Трансформатор_тока_в_разрезе

Трансформатор_тока_в_разрезе

Трансформатор тока

Трансформа́тор то́ка — трансформатор, первичная обмотка которого подключена к источнику тока, а вторичная обмотка замыкается на измерительные или защитные приборы, имеющие малые внутренние сопротивления.

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 (далее — ТТ) 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 ТТ предъявляются высокие требования по точности. Как правило, ТТ 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 [ править | править код ]

Вторичные обмотки ТТ (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 в паспорте ТТ, по модулю полного сопротивления Z или коэффициента мощности cos φ (обычно cos φ = 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 создаёт угрозу жизни обслуживающего персонала. Кроме того, из-за возрастающих потерь в сердечнике магнитопровода трансформатор начинает перегреваться, что также может привести к повреждению (или, как минимум, к износу) изоляции и дальнейшему её пробою. Полностью разомкнутая вторичная обмотка ТТ не создаёт компенсирующего магнитного потока 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. В конструктивном отношении трансформаторы тока выполнены в виде сердечника, шихтованного из холоднокатанной кремнистой трансформаторной стали, на которую наматываются одна или несколько вторичных изолированных обмоток. Первичная обмотка также может быть выполнена в виде катушки, намотанной на сердечник, либо в виде шины. В некоторых конструкциях вообще не предусмотрена встроенная первичная обмотка; первичная обмотка выполняется потребителем путём пропускания провода через специальное окно. Обмотки и сердечник заключаются в корпус для изоляции и предохранения обмоток. В некоторых современных конструкциях ТТ сердечник выполняется из нанокристаллических (аморфных) сплавов для расширения диапазона, в котором трансформатор работает в классе точности.

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 (то есть погрешность отрицательная) у всех ТТ. 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 [ править | править код ]


Трансформаторы тока обозначаются ТАа, ТАс, или ТА1 , ТА2, а токовые реле КА1, КА2. В трёхфазных сетях с изолированной нейтралью (сети с напряжением 6-10-35 кВ) трансформаторы тока нередко устанавливаются только на двух фазах (обычно фазы A и C). Это связано с отсутствием нулевого провода в сетях 6 −35 кВ и информация о токе в фазе с отсутствующим трансформатором тока может быть легко получена измерением тока в двух фазах. В сетях с глухозаземлённой нейтралью (сети до 1000В) или эффективно заземлённой нейтралью (сети напряжением 110 кВ и выше) ТТ в обязательном порядке устанавливаются во всех трёх фазах.

Читайте также:  Как_правильно_обкатать_бензопилу_видео

В случае установки в три фазы вторичные обмотки ТТ соединяются по схеме «Звезда» (рис.1), в случае двух фаз — «Неполная звезда» (рис.2). Для дифференциальных защит силовых трансформаторов с электромеханическими реле трансформаторы подключают по схеме «Треугольник» (для защиты обмотки трансформатора, соединённой в звезду при соединении защищаемого трансформатора «треугольник — звезда», что необходимо для компенсации сдвига фаз вторичных токов с целью уменьшения тока небаланса). Для экономии измерительных органов в цепях защиты иногда применяется схема «На разность фаз токов» (не должна применяться для защиты от коротких замыканий за силовыми трансформаторами с соединением треугольник — звезда).

Классификация трансформаторов тока [ править | править код ]

Трансформаторы тока классифицируются по различным признакам:

1. По назначению:

  • измерительные;
  • защитные;
  • промежуточные (для включения измерительных приборов в токовые цепи релейной защиты, для выравнивания токов в схемах дифференциальных защит и т. д.);
  • лабораторные (высокой точности, а также со многими коэффициентами трансформации).

2. По роду установки:

  • для наружной установки (в открытых распределительных устройствах);
  • для внутренней установки;
  • встроенные в электрические аппараты и машины: выключатели, трансформаторы, генераторы и т. д.;
  • накладные — надевающиеся сверху на проходной изолятор (например, на высоковольтный ввод силового трансформатора);
  • переносные (для контрольных измерений и лабораторных испытаний).

3. По конструкции первичной обмотки:

  • многовитковые (катушечные, с петлевой обмоткой и с т. н. «восьмёрочной обмоткой»);
  • одновитковые (стержневые);
  • шинные.

4. По способу установки:

5. По выполнению изоляции:

  • с сухой изоляцией (фарфор, бакелит, литая эпоксидная изоляция и т. д.);
  • с бумажно-масляной изоляцией и с конденсаторной бумажно-масляной изоляцией;
  • газонаполненные (элегаз);
  • с заливкой компаундом.

6. По числу ступеней трансформации:

  • одноступенчатые;
  • двухступенчатые (каскадные).

7. По рабочему напряжению:

  • на номинальное напряжение свыше 1000 В;
  • на номинальное напряжение до 1000 В.

8. Специальные трансформаторы тока:

Параметры трансформаторов тока [ править | править код ]

Важными параметрами трансформаторов тока являются коэффициент трансформации и класс точности.

Коэффициент трансформации [ править | править код ]

Коэффициент трансформации ТТ определяет номинал измерения тока и означает, при каком первичном токе во вторичной цепи будет протекать определённый стандартный ток (чаще всего это 5 А, редко 1 А). Первичные токи трансформаторов тока определяются из ряда стандартизированных номинальных токов. Коэффициент трансформации трансформатора тока обычно записывается в виде отношения номинального первичного тока к номинальному вторичному в виде дроби, например: 75/5 (при протекании в первичной обмотке тока 75 А — 5А во вторичной обмотке, замкнутой на измерительные элементы) или 1000/1 (при протекании в первичной цепи 1000 А, во вторичных цепях будет протекать ток 1 А. Иногда ТТ могут иметь переменный коэффициент трансформации, что возможно пересоединением первичных обмоток из параллельного в последовательное соединение (например, такое решение применяется в трансформаторах тока ТФЗМ-110) либо наличием отводов на первичной или вторичной обмотках (последнее применяется в лабораторных трансформаторах тока типа УТТ) или же изменением количества витков первичного провода, пропускаемого в окно трансформаторов тока без собственной первичной обмотки (трансформаторы тока УТТ).

Класс точности [ править | править код ]

Для определения класса точности ТТ вводятся понятия:

  • погрешности по току Δ I = I 2 − I 1 ′ <displaystyle Delta I=I_<2>-I_<1>^<‘>>, где I 2 <displaystyle I_<2>>— действительный вторичный ток, I 1 ′ = I 1 / n <displaystyle I_<1>^<‘>=I_<1>/n>— приведённый первичный ток, I 1 <displaystyle I_<1>>— первичный ток, n <displaystyle n>— коэффициент трансформатора тока;
  • погрешности по углу δ = α 1 − α 2 <displaystyle delta =alpha _<1>-alpha _<2>>, где α 1 <displaystyle alpha _<1>>— теоретический угол сдвига фаз между первичным и вторичным токами α 1 <displaystyle alpha _<1>>= 180°, α 2 <displaystyle alpha _<2>>— действительный угол между первичным и вторичным током;
  • относительной полной погрешности ε % = ( | I 1 ′ − I 2 | ) / | I 1 ′ | <displaystyle varepsilon \%=(|I_<1>^<‘>-I_<2>|)/|I_<1>^<‘>|>, где | I 1 ′ | <displaystyle |I_<1>^<‘>|>— модуль комплексного приведённого тока.

Погрешности по току и углу объясняются действием тока намагничивания. Для промышленных трансформаторов тока устанавливаются следующие классы точности: 0,1; 0,5; 1; 3, 10Р. Согласно ГОСТ 7746-2001 класс точности соответствует погрешности по току ΔI, погрешность по углу равна: ±40′ (класс 0,5); ±80′ (класс 1), для классов 3 и 10Р угол не нормируется. При этом трансформатор тока может быть в классе точности только при сопротивлении во вторичной цепи не более установленного и тока в первичной цепи от 0,05 до 1,2 номинального тока трансформатора. Добавление после обозначения класса точности трансформаторов тока литеры S (например 0,5 S) означает, что трансформатор будет находиться в классе точности от 0,01 до 1,2 номинального тока. Класс 10Р (по старому ГОСТ Д) предназначен для питания цепей защиты и нормируется по относительной полной погрешности, которая не должна превышать 10 % при максимальном токе КЗ и заданном сопротивлении вторичной цепи. Согласно международному стандарту МЭК (IEС 60044-01) трансформаторы тока должны находится в классе точности при протекании по первичной обмотке тока 0,2—200 % номинального, что обычно достигается изготовлением сердечника из нанокристаллических сплавов.

Читайте также:  Энчиладос_что_это_такое

Обозначения трансформаторов тока [ править | править код ]

Отечественные трансформаторы тока имеют следующее обозначения:

  • первая буква в обозначении «Т» — трансформатор тока;
  • вторая буква — разновидность конструкции: «П» — проходной, «О» — опорный, «Ш» — шинный, «Ф» — в фарфоровой покрышке;
  • третья буква —материал изоляции: «М» — масляная, «Л» — литая изоляция, «Г» — газовая (элегаз).

Далее через тире пишется класс изоляции трансформатора тока, климатическое исполнение и категория установки. Например: ТПЛ-10УХЛ4 100/5А: «трансформатор тока проходной с литой изоляцией с классом изоляции 10 кВ, для умеренного и холодного климата, категории 4 с коэффициентом трансформации 100/5» (читается как «сто на пять»).

Измерительные трансформаторы

Электрическое оборудование нуждается в постоянном контроле — особенно на крупных производствах. Для отслеживания состояния электрооборудования в промышленных компаниях и нужны измерительные трансформаторы. Они помогают регулировать потребление электричества. Общая классификация делит эти устройства на 2 типа – трансформаторы тока и трансформаторы напряжения.

Зачем нужны трансформаторы?

Если в оборудовании до 1000 В напряжение измеряют путем подключения вольтметров, то в сетях мощностью выше 6 кВ это недопустимо. Тому есть 2 причины:

  1. Чтобы измерить высокую силу тока, ее нужно предварительно понизить до параметра, который будет восприниматься рамкой стрелочного прибора или электронными преобразователями. Резистивные измерители с задачей справиться не смогут, а уменьшающий трансформатор будет неудобно использовать из-за его громоздкости.
  2. Обмотка проводников должна выдержать среднюю нагрузку электрооборудования. Также необходимо соблюдение промежутков между фазами ПУЭ. Без трансформаторов выполнение этих условий невозможно.

Силу тока перед измерением нужно понижать. Трансформаторы напряжения и тока здесь отлично помогут.

Конструкции и виды трансформаторов

Трансформаторы тока и напряжения выполняют одну функцию, но имеют конструктивные различия.

Устройства напряжения

Независимо от того, для какой силы тока предусмотрена первичная обмотка, вторичная катушка всегда имеет одно напряжение – 100 В. Для счетчика электроэнергии не имеет значения, с какими устройствами «сотрудничать» – 6 кВ, 10 кВ или другими.

Поэтому если для него подходят измерительные трансформаторы напряжения (ТН), в технических характеристиках счетчика указывается 3×100. Это значит, что к одному устройству должно подключаться сразу 3 фазы.

Устройства измерения напряжения по конструкции могут быть 2 видов:

  • Компонент для преобразования одной фазы помещен в отдельный корпус. Если устройство трехфазное, подключают сразу 3 элемента.
  • В одном корпусе находится элемент для работы сразу с 3 фазами. Первичные обмотки всех компонентов трехфазного устройства соединены в виде звезды.

Для защиты первичных обмоток служат предохранители. Вторичные обмотки раньше защищались аналогично, сейчас предохранители заменили автоматическими выключателями.

У устройств напряжения несколько вторичных обмоток:

  • для учетных приборов (точность 0.5);
  • для измерительных элементов (точность 0.5);
  • для компонентов релейной защиты (класс 10P);
  • для рассоединенного треугольника (класс 10P).

Класс точности нужен для фиксации измерений. Но здесь важно учитывать, что измерительная обмотка будет работать в указанном классе точности, если нагрузка на нее не превышена. Поэтому на приборе обязательно прописывается допустимая мощность.

Устройства тока

Измерительные трансформаторы тока (ТТ) тоже оборудованы первичной и вторичной обмотками. Однако есть некоторые отличия:

  • первичный слой может иметь одну или несколько закруток, но чаще всего он выглядит, как шина, которая проходит через весь корпус;
  • у ТТ до 1000 В только одна вторичная катушка, у высоковольтных – минимум две.
Читайте также:  Хорошие_полоски_для_депиляции_ног

Заявленный ток на второй обмотке всегда будет равен 5 А независимо от напряжения, для которого подготовлена первичная катушка. В остальном по принципу работы ТТ аналогичен ТН.

Технические характеристики трансформаторов тока

Наиболее важны следующие характеристики устройств:

  1. Номинальное напряжение. Оно прописывается в киловольтах в техпаспорте оборудования. Цифра может иметь разброс от 0,66 до 1150 кВ.
  2. Заявленный ток на первичной катушке (l1). Зависит от конкретной категории устройства. Допускается разброс от 1,0 до 40000,0 А.
  3. Ток вторичной обмотки (l2). Встречаются значения 1,0 А или 5,0 А. На заказ могут производиться приборы на 2,0 А или 2,5 А.

Еще одним важным значением считают коэффициент трансформации (КТ). Он характеризует взаимоотношения между первичным и вторичным токами. Рассчитывается по формуле КТ=L1/L2. Вычисляемый таким образом коэффициент считается действительным.

Принцип действия трансформаторов

В основе работы трансформаторов лежит закон электромагнитной индукции. Пошаговая расшифровка принципа работы такова:

  1. Из внешней электросети ток отправляется на силовую первичную катушку, где работает с ее сопротивлением. В результате вокруг обмотки возникает магнитный ток.
  2. Это поле улавливается магнитопроводом. Магнитный поток размещается перпендикулярно направлению тока, поэтому потери силы тока во время трансформации минимальны.
  3. Затем начинается пересечение вторичной обмотки, в ходе которого магнитный поток активирует функции, движущие электроток.

Под воздействием электродвижущей силы возникает ток, которому приходится преодолевать полное сопротивление катушки и итогового напряжения. При выходе из вторичной обмотки нагрузка падает.

Варианты маркировки

На корпусе каждого трансформатора есть маркировка с техническими данными. Встречаются такие маркировки:

  1. ТДТН-1600/110. Уменьшающее устройство с трехфазным действием. Снабжено принудительным масляным охлаждением и компонентом РПН. Заявленная мощность – 1600, показатели на обмотке – 110 кВ.
  2. ТМ-100/10. Трансформатор с двойной обмоткой. Предназначен для работы с трехфазной сетью. Процесс охлаждения естественный, работает на масле. Нагрузка меняется посредством ПБВ узла. Допустимая сила – 100 кВА, класс обмотки – 10 кВ.
  3. АТДЦТН-120000/500/110-85. Автотрансформатор для сети с 3 фазами, оснащенный 3 катушками. Искусственная система масляной циркуляции. Есть устройство РПН. Мощность 25 МВА, производительность обмотки – 35 кВ. Используется на электростанциях.
  4. ТРДНС-25000/35-80. Оборудование для подключения к трехфазной электросети. Имеет 2 расщепленные обмотки. Охлаждается путем циркулирования масляной жидкости. Мощность 25 МВА. Класс напряжения – 35 кВ. Конструкция была изготовлена в 1980 году.

Схема подключения трансформатора

Рассмотрим схему подключения оборудования на примере однофазного устройства. Особенно внимательно нужно отнестись к порядку подключения кабелей к клеммам:

  1. К первой клемме присоединяется фазный провод. Он может быть белым, черным или коричневым.
  2. Ко второй клемме подключают фазный провод, который испытывает силовую нагрузку. Цвет кабеля такой же – коричневый, белый или черный.
  3. К третьей клемме крепят нулевой электропровод. Он окрашен в голубой или синеватый цвет.
  4. На четвертую клемму подключается провод «ноль» голубого или синего оттенка.

Такое устройство не требует обеспечения защиты на заземление. На однофазном счетчике есть дополнительные участки для подключения. Они считаются вспомогательными и служат для обеспечения большей эффективности. Также с их помощью можно организовать автоматизированный учет потребляемой электроэнергии.

Как выбрать трансформатор?

При выборе трансформатора учитывайте заявленное напряжение устройства — оно не должно быть ниже, чем в электросети. Для трехфазной электросети в 380 В подойдет ТТ с показателем от 0,66 кВ. Однако на оборудование с мощностью свыше 1000 В его ставить нельзя.

Есть и другие правила:

  1. Сечение кабеля для подсоединения трансформатора к цепи вторичной катушки не должно вызывать превышенные потери. Например, для класса с точностью 0,5 максимально возможные растраты – 0,25%.
  2. В системах коммерческого учета ставят оборудование с высокими разрядами точности и минимальной степенью погрешности.
  3. Возможна установка приборов с превышенным КТ. Но только если при максимальной нагрузке напряжение составит меньше половины от теоретически возможного.

Лучше делать акцент на брендовых марках — скажем, Schneider Electric, ABB. Только тогда можно быть уверенным, что цифры из техпаспорта будут соответствовать действительности.

Ссылка на основную публикацию
Точное_сверление_отверстий_в_металле
Сверление металла Подбор сверл Приобретая сверла, нужно иметь в виду, что обычные сверла, изготовленные из быстрорежущей инструментальной стали (например, Р6М5)...
Томат_энерго_отзывы_фото_урожайность
Помидоры с идеальным вкусом и ароматом — томат Энерго F1: характеристики и описание сорта От весны до весны огородники не...
Томаты_медовые_пальчики_отзывы
Томат Медовые пальчики: характеристика и описание сорта Томат Медовые пальчики – замечательный выбор для овощеводов, ценящих разнообразие культур. Сорт интересен...
Тпд_паритет_отзывы_сотрудников
Паритет - Отзывы 0 отзывов 3 отзыва 1 отзыв 0 отзывов 3 отзыва 18 отзывов Телефон: +7 (495) 926-22-69 Адрес:...
Adblock detector