотке (исследуемой сети). Понятно, что с его ростом увеличивается нагрев, и в какой-то момент токонесущая часть может сгореть. Это требование не столь актуально для трансформаторов без первичной обмотки. Номинальный вторичный ток обычно равен 1 или 5 А, что также служит критерием для согласования с сопрягаемыми устройствами.

Кроме того нужно обращать внимание на сопротивление нагрузки в цепи измерения. Мы бы сказали, что вряд ли можно найти счётчик, выбивающийся из общего ряда, но нужно все-таки контролировать этот момент. В противном случае не гарантируется точность показаний. Коэффициент нагрузки обычно не ниже 0,8. Это уже касается измерительных приборов, в состав которых часто входят индуктивности. Следует добавить, что ГОСТ нормирует значение в вольт-амперах. Для получения сопротивления в омах нужно нужно поделить эту цифру на квадрат тока вторичной обмотки.

Предельные режимы работы обычно характеризуются током электродинамической стойкости, который возникает при коротком замыкании. В паспорте пишут значение, при котором прибор может работать сколь угодно долго без выхода из строя. В условиях короткого замыкания ток столь силен, что начинает оказывать механическое воздействие. Иногда вместо тока электродинамической стойкости указывается кратность его к номинальному. В этом случае остаётся только произвести операцию умножения. Указанный параметр не касается приборов без первичной обмотки.

Помимо того определяется ток термической стойкости, который трансформатор может выдержать без критического перегрева. Этот вид устойчивости тоже может выражаться кратностью. Но разделяют токи термической устойчивости по времени, в течение которого прибор останется исправным:

Трансформатор тока это

Зависимости между токами стойкости

Между токами электродинамической и термической стойкости существуют зависимости, представленные на рисунке. При этом температура первичной обмотки из алюминия не должна превышать 200 градусов Цельсия, а из меди – от 250 до 300 в зависимости от типа изоляции. Для высоковольтных трансформаторов также нормируется механическая стойкость, которая определяется действием ветра со скоростью 40 м/с (ураган) следующим образом:

  1. 500 Н для изделий с номинальным напряжением до 35 кВ.
  2. 1000 Н для изделий с номинальным напряжением от 110 до 220 кВ.
  3. 1500 Н для изделий с номинальным напряжением от 330 кВ.

Читайте также: Зануление

Включение трансформатора тока в цепь и принцип действия

В общем случае прибор состоит из магнитопровода и двух обмоток. Но трансформатор тока в отличие от привычного нам включается особым образом. Первичная обмотка последовательно входит в основную цепь, где находятся потребители, а вторичная замыкается на измерительный прибор или защитное реле.

При протекании в первичной обмотке тока внутри магнитопровода появляется поле. Оно вызывает отклик. За счёт чего во вторичной обмотке наводится ток. Его поле направлено противоположно породившему его, а результирующий поток равен разности исходного и вновь образовавшегося. Он составляет всего лишь несколько процентов от первоначального и, собственно, является передаточным звеном всей системы. Результирующее магнитное поле пронизывает по пути следования сердечника витки первичной и вторичной обмоток, наводя в первой противо-ЭДС, а во второй ЭДС.

Электродвижущая сила порождает вторичный ток, кратность которого к первичному зависит от отношения числа витков. Это и есть коэффициент трансформации. Вторичный ток будет неизменным, в то время, как первичный станет расти до тех пор, пока результирующее поле не станет равно тому, какое было при холостом ходе. В результате прибор будет иметь достаточно низкое сопротивление.

Поясним для полного понимания поведение трансформатора в режиме холостого хода. В этом случае первичный ток наводит в магнитопроводе магнитное поле. Поток циркулирует по замкнутому контуру из электротехнической стали с небольшим затуханием. Его действие таково, что созданная ЭДС в первичной обмотке по направлению противоположна напряжению сети. Это происходит потому, что в индуктивности ток отстаёт на 90 градусов, наводимая ЭДС отстаёт ещё на 90 градусов от магнитного поля.

Трансформатор тока это

Первичная и вторичная обмотки

Теперь представим, что вторичную обмотку нагрузили. В результате энергия поля начинает передаваться на выход, образуя ток. От вторичной обмотки образуется магнитное поле в противофазе от породившего его. Противо-ЭДС на входе падает, начинает расти потребление. Повысившийся ток увеличивает первичное магнитное поле. Процесс идёт до тех пор, пока не наступит равновесие. А это случится тогда, когда результирующее магнитное поле сравняется с тем, что было при холостом ходе. Понятно, что устройство начнёт потреблять больше энергии. Это оттого, что теперь в системе совершается работа.

Из сказанного нужно понять следующее:

  1. Трансформатор любого типа в режиме холостого хода в сеть включать бесполезно. Энергия будет тратиться только на потери за счёт перемагничивания сердечника (вихревые токи почти не образуются, благодаря специальной конструкции в виде изолированных друг от друга пластин).
  2. Малое количество витков в трансформаторах тока делается для того, чтобы снизить в этом сегменте цепи потребление до минимума. Более того, некоторые экземпляры не имеют первичной обмотки вовсе. Что смотрится логичным при больших протекающих токах.

Мы видели, что между токами существует магнитная связь. Поэтому название трансформаторов представляется вполне логичным. Следует отметить, что существуют конструкции как для защиты по перегрузке (в режиме короткого замыкания), так и дифференциальные схемы, сравнивающие величины токов фазного и нулевого провода. В последнем случае предусматривается некоторый порог нечувствительности схемы для учёта токов утечки системы.

Точность трансформаторов

Рассматриваемый класс устройств имеет два типа погрешностей, о которых стоит упомянуть:

  1. Токовой погрешностью называется расхождение реального коэффициента трансформации с номинальным.
  2. Угловой погрешностью называют расхождение вектора выходного тока от идеального случая (в противофазе относительно входного).

Существуют специальные методы компенсации указанных недостатков. Например, при помощи витковой коррекции устраняют токовую погрешность. Что касается угла расхождения, то его устраняют правильным выбором величины магнитной индукции в сердечнике.

*****

Что такое и зачем нужен трансформатор тока

Для измерения токов в силовых цепях переменного напряжения применяют трансформаторы тока. Они применяются как в цепях до 1000 В так и выше 1000 В. Они имеют стандартные токи вторичной цепи – 1 А или 5 А и измерительные приборы и реле выполняют на этот ток. Вторичная обмотка трансформатора обязательно заземляется, чтоб в случае пробоя изоляции измерительные устройства не оказались под напряжением первичной цепи.

Схема такого трансформатора показана ниже:

Трансформатор тока это

Главной особенностью таких устройств является то, что ток, протекающий в первичной цепи абсолютно независим от режимов работы вторичной цепи. Во вторичной цепи трансформатора предохранитель не ставят, так как обрыв вторичной цепи трансформатора тока – это аварийный режим работы. Почему так мы рассмотрим в следующих статьях.

Трансформатор тока это

Основные параметры трансформаторов тока

Номинальное напряжение

Это напряжение линейное сети, в которой должен работать трансформатор. Именно это напряжение будет определять изоляцию между обмотками, одна из которых будет находится под высоким потенциалом, а вторая заземлена.

Номинальные токи

Токи, при которых устройство может работать в длительном режиме не перегреваясь. Как правило, такие трансформаторы имеют большой запас по нагреву и могут работать нормально с перегрузкой в 20%.

Коэффициент трансформации

Отношение первичного и вторичного тока определяемый формулой:

Трансформатор тока это

Коэффициент трансформации действительный будет иметь отличия от номинального ввиду потерь в трансформаторе.

Токовая погрешность

В процентах имеет вид:

Трансформатор тока это

Где I2 – вторичный, I1 ‘ — первичный приведенный токи.

Угловая погрешность

В реальном трансформаторе первичная составляющая по фазе сдвинута от вторичной на угол отличный от 180 0. Для отсчета угловой погрешности вектор вторичной составляющей поворачивают на 180 0. Угол между вектором первичной составляющей и этим вектором носит название угловой погрешности. Если перевернутый вектор вторичной составляющей опережает первичную – то погрешность будет положительной, если отстает – отрицательной. Измеряется такой вид погрешности в минутах.

Соответственно трансформаторы тока имеют свой класс точности согласно ГОСТ – 0,2;0,5;1;3;10. Класс точности говорит о допустимой погрешности в процентах Z2 = Z2н.

Полная погрешность

Определяется в процентах %, и имеет формулу:

Трансформатор тока это

Где: I1 – действующее первичное значение, i1, i2 – мгновенные значения первичных и вторичных токов, Т – период частоты напряжения переменного.

Номинальная нагрузка

Нагрузка, определяемая в Омах, при которой трансформатор будет работать в пределах своего класса точности и с cosφ =0,8. Иногда могут применять понятие номинальной мощности Р:

Трансформатор тока это

Поскольку значение I строго нормировано, то мощность трансформатора будет зависеть только от нагрузки Z .

Номинальная предельная кратность

Кратность первичного тока к значению его номинальному, при котором погрешность его может достигать примерно 10%. При этом нагрузка и ее коэффициенты мощности должны быть номинальными.

Максимальная кратность вторичного тока

Отношение максимального вторичного тока, к номинальному его значению при действующей вторичной нагрузке равной номинальной. Максимальная кратность определяется насыщением магнитопровода, это когда при дальнейшем увеличении первичного тока, вторичный остается неизменным.

Post navigation

*****

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.

Трансформатор тока это

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

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

Трансформатор тока это

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.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *